车辆构造摆式列车专题
铁道车辆课件四摆式列车及城市轨道交通车辆转向架
一、DK3型地铁转向架
（一）轮对轴箱弹簧装置
• 定位：橡胶弹性铰式定位
（二）摇枕弹簧装置
心盘承载
（三）转向架构架
H型构架
（四）基础制动装置
• 单侧踏面制动
二、CCDZ11型转向架
• 80km/h，一系橡胶弹簧
三、跨座式单轨转向架
转向架上配有两个走行轮轴，每个轮轴上都装有 两个填充氮气的钢芯橡胶轮胎，走行轮通过车轴固 定在转向架上。另外在走行轮、稳定轮、导向轮上 均装有辅助轮，在列车暴胎的情况时列车可以利用 辅助轮低速运行回库。
转向架结构
序 名称 号 1 2 3 中央悬挂装 置 基础制动装 置 转向架构架 所属转 向架 动力及 无动力 动力及 无动力 动力及 无动力 序 名称 号 4 5 6 走行轮胎组 成 导向和稳定 轮 驱动装置 所属转 向架 动力及 无动力 动力及 无动力 动力
1、中央悬挂装置
中央悬挂装置是车体与转向架的主要连接装置，其主要 部件有中心销、中心销底座、牵引橡胶堆、横向止档橡胶、 纵向止档橡胶、空气弹簧，其主要功能是传递由转向架提 供给车体运动所需要的力，并提供一定的减振效果，保证 列车乘座舒适度。
意大利的ETR 460的液压系统
电机 泵
蓄能器
油箱
冷却
大！
应用
瑞典的X2000 意大利的ETR450、460、470 德国VT610 德国VT612 芬兰Sm200等
机电式
交流变频调速的电机作动器 变频器 控制器
作动器
特点
工作效率提高：双向推力，效率高 频响特性高：不会有液压弹性效应 动力源方便而且节能：电 系统轻巧：体积小，结构简单 环境污染小：不会有泄露等问题 国产化易于实现：小功率变流
摆式列车
摆式列车的分类
强制倾斜式
强制倾斜式又称为有源摆。就是利用曲线检 测装置、车载计算机控制装置和倾摆传动装 置倾摆, 其倾摆角度一般为8度, 最高可达到 10度。有源摆式车体能提高常规列车曲线运 行速度30% ~ 35%。
3种强制式倾摆系统
强制倾斜式摆式车体按倾摆动力源可分为气动式、 液压式和机电式3 种。 (1) 气动式 气动式倾摆系统是最早研究的一种强制式倾摆系统。 由于其响应速度慢, 现在已经很少运用。 (2) 液压式 液压式倾摆系统是在气动式之后出现的一种强制式 倾摆系统, 包括电机、油泵、蓄能器、伺服阀、油缸 等部件, 技术成熟, 响应快, 动作灵活可靠。倾摆角度 较大, 可达8度~ 10度, 可以提高曲线通过速度30%~ 35%。目前, 强制倾斜式摆式列车大部分都用的是液 压式倾摆系统。
ETR450
摆式列车
2011.4.18
摆式列车简介
众所周知, 列车在既有铁路线上速度不能提高的一 个主要原因是线路曲线限速造成的。这包括两个因 素, 一是由于随列车在曲线轨道上运行速度的不断 提高, 车轮与轨道的作用力越来越大, 达到一定程度 时,就可能造成列车脱轨, 无法保证列车运行安全; 二 是列车通过曲线轨道时, 速度越高离心力越大, 乘客 舒适度越差。 摆式列车技术正是成功地解决了这两个问题, 而达 到在既有铁路线上, 不做大规模基础设施改造的情 况下, 大幅度提高列车运行速度, 可做到提速见效快、 投资省。
液压式（X2000）
(3) 机电式 机电式倾摆系统是最晚出现的倾摆系统，具 有以下优点: 结构简单, 轻量化; 电动机及齿轮 装置坚固可靠; 可大功率输出, 反应性能优越, 也可作精确的倾摆; 比液压式效率高; 车体、 转向架间的结合只用电线, 易于装卸转向架; 不受气候变化影响。只有德国、瑞士采用了 只有德国、 只有德国 最新型的机电式倾摆系统。 最新型的机电式倾摆系统。
高速动车组技术11摆式
中国
………
新时速（X2000）
中国X2000-新时速摆式列车
摆式列车的基本原理 一.摆式列车的提出 限制列车曲线通过速度的因素: 安全性 舒适性 列车通过曲线时，如果车体能够向曲线 内侧倾摆一定角度，相当于增加曲线外轨超 高，可提高列车通过曲线速度而不降低旅客 舒适度 摆式列车
Kruckenberg 1928 年构思的摆式列车
50
％
45 40
倾摆 8° 倾摆 6.5°
比 分 百
35 30 25 20
速
倾摆 3.5°
15 10 5 0 200 400 600
R(m)
提
800
1000
为什么采用车体倾摆技术可以提高旅客列 车的旅行速度？
