什么是转向架的摇枕 [无摇枕转向架及其发展]

　                 无摇枕转向架及其发展

　1. 无摇枕转向架简介

　所谓无摇枕转向架, 就是取消了摇枕、摇动台等部件的转向架。为了补偿由于取消摇枕而使转向架丧失的功能, 无摇枕转向架用坐落在构架上的二系弹簧直接支承车体, 承受车体垂向载荷; 依靠中央弹簧的横、纵向变形来实现车辆通过曲线时的转向功能; 通过新的牵引置来实现摇枕的转向和传递纵向力的功能。

　一般的无摇枕转向架构架呈 H 形, 构架的侧梁或横梁均是封闭箱形断面的焊接结构, 其内部空腔常被作为空气弹簧补助空气室, 并利用设置在空气弹簧和附加气室之间的节流孔来吸收车体的垂向振动。早期的高速无摇枕转向架采用单圈高螺旋弹簧或采用由橡胶支承的双层螺旋弹簧作中央弹簧, 亦有采用空气弹簧的。由于取消了旁承, 为了防止车辆直线上高速运行时蛇行失稳, 加装了抗蛇行减振器。空气弹簧在高度控制阀配合下可以使车体地板面高度不因负荷变化而改变, 这对于地铁车、通勤车等近郊客车载重量变化较大的车辆和自重较轻的车辆, 是很适用的。所以 从 70 年代起, 欧美采用空气弹簧的车辆逐渐多起来。尤其是小横向刚度、大横向变形空气弹簧的研制成功, 使近年来采用空气弹簧作中央弹簧的高速客车转向架大大增加。但是, 由高度控制阀和差压阀组成的控制系统是通过控制空气弹簧高度间接地使载荷与内压保持平衡的, 因而, 有时会使车辆在过渡曲线上出现轮重减载,或在圆曲线上出现倾斜等问题。为了克服这一缺点, 研制开发了计算机控制系统。采用微机代替高度控制阀来控制空气弹簧的充气和排气, 使空气弹簧的差压减到最小, 根据轨道和运用条件控制车体的倾斜度。

　无摇枕转向架不再需要上下心盘、摇枕等零部件,故减少了转向架零部件数量, 简化了结构, 减少了故障率, 降低了自重。由于采用二系弹簧直接支承车体, 取消了旁承, 减少了维修量, 符合发展轻量化转向架的趋势, 便于实现主动和半主动控制, 因而受到了各国铁路的重视, 成了世界高速客车转向架的主导形式。

　2.国外客车无摇枕转向架的发展状况

　最早的客车无摇枕转向架是应用在电动客车上的, 当时是为了解决由于安装电动机和齿轮箱而使摇枕、摇动台无地方安装的矛盾。由于它结构简单, 重量轻, 易于维修, 因而获得了较大发展。早期比较著名的无摇枕转向架有: 法国的 Y32 型转向架, 意大利的 Fi-at 型转向架, 前西德的 ET403 及伦敦、阿姆斯特丹、慕尼黑的地铁客车转向架。由意大利和法国共同开发的Y270S 型无摇枕转向架, 被欧洲标准客车所采用。它和 Y32 型转向架十分相似, 都采用钢丝绳牵引, 只是车轮直径及枕簧的大螺旋弹簧的安装方法不同。

　2.1德国

　ICE1客车是 1990 年 12 月投入运营的, 其拖车转向架为 MD530 型有摇枕转向架, 缺点是运行噪声较大, 特别是通过曲线时外侧轮缘挤压钢轨的声音很大,横向振动加剧。由于 MD530 型转向架不适应更高速度运行的要求, 德国不得已提出在第二代 ICE 客车上采用新型转向架, 并明确规定要采用空气弹簧。1996年 9 月投入运营的 ICE2 客车采用了 SGP400 型转向架, 这是 ICE 客车首次采用无摇枕转向架。SGP400 型转向架采用电子控制转动阻尼系统“DES”, 使带磁性阀门的抗蛇行减振器在低速时不起作用, 仅在高速时才 起 阻尼作用。并采用 横向弹性 主动控制系 统“AQS”, 用以改善二系悬挂的横向弹性特性。ICE3 客车的动车转向架、拖车转向架都采用无摇枕转向架, 均用加有橡胶堆的空气弹簧作二系弹簧, 一系悬挂采用螺旋弹簧、垂直减振器和单侧拉杆定位装置。动、拖

