高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架技術(shù)

1、年第期年月日機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，為了配合實(shí)現(xiàn)我國(guó)鐵路跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，推動(dòng)客運(yùn)高速、快速和貨運(yùn)重鐵路跨越式發(fā)展論壇載技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)廣大技術(shù)人員要求，我刊組織了系列技術(shù)問(wèn)題討論，請(qǐng)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家暢談各自的觀點(diǎn)。本期特請(qǐng)西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力研究中心機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所張紅軍教授，中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所黃成榮研究員，中國(guó)南車(chē)集團(tuán)株洲電力機(jī)車(chē)廠陳國(guó)勝高級(jí)工程師，中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大同電力機(jī)車(chē)有限責(zé)任公司封全保教授級(jí)高級(jí)工程師，就高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架技術(shù)問(wèn)題談?wù)劯髯缘目捶?。高速列?chē)轉(zhuǎn)向架技術(shù)問(wèn)：請(qǐng)從高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架的技術(shù)要求來(lái)談?wù)勀壳按嬖诘囊恍┘夹g(shù)問(wèn)題及解決辦法。張紅軍：高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架是保證列車(chē)高速運(yùn)行的關(guān)鍵部件。隨

2、著列車(chē)速度的提高，列車(chē)所需牽引功率急劇增加，輪軌動(dòng)作用力變得更大，輪軌粘著快速降低，制動(dòng)功率需要加大。這些都對(duì)高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架提出了更苛刻的要求。為滿(mǎn)足列車(chē)高速運(yùn)行的需要，高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架須具有足夠大的牽引功率，高的運(yùn)行穩(wěn)定性，低的輪軌動(dòng)作用力，高的運(yùn)行舒適性，大功率制動(dòng)能力和簡(jiǎn)單、可靠、少維護(hù)的結(jié)構(gòu)。為此，高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架須解決以下技術(shù)問(wèn)題：（）轉(zhuǎn)向架輕量化技術(shù)轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量是影響轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能的重要參數(shù)，其質(zhì)量分為簧下質(zhì)量和簧間質(zhì)量?；上沦|(zhì)量是影響輪軌動(dòng)作用力的重要因素。高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架須盡量降低簧下質(zhì)量。為此，高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架采用整體碾鋼小輪徑車(chē)輪、空心車(chē)軸、輕金屬軸箱體、輕量化軸箱軸承和電動(dòng)機(jī)架

3、懸或體懸的懸掛技術(shù)，以全面降低簧下質(zhì)量。研究表明，簧間質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)列車(chē)的運(yùn)行穩(wěn)定性、運(yùn)行平穩(wěn)性和輪軌間橫向作用力均有顯著影響。隨著列車(chē)速度的不斷提高，轉(zhuǎn)向架運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)，除輪對(duì)的蛇行運(yùn)動(dòng)外，常耦合有轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的蛇行運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)簧間質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別影響著構(gòu)架的側(cè)擺穩(wěn)定性和搖頭穩(wěn)定性。為提高高速列車(chē)的臨界運(yùn)行速度，動(dòng)力集中式高速動(dòng)力車(chē)轉(zhuǎn)向架，常將質(zhì)量大的電機(jī)全部懸掛在車(chē)體上，或?qū)⒉糠仲|(zhì)量懸掛在車(chē)體上，以降低簧間質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。另外，高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架還采用輕量化的焊接鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架，輕金屬的齒輪箱等，甚至研制非金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)架以降低簧間質(zhì)量。動(dòng)力分散式動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架，電機(jī)質(zhì)量小，常將電機(jī)架懸在構(gòu)架的橫梁上。

4、為減輕簧間質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，常采用形構(gòu)架，輕量化電動(dòng)機(jī)，將設(shè)備盡量集中在轉(zhuǎn)向架中心附近。（）轉(zhuǎn)向架懸掛技術(shù)轉(zhuǎn)向架采用兩系懸掛。一系彈簧較硬，二系彈簧較軟；一系并聯(lián)垂向液壓減振器；二系采用高圓鋼彈簧或空氣彈簧，并適當(dāng)匹配液壓減振器實(shí)現(xiàn)垂向和橫向軟特性。軟的二系特性將構(gòu)架振動(dòng)與車(chē)體有效地隔離，使車(chē)輛能夠獲得良好的運(yùn)行平穩(wěn)性。合理匹配一系縱橫剛度參數(shù)。轉(zhuǎn)向架一系懸掛參數(shù)的縱橫向匹配對(duì)轉(zhuǎn)向架運(yùn)行穩(wěn)定性具有顯著作用，并影響轉(zhuǎn)向架的曲線(xiàn)通過(guò)能力和輪軌的橫向動(dòng)作用力。高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)十分重視一系縱橫剛度參數(shù)匹配。為了獲得準(zhǔn)確和穩(wěn)定的參數(shù)匹配值，轉(zhuǎn)向架在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量將一系的縱橫剛度參數(shù)解耦，以控制參數(shù)的準(zhǔn)

