符合TSI標(biāo)準(zhǔn)雙層動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架技術(shù)方案研究

羅漢，汪林峰

（中車株洲電力機(jī)車有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心，湖南 株洲 412001）

0 引言

1 轉(zhuǎn)向架主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)

轉(zhuǎn)向架的主要技術(shù)參數(shù)詳見表1。

表1 技術(shù)參數(shù)

1.2 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

符合TSI標(biāo)準(zhǔn)雙層動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架主要由構(gòu)架、一系懸掛裝置、輪對(duì)軸箱組裝、二系懸掛裝置、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、牽引裝置、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、附屬裝置等部件組成（見圖1）。

圖1 A1A轉(zhuǎn)向架方案圖

1.2.1 構(gòu)架

構(gòu)架采用“日”字形結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)度低合金鋼焊接而成，焊接滿足EN 15085標(biāo)準(zhǔn)焊接體系要求。

構(gòu)架由兩根側(cè)梁，一根橫梁和兩根端梁組成；構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架各部件的安裝基礎(chǔ)，承受并傳遞各種載荷，按照EN 13749的要求對(duì)構(gòu)架進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算[1]。

1.2.2 輪對(duì)軸箱組裝

需要注意的是進(jìn)行仿寫訓(xùn)練，應(yīng)選準(zhǔn)范文的仿寫點(diǎn)，注意到內(nèi)容與形式的統(tǒng)一，這樣才能使學(xué)生吸收前人的經(jīng)驗(yàn)，提高知識(shí)遷移的能力，從而更好地促使閱讀，形成一種良性的循環(huán)。“夫綴文者情動(dòng)而辭發(fā)”，學(xué)生與文本的深層次對(duì)話，在學(xué)生的情感世界里激起層層漣漪。可以說，教師創(chuàng)造性地運(yùn)用教材，憑借讀寫結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生把文本語言內(nèi)化為自己的語言，從而實(shí)現(xiàn)語言的外化，達(dá)到跳出文本用語言，加深對(duì)文本的感悟，體味“語文味”。

車輪采用整體輪，符合EN 13262標(biāo)準(zhǔn)。車輪材料為ER9，車輪踏面為S1002型外形。車輪為直腹板，動(dòng)車車輪制動(dòng)盤安裝在腹板兩側(cè)。

車軸為空心車軸，方便列車在不落輪的狀態(tài)下對(duì)車軸進(jìn)行超聲波探傷檢查，確保行車安全。車軸材料為EA4T，符合EN 13261的要求。車軸分為動(dòng)力和拖車兩種車軸，動(dòng)力車軸軸身有驅(qū)動(dòng)齒輪和齒輪箱軸承的安裝座，拖車車軸軸身設(shè)有輪盤制動(dòng)盤安裝座。根據(jù)EN13104和EN13103對(duì)動(dòng)力車軸和拖車車軸（空心車軸）進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算校核[12]。

軸箱體采用分體式結(jié)構(gòu)，方便輪對(duì)檢修維護(hù)。軸箱軸承為整體式免維護(hù)圓錐滾子軸承。

1.2.3 驅(qū)動(dòng)單元

完整的驅(qū)動(dòng)單元由牽引電機(jī)、齒輪箱組裝、齒輪箱吊桿以及聯(lián)軸器組成，安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和車軸上，傳遞牽引和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（見圖2所示）。

齒輪箱采用帶輸出軸的空心軸結(jié)構(gòu)，通過3個(gè)安裝點(diǎn)彈性地懸掛在構(gòu)架上。牽引電機(jī)安裝有防脫落裝置，通過聯(lián)軸節(jié)與齒輪箱連接起來。齒輪箱的輸出端通過橡膠聯(lián)軸節(jié)與車軸相連。

圖2 驅(qū)動(dòng)單元

1.2.4 一系懸掛裝置

一系懸掛裝置采用轉(zhuǎn)臂式軸箱定位結(jié)構(gòu)。一系懸掛系統(tǒng)由一組螺旋鋼彈簧、一系垂向減振器和定位裝置組成（見圖3所示）。一系垂向減振器能衰減輪對(duì)的高頻振動(dòng)。一系懸掛還設(shè)置了垂向止擋，確保在彈簧斷裂的情形下動(dòng)車組行車安全[3]。

圖3 一系懸掛裝置

1.2.5 二系懸掛裝置

二系懸掛裝置主要由空氣彈簧、二系橫向減振器、二系垂向減振器、抗蛇行減振器、橫向止擋、高度閥控制裝置等組成。二系懸掛系統(tǒng)裝配兩個(gè)空氣彈簧氣囊，每一氣囊串聯(lián)一個(gè)應(yīng)急彈簧，一旦空氣彈簧泄氣，應(yīng)急彈簧可作為保護(hù)裝置防止列車脫軌并保證車輛即使處于空氣彈簧故障狀態(tài)也能夠繼續(xù)運(yùn)行。每車設(shè)4個(gè)高度閥（4點(diǎn)調(diào)平）。當(dāng)任一空氣彈簧泄氣時(shí)，則該轉(zhuǎn)向架的另一空氣彈簧也會(huì)立即放氣。