(1).采用车体倾摆技术可以弥补线路曲线外轨超高不足，以 提高列车通过曲线的速度； (2).列车曲线通过速度提高后,减少了由于曲线限速所需要
的进入曲线前制动减速过程和出曲线后加速过程所占用的
时间。 (3). 基于上述两点 , 采用车体倾摆技术后 , 缩短了旅行时间 ,
提高了旅客的旅行速度。
摆式列车的基本原理
二.摆式列车的分类 根据倾摆原理的不同，可分为： 被动摆式列车 主动摆式列车 按照倾摆机构安装位置的不同，摆式列车 又可分为： 簧上摆 簧间摆
摆式列车及 城市轨道交通车辆转向架
1.摆式列车的基本原理
2.摆式列车转向架
3.城市轨道车辆转向架
提高旅客列车速度的途径
高速列车 线路好 列车速度高 舒适 投资大 周期长 摆式列车 既有线路提速
投资少
见效快
提速幅度有限
世界各国摆式列车
西班牙
意大利 瑞典
简述摆式列车的倾斜方式及特点
简述摆式列车的倾斜方式及特点摆式列车是一种特殊的列车形式，它在行驶过程中可以通过倾斜车体来保持乘客的舒适度和安全性。
摆式列车的倾斜方式是通过车体的倾斜来平衡离心力，从而使乘客在列车行驶过程中感受到较小的侧向加速度，减少乘坐不适感。
摆式列车的倾斜方式有两种：动态倾斜和被动倾斜。
动态倾斜是指列车在行驶过程中根据车辆的实时信息和运行状态来调整车体的倾斜角度。
列车上配备了各种传感器和控制系统，可以实时监测列车的速度、加速度、倾斜角度等信息，并根据这些信息来计算出最佳的倾斜角度。
通过控制车体的倾斜，可以使列车在车辆行驶过弯道或变换轨道时保持平稳，减小侧向加速度，提高乘客的舒适度。
被动倾斜是指列车在设计阶段就确定了固定的倾斜角度，车体的倾斜不会随着列车行驶状态的变化而调整。
被动倾斜列车通常会在设计阶段根据列车行驶的曲线半径和速度来确定最佳的倾斜角度，以保证在行驶过程中乘客的舒适度和安全性。
被动倾斜列车相对于动态倾斜列车来说更加简单和稳定，但在行驶过程中不能根据实时的行驶状态进行调整，可能会导致在某些行驶情况下乘客感受到较大的侧向加速度。
摆式列车的倾斜方式具有以下特点：1. 提高乘客的舒适度：通过车体的倾斜，可以减小乘客在列车行驶过程中感受到的侧向加速度，减少晕车和不适感，提高乘客的舒适度。
2. 提高乘客的安全性：摆式列车的倾斜方式可以减小列车在行驶过程中的侧倾角度，减少列车的侧向摇晃，提高乘客的安全性。
3. 减少能耗：摆式列车的倾斜方式可以减小列车行驶过程中的侧向摩擦力，降低能耗，提高列车的能效性能。
4. 提高运行速度：通过车体的倾斜，可以减小列车在行驶过弯道时的侧向加速度，提高列车的运行速度，缩短行驶时间。
5. 适应不同轨道曲线：摆式列车的倾斜方式可以根据不同的轨道曲线来调整倾斜角度，适应不同的行驶情况，提高列车的行驶稳定性。
摆式列车的倾斜方式是通过调整车体的倾斜来平衡离心力，提高乘客的舒适度和安全性。
它具有提高乘客舒适度、提高乘客安全性、减少能耗、提高运行速度和适应不同轨道曲线等特点。
摆式列车：发展高速铁路的技术法宝(3)——技术探讨
摆式列车：发展高速铁路的技术法宝(3)——技术探讨【2008-04-06】点击次数：351--------------------------------------------------------------------------------本文主要介绍摆式列车的技术原理、主要技术特点、结构尺寸、技术参数、性能指标、摆式列车与中国的高速铁路发展之路、各国的先进摆式列车等。
1. 原理当任何车辆以高速转弯，车内的物件和乘客都会受到离心力的影响。
这是因为车内的物件以本来惯性直线前进，与转弯中车辆的前进方向不一致，於是产生了相对的加速和力。
在铁路列车上，这种"离心力"引致车上的物件和行李倾侧滑行，座位上的乘客亦会被压向一旁，而站著的乘客更可能失去重心跌倒。
飞机和单车能够以较高速转弯，因为它们在转弯的时候都会向侧面倾斜。
但汽车或铁路列车的车轮必需著地，本身并不能够倾斜。
为了使到它们可以无需减速高速转弯，高速公路及高速铁路的路轨在弯曲处都被建成向内倾斜的弧形。
这样车内的乘客所受的向外离心力便可以被向内的重力抵销。
对汽车使用的道路来说，这种倾斜非常重要。
如果汽车转弯时的速度过高，轮胎会失去黏著力而引致汽车打滑。
对铁路来说，重心高的车辆以太过高的速度驶过急弯，亦存在翻侧的可能。