5、確性。轉(zhuǎn)向架的軸箱定位方式是一種一系縱橫剛度參數(shù)解耦的范例。采用有源和半有源懸掛技術(shù)，以改善高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能。隨著有源懸掛和半有源懸掛技術(shù)研究的不斷深入，高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架已開(kāi)始應(yīng)用半有源或有源懸掛控制技術(shù)提高列車(chē)運(yùn)行舒適性。奧地利的轉(zhuǎn)向架的試驗(yàn)研究表明，半有源懸掛系統(tǒng)可改善列車(chē)運(yùn)行舒適性。我國(guó)理論研究表明，半有源懸掛系統(tǒng)可使車(chē)體的橫向加速度峰值降低，有源懸掛系統(tǒng)可使車(chē)體的橫向加速度峰值降低。（）高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架驅(qū)動(dòng)技術(shù)高速列車(chē)驅(qū)動(dòng)技術(shù)是高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架首先須解決的問(wèn)題。高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由牽引電動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和聯(lián)軸器構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)須滿(mǎn)足足夠大的牽引功率、高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、輕的質(zhì)量和小的體

6、積空間等要求。為此須解決以下技術(shù)問(wèn)題：交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)。大功率牽引是高速列車(chē)遇到的首要問(wèn)題。功率大、重量輕、體積小的交流電動(dòng)機(jī)對(duì)改善高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力性能起到了關(guān)鍵性作用，同時(shí)使高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架有可能采用大功率電機(jī)實(shí)現(xiàn)高速牽引的需要。當(dāng)前高速機(jī)車(chē)的軸功率可達(dá)到。此外，交流傳動(dòng)技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的粘著利用控制技術(shù)，可以提高粘著利用率。高速齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)技術(shù)。牽引電機(jī)的功率是通過(guò)高速齒輪箱傳遞給輪對(duì)的。高速齒輪箱設(shè)計(jì)須充分估計(jì)其工作環(huán)境和載荷強(qiáng)度，解決好減重、齒輪高速重載嚙合問(wèn)題，解決好軸承潤(rùn)滑和齒輪箱密封的技術(shù)難點(diǎn)。（）驅(qū)動(dòng)電機(jī)懸掛技術(shù)各國(guó)在研制高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架技術(shù)時(shí)，均將驅(qū)動(dòng)電機(jī)懸掛在車(chē)體上或構(gòu)架上。日本對(duì)

7、轉(zhuǎn)向架的對(duì)比試驗(yàn)研究表明，電機(jī)懸掛在車(chē)體上較懸掛在構(gòu)架上其轉(zhuǎn)向架運(yùn)行臨界速度可提高以上。我國(guó)對(duì)輪對(duì)空心軸的轉(zhuǎn)向架的初步分析計(jì)算表明，當(dāng)速度為時(shí)，體懸較架懸的輪軌橫向力降低，橫向平穩(wěn)性指標(biāo)值降低。由此可見(jiàn)，電機(jī)的懸掛方式對(duì)轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力特性影響十分顯著。動(dòng)力集中式高速動(dòng)力車(chē)轉(zhuǎn)向架的電機(jī)懸掛方式基本采用體懸或半體懸的懸掛方式，以充分降低簧下和簧間質(zhì)量。動(dòng)力分散式高速動(dòng)車(chē)的電機(jī)懸掛方式基本上以架懸方式為主。電機(jī)架懸雖然犧牲一些動(dòng)力學(xué)性能，但能使結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。驅(qū)動(dòng)電機(jī)懸掛的典型結(jié)構(gòu)是：電機(jī)軸橫向布置的體懸結(jié)構(gòu)。以法國(guó)動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架為成功應(yīng)用范例。電機(jī)軸橫向布置的半體懸結(jié)構(gòu)。以德國(guó)動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架為成功應(yīng)用范例。電

