低地板轻轨转向架分析

1、低 地 板 轻 轨 转 向 架 分 析赵 云 生(铁道部四方车辆研究所 减振技术开发公司, 山东 青岛 266031)摘 要: 分析了欧洲低地板轻轨转向架的结构特点和关键技术, 为我国独立轮对转向架的研制提供了参考。关键词: 轻轨交通; 转向架; 结构特点; 低地板中图分类号: U 270133文献标识码: A轻轨铁路曲线半径小、站台较低, 因此不仅要求轻轨车辆具有转向灵活的连接方式, 还要求车厢和车门 采用低地板结构, 以方便旅客, 特别是老人、儿童及残 疾人上下车。 但车厢地板面的降低给传动和走行部的 设计带来了很大困难。 1986 年, 法国车辆制造厂商为 南特市制造的轻轨车辆进行了第

2、1 次低地板设计尝 试, 使中间拖车的地板面高度降为 350 mm , 但这种型 式的轻轨车辆有一定的局限性。乘客进入车内后, 由低 地板区域到高地板区域, 还要通过 3 个台阶, 从而给乘 客带来不便。 为了解决这一问题, GEC 阿尔斯通公司 为格勒布尔市推出了新型轻轨车辆结构模式, 为一种3 节车体的单元车组, 车组两端为动车, 中间为拖车 (采用独立车轮)。车厢间采用铰接式结构, 使 3 节车厢 低地板面贯通, 低地板面部分占全车地板面的 75% 。 在轻轨车辆的设计中, 其机械部分的关键技术主要有:左右车轮可独立转动。(2) 采用小直径弹性车轮。(3) 采用板梁式摇枕或无摇枕结构。(

3、 4) 一二系悬挂分别采用橡胶弹簧和空气弹簧,以降低振动和噪声。(5) 结构简单、质量轻。111双独立轮对板梁式摇枕从动转向架图 1 为菲亚特公司研制的双独立轮对板梁式摇枕 从动转向架, 其结构主要由弹性车轮、下凹形构架、空 气弹簧、垂向减振器、横向减振器、牵引拉杆和板梁式 摇枕等部件组成。 转向架质量 214 t, 轴距 1 400 mm , 轮径 680 mm , 采用该转向架后, 使整个车厢的低地板 面率达 56% 。其主要结构特点为:( 1) 采用小直径弹性车轮, 两车轮间采用下凹形 构架连接, 无一系悬挂。(1)(2) ( 3)车厢连接处的铰接式结构。车厢低地板结构。 适应低地板结构

4、的独立轮对转向架。欧洲国家在开发低地板轻轨车辆 的同时, 不断推出不同型式的独立轮对 转 向 架, 其 结 构 之 独 特、构 思 之 巧 妙, 很值得我国借鉴。下面分别给予介 绍和分析。1独立轮对转向架结构形式低地板独立轮对转向架的主要结构特点为:(1) 用下凹的车轴桥代替车轴,图 1 双独立轮对板梁式摇枕从动转向架11 弹性轮对; 21 下凹形构架; 31 空气弹簧; 41 垂向油压减振 器; 51 牵引拉杆; 61 板梁式扁平摇枕; 71 横向油压减振器。收稿日期: 2000205224作者简介: 赵云生 ( 1962) , 男, 高级工程师。110 低地板轻轨转向架分析 赵云生( 2)

5、 空气弹簧坐落在凹形构架的凹槽中, 空气弹簧上盖朝下安装, 橡胶堆凸台与车体关节部分相配合。( 3) 为进一步降低地板面, 摇枕采用板梁式扁平 结构, 且沿轨道方向纵向安装, 起支撑车厢质量和连接2 个独立轮对的作用。( 4) 构架与摇枕间安装水平油压减振器, 构架与 车体间垂向油压器采用 18倾斜安装, 并用纵向牵引 拉杆连接, 以传递其牵引力和制动力。112双独立轮对万向轴驱动转向架为了使车厢获得 100% 的低地板结构, 除了采用 直径 650 mm 的小弹性车轮外, 将交流牵引电机悬挂 在车体上, 制动盘则安装在电机轴上, 使车厢地板面距 轨面仅 360 mm (见图 2)。图 3 为

