跨坐式單軌與傳統地鐵車輛轉向架的比較探討

彭斌，朱建國，卞榮俊

（蕪湖市運達軌道交通建設運營有限公司，安徽 蕪湖 241000）

跨坐式單軌車輛與傳統地鐵車輛相比較而言，最大的差異就在于轉向架結構的設計與構造。因此本文將重點對兩種不同制式的軌道車輛轉向架的主要部件進行簡要的比較探討，從而為跨坐式單軌車輛在研發、設計和改進時提供更好的科學依據。

1 轉向架的各部件對比

1.1 構架

傳統地鐵車輛轉向架構架[1]主要由左、右側梁，一根或幾根橫梁及前后端梁組焊而成。沒有端梁的構架，稱開口式構架亦稱“H”型構架；有端梁的構架，稱封閉式構架（見圖1）。

圖1 傳統地鐵車輛轉向架構架

跨坐式單軌車輛轉向架構架[2]為一面焊接組件，包括兩條橫梁和兩條側梁（見圖2）。其中橫梁的作用是負責傳遞每一條側梁的負荷，并在牽引連桿機構發生多重故障時作為整體縱向止擋為車體端緩沖梁提供制動。單一故障可在牽引連桿機構系統內部自行消除。而側梁的作用為懸掛元件、導向輪胎基座和轉向架構架的推進安裝法蘭部分提供固定。這種設計可以方便與永磁輪轂電機驅動裝置、摩擦制動總成及承載輪總成相配合。

圖2 跨坐式單軌車輛轉向架構架

1.2 車輪

傳統地鐵車輛均在鐵路鋼軌上運行，所以選用的車輪均為輾鋼整體車輪[3]（見圖3），且每個轉向架設有兩個輪對。

圖3 輾鋼整體車輪

跨坐式單軌車輛由于通過單根軌道支持、穩定和導向，因此車體采用橡膠輪胎騎在軌道梁上運行。因此對于車輪組成包含以下3 種類型：走行輪、導向輪、穩定輪[2]（見圖4）。其中走行輪內置ACM 裝置采用鑄造型鋁合金，分3 塊相同型材，插銷式組裝合成，便于拆裝。如果走行輪爆胎，將依靠設置在走行輪內部的ACM 裝置支撐來維持車輛平衡，并能自行"跛行"行駛至就近車站，清客后返回車輛段。導向輪則緊密壓在軌道梁側面上部，在直線蛇形或轉彎運行時，通過牽引機構使轉向架平穩跨座在軌道梁行走，起導向作用。如果導向輪爆胎，將依靠安裝在導向輪下方的安全輪支撐來維持車輛導向和運行。穩定輪則緊密壓在軌道梁側面下部，在車輛偏載或轉彎運行時，使轉向架平穩跨座在軌道梁行走，防止車體側翻。如果穩定輪爆胎，將依靠安裝在穩定輪下方的安全輪支撐來維持車輛平穩。

圖4 跨坐式單軌車輛轉向架構架

1.3 減振器安裝

傳統地鐵車輛轉向架同時安裝橫向和垂向減振器[1]（見圖5）。

圖5 橫向和垂向減振器

跨坐式單軌車輛由于轉向架空間結構緊實，為充分利用有效空間，可在設計安裝減振器時與傳統方式有所差異。根據文獻[4]可知：選取減振器阻尼為30 kN·s·m-1 且安裝角度與垂向夾角為45°時（見圖6），可使車輛獲得較佳的動力學性能且符合相關技術標準要求，以此減少了減振器的安裝數量，從而相應地減少了制造成本。

圖6 跨坐式單軌車輛轉向架構架

1.4 輔助裝置

相比傳統地鐵車輛而言，跨坐式單軌車輛轉向架還另外增設了一些輔助裝置，例如：牽引拉桿、防傾桿總成、橫向連桿、雙臂曲柄、輔助轉向缸等，這些都屬于牽引連桿總成部分[2][5]（見圖7）。

圖7 牽引連桿總成

其中縱向安裝的牽引拉桿將牽引力和制動力傳送到車體。牽引拉桿通過彈性橡膠元件連接至轉向架，最大程度減少振動傳遞到車體。

雙臂曲柄使轉向架可獨立旋轉，不受車體影響，從而在轉彎時將牽引力和制動力持續傳送到車體，不受轉向架和車體之間角度的影響。

橫向連桿連接上部的兩個雙臂曲柄，是系統的一個組成部分。橫向連桿使轉向架可獨立旋轉，不受車體影響，同時確保將縱向牽引力和制動力傳送到車體。列車加速或減速時，根據列車行駛方向，橫向連桿處于拉伸或壓縮狀態。

輔助轉向缸作用在于轉彎時向轉向架提供轉向助力。轉彎時，轉向缸總成引入牽引連桿機構的力用于中和承載輪和縱向剪切懸掛元件產生的力。通過減少曲線內部占主導的上導向輪胎的荷載，可平衡單個轉向架上4 個導向輪和2 個穩定輪的整體荷載。

防傾桿總成垂直安裝于車體上，用于限制轉向架的點頭運動。防傾桿的扭轉剛度決定傾斜約束度。防傾斜桿通過限制各組垂直排列的牽引拉桿的相對運動達到防傾斜目的。

2 結論

相比傳統地鐵車輛而言，跨坐式單軌車輛具有其獨特的優越性，因此在對轉向架進行研發、設計、安裝時，需要因地制宜的對比傳統地鐵轉向架的設計思路，同時還需要兼顧車輛的安全性、合理性以及維修成本的經濟性等進行綜合考慮。