动车组技术--国外高速动车转向架

法国高速动车组转向架——转向架Y230牵引电机悬挂与驱动装置
牵引电机变速箱
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Y230型转向架驱 动系统示意图如 图所示。牵引电 机的输出扭矩通 过“三爪伸缩方 式万向轴”传给 轮对齿轮箱，带 动轮对转动。
体悬的牵引电机变速箱为带中间齿 轮的三级传动齿轮箱，采用斜齿轮 传动，齿轮箱体由铝合铸造。 三爪伸缩式万向轴 与电机轴和轮对轴平行，
• 采用轻型轮对。 空心轴的内径为 60 mm，车轮轮 径由原来的910 mm减少到860 mm.
采用铝合金齿轮箱和轴箱 • 齿轮箱体由铸铝合金取 代铸钢结构，与100系列 车的传动齿轮箱相
日本新干线高速动车组转向架——转向架悬挂技术
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1.一系悬挂和轴箱定位 表4-8列出了日本新干线高速动车组的一系悬挂和轴箱定 位的有关参数。300系、500系和700系均采用螺旋弹簧和 圆柱橡胶弹簧并用的方式，取代了拉板定位的方式。螺旋 弹簧承受全部垂向载荷，橡胶弹簧专门承受纵向、横向载 荷，这样就能合理地设计和配置纵向和横向刚度。
（4）转向架轴距大，高速稳定性好。铰接式转向架便于加大轴距，从而可 以提高转向架高速时的运行稳定性。 （5）提高双层客车的载客量。由于采用铰接式转向架，可以将双层客车的 通道设在上层，从而减少了楼梯占用面积，增加了座席面积，为列车增加载 客量提供了最佳结构。
法国高速动车组转向架——铰接式转向架主要参数
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欧洲之星
法国高速动车组转向架——第二代铰接式转向架Y237型及其铰接方式
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TGV
法国高速动车组转向架——第二代铰接式转向架Y237型及其铰接方式 二系悬挂
Y231型转向架二系悬挂采用高柔圆簧， 它的垂、横向自振频率在10Hz左右，正 好和车体弯曲振动频率相近，从而容易 激起车体振动，恶化旅客舒适度。
日本新干线高速动车组转向架——车轴轴承
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随着新干线高速动车组运行速度的不断提高，车轴轴承有了很大 的变化。0、100、200系动车组的转向架车轴轴承采用滚柱轴承 加端面滚珠止推轴承，300系动车组的车轴轴承采用带凸缘的圆 柱滚动轴承，用凸缘承受轴向力，省去了端面止推球轴承l以后新 型转向架的车轴轴承则采用密封型圆锥滚柱轴承取代圆柱滚动轴 承，减少了维修工作量。 日本新干线高速动车组车轴轴承的标准寿命值为200万～250万 km。新干线高速动车组一年大约运行30万km，按照有关规程， 每运行30万km台检一次，90万km进行拆检。拆检中大约40%的 轴承还可继续使用，其余须更新。
动车组转向架技术
国外高速动车组转向架
日本新干线高速动车组转向架 法国高速动车组转向架 德国高速动车组转向架 西班牙高速动车组转向架 意大利高速动车组转向架 瑞典高速动车组转向架
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日本高速动车组转向架
1.转向架轻量化
2.悬挂技术
3.车轴轴承 4.牵引电机和驱动装置
日本新干线高速动车组转向架——概况
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牵引电动机
齿轮联轴 节
连接牵引电动机和传动齿轮箱小齿轮的动力传递装置，同 时还能补偿电机输出端与齿轮箱输入端之间的相对位移， 包括轴向、径向和摆角位移。该装置由两个小齿轮和一个 公用齿套（内齿圈）组成。现今日本新干线所有运营的高 速动车组均采用WIN联轴节
一级斜齿轮传动。从0到100、200系，主要改进未齿轮传 动比改变和箱体壁厚变薄。从300系开始，齿轮箱采用铸 铝合金取代铸钢材料，大幅减轻质量，结构也有较大改进。
二系悬挂
二系悬挂采用高挠度圆簧两组， 每组两个，两端加橡胶垫，以 缓解弹簧横向变形的应力，并
Y230
轴承。
轴箱与轮对
降低噪声。同时，还加装了两
个垂向液压减振器、一个横向 液压减振器和两个抗蛇型液压 减振器。
法国高速动车组转向架——Y230中心销牵引装置
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法国高速动车组转向架——从动铰接式转向架 ——TGV列车属于载客 列车，主要用于运送乘 客。TGV是继日本新干 线之后的世界第二条商 业运行的高速铁路系统。 ——TGV列车采用铰接 式动力集中配置方式， 列车编组始终保持两端 为动力车，拖车之间铰 接式连接，整个动车组 不可分解独立运行。
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将牵引电机输出扭矩传
给轮对齿轮箱，它的中 部是带有三凹槽的销套, 带有3个滚动轴承的万向