将路轨建成斜的弧形亦是避免这种可能的方法。
但是一般来说，当列车还未接近足以翻侧的速度和急弯，乘客所感受到的不适已非常严重。
故此大多数的铁路设计时所考虑到的，并非避免车辆翻侧，而是乘客所感的不适。
弧形路轨所需要的倾斜角是根据预计车辆经过行驶时的速度来决定。
若果车速高，倾斜便要较多。
部分在1960至1970年代所建成的高速线路却出现了一个问题，适合高速客运列车行驶的倾斜角度，并不适合普通速度的客车和货车。
法国及日本的高速铁路结果都需要建造专线，尽量减少弯曲的路线。
至於其他因为多山，或者没有空间或金钱投资建设新路线的国家，唯有采用其他方法提高铁路的营运\速度。
摆式列车原理
摆式列车原理
摆式列车是一种列车，它利用摆杆来控制列车运行。
摆式列车可以更有效地控制列车，从而使列车能够更快地行驶。
摆式列车是一种列车，它使用一种叫做摆杆的机械装置来控制列车。
摆杆是一种物理机制，它可以把列车的运动转换成其他类型的运动。
它的原理是，当摆杆的一端受力，另一端的力也会发生变化，这样就可以控制列车的运动。
摆杆是一种非常简单的结构，它由两个木头拼接成一个L型形状，由两个铅球和一根螺栓组成。
当列车前进时，摆杆会旋转，并且会产生抗力，从而促使列车前进。
此外，摆杆还可以改变列车的运行方向，从而帮助列车更快地反应。
此外，摆式列车还有一种叫做“抛物线摆杆”的装置，它可以把列车的运动转换为抛物线运动。
这种机制可以帮助列车快速而有效地向前移动，从而有效地提高列车的速度。
摆式列车还有一种叫做“曲棍摆杆”的装置，它能够把列车的水平运动转换成纵向运动，从而有效地改变列车的轨道。
曲棍摆杆可以帮助列车更快地行驶，从而节省时间和燃料。
摆式列车在列车行业中起到了重要作用，它不仅能够改善列车的运行性能，而且能够有效地改变列车的行驶方向。
通过使用摆杆，列车的运行可以变得更加有效、高效。
总的来说，摆式列车的原理就是利用摆杆来控制列车的运动，从而使列车有效地行驶。
摆式列车的机制可以改变列车的运行方向，并
且可以提高列车的运行速度，从而节省时间、金钱和燃料。
摆式列车原理
摆式列车原理
摆式列车是一种新型的有轨交通运输方式，它以脉冲重力为基础，可以实现高速、安全、高效、绿色的跨越和运输。
外观上，这种列车是以摆式双轨布局，由特殊支架、轮子、减速机等部件构成。
在原理上，摆式列车是以摆式双轨布局和特殊的重力激励系统的工作原理为基础的。
列车的轨道以摆形布局，根据空间条件调节轨道角度，以便列车自动改变导轨上升和下降的角度，实现灵活行进。
同时，它还采用特殊的重力激励系统，可以为列车提供有效的动力和加速动能，把列车的空间提升到更高的水平。
此外，摆式列车的结构也使其具有独特的优势。
由于它的竖向双轨布局，使其拥有更大的受力面积，可以提供更强的抗侧向摆动能力，使列车更稳定的行驶在双轨上而不会受到侧向摆动干扰。
而且，摆式列车的设计也使其具有低能耗、高效率和安全等优点，大大提升了行车安全性，使之成为未来城市轨道交通的安全优势。
摆式列车虽然仅仅是一个新兴交通方式，但它却拥有更多的优点，目前正在广泛应用于城市轨道交通。
摆式列车已经在国内多个城市得到广泛应用，在某些城市甚至已经完成了完整的建设，同时也在国外得到了认可，也正在发展壮大中。
总的来看，摆式列车可以为我们提供快速、安全、绿色的交通便利，拥有更好的空间使用效率，是未来城市轨道交通的理想选择。
它的使用，也必将推动城市轨道交通的发展，从而实现城市的高效发展和更绿色的运输体系，为人类享受更加安全、便捷的生活创造条件。
摆式列车的工作原理
摆式列车的工作原理
摆式列车（swing-arm train）工作原理：
1.摆式列车采用车轴和摆杆的结构，摆杆可能会把车轴折断或拉伸，从而使车轴拥有曲面的线轨技术。
2.摆式列车的主要机构包括控制车轮，摆动杆，头轮，悬摆杆，摆动支架和轴承组件等结构。
3.当列车运行时，头轮首先能使摆动杆得到驱动转动。
4.然后悬挂杆把摆动杆的转动转移到控制车轮，最终将能量传递到车轮上，从而让车厢前后运动。
5.使用摆式列车的最大好处就是可以实现有效的轨道曲线。
6.由于摆式列车的结构比较简单，因此可以更廉价而又安全的从一个曲率较弱的轨道到另一曲率较强的轨道。
7.最后，缓冲装置可以防止摆动杆和悬挂杆发生变形，从而更加安全的控制车轮行驶方向。
