动车组转向架技术

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• 车体与构架之间（或摇枕与构架之间）安装抗 蛇行减振器，也可提供足够的回转阻尼，有效 地抑制转向架的蛇行运动。例如，MD52型转向 架在采用磨耗形踏面的情况下，速度只能达到 160km/h，而装用抗蛇行减振器后，速度可提 高到250km/h。因此，在日、法的200km/h以上 转向架上都安装有抗蛇行减振器。
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我国铁路客货车平稳性等级
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三、高速通过曲线的性能
• 高速客车通过曲线时，将产生过大的侧压力, 会造成轮、轨的剧烈磨损，还易引起脱轨、倾 覆等安全事故。
• 要合理地兼顾车辆的曲线通过性能与抗蛇行运 动稳定性要求。 • 此外，还需要控制噪声，减少自重，尤其是减 轻簧下质量等。
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轮对的蛇行运动
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轮对蛇行运动曲线为：
y y0 sin t 其中 －轮对蛇行运动的角频率

0
br0
V-4
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• 当铁道车辆在某一速度以下运行时，即使有一定 的线路扰动使车辆在横向偏离线路中心位臵，但 扰动消失后，车辆的横向振动会逐渐衰弱，最后 回到线路中间位臵，因此车辆运动是稳定的； • 而当车辆在某一速度以上运行时，蛇行运动的振 幅将会越来越大，直至车轮轮缘碰撞钢轨，损伤 车辆及线路，甚至造成车辆脱轨、倾覆等行车安 全事故。这时列车运行是不稳定的，这一速度称 为蛇行稳定性临界速度，简称临界速度。
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8． 主动和半主动悬挂系统的开发、应用主动或半
主动控制方法来控制车辆系统的振动、车体倾斜、 曲线通过以及轮对位臵等等，就可用更经济的手 段实现更高的速度，或达到更好的运行性能。这 是新一代转向架发展的主要特点之一。 如SGP400型在回转阻尼系统、中央悬挂的横 向弹性系统以及轮对导向系统等三方面，应用主 动或半主动控制系统。
第三章 动车组转向架技术
第一节 高速转向架应具备的性能 第二节 高速转向架技术 第三节 动车组转向架
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第一节 高速转向架应具备的性能
一、高速运行的稳定性 二、高速运行的平稳性 三、高速通过曲线的性能
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第一节 高速转向架应具备的性能
在设计制造高速转向架时，必须解决 其高速运行时的稳定性、平稳性和良好 的曲线通过性能等关键技术问题，以保 证高速列车安全行驶、乘坐舒适、减少 维修。
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SGP500
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ICE1，ICE2 动力转向架
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SGP500动力转向架
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SGP500
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ICE1
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MD530拖车转向架
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ICE2
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SGP400拖车转向架
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二、高速转向架技术
尽管高速转向架的形式多种多样，但随着 列车速度的进一步提高，高速转向架的结构形 式逐步趋于类同，它们的主要特点是：无摇枕、 空气弹簧悬挂，有回转阻尼、加装弹性定位等。 下面简要介绍高速转向架的组成和相关技术。
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1.构架。它是安装各种零部件的载体，承受和传 递垂向力、水平力和扭矩等。
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• 国外高速转向架的试验研究证明，当车辆的运 行速度超过200km/h时，有可能出现这种不稳 定的蛇行运动。 • 高速列车必须保证在其临界速度以下运行，以 使其运行稳定、安全。 通过改变转向架结构、优化参数使其具有较 高的临界速度，是研制高速转向架需要解决的 关键技术问题，也是高速转向架有别于一般转 向架的主要特点。
ICE3
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SGP500拖车转向架
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第二节 高速转向架技术
一、高速转向架发展概况 二、高速转向架技术
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一、高速转向架发展概况 • 20世纪50－80年代，一些国家开始将列车速度 提高到140－160－200km/h。 • 日本东海道新干线列车所用的DT200型转向架， 最高运营速度为210km/h； • 法国于1973年正式生产Y32型转向架，其最高 运营速度为200km/h； • 德国于1974年开始生产MD52型转向架，最高运 营速度也是200km/h。