　车转向架分别采用轮装式制动盘和轴装式制动盘。

　2.2法国

　法国的无摇枕转向架有两大类: 一类是 Y32 型系列转向架, 主要应用在 200 km/ h 以下客车; 另一类是运用在 TGV 系列铰接列车上的 Y230、Y231 及 Y237型转向架, 它们都是在 Y32 型无摇枕转向架基础上发展起来的。最早为 T GV001 车组研制的 Y225 型无摇枕转向架, 采用带橡胶堆的空气弹簧作为中央弹簧, 空气弹簧只承受垂直载荷。后来开发的 Y226 型转向架为了简化结构, 又把空气弹簧改成了螺旋弹簧, 同时,车体支承点设置在接近车体重心位置, 以提高侧滚中心, 改善乘坐舒适性。采用液压减振器使转向架获得比较稳定的回转阻尼。此后, 又进行了一系列开发, 最后形成了第一代 TGV 列车所用的 Y230 型( 驱动) 、Y231 型( 从动) 转向架。Y231 型转向架, 其中央弹簧为大直径、高柔度螺旋弹簧, 装在U 型构架侧梁上。每台转向架安装 2 个垂直液压减振器、2 个抗蛇行减振器和 1 个横向减振器。该转向架采用拉杆式牵引。第二代 T GV—A 列车, 其动车转向架仍为 Y230 型, 拖车则采用 Y237 型。Y237 型转向架中央弹簧为空气弹簧, 直接坐落在U 型构架侧梁上。这种 RS10 二系悬挂装置在垂向和横向都具有很大的柔性, RS10空气弹簧上部设有 1个大容量的筒形附加气室。空气弹簧的两侧装有专门的裙边, 以使其横向刚度随位移增加而增

　大。相邻两拖车端部共同坐落在 1 台转向架的 2 个空气弹簧上。转向架与车体之间装有抗蛇行减振器。牵引力由相邻两车铰接点下方呈对称布置的 2 根纵向拉杆传递。第三代 TGV—2N 型双层列车也采用铰接式车体, 其驱动转向架及从动转向架均以T GV—A 列车转向架为基础, 原来的钢制圆筒形空气弹簧附加气室更改为铝制。

　2.3日本

　日本的客车无摇枕转向架起步比欧美晚。1982 年研制了第一台T R908 型客车无摇枕转向架。从203 系通勤摆式客车的 TR911

　 型转向架开始逐步在近郊客车、地铁客车上应用无摇枕转向架。为了开发性能更好的轻量型新干线列车用转向架, 日本国铁从 1980 年开始研制新干线无摇枕转向架。1985 年、1986 年先后制造 了 DT 9023、DT 9024、DT 9025 型 动车 转向 架 及TR9000、T R9001 型拖车转向架。最后DT9023E/ F 达到了实用水平。1987 年正式试制了用于 300 系电动车组的 T DT 203、T T R7001 型转向架, 该转向架构架采用 H 形焊接结构; 采用大横向变位、小横向刚度自由膜式空气弹簧作二系悬挂; 采用板式可变节流阀, 加装了抗蛇行减振器。空气弹簧下部设有 1个 4 层橡胶堆,当空气弹簧无气时用来支承车体质量。空气弹簧标准工作高度为 201 mm, 工作压力为 0. 37 MPa, 有效直径为 500 mm, 最大水平变位可达 100 mm, 其簧下质量为每辆 2. 3 t。动车和拖车转向架自重分别减为6. 6t 和6. 9 t。400 系客车亦采用无摇枕转向架形式。它采用 DT 204A 和 DT 204B 型转向架, 采用滞后小的自由膜式空气弹簧作二系悬挂, 上盖为铝合金, 下部由 1 个4 层橡胶堆支承。空气弹簧标准工作高度为 190 mm,工作压力为 0. 46 MPa, 气囊小半径为 60 mm, 装有板式可变节流阀, 最大横向变位可达 100 mm。

　3.总结

　无摇枕空气弹簧转向架在国外已得到了广泛的应用, 是一种很有前途的转向架。国内无论在客车还是在地铁客车上都有了试验的基础, 所以我国应大力推行这种转向架。无摇枕空气弹簧转向架只要选择合理的参数, 无论高速、中低速客车都可以采用。

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