8、機(jī)軸橫向布置的架懸結(jié)構(gòu)。以日本新干線(xiàn)系列高速動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架為成功應(yīng)用范例。驅(qū)動(dòng)電機(jī)懸掛除上述的典型結(jié)構(gòu)機(jī)車(chē)電傳動(dòng)年外，還可因電動(dòng)機(jī)布置位置、驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和懸掛結(jié)構(gòu)的變化組合成新穎的懸掛方式。理論分析表明電機(jī)懸掛結(jié)構(gòu)和參數(shù)的選取對(duì)轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能具有較大的影響。（）高效聯(lián)合制動(dòng)技術(shù)高速列車(chē)制動(dòng)須解決列車(chē)動(dòng)能的快速轉(zhuǎn)換和能量消耗技術(shù)，并在輪軌粘著允許條件下，給列車(chē)提供較大的減速度。為此，高速列車(chē)通常采用聯(lián)合制動(dòng)方式，以再生或電阻制動(dòng)為主，空氣制動(dòng)為輔，并量的降低。（）采用空心車(chē)軸、整體加工車(chē)輪等，構(gòu)架、輪軸等采用強(qiáng)度性能好的材料，齒輪箱采用鋁合金，甚至軸箱也采用鋁合金等等。高速列車(chē)采用交流傳動(dòng)方式

9、來(lái)降低轉(zhuǎn)向架的簧下質(zhì)量及簧間質(zhì)量也有明顯的作用。（）為了提高運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性臨界速度，高速轉(zhuǎn)向架普遍采用抗蛇行減振器。高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架普遍采用大撓度彈簧，增加液壓減振器的使用數(shù)量，有些轉(zhuǎn)向架還采用身軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)。該種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可實(shí)現(xiàn)一系縱向、橫向彈性參數(shù)相對(duì)獨(dú)立，這對(duì)高速動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架是十分重要的；并且一系縱向剛度大，橫向剛度小，有利于提高臨界速度，保持驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定，提高粘著利用率及改善曲線(xiàn)通過(guò)性能。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不但要保證高速動(dòng)力性能，也要保證高速及曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)各種運(yùn)動(dòng)部件之間的關(guān)系；并且要考慮機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)彈性元件及牽引裝置對(duì)機(jī)車(chē)動(dòng)力學(xué)性能的影響。采用電子防滑裝置來(lái)提高輪軌粘著利用

10、。半有源懸掛甚至采用有源懸掛方式。和高速列車(chē)在常用制動(dòng)時(shí)，電制動(dòng)和空氣制動(dòng)的動(dòng)能分配比為：，新干線(xiàn)高速列車(chē)的動(dòng)能分配比為：?，F(xiàn)代高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架采用軸盤(pán)或輪盤(pán)制動(dòng)作為空氣制動(dòng)。盤(pán)形制動(dòng)的摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動(dòng)功率大，是一種高效的空氣基礎(chǔ)制動(dòng)裝置?，F(xiàn)代高速列車(chē)已將非粘著制動(dòng)的渦流制動(dòng)應(yīng)用到動(dòng)力分散式高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架上。、高速列車(chē)已在非動(dòng)車(chē)上采用渦流制動(dòng)，提高制動(dòng)力。黃成榮：為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度的提高，首先必須實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性臨界速度。比如說(shuō)，最高運(yùn)行速度為的列車(chē)，其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性臨界速度高于即可認(rèn)為其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求；而最高運(yùn)行速度為的列車(chē)，其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性臨界速度起碼要求高于。其次是安全性、舒適性問(wèn)題。列車(chē)

11、速度的提高，實(shí)際上相當(dāng)于增加了列車(chē)所受到的外界激擾，如何在激擾增強(qiáng)后使列車(chē)的安全性、舒適性指標(biāo)達(dá)到更嚴(yán)格的要求是這個(gè)問(wèn)題的難點(diǎn)所在。除上述性能方面的要求外，還在可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性等方面對(duì)列車(chē)包括轉(zhuǎn)向架提出了更高的要求。當(dāng)然對(duì)轉(zhuǎn)向架這樣的機(jī)械系統(tǒng)而言，這方面工作的難度非常大，需要探索的問(wèn)題比較多。為了滿(mǎn)足高速轉(zhuǎn)向架在性能方面的要求，需要從以下幾方面來(lái)考慮：（）降低列車(chē)的軸重、簧下質(zhì)量及簧間質(zhì)量。對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架而言，隨著速度的提高，電機(jī)懸掛方式從抱軸到架懸再到半體懸、體懸，即是將電機(jī)等質(zhì)量從簧下轉(zhuǎn)移到簧間再轉(zhuǎn)移到簧上，實(shí)現(xiàn)簧下質(zhì)量及簧間質(zhì)量的降低。對(duì)非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架而言，基本都采用了無(wú)端梁、