圖4 驅(qū)動(dòng)單元

1.2.6 牽引裝置

牽引裝置被設(shè)置在轉(zhuǎn)向架的中部，在兩個(gè)橫梁間。牽引裝置主要由牽引座、中心銷組裝（中心銷座和中心銷）、牽引桿組裝（牽引桿、橡膠關(guān)節(jié)）、橫向止擋、整體起吊止擋、橫向減振器等組成，其結(jié)構(gòu)見圖5。橫向減振器連接著牽引座和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的側(cè)梁。

圖5 牽引裝置

1.2.7 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置

機(jī)車采用輪盤制動(dòng)方式，每個(gè)轉(zhuǎn)向架包含4個(gè)不帶停放功能的制動(dòng)單元和2個(gè)帶停放功能的制動(dòng)單元。

1.2.8 附屬裝置

附屬裝置主要包掃石器、空氣管路、車載故障診斷系統(tǒng)等部件。

2 動(dòng)力學(xué)計(jì)算

采用德國航空航天中心開發(fā)的SIMPACK動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，對(duì)動(dòng)車組的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行分析、計(jì)算。評(píng)價(jià)包括非線性臨界速度、直線平穩(wěn)性、曲線安全性和IBE值計(jì)算，根據(jù)EN14363標(biāo)準(zhǔn)及合同要求對(duì)動(dòng)車組各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。

2.1 非線性臨界速度

非線性臨界速度的計(jì)算方法為：截取一段長度為50m的不平順時(shí)域譜作為激擾，讓機(jī)車以一定的速度通過不平順后，在直道上繼續(xù)運(yùn)行，通過各剛體位移的收斂和發(fā)散情況來判斷機(jī)車是否失穩(wěn)。計(jì)算結(jié)果見表2所示：

表2 動(dòng)車組運(yùn)行穩(wěn)定性（km/h）

從表2可知，在新輪的輪軌狀態(tài)下，動(dòng)車組的非線性臨界速度較高，動(dòng)力車達(dá)到了400km/h，非動(dòng)力車達(dá)到了490km/h；在等效錐度0.6時(shí)，動(dòng)力車達(dá)到了280km/h，非動(dòng)力車達(dá)到了330km/h，完成能夠滿足最高運(yùn)行速度200km/h的要求。

2.2 直線平穩(wěn)性計(jì)算

計(jì)算時(shí)選取德國低干擾作為軌道激擾，根據(jù)EN14363標(biāo)準(zhǔn)要求，各評(píng)價(jià)指標(biāo)極限值如表3所示，其中舒適度指標(biāo)要求是項(xiàng)目合同要求，高于EN12299標(biāo)準(zhǔn)要求。該動(dòng)車組在不同速度下，動(dòng)車組的運(yùn)行平穩(wěn)性的變化情況如表4所示，表中ND、NT分別為動(dòng)力車、非動(dòng)力車的舒適度指標(biāo)，ahD、ahT分別為動(dòng)力車、非動(dòng)力車的垂向振動(dòng)加速度，azD、azT分別為動(dòng)力車、非動(dòng)力車的垂向振動(dòng)加速度。

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)及其限值

表4 動(dòng)車組的運(yùn)行平穩(wěn)性變化情況

在運(yùn)行速度220km/h以內(nèi)，動(dòng)車組的的舒適度小于1.89，橫向加速度小于1.5m/s2，垂向加速度小于2.0m/s2，具有優(yōu)異的平穩(wěn)性。

2.3 曲線安全性計(jì)算

如表5所示，根據(jù)不同的線路曲線半徑設(shè)置了不同的超高和緩和曲線。計(jì)算中輸出動(dòng)車組的輪軸橫向力（kN）、輪軸橫向力均方根值、輪軌垂向力Qmax（kN）、和脫軌系數(shù)Y/Q等安全性指標(biāo)。

表5 曲線通過線路設(shè)置

動(dòng)車組在各種線路工況下各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)列于表6中。

表6 曲線通過時(shí)各動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)/AW0

從表5和表6的計(jì)算結(jié)果可知，機(jī)車以表5中設(shè)置的各種線路工況通過曲線時(shí)，輪軸橫向力、輪軸橫向力均方根值、輪軌垂向力Qmax（kN）、和脫軌系數(shù)Y/Q等安全性指標(biāo)都在表3規(guī)定的范圍內(nèi)，說明該動(dòng)車組曲線通過性能滿足要求[5]。

3 結(jié)論

本文提出了一種符合TSI標(biāo)準(zhǔn)雙層動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的技術(shù)方案。經(jīng)過詳細(xì)的轉(zhuǎn)向架技術(shù)方案、各部件結(jié)構(gòu)介紹和動(dòng)力學(xué)性能計(jì)算分析，得到以下結(jié)論：（1）TSI雙層動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架方案具有較強(qiáng)的可行性，能滿足歐洲線路的運(yùn)營要求，轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)符合TSI認(rèn)證體系。（2）轉(zhuǎn)向架采用成熟可靠的驅(qū)動(dòng)方案、牽引裝置以及合理的懸掛方式，保證了轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)合理、安全可靠。（3）該型轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能滿足要求。