出口蘇丹米軌客車轉向架的研制

龍章華

摘要： 本文介紹了出口蘇丹米軌客車轉向架結構特點、主要技術參數。通過CATIA三維設計軟件進行結構設計，通過仿真分析和應用考核，驗證該轉向架滿足非洲線路運營要求。該轉向架的設計建立了性能好、維護方便的無搖枕米軌轉向架平臺，為出口非洲和東南亞等地區米軌客車轉向架設計提供參考。

Abstract： This paper introduces the structure characteristics and main technical parameters of the bogie of meter gauge passenger cars exported to Sudan. By using CATIA 3D design software for structural design and the simulation analysis and application assessment， it is verified that the bogie meet the operation requirements of Africa lines. The bogie design establishes the non-bolster meter gauge bogie platform with good performance， convenient maintenance， and provides the reference for the bogie design of the meter gauge passenger cars exported to Africa and Southeast Asia.

關鍵詞： 米軌客車；轉向架；技術參數；分析計算

Key words： meter gauge passenger cars；bogie；technical parameters；analytical calculation

中圖分類號：U270.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）08-0115-02

0 引言

蘇丹客車運營條件與國內相比有軌距小、線路差、氣象溫度高、風沙大等特點，本文重點介紹了適用于蘇丹運營條件的轉向架結構，技術參數及針對特殊運營條件的解決措施。本方案針對軌距小、線路差的運營條件，采用了無揺枕、無搖動臺結構，提高構架等關鍵關鍵承載件的安全系數，并采用美國四級譜進行動力學校核；針對高溫和風沙的運營條件，減少磨耗結構在本方案的使用，軸承采用密封結構，并增加了密封圈等非金屬件的高溫承受能力。

1 主要技術參數

1.1 氣候條件

2 結構特點

轉向架構架采用H形焊接構架（見圖1）；一系采用轉臂式軸箱定位、鋼彈簧承載結構；二系懸掛采用無搖枕結構，空氣彈簧承載；牽引方式采用Z型雙牽引拉桿方式；基礎制動采用軸盤制動方式。轉向架設計采用了成熟、可靠的結構，并已充分考慮運行安全性、乘坐舒適性、零部件的互換性、經濟性以及運用維護方便等要求。

2.1 構架

采用鋼板拼焊的H形焊接構架，由側梁、縱向梁、橫梁以及輔助橫梁構成（見圖2）。側梁外形為U形箱型結構，其上設有定位轉臂節點安裝座、輪對提吊安裝座、鋼彈簧安裝座、空氣彈簧安裝座；橫梁采用無縫鋼管及相關鑄件制作而成，其上設有制動吊座、牽引拉桿座、防過充鋼絲繩座；輔助橫梁為箱型結構，其上設有橫向止擋座。

2.2 一系懸掛裝置

為提高車輛的動力學性能，增強車輛的曲線通過能力，靈活匹配各向定位剛度，一系懸掛裝置采用客車轉向架廣泛使用的轉臂式軸箱定位方式。該方式主要由軸箱彈簧、一系轉臂節點、定位轉臂、夾緊箍、一系垂向減振器、緩沖墊等部分組成（見圖3）。

為適應高溫環境，減振器密封圈采用耐高溫材料，適應溫度為-20℃～200℃。

2.3 中央懸掛裝置

中央懸掛裝置采用無搖枕結構，主要由空氣彈簧、二系橫向止擋、二系橫向減振器、牽引裝置、防過充鋼絲繩、高度閥、差壓閥等部分組成（見圖4）。

空氣彈簧承受全部垂向載荷，為提高舒適性，空氣彈簧設置附加氣室，并在空氣彈簧和附加氣室之間安裝節流閥，衰減垂向振動。

橫向力由橫向止擋和空氣彈簧傳遞。橫向止擋為橡膠彈性止擋，緩沖橫向的沖擊，橫向減振器用于衰減橫向振動。

縱向力由牽引裝置傳遞，采用雙牽引拉桿結構。在牽引拉桿兩端及牽引體與牽引中心銷連接處設置彈性節點，用于緩沖縱向沖擊。

2.4 輪對軸箱裝置

輪對軸箱裝置主要由車輪、車軸、軸箱、軸箱蓋、軸承、制動盤等部分組成。軸箱采用外置式軸箱，軸頸中心距為1670mm（見圖5）。

2.5 基礎制動裝置

基礎制動采用軸盤制動。

盤形制動夾鉗采用緊湊型結構，通過3點吊掛方式吊裝于構架上，安裝拆卸簡單（見圖6）。

3 分析計算和運營考核

3.1 動力學性能分析

動力學分析采用SIMPACK軟件，針對轉向架結構建立了橫向運動和垂向運動耦合起來的數學模型。

針對蘇丹的線路特點，對主要懸掛參數進行了優化，提出一組適合該車以120km/h及以下速度安全運行的轉向架懸掛參數。

在優化的懸掛參數下，車輛按照GB5599標準，結合實際運用線路特點，采用美國四級譜進行了全面的動力學評估，評估載荷工況包括空車和定員，對正常懸掛時軌道的運動穩定性、曲線通過性能和運行平穩性進行了核算，各項指標均滿足要求[1]。

同時還對車輛故障工況（空氣彈簧失氣、二系橫向減振器失效、一系垂向減振器失效）的運行安全性進行了校核，并在各項指標均滿足了標準的要求的前提下，提出了相應的運行限速要求。

3.2 構架強度分析

為適應較差的線路條件，提高車輛可靠性，構架靜強度和疲勞強度按照16t軸重進行校核（見圖7）。

在超常載荷工況下，母材部位及焊縫位置的應力水平小于驗收要求規定的數值，構架有較大的安全裕量，結構不會產生塑性變形。

構架的一階模態為34.2Hz，有較高的剛性，沒有明顯的薄弱部位。

轉向架構架結構設計合理，滿足規范及相關標準要求。

3.3 運營考核

從2014年開通運營至今，轉向架運營情況良好，具有較高的可靠性和安全性。

4 結束語

本項目采用質量輕、結構簡單、性能好、維護方便的無搖枕轉向架，設計時充分考慮當地環境和線路特點，優化轉向架性能參數，改進零部件材質，提高結構件安全系數，為出口非洲和東南亞米軌客車轉向架設計提供參考。該轉向架在蘇丹國家的運營維護要求有待于進一步探討。

參考文獻：

[1]胡定祥.蘇丹動車組拖車車輛動力學計算報告.

[2]陳德強.構架靜強度及疲勞強度計算報告.

[3]王玉發.首批出口泰國米軌客車轉向架在唐廠竣工剪彩[J].鐵道車輛，1990（09）.