6、该轻轨车采用的双独 立轮对转向架, 自重 216 t。其结构特点主要为:(2) 交流牵引电机全悬挂在车厢地板上, 通过万向轴驱动齿轮箱, 从而驱动车轮; 齿轮箱一端通过连接 臂安装在车轮外侧车轴上, 另一端则通过齿轮箱吊销 悬挂在构架上, 以减少簧下质量。(3) 一系悬挂采用橡胶弹簧, 以减少振动和噪声。 (4) 二系弹簧采用沙漏式旁承弹簧。 为了实现更 低的地板面和合理的座位布置, 沙漏式弹簧沿构架纵 向不对称布置; 由于沙漏式弹簧有较小的横向刚度, 故 在车体上设置横向止挡, 以限制车体通过曲线时有过大的横向位移。( 5) 两凹形构架之间采用小框架连接, 并安装有 横向油压减振器。113

7、双独立轮对垂向电机驱动转向架1990 年, 德 国 柏 林 的 BN 公 司, 曾 开 发 过 L RN 2000 试验型低地板轻轨车。这种车辆装有中心电 机, 经过 2104 km 的运行考验后, 就开始批量生产。 该 车 采 用 BN 2000 型 双 独 立 轮 对 转 向 架 结 构 ( 见 图4) , 关节式车厢坐落在构架上。其结构特点主要为:( 1) 一系悬挂为人字形橡胶堆, 水平安装在轴箱 与构架之间。(2) 二系悬挂为每侧 2 个空气弹簧。( 3) 构架为 H 形结构, 横梁中间下凹有利于降低 地板面。(4) 构架与车体间每侧安装 1 个横向和垂向减振 器, 制动盘安装在中心电

8、机装置的电机端部。( 5) 牵引电机垂向布置在车轮外 侧, 通过螺旋圆锥齿轮驱动与车轴固 结的短车轴, 使车轮转动。(6) 转向架质量为 318 t, 该转向 架采用了弹性车轮、人字形橡胶堆, 有利于降低振动和噪声, 还有利于改善 曲线通过和减少轮轨磨耗。114单独立轮对无摇枕转向架第 1 列带交流电机的智能型低地 板轻轨车是由德国杜瓦格公司开发, 该车全长有 60% 以上的地板面高仅440 mm , 其 他 部 分 地 板 面 高 为 530 mm , 这 2 个平台用 1 块短板连接, 这 样使旅客感到整个车厢的地板面都非 常低。 用于该车的单轮对转向架见图(1)采用无摇枕结构, 车体直接

9、落在二系弹簧上。图 2 转向架在车厢中的布置图 3 双独立轮对万向轴驱动转向架11 驱动电机轴; 21 弹性车轮; 31 齿轮箱; 41 万向轴; 51 车轴桥; 61 横向油压减振器; 71 连接小框架; 81 沙漏型橡胶簧; 91一系橡胶簧; 101 齿轮箱吊销; 111 齿轮箱连接臂。5, 通过车体关节部分引导独立轮对,该转向架由弹性车轮、一系橡胶簧、二 系高圆簧、梯形构架和油压减振器等111 铁道车辆 第 38 卷增刊 2000 年 12 月组成, 重 115 t。研究和产品试制, 并重点解决好以下几个技术问题。211车辆脱轨问题由于独立轮对转向架左右车轮各自独立绕车轴旋 转, 相互间

