城市軌道車輛典型轉向架綜述

郭明星

摘要：軌道車輛是城市交通工具最重要之一，城市軌道交通已經廣泛應用到交通運輸當中。電氣化鐵路正在進行日新月異的高速發展，隨著城市運輸量的不斷提升，軌道交通運行的穩定性和可靠性成為最重要的探索方向。

關鍵詞：城市軌道;車輛典型;轉向架

城市軌道交通具有運量大、能耗低、效率高、污染小、準點率高及景觀性好等特點，已成為現代城市交通的主動脈。轉向架可以起到牽引、制動、導向、支承及隔振等作用，是城市軌道車輛的核心裝置，決定了車輛牽引制動特性、輪軌壽命及運行品質。

一、城市軌道交通車輛轉向架概述

城市軌道交通車輛的承載能力提升主要依靠轉向架，轉向架能夠有效提升地鐵車輛的容積和長度，提升整列車輛的乘客承載量，并能夠給地鐵速度的提升提供更加穩定的保障。轉向架的基本功能為：承載、牽引、緩沖、導向以及制動。承載就是平均分配軸重，承受轉向架上部所放置的全部重量;導向作用就是車輛在運行過程中經過曲線軌道是能夠安全穩定地進行轉向;緩沖就是轉向架設置彈簧裝置，充分發揮其良好的減震特性，能夠緩沖車輛經由不平順線路的沖擊，是車輛平穩運行的重要安全保障;牽引車輪與鋼軌接觸處的輪周牽引力傳遞給車鉤、車體，保證一定的車輪與軌道間的黏著力，從而保障車輛前進的牽引;制動就是生成制動所需的制動力，為車輛在規定的時間和距離內進行減速或停車。

二、鋼輪一鋼軌系統轉向架

鋼輪一鋼軌系統包括地鐵和輕軌兩種制式，按車型分A、B、C型車，其轉向架結構大同小異。

（一）構架

鋼輪一鋼軌系統轉向架的構架由側梁和中間橫梁構成，無搖枕，俯視圖呈H形。結構上均為中空梁，材質為合金結構鋼，制造工藝涉及焊接和表面處理。中間橫梁布置齒輪箱、制動裝置及驅動電機等，側梁為魚腹形，即兩邊高中間低，以便放置空氣彈簧。

（二）輪對

拖車與動車輪對的相同點在于車輪與車軸壓裝制造，同時均選用磨耗型車輪踏面，材料為車軸鋼。不同之處在于車軸結構有差異，拖車車軸既沒有齒輪箱吊掛座，也沒有驅動齒輪。

（三）中央懸掛

一系懸掛用于緩沖輪對垂向運動，垂向載荷由一系螺旋彈簧、軸箱、輪對依次傳遞，最終到達鋼軌。當從軌道上起吊轉向架時，一系垂向減振器可以保證在不脫離構架前提下承擔輪對部分載荷，還可選用轉臂定位以應對高速運行。二系懸掛既可以提高城市軌道車輛的運行品質，又可以減弱垂向振動所帶來的影響，主要設備包括二系垂向減振器、空氣彈簧等。墊片可調節車輛地板高度，緊急彈簧可將高度降低值限定在一定范圍內，空氣彈簧可以支持車體，傳遞較小的橫向載荷和較大的垂向載荷。緊急彈簧與氣囊為串聯狀態，如果氣囊內欠壓或過壓，面板會落到緊急彈簧上，此時緊急彈簧將替代空氣彈簧實現系統功能。

（四）驅動制動單元

驅動單元依靠聯軸節、齒輪箱及電機實現扭矩傳遞，同時，為預防懸掛螺栓出現損壞，齒輪箱上通常設有安全托。牽引電機彈性吊掛于構架上，橫向布置并設有安全卡槽。

（五）制動單元

軌道車輛復合制動第三階段是選用輪盤制動的基礎制動，即機械制動。為保證制動閘瓦與踏面間隙保持在最佳范圍內，對于基礎制動裝置，常設有閘瓦-踏面間隙自調系統，同時軌道車輛每根車軸都配有駐車制動裝置。

（六）軸箱

除圓錐滾子軸承、軸圈外，密封端蓋及軸箱體等也是鋼輪一鋼軌系統轉向架軸箱的核心部件，其中軸箱殼體材料選用C級鑄鋼。

三、跨座式單軌轉向架

跨座式單軌轉向架基本結構如圖1所示，除列車兩端外，跨座式單軌轉向架均為動力轉向架，此外，走行輪明顯區別于地鐵或輕軌的整體碾制鋼輪。單軌車輛通過4個導向輪從側面穩穩抱住軌道梁，從而實現自動對中導向。每個轉向架均有穩定輪、導向輪及走行輪，共10個橡膠輪胎。同時，所有膠輪為防止失氣，都備有輔助車輪，走行輪還安裝胎壓監測儀。

（一）走行輪

走行輪在驅動軸轉矩的作用下將車輪的旋轉運動轉變為車輛沿軌道方向行駛的運動。走行輪為鋼絲圈膠胎，同時充氮氣，無內胎，設置胎壓監測儀，胎壓控制在880kPa。一旦膠輪失氣，輔助實心輪將臨時代替走行輪實現系統功能。此外，轉向架還設計有壓力表，每軸2個。

（二）平行輪總成

平行輪總成包括導向輪和穩定輪，導向輪和穩定輪除輪輞及輔助輪安裝位置不同外，其余相同。平行輪總成主要組成有橡膠輪胎、輪芯、輪輞、立式車軸和圓錐滾柱軸承。橡膠輪胎直徑為730mm，充入氮氣，尼龍斜裁帶，有內胎。為確保失氣狀態下車輛安全返回基地檢修，裝有輔助實心輪備用。在單軌軌道梁兩側設置有導向輪，導向輪下側則是穩定輪。由于2個走行輪的間距只有400mm，屬隨遇不穩定，因此通常會設計兩個穩定輪從側面抱住軌道梁，產生一個橫向力，從而形成一個附加力矩，使得隨遇不穩定模式變為隨遇穩定模式，以保證單軌車輛的行駛穩定性。

（三）目字構架

除牽引制動裝置、導向輪、穩定輪及走行輪外，車體懸掛、受流器及接地裝置等是跨座式單軌轉向架構架的關鍵部件。目字構架由側梁、橫梁、端梁、導向輪支架、電機吊座構成，俯視呈目字形，并由合金結構鋼板焊接而成。

四、結語

不同軌道制式對于轉向架結構的設計有不同要求，雖然種類繁多，但城市軌道車輛轉向架大都由構架、輪對、中央懸掛、制動單元、驅動單元、軸箱等組成，且都追求良好的曲線通過能力，要求低磨損、低噪聲、靈活、可靠且便于維護。

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