总结：摆式列车主要由控制车轮、摆动杆、头轮、悬摆杆、摆动支架和轴承组件组成，通过头轮带动WalkingRod杆来转动控制车轮，达到车轮行走的目的，缓冲装置可以防止摆杆和悬挂杆发生变形，从而能顺利的行驶。
摆式列车还具有切换轨道较快，维护费用较低的特点，可以有效的实现轨道的曲线。
摆式列车_精品文档
摆式列车摆式列车是一种具有特殊轨道结构和运行特点的列车系统。
它的轨道采用弯曲的曲线来支撑列车运行，使列车车厢向内侧摆动，从而有效减小了列车在高速行驶中的侧向离心力，提高了乘坐的舒适性和安全性。
摆式列车在世界各地被广泛应用于旅游线路、山区铁路和曲线较多的城市轨道交通系统。
摆式列车的设计理念最早可以追溯到19世纪末的美国。
当时美国有多条蜿蜒的山区铁路，列车在急转弯处容易脱轨。
为了解决这个问题，工程师们开始研究如何让列车在弯曲轨道上更加稳定。
经过多年的研发，摆式列车系统逐渐成熟，并在20世纪初被引入到其他国家和地区。
摆式列车的轨道是其最为显著的特点之一。
传统的铁路轨道是直线或弯曲的曲线，而摆式列车的轨道是一种复杂的曲线结构，通常包括较长的中间直线段和两端的曲线段。
这种轨道设计可以使列车在转弯时逐渐偏离轨道的切线方向，实现车厢的摆动。
通过这种摆动，列车的质心位置可以保持相对稳定，减小侧向离心力的作用。
这种设计使得列车能够以更高的速度通过曲线轨道，减少了车厢晃动和脱轨的风险。
摆式列车的行驶原理是基于物理力学的。
当列车进入曲线轨道时，由于车厢的质心位置与曲线切线方向之间的夹角，车厢会产生向内的离心力。
而车厢的重力作用又会使车厢保持在质心离心力和重力力的平衡状态，从而使车厢能够摆动起来。
列车的速度越快，车厢摆动的幅度越大。
为了确保列车行驶安全，摆式列车的轨道设计和列车结构需要满足严格的要求。
摆式列车的优点主要体现在乘坐的舒适性和安全性方面。
由于列车车厢向内倾斜，乘客的重力中心与车厢的倾斜方向保持垂直，减小了乘坐时身体受到的横向力的影响，使乘坐更加舒适。
另外，侧向离心力对列车的侧向稳定性有很大影响，摆式列车通过减小离心力，能够提高列车的运行安全性，减少事故的发生概率。
摆式列车系统在实际运营中面临着一些挑战。
首先，摆式列车的轨道设计和列车结构相对复杂，对于制造和维护都有一定的技术要求。
其次，摆式列车在转弯时会产生横向力，这会对轨道和列车本身造成额外的磨损，增加了维护和修复的成本。
车辆构造-摆式列车专题ppt课件
压缩空气倾摆机构的特点
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优点：——倾摆所用的压缩空气理论上来自于 列车总管，能源提供简单；
——没有环境污染； ——能量可利用蓄能器来贮存，总的能耗较低。 缺点：——压缩空气具有可压缩性，故倾摆控制精度不易 保证； ——倾摆系统响应慢，频响差； ——由于压缩空气的压力低，所以，作动器的直径尺寸较 大； ——系统（压缩泵、汽缸、蓄能器等）体积大。
取h=125mm，hd=110mm 曲线限速
曲线半径 m R250 R300 R350 R400 R500 R600 R1000 R1500
常规列车 71 77 83 89 100 109 141 172
摆式 30 81 89 96 103 115 126 162
199
列车 6.50 93 101 110 117 131 143 185
车体摆心在车体重心的上方，靠车辆在通过曲线时的离心力 作用，使车体绕其摆心转动向内侧倾斜，摆动角一般小于3.5o
•主动式摆式车体（有源式或强制式摆式车体）
通过附加作用力的方式使车体倾摆，摆动角一般在8o～10o
一、西班牙的Talgo—被动摆
24
25
TALGO摆式车体采用自然倾摆机构，带两个立柱的U形梁将两个自 由轮对装在一起，形成TALGO轮对，空气弹簧固定在这两根立柱的上 端。当通过曲线时，高度调整阀自动工作，空气弹簧根据车体的倾斜而 变形，直到使离心力平衡。
我国研制摆式列车情况
我国研制的摆式列车
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采用机电作动器方式 采用径向转向架——自导向和迫导向 2动6拖——内燃机车牵引头车不摆 今年年底完成 我校承担3个转向架的设计和倾摆系统的研制—
—关键技术