10、无制约, 车辆在运行中容易产生脱轨。 德国 早在 1928 年就研制了独立轮对转向架, 由于在运行中 脱轨太频繁, 1937 年又回到传统车轴, 几年后, 解决了 独立轮对的脱轨问题, 才重新开始采用独立轮对。我国 在进行独立轮对的技术研究中, 应加强对脱轨机理和 稳定性的研究。212结构可靠性问题为了降低转向架质量, 尤其是为了降低地板面高 度, 在独立轮对转向架的设计中, 除了取消车轴外, 还 不断采用结构形状独特的部件, 这些部件容易产生应 力集中或疲劳裂纹, 故在设计中应解决好结构轻量化 和可靠性的关系。213关键零部件技术问题一个成功的转向架必须要求关键零部件技术成 熟、性能可靠。因

11、此, 我们在研究独立轮对机理的同时, 应超前对关键零部件进行研制。 铁道部四方车辆研究 所近几年已成功地研制出轻轨车辆用空气弹簧、油压 减振器以及其他减振元件, 目前正在积极组织力量对 弹性车轮、一系橡胶弹簧等关键零部件进行研究。图 4 双独立轮对垂向电机驱动转向架11 垂向电机; 21 弹性轮对; 31 人字形橡胶堆; 41 空气弹簧;51H 形构架; 61 牵引拉杆; 71 横向止挡; 81 横向油压减振器;91 垂向油压减振器; 101 制动盘。其主要结构特点是:( 1) 两弹性车轮通过凹形梁车轴桥连接, 轮径为590 mm 。(2) 构架沿纵向采用梯形结构, 端梁离轨面很低, 构架与车

12、轴桥采用橡胶堆悬挂, 以进一步减少振动和 噪声。( 3) 构架与车体间除安装垂向减振器外, 还装有 抗蛇行减振器, 以衰减尾车的横向振动。(4) 安装了防滑系统, 以避免车轮擦伤。参考文献:赵云生, 张广世, 姚小强, 等 1 轻轨车辆结构特点及减振系统分析A 1 铁 道 部 四 方 车 辆 研 究 所. 建 所 40 周 年 论 文 报 告 集 C .1999.王伯铭 1 轻轨车辆走行部的特点 J 1 铁道车辆, 1999, 37 ( 12) :1617、491罗世辉 1 轻轨车辆技术特点分析J 1 城市轨道交通研究, 1999, 2 ( 1) : 4144、521H o nd iu s H

13、 1 A x le s abando ned to accomm o da te low f loo r s J 1R lyGaz1 In te rn , 1992, ( 9) : 5815861铁道部四方 车 辆 研 究 所 1 国 外 轻 轨 车 辆 和 新 型 有 轨 电 车 Z .19991(编辑: 杨调动)12345图 5 单独立轮对无摇枕转向架11 二系高圆簧; 21 弹性车轮; 31 梯形构架; 41 水平油压减振 器; 51 车轴桥; 61 一系橡胶弹簧。2独立轮对转向架关键技术低地板轻轨车辆是我国今后轻轨车辆的发展方向, 而独立轮对转向架结构则是低地板车辆的必然要求之一, 因

14、此, 我国应超前进行独立轮对转向架的技术112 欢迎投稿!欢迎订阅铁道车辆!欢迎在铁道车辆发布广告!The 110V Con tro l Pro tec t ion C ircu itan d the In ter lock L og ica e Ana ly s is of the Tra c t ion Sy stem on Guan gzhou M e tro Ca r s CH EN J u n 2h u a, e t a l.(m a le, bo rn in 1972, a ssistan t en g in ee r, R o llin gW A N G J u n(m a le

15、, bo rn in 1968, en g in ee r, D a lian D ie se l L o 2 com o t ive s R e sea rch In st itu te o f th e M in ist ry o f R a il2 w ay s, D a lian 116021, C h in a)A bstra c t: T h e fo rm s, st ru c tu re an d p e rfo rm an ce o f th e ligh t ra il ca r s an d bo g ie s w h ich can m ee t th e op e r

