國產(chǎn)新型直線電機(jī)地鐵車輛轉(zhuǎn)向架

孫艷波 孫卓奇

摘要：目前我國使用的直線電機(jī)地鐵車輛轉(zhuǎn)向架仍需從國外大量地進(jìn)口。為了讓轉(zhuǎn)向架能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化，并在國外的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)性能，在目前國內(nèi)研究的基礎(chǔ)上開發(fā)了無搖枕、輕量化構(gòu)架等新型成熟技術(shù)。相關(guān)技術(shù)人員通過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，成功滿足了運(yùn)輸線路的運(yùn)用要求。對(duì)于積累我國在此領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)和成熟技術(shù)具有重要含義。

關(guān)鍵詞：直線電機(jī);地鐵車輛;轉(zhuǎn)向架

引言：在20世紀(jì)80年代中旬，國外率先開始運(yùn)營直線電機(jī)牽引運(yùn)載的相關(guān)系統(tǒng)，之后在西方發(fā)達(dá)國家，例如：美國、加拿大等陸續(xù)出現(xiàn)直線電機(jī)地鐵車輛運(yùn)用于商業(yè)貿(mào)易。中國則在1980年意識(shí)到直線電機(jī)牽引運(yùn)載系統(tǒng)的重要性，并投入人力和物力開始研發(fā)。在2005年12月成立廣州地鐵4號(hào)線，是國內(nèi)首條城市軌道交通直線電機(jī)線路。在相繼的幾年內(nèi)，首都國際機(jī)場和廣州地鐵也陸續(xù)開展相應(yīng)的車輛線路，由此可見，直線電機(jī)地鐵車輛線路是每個(gè)國家需要大力研發(fā)和運(yùn)用的軌道交通。

一、直線電機(jī)地鐵車輛轉(zhuǎn)向架

直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)車輛。懸掛在轉(zhuǎn)向架上的直線電機(jī)直接作用于在軌道中心的感應(yīng)板上，由此產(chǎn)生相應(yīng)的牽引力。作為目前世界上最主要的城市軌道交通形式之一，直線電機(jī)地鐵車輛在現(xiàn)代軌道交通運(yùn)輸過程中得到更加廣泛的運(yùn)用，并不斷被出行的人們所信任。直線電機(jī)車的牽引力與傳統(tǒng)電機(jī)車輛相比較而言，不依賴輪軌附著，爬坡能力高達(dá)80‰。在面對(duì)特殊的環(huán)境也具有相當(dāng)突出的優(yōu)勢，使車輛對(duì)鋼軌損傷小、鋼軌磨損少、使用壽命長、使得工程的壽命成本降低。

二、總體介紹

目前國內(nèi)的地鐵所采用的轉(zhuǎn)向架均安裝了帶動(dòng)力的直線電機(jī)。由于列車內(nèi)的各種零部件分布各不相同，將轉(zhuǎn)向架也分為了不同的種類。但主體結(jié)構(gòu)大致相同：包含構(gòu)架、一系懸掛、輪對(duì)軸箱裝置、實(shí)現(xiàn)電機(jī)懸掛裝置、其它零部件等，以下是對(duì)主體結(jié)構(gòu)的詳細(xì)介紹。

三、車輛轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)和功能

（一）、構(gòu)架

鋼板與鋼管焊接成“目”字作為構(gòu)架的主體結(jié)構(gòu)，包括邊梁、橫梁、端梁及各功能的零部件安裝成相應(yīng)的底座。構(gòu)架內(nèi)腔還可以另作他用，成為空氣彈簧的附加氣室，由于氣室末端設(shè)有排氣裝置，必要時(shí)安排人員可手動(dòng)去排出空氣彈簧和附加氣室的空氣。UIC 615是計(jì)算構(gòu)架的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求去施工，使用壽命不低于30—40年。