我国摆式转向架
摆式列车自导向转向架
摆式列车原理
摆式列车原理摆式列车（动车组、摆动列车）是一种高效、安全、环保的列车，为满足运输需求，其在近几十年来日益普及全世界，它采用内燃机与燃料发动机联合推进的方式，便于走行，而且列车的质量也较轨道车厢质量要轻很多，减少轨道车道的负担。
摆式列车的原理很简单，它的运行原理可以分为三个阶段：发动机的推动阶段、轮轨结合阶段、停车阶段。
首先，在发动机的推动阶段，摆式列车需要消耗燃料，将机械能量转换成动能，动能通过发动机推动列车，发动机提供动力，将列车从原点转变成移动状态，列车会逐渐发展出越来越快的速度。
其次，在轮轨结合阶段，摆式列车以较低的速度在轨道上行驶，车轮与轨道结合为一个体，以保证列车的稳定运行，车轮上会有相应的防滑装置，以防止滑移。
最后，在停车阶段，摆式列车会减少燃料的耗费，列车仍然依靠发动机，而发动机可以将整个列车进行抗力制动，从而停止列车，其中还会使用制动器进行抗力制动。
总之，摆式列车广泛使用，其原理是使用内燃机与燃料发动机联合的方式推动列车，列车的行驶依靠轮轨结合，列车在停车时使用抗力制动。
这种列车是方便、安全、环保的，可以满足运输需求，是近几十年来发展得最迅速的交通工具之一。
摆式列车的诞生，开启了一个全新的旅行时代。
它汲取了传统轨铁运输的优势，并且加以改进，打造出以时间、安全、舒适、环保为宗旨的列车，从而降低了运输过程中的阻力，满足了不断发展的交通需求。
随着技术的不断提升，以及政府的大力支持，摆式列车的应用在不断增长，它不仅可以实现实时追踪、遥控和遥调，而且还可以进行智能运行，实现自动运行。
摆式列车在世界范围内的广泛使用，展现出它优越的性能，却也提出了节能减排的新要求，未来，摆式列车将不断改进，加以技术的突破，为人们的出行提供更安全、更舒适的体验，也将带来更便利的运输服务。
摆式列车系统介绍
铁道车辆 第 45 卷第 4 期 2007 年 4 月
文章编号 :100227602 (2007) 0420009206
摆式列车系统介绍
陆冠东
(英国 DrL u 铁路顾问公司 ,英国 伯明翰)
摘 要 :系统地介绍了摆式列车的开发背景 、基本原理和在曲线上的最高限速 ,综合实际开发 、运行和相关单位的开 发经验 ,提出了设计实践中需要关注的几个问题 。
规定 ,在正常情况下最大容许的超高不足为 110 mm
(41 21°) ,特殊情况下为 150 mm (51 74°) ,摆式车辆在
特殊情况下可以容许达到 300 mm (111 54°) 。
图 5 为车辆在曲线上所允许的最高运行速度 (假
定线路超高都是 150 mm) ,其中超高不足 300 mm 是
C = v2
(1)
R
过大的未平衡横向加速度会使旅客和乘务人员感
到不适 。为了平衡离心加速度的影响 ,通常会把外轨 抬高 (称为线路超高) ,使线路有一个倾斜角度α, 外轨 超高量 h 为 :
h
=
R
2s ·g
v
2
(2)
式中 :s ———轮轨接触点横向跨距 ,m 。
则:
v = g2·s hR
(3)
对于一定的曲线半径 R 和线路超高 h ,速度 v 是
曲线半径 直线
800
600
500
700
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
700
直线
500
600
直线
图 2 不同列车运行速度分布比较
2 摆式列车原理
车辆通过曲线示意图见图 3 。
图 3 车辆通过曲线示意图
假定车辆以恒定速度 v (单位为 m/ s) 通过一段曲
摆式列车的倾斜方式
摆式列车的倾斜方式摆式列车是一种特殊的铁路车辆，它具有倾斜技术，可以在高速行驶过程中保持平稳的行驶状态。
摆式列车的倾斜方式主要有机械倾斜和气垫倾斜两种。
一、机械倾斜方式机械倾斜方式是通过车体的机械结构来实现列车的倾斜。
在摆式列车中，车体由车体倾斜机构支撑，并通过倾斜控制系统来控制车体的倾斜角度。
当列车在曲线行驶时，倾斜控制系统会根据列车的速度和曲线半径等参数，计算出合适的倾斜角度，并通过液压装置或电动机将车体倾斜到相应的角度。
这样一来，列车的重心会向内倾斜，产生一个向心力，使列车保持在曲线上平稳行驶。
机械倾斜方式的优点是结构简单、可靠性高，适用于各种曲线半径和速度范围。
同时，机械倾斜方式还可以根据列车的行驶状态进行实时调整，确保列车在高速行驶时的稳定性和舒适性。