16、a t io n requ irem en t s o f ligh t ra il t raff ic in o u r co u n t ry a re d iscu ssed. T h e p r in c ip le s fo r m o de l se lec2 t io n o f ligh t ra il ca r s in o u r co u n t ry a re g iven.Key word s: u rb an ligh t ra il ca r; bo g ie; m o de l se2lec t io nS to ck D ep a r tm en t o f

17、Gu an gzho u M e t roCom p an y, Gu an gzho u 510380, C h in a)O p e ra t io nA bstra c t: T h e com po sit io n ,lo g ica lre la t io n an dth e fu n c t io n o f th e 110 V co n t ro l p ro tec t io n c ircu it inth e t rac t io n sy stem o n Gu an gzho u M e t ro C a r s a re an 2 a lyzed. Su gge

18、 st io n s a re g iven in v iew o f th e p rac t ica l op e ra t io n.Key word s: co n t ro l; in te r lo ck p ro tec t io n;m e t rosta r t;Re sea rch on 3-Ca rbody D ouble-A r t icula tedType L RV w ith Pa r t ia l L ow F loorW A N G Y u 2fen g, e t a l.(m a le, bo rn in 1975, m a ste r, M ech an

19、ica l E n g i2n ee r in g In st itu te o f T o n g ji U n ive r sity, Sh an gh a i200331, C h in a)A bstra c t: T h e dyn am ic p e rfo rm an ce o f th e 32ca r2bo dyed do u b le2a r t icu la ted typ e L RV w ith p a r t ia l lowf loo r is an a lyzed. T h e m o t io n equ a t io n o f th e bo g ie w

20、 ith in dep en den t w h ee ls an d th e dyn am ic m o de l o f th e a r t icu la ted typ e ca rbo dy a re g iven. A n d dyn am ic an a ly sis is m ade o n th e ligh t ra il t ra in.Key word s: L RV ; dyn am ic s; sim u la t io n; re sea rchIn spec t ion , Repa ir, Qua l ity an dNa t iona l iza t io

21、n of Ca r s on No. 1L in e of Shan gha iM e troW U K e(m a le, bo rn in 1940, sen io r en g in ee r, S to ck W o rk s o f Sh an gh a i M e t ro Gen e ra lSh an gh a i 200233, C h in a)R o llin gCo rp. ,A bstra c t: T h e in sp ec t io n , rep a ir an d qu a lity m an2agem en t fo r th e e lec t r ic

22、a l ca r s o n N o. 1 L in e o fSh an gh a i M e t ro a re de sc r ib ed. A n d th esch em e o f n a t io n a liza t io n is p u t fo rw a rd.Key word s: m e t ro ca r; in sp ec t io n an d qu a lity; n a t io n a liza t io n; idea an d su gge st io nsp ec if icrep a ir;Ana ly s is on L ow F loor L

23、igh t Ra il Bog ie sZHA O Y u n 2sh en g(m a le, bo rn in 1962, sen io r en g in ee r, V ib ra t io n A b so rp t io n T ech no lo gy D eve lopm en t Com p an y o f S ifan g R o llin g S to ck R e sea rch In st itu te o f th e M in2 ist ry o f R a ilw ay s, Q in gdao 266031, C h in a)A bstra c t: T

24、h e st ru c tu re fea tu re s an d k ey tech 2n iqu e o f low f loo r ligh t ra il bo g ie s in E u rop e a re an a2 lyzed, w h ich p ro v ide refe ren ce fo r deve lopm en t o f bo 2 g ie s w ith in dep en den t w h ee ls in o u r co u n t ry.Key word s: ligh t ra il t raff ic; bo g ie; st ru c tu re fea2tu re; low f loo rKey D e s ign of the Ca r f or M ov in gBog ie s L a tera lly f or Teheran M e troXU H e, e t a l.(m a le, bo rn in 1964, en g in ee r, H a rb in R a ilw aySc ien ce R e sea rch In st itu te, H a rb in 150006, C h in a)A bstra c t: T h e ca r fo r m o v in g bo