12、無(wú)搖動(dòng)臺(tái)、無(wú)搖枕的“三無(wú)”結(jié)構(gòu)，通過(guò)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)簧下質(zhì)量及簧間質(zhì)（）高速轉(zhuǎn)向架對(duì)焊接工藝、加工精度及組裝精度方面提出了更高的要求，這方面的要求包括轉(zhuǎn)向架兩側(cè)固定軸距差、構(gòu)架對(duì)角線(xiàn)差、四角高差、車(chē)輪滾動(dòng)圓直徑差、輪對(duì)內(nèi)側(cè)距公差、輪對(duì)殘余動(dòng)不平衡值等等。陳國(guó)勝：轉(zhuǎn)向架的技術(shù)特點(diǎn)及需解決的技術(shù)問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（）輪軌關(guān)系。對(duì)于高速列車(chē)，良好的線(xiàn)路條件對(duì)列車(chē)的平穩(wěn)、可靠的高速運(yùn)行具有決定性的影響。線(xiàn)路的曲線(xiàn)半徑和軌道的橫向、垂向、縱向的不平順等均對(duì)機(jī)車(chē)車(chē)輛高速運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。因此，不同的線(xiàn)路條件決定了采用不同速度等級(jí)的機(jī)車(chē)車(chē)輛。輪對(duì)內(nèi)側(cè)距離的大小直接關(guān)系到車(chē)輪與鋼軌間的間隙，小間隙可

13、以提高機(jī)車(chē)車(chē)輛的運(yùn)行平穩(wěn)性，但惡化了曲線(xiàn)通過(guò)性能。因此高速機(jī)車(chē)車(chē)輛需要確定合適的輪軌間隙，并且要考慮踏面形狀、輪對(duì)變形以及制造誤差對(duì)輪對(duì)內(nèi)側(cè)距離的影響。車(chē)輪踏面形狀直接影響機(jī)車(chē)車(chē)輛的臨界速度，對(duì)于高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，車(chē)輪踏面形狀的設(shè)計(jì)既要考慮臨界速度，又要考慮減少磨耗。轉(zhuǎn)向架兩端軸距差也影響機(jī)車(chē)車(chē)輛的臨界速度，并且加大車(chē)輪的磨耗，因此，高速機(jī)車(chē)車(chē)輛需嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)向架兩端的軸距差。（）懸掛系統(tǒng)及軸箱定位。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng)是保證高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架高速運(yùn)行的關(guān)鍵，它由一、二系彈簧、減振器及軸箱定位組成。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架懸掛的最大特點(diǎn)：一是二系采用高撓彈簧和抗蛇行減振器；二是軸箱一般采用單側(cè)軸箱拉桿定位。軸

14、箱拉桿兩端采用球形橡膠關(guān)節(jié)。由于橡膠關(guān)節(jié)徑向剛度大，回轉(zhuǎn)剛度小，因而軸箱縱向具有較大的定位剛度，且軸箱相對(duì)構(gòu)架能自由地沉浮及繞本（）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有種：一是彈性空心軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)；二是聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩均是通過(guò)彈性空心軸或聯(lián)軸節(jié)傳遞到輪對(duì)。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)齒輪一般采用斜齒或人字齒，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性。對(duì)于高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一是要考慮高速軸承的定位和潤(rùn)滑；二是要進(jìn)行各種狀態(tài)下的各部件間的運(yùn)動(dòng)分析；三是要進(jìn)行各部件間力的傳遞分析。以上分析均要考慮高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的影響以及機(jī)車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)影響。（）輪箱的潤(rùn)滑及密封。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架齒輪箱的設(shè)計(jì)不但

15、要保證齒輪的潤(rùn)滑，也要保證傳動(dòng)軸承的潤(rùn)滑，因此，需對(duì)齒輪箱在高速運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部空間進(jìn)行壓力分布分析和試驗(yàn)測(cè)試，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行油路（進(jìn)油、回油）設(shè)計(jì)，以保證油路暢通，油量適中；同時(shí)優(yōu)化旋轉(zhuǎn)件間的迷宮密封，保證潤(rùn)滑油不泄漏。潤(rùn)滑不良或潤(rùn)滑油泄漏對(duì)高速轉(zhuǎn)向架的可靠運(yùn)行是一個(gè)嚴(yán)重的威脅。（）軸承。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架軸箱軸承均采用整體軸承，以便于控制軸箱橫動(dòng)量和保證軸承油脂不泄漏，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。軸箱體要嚴(yán)格控制受力狀態(tài)下的變形量和提高加工精度。在軸箱設(shè)計(jì)中要保證雨、雪、沙不會(huì)進(jìn)入軸箱軸承內(nèi)。及以上動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)軸承最好采用油潤(rùn)滑，以提高其可靠性。要設(shè)置軸承診斷裝置，保證高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的可靠運(yùn)行。（）構(gòu)架、輪對(duì)的