然而，机械倾斜方式的缺点是需要较大的空间来容纳倾斜机构，增加了列车的重量和成本。
二、气垫倾斜方式气垫倾斜方式是通过利用空气动力学原理来实现列车的倾斜。
在摆式列车中，车体的底部装有气垫装置，通过控制气垫的气压来调整车体的倾斜角度。
当列车行驶在曲线上时，气垫装置会根据列车的速度和曲线半径等参数，控制气垫的气压，使车体倾斜到合适的角度。
倾斜后，列车的重心会向内倾斜，产生一个向心力，使列车保持在曲线上平稳行驶。
气垫倾斜方式的优点是结构简单、重量轻、成本低，适用于中低速行驶。
与机械倾斜方式相比，气垫倾斜方式不需要较大的空间来容纳倾斜机构，可以在现有的铁路线路上进行改造。
然而，气垫倾斜方式的缺点是对气压控制的要求较高，需要精确的控制系统来确保列车的稳定性和舒适性。
摆式列车的倾斜方式在实际应用中可以根据列车的行驶速度和曲线半径等参数进行选择。
对于高速列车来说，机械倾斜方式更加适用，可以满足高速行驶时的稳定性和舒适性要求。
而对于中低速列车来说，气垫倾斜方式更加经济实用，可以在现有线路上进行改造，提高列车的行驶效率和乘坐舒适度。
摆式列车的倾斜方式是实现列车高速行驶的重要技术之一。
摆式列车系统介绍
文章编号:100227602(2007)0420009206摆式列车系统介绍陆冠东(英国DrL u 铁路顾问公司,英国伯明翰) 摘 要:系统地介绍了摆式列车的开发背景、基本原理和在曲线上的最高限速,综合实际开发、运行和相关单位的开发经验,提出了设计实践中需要关注的几个问题。
关键词:摆式列车;未平衡横向加速度;平衡速度;欠超高;过超高中图分类号:U270.331+.5 文献标识码:B1 摆式列车的优点为了提高铁路旅客列车的运行速度,尤其是曲线通过时的速度,欧洲、北美和日本等发达国家和地区开始采用车体倾斜(摆动)系统。
采用该系统并不是着力于提高列车的最高运行速度,而是通过提高现有列车通过曲线时的速度来达到大大缩短旅行时间的目的,而非摆式列车的曲线通过速度往往较低。
例如,假设线路全长5000m ,线路曲线半径见表1。
图1为该区段的列车运行速度分布情况(不考虑加速和减速过程)。
从图1可以看出,高速列车只是在直线区段和大半径曲线区段提高了速度。
收稿日期:2006209201作者简介:陆冠东(19412),男,高级顾问。
图1 列车运行速度分布图2为最高速度140km/h 时的非摆式列车和摆式列车的速度对比。
从图2可以看出,摆式列车提高了通过小半径曲线时的速度,其平均速度为136183km/h 。
因此,采用摆式列车,既能提高列车在曲线区段上的运行速度,还可以提高其平均速度,缩短旅行时间。
垂向载荷时,Y 方向的横向刚度基本为定值216139kN/m ,垂向刚度则随着垂向载荷的增加(从37145kN 增加到12010kN )而增加(从398197kN/m 增加到427137kN/m ),增加了711%,变化趋势见图5。
图5 横向载荷为定值4010kN 时垂向刚度随着垂向载荷的变化趋势4 结论采用有限元计算方法建立螺旋弹簧实体模型并考虑弹簧两端的情况能对弹簧刚度进行准确的计算。
参考文献:[1] 米彩盈.一种确立高圆簧横向刚度的有效方法[J ].西南交通大学学报,1998,(3):294—298.[2] BS 176—1987,Coil Springs ,Part 1Guide for t he design of helicalcompression springs Milton Keynes British Standards Institution [S].[3] 郭荣生.螺旋弹簧的横向弹性[J ].铁道车辆,1974,12(4):7—17.[4] Krettek O ,Sobczak M.Zur Berechung der Querund Biegekenungvon Schrauhenfeder Fuer Schienenfahrzeuge [J ].ZEV 2G las Ann ,1988,(9):319—326.(编辑:田玉坤)・9・ 摆式列车铁道车辆 第45卷第4期2007年4月 表1 线路曲线半径m距离0～500500～10001000～15001500～20002000～25002500～30003000～35003500～40004000～45004500～5000曲线半径直线800600500700700直线500600直线图2 不同列车运行速度分布比较2 摆式列车原理车辆通过曲线示意图见图3。
