100%低地板有軌電車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點

中車大連機車車輛有限公司 遼寧 大連 116000

1 前言

20世紀(jì)80年代以來,低地板有軌電車在城市軌道交通中取得了巨大發(fā)展,并迅速遍布美國、加拿大、澳大利亞、日本、歐洲等國家和地區(qū)。低地板有軌電車是指地板面與軌道面的高度差在400 mm以內(nèi)的城市軌道車輛。低地板有軌電車的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段,即部分低地板、70%低地板和100%低地板。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高,人們對流暢、舒適、便利的交通需求日益迫切,因此現(xiàn)代低地板有軌電車的建設(shè)和推廣勢在必行。其中100%低地板有軌電車由于其外形美觀、乘坐舒適、環(huán)保節(jié)能、造價低廉、對老人孩童殘疾人群極為友好等眾多優(yōu)點,在世界范圍內(nèi)被眾多城市所認可和接受[2]。同時100%低地板現(xiàn)代有軌電車的構(gòu)建還可以刺激區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展,完善公交系統(tǒng),填補城市地鐵和公交車之間客流量的空白。我國的有軌電車技術(shù)還處于起步階段,有著廣闊的運用前景和市場,低地板有軌電車必將成為城市軌道車輛發(fā)展的重要方向。

2 100%低地板有軌電車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)

以中車大連機車車輛有限公司的一款有軌電車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)為例。轉(zhuǎn)向架主要包括構(gòu)架、彈性車輪、軸橋裝配、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置、制動裝置、輪緣潤滑裝置、撒砂管裝配等,動車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架的主要區(qū)別是:動車轉(zhuǎn)向架裝有驅(qū)動傳動裝置(牽引電動機、齒輪傳動裝置、聯(lián)軸節(jié)等)、輪緣潤滑裝置、排障器等,拖車轉(zhuǎn)向架裝有制動單元支架等。

1)每個轉(zhuǎn)向架上安裝四個彈性車輪,每個彈性車輪都是獨立的。

2)軸橋采用高強度合金鋼制造;依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對軸橋進行驗證計算,確保軸橋具有足夠高的強度。

3)一系懸掛裝置采用金屬橡膠彈簧,每個軸橋配置四個金屬橡膠彈簧。金屬橡膠彈簧使輪對在縱向、橫向和垂直方向?qū)崿F(xiàn)無間隙、無磨耗的彈性定位,并承受三個方向的載荷。

4)二系懸掛裝置在轉(zhuǎn)向架和車體之間。由鋼圓彈簧(內(nèi)、外圈)、減振墊、橫向油壓減振器、縱向油壓減振器、垂向油壓減振器、橫向止檔、縱向止檔、垂向止檔、吊桿和調(diào)整墊等組成。二系懸掛中的二系鋼簧和縱向止擋還負責(zé)傳遞列車的牽引力和制動力。

5)制動裝置

制動裝置由基礎(chǔ)制動裝置和磁軌制動裝置組成。

6)驅(qū)動傳動裝置由電機、聯(lián)軸節(jié)、齒輪箱、傳動軸、副齒輪箱組成。每個動車轉(zhuǎn)向架包含兩套驅(qū)動傳動裝置,每套驅(qū)動傳動裝置驅(qū)動一個軸橋上的兩個獨立的彈性車輪。

7)輪緣潤滑裝置由支架、潤滑器(左、右)、潤滑棒等組成。

3 100%低地板轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵技術(shù)

100%低地板有軌電車的發(fā)展離不開關(guān)鍵技術(shù)的突破和改進。100%低地板有軌電車通常采用獨立車輪設(shè)計,即左右車輪解耦。這樣帶來的好處是獲得了全低地板結(jié)構(gòu),并且輪對解耦后左右兩車輪可以轉(zhuǎn)速不同,即沒有了縱向蠕滑力,也就不存在蛇形運動,理論上可以獲得更高的臨界速度。但同樣也帶來缺陷,傳統(tǒng)輪對由于縱向蠕滑力的存在,使得車輛在軌道上前進時中即使發(fā)生偏移也能自動回歸軌道中央,即有自導(dǎo)向能力或者叫自動對中能力。而獨立車輪不存在自導(dǎo)向能力,所以當(dāng)車輛行駛過程中發(fā)生偏移或轉(zhuǎn)彎時,主要靠輪緣進行導(dǎo)向,這就使得輪緣的磨耗急劇增加。目前國外采用輪對耦合設(shè)計,即橫向耦合或縱向耦合,解決了獨立車輪由于車輪解耦后無法自導(dǎo)向的問題;采用彈性獨立車輪,改善輪軌作用關(guān)系,有效降低獨立車輪的磨耗和輪軌噪聲。這些關(guān)鍵技術(shù)的突破和運用為100%低地板有軌電車的發(fā)展提供了有力支持[3]。

我國在低地板有軌電車輪對耦合技術(shù)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用已具備一定的成效。中車大連公司采用橫向耦合技術(shù),即在齒輪箱部分采用橫向差速耦合器,實現(xiàn)了在車輛過小曲線時使內(nèi)外兩個車輪的速度不同,避免了車輪打滑,從而降低了振動和噪音以及踏面、輪緣的磨損,提高了車輪的使用壽命。同時在直線行駛中由于橫向耦合,兩獨立車輪又具有一定程度的傳統(tǒng)輪對自導(dǎo)向能力,進一步降低了輪緣的磨耗。

從100%低地板有軌電車問世以來,圍繞其關(guān)鍵技術(shù)的突破一直在進行,新技術(shù)、新工藝、新材料的應(yīng)用使產(chǎn)品不斷更新迭代,預(yù)測未來國內(nèi)低地板有軌電車會從以下幾個點進一步發(fā)展:

1)在輪對耦合技術(shù)領(lǐng)域作進一步突破;

2)新型低密度、高強度的材料會被研究與應(yīng)用,實現(xiàn)車身的輕量化設(shè)計;

3)更多關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化制造與應(yīng)用。

4 結(jié)語

我國低地板車輛在通經(jīng)過引進、創(chuàng)新和研究,已具備了自主研發(fā)和技術(shù)推廣的基礎(chǔ)條件,在北京、珠海等多條線路上也實現(xiàn)商業(yè)運營,并取得了良好的經(jīng)濟效益。但國內(nèi)低地板有軌電車在關(guān)鍵技術(shù)上仍與國外公司具有較大差距。因此,積極研發(fā),突破掌握低地板車輛核心技術(shù),發(fā)展具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界領(lǐng)先的低地板車輛產(chǎn)業(yè)具有重大意義。