16、疲勞設(shè)計(jì)。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架均采用整體碾鋼車(chē)輪，對(duì)車(chē)輪的化學(xué)成分、雜質(zhì)含量、力學(xué)性能和內(nèi)部缺陷提出了很高的要求。特別是要求對(duì)車(chē)輪的疲勞性能進(jìn)行全面的分析和試驗(yàn)：對(duì)車(chē)輪輻板形狀和厚度需進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；在強(qiáng)度計(jì)算中需要考慮離心力、牽引力、制動(dòng)力第期張紅軍，黃成榮，陳國(guó)勝，封全保：高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架技術(shù)以及輪軸裝配應(yīng)力的影響，并且對(duì)其表面質(zhì)量要嚴(yán)格控制；在車(chē)輪上不允許有應(yīng)力集中的孔、棱角存在；需要確定高速機(jī)車(chē)車(chē)輛用車(chē)輪材料的疲勞極限，這對(duì)車(chē)輪設(shè)計(jì)極其重要。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架車(chē)軸最好采用（對(duì)應(yīng)），其含碳量較小，而綜合力學(xué)性能又較優(yōu)，國(guó)外對(duì)其研究較充分，國(guó)內(nèi)又有該材料。車(chē)軸輪座處最好采用噴鉬處理，這樣可以提高疲勞性能

17、和大大降低輪對(duì)的維修成本。車(chē)軸輪座與軸身過(guò)渡圓弧應(yīng)盡量大于，以提高疲勞性能。對(duì)于空心車(chē)軸，對(duì)其內(nèi)部的表面質(zhì)量提出的要求更嚴(yán)格，因?yàn)槠浔砻娴钠趶?qiáng)度較低。由于高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架采用柔性構(gòu)架，因此必須對(duì)構(gòu)架進(jìn)行模態(tài)分析。構(gòu)架內(nèi)部筋板的布置要考慮變形的影響，不要讓筋板在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中干涉到蓋板。特別是需進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)工藝性分析和對(duì)焊逢進(jìn)行疲勞分析。在構(gòu)架設(shè)計(jì)中不允許有不開(kāi)坡口的結(jié)構(gòu)存在，并且要保證完全焊透。要按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)架疲勞試驗(yàn)。構(gòu)架計(jì)算和試驗(yàn)均要考慮電機(jī)、制動(dòng)器吊座等懸掛點(diǎn)的受力情況。（）基礎(chǔ)制動(dòng)。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)均采用大熱容量、耐磨、抗熱疲勞制動(dòng)盤(pán)，以上動(dòng)力轉(zhuǎn)向架均采用盤(pán)形制動(dòng)，及以上動(dòng)力轉(zhuǎn)向架

18、更需要采用軸盤(pán)制動(dòng)以減少簧下質(zhì)量。但對(duì)于動(dòng)力分散列車(chē)來(lái)說(shuō)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架均采用輪盤(pán)制動(dòng)，非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架采用軸盤(pán)制動(dòng)。高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)均采用制動(dòng)和緩解合二為一的制動(dòng)缸，并且有閘片與制動(dòng)盤(pán)間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。制動(dòng)缸的動(dòng)作要保證絕對(duì)可靠。不管是采用輪盤(pán)制動(dòng)還是軸盤(pán)制動(dòng)均要分析制動(dòng)盤(pán)溫度分布和熱應(yīng)力，并從結(jié)構(gòu)上隔斷熱量向車(chē)輪或軸上傳遞。（）緊固件的設(shè)計(jì)。對(duì)于高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，各種緊固件的防松及抗疲勞設(shè)計(jì)特別重要：一是要盡量采用大直徑和抗疲勞螺栓；二是從結(jié)構(gòu)上保證螺栓只受拉應(yīng)力；三是采用鋼絲螺套或機(jī)械防松。（）磨耗、變形對(duì)高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架性能和可靠性的影響。變形主要是指機(jī)車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中構(gòu)架的變形，彈簧的變形，

