儲能式現代有軌電車防折彎系統簡介

彭麗軍 譚明敏

摘 要：介紹儲能式現代有軌電車防折彎系統，從原因、功能、構成和運行模式等方面對防折彎系統進行說明，同時對防折彎系統的工作原理進行了詳細的分析。

關鍵詞：儲能式現代有軌電車；防折彎系統；折彎；液壓系統

引言

有軌車輛在正常模式下，在彎道上借助扭轉彈簧發生轉動的行走機構產生復位力矩，通過復位力矩的作用使得用聯桿連接的車體發生聯動。這樣的方式會導致：聯桿發生轉動和輪緣承受的橫向力變大，其會導致超過車輛界限，無法清楚的確定車輛外線，也可能導致某個供電轉向架出現故障，甚至整個車輛失效，推動車輛可能會使軸在小曲線半徑和差的軌道路段出軌，基于上述原因，防折彎系統得以研制。防折彎系統是一個封閉的被動的液壓系統，其用來防止單個車體模塊在車輛行駛于直軌道和曲線以及駛入和駛出曲線時出現不需要的位移和運動。防折彎系統在車輛行駛過程中具有如下功能：（1）維持車輛保持在限界內，避免車輛間發生不希望的相對位置。（2）具有橫向減振功能，實現更好的行駛舒適性。（3）在推動和牽引時避免車輛間出現相對折彎現象。

1 防折彎系統構成

目前已投入運營的儲能式現代有軌電車編組形式為四模塊編組，三動一拖：=Mcl+T++M+Mc2=；其中：=為車鉤，+為單鉸接裝置，++為雙鉸接裝置，Mc為帶司機室的動車模塊，T為拖車模塊，M為動車模塊。四模塊編組的儲能式現代有軌電車[1]一共配置兩套防折彎系統，分別位于每個單鉸相連的兩個模塊處，兩套防折彎系統由一個BK3控制器控制[2]。防折彎系統包括BK3控制器（監視和控制防折彎系統）、主控閥塊（切換系統模式及監控系統狀態）、控制液壓缸（系統的執行部件，通過不同車輛模塊控制液壓缸間的油液交換來實現對車體的控制）、緩沖油缸（限制控制液壓缸的作用力）、緩沖閥塊（通過內部油路設置，使系統具有對車體旋轉自由度的約束以及橫向減振、轉向減振功能）、輔助閥塊（用于鎖緊緩沖油缸）、蓄能器（補償泄露，液壓系統增壓）等零部件。

2 運行模式

車輛運行時，液壓系統通過控制防彎磁閥MV1和限力磁閥MV3的動作，來實現正常模式、故障模式以及防彎模式之間的切換。

2.1 正常模式

正常模式中，MV1、MV3均不得電，液壓管路Z1與液壓管路Z2之間連通，管路Z1和管路Z2之間的油液定量交替，由此改善車輛的行駛舒適性并且系統的調零裝置自動調整到車輛零點。液壓管路Z1和Z2與緩沖液壓缸之間也連通。也打開由此當先轉動的轉向架快速進行轉出運動時可以將這一運動延時傳遞到后轉動的轉向架上。由此大大降低系統中的峰值力并達到更好的行駛舒適性。

2.2 故障模式（ASG模式）

故障模式中，MV1不得電、MV3得電，液壓管路Z1與液壓管路Z2之間連通，Z1和Z2之間液壓性能與正常模式一致。液壓管路Z1和Z2與緩沖液壓缸之間斷開。緩沖油缸被關閉，高壓腔油液完全進入低壓腔，同步性更好，限制轉彎的力更大，但前后車廂壓力傳遞被切斷，轉彎連貫性會變差，且會產生一定的液壓沖擊，高壓腔峰值較高，平穩性稍差。

2.3 救援模式

救援模式中，MV1、MV3均不得電，液壓管路Z1與液壓管路Z2之間被切斷，液壓管路Z1和Z2與緩沖液壓缸之間斷開。Z1和Z2管路油液不連通，轉向油缸的前后腔油液被封死，內部油液無法流通，轉向油缸無法動作，整車無法實現轉彎。此種模式提供最大的剛度，此時聯動的兩轉向架和車體之間的運動基本沒有延遲。

3 工作原理

防折彎系統中，每個轉向架兩側各設一完全相同的控制油缸，兩控制油缸前后腔相連，并與另一轉向架兩側油缸前后腔相連。為更清楚說明車輛行駛時，油缸的動作，以下將轉向架兩側的油缸簡化成一個油缸。車輛行駛時，兩轉向架之間的油缸油液進行交替更換，且油量交換是相同的，這樣確保車輛轉彎時，兩轉向架的轉向角時是一致的，從而實現平穩轉彎。現定義a1為車體相對的第一個轉向架的位移角，a2為車體相對的第二個轉向架的位移角。轉向架和車體液壓動力缸之間為每個轉向架都放置了一個動力缸，兩個車體之間的控制缸通過液壓線Z1和Z2相互連接，腔室的容積V1和V3，V4和V2相連接，液壓系統是一個獨立系統，以下為車輛行駛時的四個狀態。

3.1 列車行駛于直軌上車體模塊的位置

在直線軌道上，轉向架和車體都是直的，車外線被確定。V1、V2、V3、V4的容積都相等。

此時：？琢1-？琢2=0=恒定常數 V1+V3=V2+V4=恒定常數

3.2 列車駛入曲線時車體模塊的位置

駛入曲線時，前轉向架被調節為與車體產生角度。動力缸的活塞被壓迫到邊上，V3容積減小，液壓油流入到V1，在V2方向上推動活塞，流入到V4中。

此時：？琢1=？琢2≠0 V1+V3=V2+V4=恒定常數

通過單鉸接裝置，第二個轉向架被迫相對于第二個車體旋轉，但軌道任然是直線，所以第二個車體是彎曲的（相對于軌道），并且通過曲線推動第一個車體模塊。

3.3 列車完全進入曲線時車體模塊的位置

此時：V1=V3，V2=V4

3.4 列車行駛于S型曲線上車體模塊的位置

此時：V1≠V3，V2≠V4 V1+V3=V2+V4=恒定常數

兩個車體模塊的位置總是由曲線的半徑決定，可以清楚確定車外線。液壓缸的強制運作能夠可靠地防止轉向架在反方向上的翻轉和車廂的Z-位置。

4 結束語

文章對防折彎系統進行了詳細的闡述，由文章可知：防折彎系統對車輛運行安全性能影響較大，同時有效的解決了車輛在小曲線半徑和差的軌道路段時的一系列問題。

參考文獻

[1]李敏娟.廣州海珠有軌電車車輛主要技術特征分析[J].現代城市軌道交通，2O14（3）.

[2]黃江偉，等.儲能式現代有軌電車防折彎系統試驗研究[J].技術與市場，2015（5）.

作者簡介：彭麗軍（1986-），男，助理工程師，本科，湖南工業大學，機械工程及自動化，2011年至今主要從事機械開發設計方面的工作。