轴轴杆嵌在凹槽中
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Y230型转向架的牵引电机与其输出端相连的三级 变速齿轮箱构成一个整体单元，通过三点支撑在车 体上。
轮对齿轮箱 轮对齿轮箱是二级齿轮箱， 采用直齿轮传动，齿轮箱 体也是由铝合金铸造。
法国高速动车组转向架——Y230一系悬挂
日本新干线高速动车组转向架——牵引电动机悬挂（架悬式）
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牵引电动机与车轴平行悬挂于转 向架构架的横梁侧面，通过齿轮联 轴节与传动齿轮箱连接。 传动齿轮箱一端抱挂在车轴上， 另一端吊挂在构架横梁的吊挂座上。 齿轮箱内包含车轴驱动齿轮和中间 传动齿轮及润滑油。 这种悬挂方式和传动结构，一般 适合于动力分散型的动力车。
2．二系悬挂空气弹簧 日本新干线高速动车组的所有车辆均采用空气弹簧作为二系悬挂
日本新干线高速动车组空气弹簧主要参数
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日本新干线高速动车组转向架——转向架悬挂技术
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从0、I00系采用约束膜式空气弹簧，发展到以后采用自由膜 式空气弹簧。 节流孔的形式从100系、200系的固定节流孔变成400系、 E1系、300系的可变节流孔，而500系列车的空气弹簧系统又 采用了固定节流孔。 l00、200系转向架为有摇枕结构，其空气弹簧横向刚度大， 水平方向变位小；而以后的转向架均采用无摇枕结构，因此其 空气弹簧水平刚度小，以减少来自轨道的振动干扰。在车辆通 过曲线时，为了减小对中心销横向止挡的磨损，又要求空气弹 簧具有非线性刚度，随变位的增加刚度要增大。
传动齿轮 箱
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法国高速动车组转向架
1.动力转向架Y230
2.一代从动转向架Y231
3.二代从动转向架Y237 4.三代从动转向架Y237-A
法国高速动车组转向架——动力转向架Y230
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法国高速动车组转向架——动力转向架Y230
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第一代高速列车TGV-PSE的动力转向架Y230是在法国燃 气轮动车组转向架Y226型的基础上发展而来的，并被法国 所有的第二代、第三代高速列车用作动力转向架。 Y230型转向架为无摇枕式转向架，它最明显的优点是结 构简单明快，便于组装和拆卸，可靠地实现了牵引电机体 悬和较好的驱动动力学性能，是典型的动力集中式高速列 车体悬式动力转向架。
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Y230型转向架的一系悬挂和轴箱定位方式采用钢螺旋圆簧和圆柱形橡胶金属叠层 弹簧的复合结构方式，每轴箱各配一个垂向液压减振器。
法国高速动车组转向架——Y230悬挂与轴箱定位
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Y230型转向架固定轴距为 3000mm，车轮直径为 920mm（磨损到限850mm），
车轮踏面采用1/40锥形踏面，
簧下质量为4.3t。轴承采用 TIMKEN-AP型双排锥形滚柱
日本新干线高速动车组转向架——转向架悬挂技术
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日本新干线高速动车组500系和700系采用了半有源悬挂装置，将装在 转向架上的横向油压减振器换成半有源减振器，根据振动情况来调节控 制减振器的阻尼力。 在邻近转向架的车体上安装一个横向加速度传感器，每辆车上有一台控 制装置，前后转向架独立控制。 与有源悬挂相比，半有源悬挂结构简单，可靠性高，但对振动的抑制作 用有一定的局限性。而有源悬挂是采用反馈控制，从外部提供能量（气 压），积极地抑制车辆的随机振动。
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法国高速动车组转向架——铰接式转向架Y231及其铰接方式
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法国第一代高速动车组TGV-PSE的拖车采用Y231型铰接式转向架，它是从燃气 轮动车组拖车铰接式转向架Y229型发展而来的。
法国高速动车组转向架——铰接式转向架Y231
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一系 悬挂
Y231
轴箱 与轮 对