19、各種橡膠關(guān)節(jié)的變形等。這些變形影響了轉(zhuǎn)向架的各種定位關(guān)系和懸掛參數(shù)，因此會(huì)對(duì)高速轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力性能產(chǎn)生影響。磨耗主要是指車(chē)輪的磨耗、齒輪的磨耗、軸承的磨耗、制動(dòng)閘片、制動(dòng)盤(pán)的磨耗、各種銷(xiāo)套間的磨耗。磨耗不均會(huì)產(chǎn)生異常受力。這些會(huì)對(duì)高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的壽命和可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響。（）缺陷及制造誤差的控制。制造誤差?lèi)夯D(zhuǎn)向架的性能且會(huì)產(chǎn)生異常受力情況，質(zhì)量缺陷嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)向架的疲勞壽命。因此，對(duì)于高速動(dòng)力轉(zhuǎn)向架所有部件均要嚴(yán)格控制質(zhì)量缺陷和制造誤差。綜上所述，高速轉(zhuǎn)向架具有特殊的技術(shù)特點(diǎn)，需要我們從設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料、試驗(yàn)、制造工藝等方面提高認(rèn)識(shí)。只有從基礎(chǔ)工作做起，才能真正設(shè)計(jì)制造出適合我國(guó)的高速動(dòng)力轉(zhuǎn)

20、向架。封全保：高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架應(yīng)具有高的穩(wěn)定性和低的輪軌動(dòng)作用力，高的粘著利用率和良好的驅(qū)動(dòng)性能，高的安全性能和低的維修工作量。一般通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)：（）通過(guò)選擇合理的一、二系懸掛結(jié)構(gòu)形式并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化來(lái)保證高速車(chē)高的穩(wěn)定性。如采用易于實(shí)現(xiàn)軸箱三向剛度解耦的單拉桿鋼圓彈簧結(jié)構(gòu)做為一系懸掛，采用易于實(shí)現(xiàn)垂向和橫向剛度匹配的高圓彈簧結(jié)構(gòu)做為二系懸掛，同時(shí)配以適當(dāng)?shù)臏p振元件，達(dá)到保證動(dòng)力學(xué)性能的目標(biāo)。（）通過(guò)采用適當(dāng)?shù)臓恳姍C(jī)及基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的懸掛方式和相應(yīng)的輪軌減重措施，有效降低轉(zhuǎn)向架簧下質(zhì)量，并配以一系懸掛的參數(shù)優(yōu)化達(dá)到降低輪軌動(dòng)作用力的目標(biāo)。如采用驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元體懸或半體懸把該部分的質(zhì)

21、量由簧下轉(zhuǎn)移到簧上，采用空心車(chē)軸和小輪徑車(chē)輪減輕輪對(duì)質(zhì)量達(dá)到降低簧下質(zhì)量的目的，保證低的輪軌動(dòng)作用力。（）通過(guò)選用能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和傳遞扭矩解耦的裝置來(lái)穩(wěn)定傳遞牽引或制動(dòng)扭矩，并選用適當(dāng)?shù)臓恳绞竭_(dá)到保證牽引性能的目標(biāo)。如采用易于實(shí)現(xiàn)三向剛度解耦的六連桿空心軸傳動(dòng)或三爪萬(wàn)向軸結(jié)構(gòu)達(dá)到牽引制動(dòng)力穩(wěn)定傳遞的目的，采用斜牽引桿結(jié)構(gòu)達(dá)到減小軸重轉(zhuǎn)移的目的。（）通過(guò)強(qiáng)度分析、試驗(yàn)和有效的安全防護(hù)設(shè)計(jì)保證轉(zhuǎn)向架安全可靠，如采用有限元技術(shù)對(duì)主要受力部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)焊接方法和結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件和整臺(tái)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行跑合試驗(yàn)等。通過(guò)采用低磨損或無(wú)磨耗結(jié)構(gòu)或新技術(shù)，減少磨耗延長(zhǎng)零部件使用壽命。如采用橡膠關(guān)節(jié)或