车辆构造-摆式列车专题PPT文档共44页
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ崛起而 读书。 ——周 恩来
摆式车体客车
摆式车体客车1.主动式摆式车体主动式摆式车体（有源式或强制式摆式车体）是靠外部动力使车体强制倾斜，在车上设置了车体倾摆机构和控制装置。
车体倾摆机构设置于转向架的上、下摇枕之间，上摇枕通过4根吊杆悬挂在下摇枕上，形同一个对称的四连杆机构。
两侧各设一个液压伸缩油缸来驱动车体的倾摆。
液压伸缩油缸的上下两端分别固定在上、下摇枕内。
在列车两端的自导向转向架（动车和带驾驶室的拖车转向架）上装有两个加速度仪。
当列车进入曲线时，借助于传感器将测得的横向加速度信号传输到主控计算机。
主控计算机再对测得的加速度值，以及列车运行速度和各拖车所处的位置等数值进行处理，得出车体倾斜最佳控制量，然后向每辆拖车的受控计算机发出指令。
受控计算机经过数据修正后再按车辆进入曲线的先后顺序，依次起动各辆拖车的液压油缸，使之伸长或缩短；列车进入曲线后，根据曲线半径和行车速度的需要，通过车体和上摇枕使车体倾摆适当的角度。
通过曲线时，车体可以抵消70%的离心力，降低其对旅客的影响，提高乘座舒适度。
在径向自导向转向架驶离曲线后，受控计算机按设定程序指令将每辆拖车依次恢复到原来的状态。
2.被动式摆式车体被动式摆式车体（无源式或自然摆锤式车体）的动力来源于作用在车体上的离心力，不需要动力装置，悬挂装置高于重心，可以得到适当的倾摆力矩。
上述两种摆式车体各有特色。
一般来说，主动式摆式车体的优点是摆角较大，乘座舒适度的改善效果较好，通过曲线的速度可有较大提高；缺点是结构复杂，容易发生故障。
而被动式摆式车体的优缺点与主动式摆式车体相反。
高速铁路客车与一般客车一样，均由四大部分组成：车体与车内设施、走行部、制动装置和车辆连接装置。
但是，高速铁路客车与一般客车相比，需要解决以下关键技术：（1）客车结构和材料要轻量化，其外形、结构具有良好的空气动力学性能。
（2）具有在高速运行条件下动力学性能良好的转向架。
（3）具有大功率、高安全可靠性的制动系统。
（4）具有安全可靠的连接装置，且要保证旅客的乘座舒适度。
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压缩空气倾摆机构的应用
12
❖ 滚子式倾摆系统为381系EMU摆式列车采用 ❖ 空气弹簧式倾摆系统为300X试验列车采用 ❖ 西班牙的Talgo也用空气弹簧形式。
液压倾摆机构
13
❖ 液压泵 ❖ 冷却器 ❖ 蓄能器 ❖ 比例分配阀 ❖ 电液伺服控制阀 ❖ 作动器 ❖ 管路等
作动器
液压倾摆机构的特点
油箱
冷却
液压倾摆机构的应用
16
❖瑞典的X2000 ❖意大利的ETR450、460、470 ❖德国VT610 ❖德国VT612 ❖芬兰Sm200等
机电倾摆机构
17
❖ 交流变频调速的电机作动器 ❖ 变频器 ❖ 控制器
作动器
机电倾摆机构的优点
18
❖ 工作效率提高——双向推力，效率高 ❖ 频响特性高——不会有液压弹性效应 ❖ 动力源方便而且节能——电 ❖ 系统轻巧——体积小，结构简单 ❖ 环境污染小——不会有泄露等问题 ❖ 国产化易于实现——小功率变流
二、意大利ETR450
26
27
主动式摆式车体中，倾摆力的产生可通过三种方式来实现：液压式、 机电式和电气式。
ETR450型采用液压式的车体倾摆控制装置，车体安装在一个转动 的U形摇枕上，通过两组弹簧落在构架上，其倾摆机构包括装在转向架 上的两个液压缸。液压缸由微处理机—监控系统控制，闭环控制中的加 速度计（测离心力）和陀螺仪（测超高）控制液压倾摆机构，以便准确 的确定车体倾摆角度值。
机电作动器的应用
19
❖ 坦克——德国、日本、俄罗斯（美国仍用液压） ❖ 摆式列车——德国VT611
德国ICT 法国ALSTOM 意大利FIAT-SIG 瑞士的ICN
机电作动器和控制器
20
控制系统
21
国外摆式列车
23
按车体倾摆方法和倾摆原理不同分为： •被动式摆式车体（无源式或自然倾摆式摆式车体）