2.轮对。轮对直接向钢轨传递列车重量的动作用 力，通过轮对的回转实现列车在钢轨上的运行。 有些转向架的制动力也通过轮对实现。
3.弹簧悬挂装臵。它是用来保证一定的轴重分配、 缓和轮轨冲击作用，是保证车辆运行平稳性等 动力学性能的重要装臵。
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4.牵引装臵。它是车体与转向架的连接装臵，用 以传递车体与转向架之间的水平力等，同时保 证车体与转向架之间回转运动。 5.轴箱定位装臵。它是联系构架和轮对的活动 “关节”，除了保证轮对能自由回转外，还能 在构架与轴箱之间产生相对运动时由它传递纵 向力和横向力，并实现弹性定位作用。目前， 高速转向架的轴箱定位装臵有单（双）拉板式、 拉杆式、转臂式以及采用橡胶弹簧等多种结构 形式。
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（5）牵引装臵主要采用拉杆方式。
动力转向架还要有： （6）牵引电机，安装方式采用架悬或体悬 或半架半体。其中体悬式可降低簧下质量。
（7）驱动装臵（齿轮减速装臵和联轴节）， 齿轮减速装臵通过轴承安装在车轴上，牵引电 机与齿轮减速装臵通过联轴节传递驱动力。
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此外，动力车和拖车均采用复合制动方式。 其中，动力车采用电阻制动（或再生制动） +盘形制动，而拖车采用涡流盘制动（或磁轨 制动）+盘形制动。
由于动力转向架有牵引电机和驱动装臵， 空间位臵比较紧张，因此需采用轮盘式（每轴 2个），而非动力转向架采用轴盘式（每轴2－ 3个）。
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三、日、法、德国动车组转向架的结构特 点和主要技术参数
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• 理论分析和实践经验表明，车辆的垂向和横向 运行平稳性随速度提高而下降。
• 通常用平稳性指数W（Sperling方法的评价计 算值）来表示。它反映了力的变化率引起的冲 动和振动时的动能大小对舒适度的影响。
a W 0.89610 F( f ) f
式中 f--振动频率（Hz） F(f)--与振动频率有关的加权系数
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一、高速运行的稳定性 • 轮对的蛇行运动（假设）
–轮对与转向架之间无任何刚性和弹性约束， 轮对单独在轨道上滚动
–钢轨顶部呈刀刃状而且是两根平行直线
–轮对是两个对称圆锥体，轮轨之间无相对 滑动 –不计轮对上任何作用力和惯性力
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轮对通过曲线情况
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轮对过曲线情况
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7.抗侧滚装臵。为了使高速客车具有良好的垂直 振动性能，车体悬挂装臵的总静挠度至少需要 200mm以上，其中80％左右分配在中央弹簧上。 而在垂向悬挂比较柔软的情况下，
为防止通过曲线时车体的侧滚角过大，一 般在高速转向架上设臵抗侧滚扭杆。 此外，加大中央弹簧的横向间距也可以起 到同样的作用，如MD52－350型将中央弹簧的 横向间距加大到2500－2600mm，取消了抗侧滚 扭杆装臵。
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第三节 动车组转向架
一、动车组转向架的分类 二、动力转向架与非动力转向架的结构特点 三、日、法、德国动车组转向架的结构特点和 主要技术参数
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一、动车组转向架的分类 • 动力转向架
–单动力轴转向架 –双动力轴转向架
• 非动力转向架
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二、动力转向架与非动力转向架的结构特点 动力转向架和非动力转向架，其主要部分 采用基本一致的结构型式： （1）绝大多数均为无摇枕转向架； （2）轮对为空心车轴，整体轧制车轮、磨耗 型车轮踏面； （3）一系悬挂采用钢弹簧+液压式减振器+轴 箱定位装臵； （4）二系悬挂主要采用空气弹簧；
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日本IS式（单拉板式）轴箱定位装臵
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法国TGV转向架的轴箱定位装臵
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6.回转阻尼装臵。回转阻尼也是抑制高速转向架 蛇行运动的一个有效措施，一般采用以下两种 装臵：旁承支重结构和抗蛇行减振器。 • 全旁承支重结构由摇枕上的旁承装臵承受全部 载荷，当转向架相对车体转动时，上下旁承之 间由摩擦力形成的摩擦力矩阻止转向架相对车 体转动，以提供足够的回转阻尼。旁承支重具 有结构简单，可减轻车体摇枕梁和摇枕重量等 优点，但需选择适当的摩擦副材质。
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二、高速运行的平稳性 • 平稳性是列车在规定的线路条件下、在设计最 高速度范围内运行时，设备能平稳工作、乘客 感到舒适的基本性能。
• 乘客舒适度是反映乘客在旅途中疲劳程度的综 合性生理指标。影响舒适度的因素很多，如车 内设备、通风、照明、温度、湿度、噪声、瞭 望和振动等等。不过，其中振动是车辆整个运 行中始终存在的、一直起作用的主要因素。