22、耐磨銷(xiāo)套，制動(dòng)缸密封與導(dǎo)向分離技術(shù)等等達(dá)到減磨效果，最終減少維修工作量。問(wèn)：動(dòng)力分散式與動(dòng)力集中式高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架的技術(shù)特點(diǎn)及我國(guó)在開(kāi)發(fā)高速列車(chē)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。張紅軍：動(dòng)力集中和動(dòng)力分散是高速列車(chē)種典型的動(dòng)力配置形式。日本基于日本國(guó)內(nèi)路基松軟、對(duì)軸重限制嚴(yán)格、站間距短、列車(chē)須頻繁加減速等原因，提出動(dòng)力分散的實(shí)施方案。德國(guó)和法國(guó)則基于歐洲鐵路軌道基礎(chǔ)好、能承受較大的作用力、擁有先進(jìn)的大功率驅(qū)動(dòng)技術(shù)和多年積累的大功率機(jī)車(chē)牽引技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，選擇了動(dòng)力集中式高速列車(chē)方案。隨著列車(chē)速度的不斷提高，列車(chē)牽引和制動(dòng)功率迅速增加，輪軌間粘著有限，輪軌間動(dòng)作用力急劇增大，車(chē)輪和軌道磨損嚴(yán)重。當(dāng)速度大于時(shí)，列車(chē)動(dòng)車(chē)軸重

23、、粘著重量和驅(qū)動(dòng)功率成為動(dòng)力集中式高速列車(chē)的限制因素。一貫倡導(dǎo)動(dòng)力集中的德國(guó)和法國(guó)開(kāi)始重新考慮高速列車(chē)的動(dòng)力配置問(wèn)題。法國(guó)自年對(duì)外宣布開(kāi)始研制的動(dòng)力分散式高速列車(chē)，年投入運(yùn)營(yíng)。德國(guó)首列運(yùn)營(yíng)速度的動(dòng)力分散式高速列車(chē)于年投入使用。高速列車(chē)動(dòng)力配置選型對(duì)科學(xué)規(guī)劃高速鐵路是十分重要的。高速列車(chē)動(dòng)力配置不僅與列車(chē)的本身技術(shù)問(wèn)題有關(guān)，而且涉及到列車(chē)的最高運(yùn)營(yíng)速度、列車(chē)編組、運(yùn)輸組織、列車(chē)的周期成本、周邊環(huán)境經(jīng)濟(jì)和高速鐵路未來(lái)發(fā)展等多項(xiàng)因素。但世界高速列車(chē)的三巨頭，德國(guó)、法國(guó)和日本在高速列車(chē)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展路上的殊途同歸現(xiàn)象，是值得我國(guó)在擬定京滬高速鐵路的高速列車(chē)動(dòng)力配置方案時(shí)特別關(guān)注的。黃成榮：對(duì)于動(dòng)力集中高速列

24、車(chē)，由于整列車(chē)的動(dòng)力集中于節(jié)動(dòng)力車(chē)，動(dòng)力車(chē)需要產(chǎn)生、傳遞很大的牽引力，其牽引電機(jī)功率、體積比較大；整個(gè)動(dòng)力車(chē)的設(shè)備布置集中，軸重相對(duì)較大，其動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架、輪對(duì)等均相對(duì)較重，因此必須從轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)方面采取措施降低列車(chē)的簧下質(zhì)量及簧間質(zhì)量。對(duì)于等級(jí)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，電機(jī)懸掛基本采用架懸方式，機(jī)械傳動(dòng)主要采用輪對(duì)空心軸傳動(dòng)方式；在驅(qū)動(dòng)位置方面分車(chē)輪輻板驅(qū)動(dòng)和車(chē)軸驅(qū)動(dòng)等方式；其基礎(chǔ)制動(dòng)方式分輪盤(pán)、軸盤(pán)、制動(dòng)軸軸盤(pán)等方式。對(duì)于等級(jí)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，機(jī)車(chē)電傳動(dòng)年如北京廣州。電機(jī)懸掛基本采用半有源或有源方式，現(xiàn)大區(qū)間運(yùn)行，以減輕簧間質(zhì)量，機(jī)械傳動(dòng)主要采用輪問(wèn)：保證高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架安全可靠對(duì)雙空心軸傳動(dòng)或萬(wàn)向軸傳動(dòng)方

25、式；輪運(yùn)行應(yīng)關(guān)注哪些問(wèn)題？對(duì)雙空心軸傳動(dòng)時(shí)基礎(chǔ)制動(dòng)采用軸盤(pán)方封全保：在保證高速列車(chē)安全可靠式，萬(wàn)向軸傳動(dòng)時(shí)基礎(chǔ)制動(dòng)采用輪盤(pán)方性方面應(yīng)關(guān)注以下問(wèn)題：式。（）輪軸的狀態(tài)問(wèn)題。尤其是要監(jiān)控對(duì)于動(dòng)力分散高速列車(chē)，由于列車(chē)的車(chē)輪的情況，關(guān)注車(chē)軸材料對(duì)裂紋敏感性動(dòng)力分散于多節(jié)動(dòng)車(chē)，每節(jié)動(dòng)車(chē)需要產(chǎn)和輪座的微動(dòng)磨損。生、傳遞的牽引力不大，其牽引電機(jī)功率、（）吊掛部件的防落問(wèn)題。防止發(fā)生體積相對(duì)較小，列車(chē)設(shè)備分散布置，每節(jié)因部件墜落的事故。車(chē)軸重均相對(duì)較小，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架、處理，降低應(yīng)力集中的影響。理論分析和試驗(yàn)表明，零件的疲勞失效主要發(fā)生在零件的應(yīng)力集中區(qū)域。為保證重要的零部件的抗疲勞特性，須采用現(xiàn)代計(jì)算手