采用摆式列车可提高曲线限速30-40%,提高旅行速 度15-20%。
7
在既有线上进行提速
倾摆机构的类型和特点
倾摆机构的类型（驱动方式）
9
❖压缩空气倾摆机构 ❖液压倾摆机构 ❖机电倾摆机构
压缩空气倾摆机构
10
❖ 有压缩空气泵站（或 列车压缩空气总管）
❖ 蓄能器 ❖ 控制阀 ❖ 汽缸 ❖ 气压管路等组成。
三、意大利ETR460（液压倾摆）
28
ETR460
29
四、瑞士ICN（机电）
30
五、德国ICT
31
六、德国
32
ICT-VT605
SIEMENS
七、德国VT611
33
采用自导向转向架
八、法国TGV摆式列车
34
九、日本的摆式列车
35
滚子式倾摆机构
十、瑞典的X2000
36
37
人柔字性型定橡位胶转堆向定架位
牵引动力国家重点实验室
专题一 摆式列车 Topic One Tilting Train
2
摆式列车的基本原理是列车通过曲线时利用主动（或被 动）车体倾摆技术推动车体绕一纵向中心线摆动，使车体向 曲线内侧倾斜一定角度，部分或全部抵消列车通过曲线时车 体未被平衡的离心加速度，以改善旅客的乘坐舒适度，提高 车辆通过曲线时的运行速度。
压缩空气倾摆机构的特点
11
❖ 优点：——倾摆所用的压缩空气理论上来自于 列车总管，能源提供简单；
——没有环境污染； ——能量可利用蓄能器来贮存，总的能耗较低。 ❖ 缺点：——压缩空气具有可压缩性，故倾摆控制精度不易 保证； ——倾摆系统响应慢，频响差； ——由于压缩空气的压力低，所以，作动器的直径尺寸较 大； ——系统（压缩泵、汽缸、蓄能器等）体积大。
曲线半径 m R250 R300 R350 R400 R500 R600 R1000 R1500
常规列车 71 77 83 89 100 109 141 172
摆式 30 81 89 96 103 115 126 162
199
列车 6.50 93 101 110 117 131 143 185
226
摆式列车工作原理
3
R V
F
4
在既有线上 进行提速的 有效手段
5
曲线限速及提速措施
常规列车在曲线上的最大速度
Vh
(h hd )R 11.8
摆式列车在曲线上的最大速度
Vh
(hhd ht )R 11.8
6
摆式列车在曲线上的最大速度限为：
Vh
(hhd ht )R 11.8
取h=125mm，hd=110mm 曲线限速
我国研制摆式列车情况
我国研制的摆式列车
39
❖ 采用机电作动器方式 ❖ 采用径向转向架——自导向和迫导向 ❖ 2动6拖——内燃机车牵引头车不摆 ❖ 今年年底完成 ❖ 我校承担3个转向架的设计和倾摆系统的研制—
—关键技术
我国摆式列车转向架
40
迫导向径向转向架 自导向径向转向架
摆式列车自导向转向架
14
❖ 优点：——作动器推力大，速度高； ——较高的动态特性，频响快，控制精度高； ——技术比较成熟。
❖ 缺点：——系统复杂，制造成本高； ——能源消耗大； ——由于油液易渗漏，对环境有一定污染； ——系统（油压泵、冷却器、蓄能器、作动器等）
体积大，重量重。
ETR460的液压系统
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蓄能器
大！Βιβλιοθήκη 电机 泵车体摆心在车体重心的上方，靠车辆在通过曲线时的离心力 作用，使车体绕其摆心转动向内侧倾斜，摆动角一般小于3.5o
•主动式摆式车体（有源式或强制式摆式车体）
通过附加作用力的方式使车体倾摆，摆动角一般在8o～10o
一、西班牙的Talgo—被动摆
24
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TALGO摆式车体采用自然倾摆机构，带两个立柱的U形梁将两个自 由轮对装在一起，形成TALGO轮对，空气弹簧固定在这两根立柱的上 端。当通过曲线时，高度调整阀自动工作，空气弹簧根据车体的倾斜而 变形，直到使离心力平衡。
41
转向架设计
42
❖ 倾摆机构运动学分析 ❖ 倾摆机构动力学分析 ❖ 倾摆机构和作动器的参数优选 ❖ 关键部件（构架、轴箱、吊杆、摆枕等）强度分
析 ❖ 整车动力学和倾摆效果研究 ❖ 径向转向架曲线通过性能分析
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