1. 由一组螺旋圆弹簧和两组钢一橡 胶夹层弹簧组成。 两组钢一橡胶夹层弹簧用来保证 二系 悬挂 轴箱的纵向和横向定位。 不安装垂直减振器。 2. 采用两组高挠度圆簧。 提高临界速度，增加横向运动的 稳定性。 3． 锥形踏面。其轮辐形状为波纹形。 轴承采用TIMKEN-AP型双排锥 形滚柱轴承，专用油脂润滑。
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一代
二代
三代
日本新干线高速动车组转向架——转向架轻量化
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300系转向架轻量化的措施，主要有：
采用无摇枕结构 • 构架和车体的支承 结构方式取消了摇 枕，直接由中央空 气弹簧支承车体， 由中心锗和连杆起 纵向牵引作用。 H型钢板焊接结构 • 转向架构架为H型 钢板焊接结构，取 消了端部的端梁。 采用轻型轮对
这种电机悬挂方式的优点是减轻 了簧下质量，悬挂机构也比较简单， 而且电机与轮对之间的相对位移量 较小，驱动装置结构紧凑。 缺点是牵引电动机压在转向架构 架上，增加了构架质量。另外，轮 对传来的振动也会传给牵引电动机。
日本新干线高速动车组转向架——驱动装置
0、100、200、400系动车组使用直流电动机；300、500、 700、E1、E2、E3、E4系动车组使用异步交流电动机
日本新干线高速动车组转向架——其它技术
*源自文库
采用了抗蛇行减振器，以提高转向架高速运行的稳定性， 该装置柱塞速度在接近零时仍能产生一定的衰减力，使减 振效果不间断。 日本高速动车组所采用的动力分散式动力转向架的一个特 点是采用单拉杆牵引装置来代替传统的摇枕和中心销，承 担传逸牵引力和制动力的同时，通过拉杆两端的弹性球铰 和偏心转臂，实现转向架在曲线上的回转功能。取消摇枕 后的空气弹簧，承担着车体与转向架之间3个方向的载荷传 递功能，因此空气弹簧设计成横向变位大，复原能力强和 隔离垂向振动的特点。
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法国高速动车组转向架——从动铰接式转向架
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法国铁路认为这种结构方式具有一系列优点：
（1）动力学性能好，利于安全运行。这种列车具有优良的整体性，对列车 蛇形运动加强了约束，有利于列车安全运行。
（2）转向架数量少，空气阻力小。由于两个车辆共用一个转向架，因此使 转向架数量少；又由于车辆之间没有车钩，铰接式联接，则使车辆之间纵向 间隙小，可平滑过渡，空气阻力小，列车整体空气动力学性能好。 （3）振动小、噪声低。由于铰接式转向架二系悬挂支点高，车辆重心低， 从而改善了侧滚振动；同时转向架位于两辆拖车之间，使得旅客座位处振动 小、噪声低，提高了旅客乘坐的舒适性。
法国高速动车组转向架——铰接式转向架Y231
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铰接方式与结构
法国高速动车组转向架——铰接式转向架Y231
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Y231型转向架轮对具有如下特点：
(l)整体辗钢车轮，有利于减轻质量和散热，排除了轮箍松脱的危险； (2)轮辋、辐板和轮毂的断面形心在一个平而内，避免产生弯曲变形；
(3)轮毂组装后超出轮座，以提高微接触磨损的疲劳强度；
法国高速动车组转向架——第二代铰接式转向架Y237型及其铰接方式 法国第二代高速动车组， 大西洋线高速动车组TGVA型及其派生的路网高速 动车组TGV-R、欧洲之星 高速动车组TGV-TMST、 塔利斯高速动车组TGVPBKA、西班牙高速动车 组AVE和韩国高速动车组 TGV-K型的拖车从动转向 架均采用Y237型铰接式转 向架。 这种转向架与Y231型转向 架相比有了很大的改进， 其主要原因是第一代高速 动车组TGV-PSE在运行中 发现车体振动较大，影响 了旅客的舒适性，经分析 其主要原因是：
法国高速动车组转向架——动力转向架Y230
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法国高速动车组转向架——转向架Y230轻量化
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Y230型转向架自重7.263t，采取如下措施减轻转向架的重量： （1）采用无摇枕式转向架，取消了摇枕，由螺旋型圆弹簧直 接支承车体，为防止车体相对于转向架横移过量，在枕梁中 部装有两个刚度递增的横向橡胶止挡； （2）构架由箱型的鱼腹形侧梁和横梁组成，采用H形焊接结 构； （3）齿轮箱体采用铝合金铸造。
(4)轮座直径比轴身直径大15%，以保证套装车轮后的强度I (5)车轮材料为碳钢，符合UIC 8/2-3标准R7I (6)整个表面机械加工，并进行超声波探伤和热处理，踏面淬火深度 35 mm，使其硬度达到250 HBS，轮辋抗拉强度达780～860 MPa，产 生踏面预应力-150～180 MPa，以减少剥离和热裂的可能性； (7)车轴为实心轴，轴径为150 mm，材料为UIC 188标准AIN钢。