26、段進(jìn)行疲勞分析計(jì)算。分析工作中須注意準(zhǔn)確地掌握零件工作環(huán)境、工作載荷和注重所用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)類(lèi)型的匹配。（）慎重選擇輪軸材料，注重輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造。轉(zhuǎn)向架輪軸的失效將會(huì)給列車(chē)帶來(lái)災(zāi)難性事故。在選材方面輪對(duì)等均相對(duì)較輕，從轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)方面采取措施降低列車(chē)的簧下質(zhì)量及簧間質(zhì)量的壓力比集中方式小，因此其動(dòng)力轉(zhuǎn)向架電機(jī)懸掛基本采用架懸方式，機(jī)械傳動(dòng)主要采用聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)方式，基礎(chǔ)制動(dòng)基本采用輪盤(pán)方式。對(duì)于動(dòng)力分散和動(dòng)力集中高速列車(chē)非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架均采用無(wú)端梁、無(wú)搖動(dòng)臺(tái)、無(wú)搖枕的“三無(wú)”結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)制動(dòng)均采用軸盤(pán)方式，差別較小。封全保：動(dòng)力分散轉(zhuǎn)向架有些部件易于與拖車(chē)轉(zhuǎn)向架簡(jiǎn)統(tǒng)。由于功率小，牽引、制動(dòng)設(shè)計(jì)方便自如

27、；由于承載低，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單；由于轉(zhuǎn)向架重量輕，相應(yīng)的各部分慣量??；易于保證其動(dòng)力學(xué)性能，尤其是高速如速度情況下。相反，動(dòng)力集中式動(dòng)力轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要采用多種技術(shù)措施保證其性能，尤其是降低輪軌動(dòng)作用力和保證穩(wěn)定性方面。單從運(yùn)行平穩(wěn)性、安全性、舒適性和減少對(duì)軌道的影響方面講二者均能保證。從技術(shù)上講，動(dòng)力集中和動(dòng)力分散均能滿(mǎn)足高速運(yùn)行要求，如歐洲的和、系列動(dòng)車(chē)組均是動(dòng)力集中式的，其中曾創(chuàng)造了的輪軌系統(tǒng)高速行車(chē)世界記錄；另一方面，日本的新干線(xiàn)系列和德國(guó)的采用動(dòng)力分散式的。這說(shuō)明技術(shù)上二者是成熟的，各有千秋，關(guān)鍵看用于什么系統(tǒng)環(huán)境下和用于什么目的?？紤]中國(guó)國(guó)情，若運(yùn)行時(shí)間在以?xún)?nèi)，應(yīng)采用動(dòng)力分散的列車(chē)技術(shù)，方便兩地（多地）高速公交化運(yùn)行，如北京天津；若運(yùn)行時(shí)間超過(guò)，應(yīng)采用動(dòng)力集中的列車(chē)技術(shù)，方便組織，易于實(shí)（）軸承潤(rùn)滑問(wèn)題。運(yùn)用中應(yīng)定期更換潤(rùn)滑油，加強(qiáng)油面的控制，杜絕缺油的情況下運(yùn)行，豐富軸溫監(jiān)控的內(nèi)涵，強(qiáng)化故障診斷功能，預(yù)防故障的出現(xiàn)。（）強(qiáng)度和疲勞問(wèn)題。對(duì)關(guān)鍵受力螺栓進(jìn)行監(jiān)控，定期掌控構(gòu)架等承載件的強(qiáng)度。（）關(guān)鍵件的防護(hù)問(wèn)題。保護(hù)轉(zhuǎn)向架下部的制動(dòng)管路、制動(dòng)缸、齒輪箱和托架箱體，防止因飛石打擊造成的部件損壞。張紅軍：性能優(yōu)良可靠的轉(zhuǎn)向架是高速列