动车组技术--国外高速动车转向架

法国高速动车组转向架——铰接式转向架主要参数
*
法国高速动车组转向架——铰接式转向架Y231及其铰接方式
*
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
*
一系悬 挂
1.
由一组螺旋圆弹簧和两组钢一橡胶夹层弹簧组成。
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。
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。
日本新干线高速动车组转向架——牵引电动机悬挂（架悬式）
*
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。
法国高速动车组转向架——动力转向架Y230
*
法国高速动车组转向架——动力转向架Y230
*
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。
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TGV-A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 TGV-PBKA、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
*
铰接方式与结构
法国高速动车组转向架——铰接式转向架Y231
*
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； (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。
日本新干线高速动车组转向架——其它技术
*
➢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。
日本新干线高速动车组转向架——车轴轴承
*
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转向架——驱动装置
*
牵引电动机
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
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
（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。
*
➢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。
法国高速动车组转向架——动力转向架Y230
*
法国高速动车组转向架——转向架Y230轻量化
*
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；
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。
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
*
日本新干线高速动车组转向架——转向架悬挂技术
（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。
（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。
日本新干线高速动车组转向架——转向架悬挂技术
*
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。
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
*
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
支承方式 02
对于铰接式转向架支承方式，
转向架的支承点不处于车体振
动的节点部位，因此转向架的
振动很容易引起车体的激振。
Y231型转向架向车体正好与车
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：
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
*
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。
*
——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。
法国高速动车组转向架——从动铰接式转向架
*
法国铁路认为这种结构方式具有一系列优点：
Y230
*
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 排锥形滚柱轴承。
轴箱与轮对
法国高速动车组转向架——Y230中心销牵引装置
*
法国高速动车组转向架——从动铰接式转向架
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
* 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
三爪伸缩式万向轴
与电机轴和轮对轴平行，将
牵引电机输出扭矩传给轮对 2 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
3
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。
两组钢一橡胶夹层弹簧用来保证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。
二系悬 挂
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
Y231
滑。
轴箱与 轮对
法国高速动车组转向架——铰接式转向架Y231
（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。
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 体悬的牵引电机变速箱为带中间齿轮的 1 三级传动齿轮箱，采用斜齿轮传动，齿 轮箱体由铝合铸造。
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。
传动齿轮箱
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。
* 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
*
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 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 • 采用轻型轮对。空心
法国高速动车组转向架——Y230一系悬挂
*
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
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。