機車轉向架技術平臺產品及應用

蔡 峰，高 文，張曉峰，楊宗良

（1.中車戚墅堰機車有限公司，江蘇常州 213011；2.中國勞動社會保障出版社有限公司，北京 100029）

1 引言

由于機車產品的需求具有單次采購批量少、研發周期短、產品種類繁多等特點，要求機車研發制造企業提高快速響應市場需求的能力，尤其在投標階段，能夠迅速地、準確地提供高質量、低成本的產品方案，以及時滿足客戶的個性化需求。

轉向架作為機車的重要組成部分，其研發過程往往圍繞著整車的性能需求開展，轉向架的種類由于客戶對機車性能的要求各不相同而日益增多，因此，轉向架技術平臺的搭建具有重要意義，如果轉向架研發過程中零部件均從平臺產品中選擇，可以提高零部件的重用率、縮短研發周期、增強質量穩定性，從而降低研發及后期維護費用。

2 轉向架技術平臺分類

轉向架一般由構架、輪軸驅動裝置、軸箱裝置、一系和二系懸掛系統、電機懸掛裝置、牽引裝置、基礎制動裝置及附件等部件組成。依據機車市場化需求及運輸條件的不同，轉向架每個部件會有所差異，為滿足不同需求，中車戚墅堰機車有限公司建立了客運架懸系列轉向架平臺、貨運半懸掛系列轉向架平臺、地鐵工程車系列轉向架平臺；近年來，由于鐵路干線機車運能需求的提升及勢在必行的節能環保要求，又搭建了新型貨運和新型客運機車轉向架平臺。目前，轉向架技術平臺種類見表1。

表1 轉向架技術平臺

2.1 客運架懸系列轉向架平臺

20世紀90年代，為滿足機車客運提速的要求，相關單位研制了速度160 km/h的準高速客運干線DF11型內燃機車。該機車轉向架主要特點是電機懸掛方式為架懸結構，驅動裝置采用了空心軸六連桿裝置驅動。以DF11型機車轉向架平臺為基礎，后續研制了DF11G型、DF11Z型、NDJ3型以及NZJ1型轉向架。各個轉向架參數見表2，所應用車型見圖1。

圖1 客運架懸轉向架平臺產品應用車型

表2 客運架懸轉向架平臺產品參數

2.2 貨運半懸掛系列轉向架平臺

DF8B型內燃機車是為滿足當時繁忙干線貨運重載提速需要而研制的一種機型。前12臺DF8B型機車轉向架采用了套箍車輪、牽引電機滑動抱軸懸掛。根據當時運輸形勢，后續設計了120 km/h客運內燃機車，其轉向架牽引電機采用滾動軸承抱軸懸掛方式，后續在此機車轉向架平臺基礎上，研制了SDD16型、GKD4C型、SDD17型、CDD5B1型轉向架，各個轉向架參數見表3，所應用車型見圖2。

圖2 貨運半懸轉向架平臺產品應用車型

表3 貨運半懸掛轉向架平臺產品參數

2.3 地鐵工程車系列轉向架平臺

目前地鐵工程車轉向架平臺包括探傷車轉向架、網軌車轉向架、橋梁檢查車轉向架，3種類型轉向架在構架主體、電機懸掛裝置、軸箱裝置、牽引裝置、輪對結構等方面均實現了簡統。平臺轉向架最大的特點是采用了“Z”字型的牽引裝置，該結構最大可能地降低了牽引點高度，從而最大程度地減少車輛的軸重轉移，避免了由于軸重轉移過大而對車輛黏著重量利用的影響，車輛的牽引力能夠得到充分的發揮；牽引桿系統簡單緊湊，且在同一平面，在牽引過程中，一側牽引桿受拉，另一側牽引桿受壓，牽引位置具有很好的對中性，有利于牽引力的傳遞。各個轉向架參數見表4，所應用車型見圖3。

圖3 地鐵工程車轉向架平臺產品應用車型

表4 地鐵工程車系列轉向架平臺產品參數

3 新型貨運機車轉向架平臺的搭建

轉向架平臺的搭建一般在滿足轉向架功能的前提下，基于平臺化的設計原則，建立成熟的部件庫，后續以成熟部件庫為原型，完成相關的轉向架設計工作。本節以在原鐵道部從GE公司引進的原HXN5機車轉向架基礎上建立新型貨運機車轉向架平臺的過程為例，介紹轉向架平臺的搭建過程。

（1）原HXN5轉向架特點分析。牽引方式采用中心銷牽引；二系懸掛采用三點式旁承支撐；軸箱定位方式采用導框式軸箱定位結構。

（2）結構優化。導框式軸箱定位結構容易導致車輪異常磨耗，需要對軸箱定位結構進行優化。經分析，軸箱定位方式采用大撓度一系彈簧且低橫向剛度的單拉桿軸箱定位結構。

（3）新平臺形成。平臺中軸箱軸承、驅動軸承、軸箱體、抱軸箱等主要部件實現了簡統，形成了轉向架零部件模塊的架構模型，同時保證了后續轉向架平臺產品的適用性和可擴展性。

新平臺首個轉向架產品——單拉桿HXN5轉向架，經過仿真分析、試驗驗證、樣車運用考核、批量應用的整個研發及運用過程表明，該轉向架研制達到了預期目標，解決了原導框式軸箱定位結構轉向架暴露的問題，形成了新的產品技術平臺。

以單拉桿HXN5轉向架為原型，根據不同用戶的需求，先后研制了HXN5B型、SDD21型、CDD5A1型、CDA5A1型、CDA5C1型、FXN5C型轉向架，其中FXN5C型交流傳動貨運內燃機車是為擔當國內干線貨運而全新研發的新一代節能環保機車，目前正在運用考核階段，轉向架狀態良好。新型貨運機車轉向架平臺下的轉向架參數見表5。

表5 新型貨運轉向架平臺產品參數

4 結語

轉向架技術平臺的搭建除了在機車投標階段能夠快速提供滿足個性化需求的轉向架方案外，還可大幅降低轉向架的全壽命周期成本，在轉向架的研發、制造、試驗以及外購件的采購、后期維保等階段均具有重要的意義。

（1）研發階段。轉向架的設計盡可能采用產品平臺下的零部件，實現零部件的通用化，降低了設計錯誤、減少了研發人員的投入、縮短了研發周期，最大程度上提高了研發效率。

（2）制造階段。由于較多的轉向架零部件實現了簡化統一，無需在制造過程中產生新的工裝設備，減少了復雜零部件新試制過程中產生的報廢品，降低了制造成本。

（3）試驗階段。轉向架結構主要零部件種類的增加勢必會增加相關型式試驗和運用考核費用，尤其是與整車取得許可證或中鐵檢驗認證中心（CRCC）認證產品相關的車輪、車軸、閘瓦、軸箱軸承等。產品平臺的建立實現了主要零部件的通用，減少了相關試驗費用的支出。

（4）外購件采購。平臺下的轉向架零部件采用了大量的通用產品，減少了新增外購件的種類和型號，而且較多同種類、同型號零部件的采購提高了采購議價能力，降低了采購成本。

（5）后期維保。大量成熟產品的使用，使產品質量具有較高的可靠性，維保人員擁有較多的維護經驗，從而降低了維護成本。