（二）、一系懸掛

橡膠彈簧裝置是組成一系懸掛的主要部分，每個(gè)軸箱采用的兩個(gè)圓錐橡膠彈簧，可以起到相應(yīng)的定位和支撐功能。一系懸掛的剛度對(duì)懸掛于輪對(duì)上的直線電機(jī)造不成任何影響，這樣可以使得橡膠彈簧裝置的垂直剛度可以按照需要任意選擇。根據(jù)車輛的參數(shù)和線路條件進(jìn)行計(jì)算，可以得出橡膠彈簧的橫、縱向剛度需要。從而使得運(yùn)行條件得到優(yōu)化和穩(wěn)定，輪對(duì)的自導(dǎo)向能力也能夠增強(qiáng)。

一系懸掛裝置使得轉(zhuǎn)向架得到足夠的保護(hù)，同時(shí)使得車輛能夠減少接受軌道的振動(dòng)。此外，一系懸掛設(shè)有雙向金屬止擋，也可以使得車輛在正常運(yùn)輸狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生脫軌等一系列交通事故，具有較強(qiáng)的曲線通過性能，確保轉(zhuǎn)向架的穩(wěn)定。

（三）、輪對(duì)軸箱裝置

輪對(duì)軸箱裝置的采用可以使得車輛正常運(yùn)營時(shí)具有安全限位的功能，此外，在出現(xiàn)彈簧故障時(shí)也能夠保障車輛的安全。電機(jī)懸掛支撐箱、車輪、車軸和軸箱是構(gòu)成輪對(duì)軸箱裝置的主要零部件，車軸的空心結(jié)構(gòu)可以讓簧下質(zhì)量最大程度地降低。車軸和車輪的技術(shù)優(yōu)化使得其磨損程度減小，質(zhì)量更加輕盈，更符合現(xiàn)代交通軌道的運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)。

電機(jī)懸掛支撐箱是整個(gè)懸掛系統(tǒng)的支柱，主要負(fù)責(zé)LIM懸架支撐和高度調(diào)節(jié)。直線電機(jī)通過垂直吊桿懸掛在電機(jī)吊梁上，電機(jī)吊梁通過兩端橡膠節(jié)點(diǎn)彈性安裝在電機(jī)吊箱上部。采用特殊的緊固和高度調(diào)節(jié)方式使得二者緊密連接，圓錐滾子是電機(jī)懸掛支撐箱通常采用的軸承，對(duì)于輪對(duì)和直線電機(jī)具有較強(qiáng)的綜合載荷能力。

（四）、直線電機(jī)懸掛裝置

直線電機(jī)是每個(gè)轉(zhuǎn)向架必備的懸掛裝置。通常采用輪對(duì)支撐箱的方式，使得直線電機(jī)的懸掛與轉(zhuǎn)向架一系懸掛之間保持一定的距離，避免了因電機(jī)高度的問題而導(dǎo)致一系懸掛變形從而出現(xiàn)的交通事故。另外，直線電機(jī)的懸掛使用通常在連接處采用的是橡膠結(jié)構(gòu)，保持一定的彈性，直線電機(jī)的高度和氣隙能夠穩(wěn)定，運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)才能減小。此外，采用的橡膠結(jié)構(gòu)也能夠使得電機(jī)懸掛裝置在一定范圍內(nèi)，能夠滿足一系列的運(yùn)行要求。工作人員也可以采用墊片式的直線電機(jī)來根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整直線電機(jī)和感應(yīng)板之間的氣隙，在出現(xiàn)車輪損耗的情況時(shí)，操作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并通過專業(yè)的工具在車輛客室里就能將墊片的厚度及時(shí)調(diào)整，使得氣隙調(diào)整到正常高度。

（五）、其他設(shè)施

完整的轉(zhuǎn)向架還包括基礎(chǔ)的制動(dòng)裝置、輪緣潤滑裝置、管路系統(tǒng)以及完善的電氣設(shè)備，這些裝置在車輛運(yùn)行當(dāng)中都起著舉重若輕的作用，缺一不可。

結(jié)束語：

由于直線電機(jī)地鐵車輛在全球內(nèi)開展研發(fā)的時(shí)間較晚，并且由于技術(shù)復(fù)雜，仍屬于先進(jìn)技術(shù)的領(lǐng)域范圍內(nèi)。需要國內(nèi)的技術(shù)研究人員投入大量的精力和時(shí)間，根據(jù)運(yùn)營的參數(shù)，充分挖掘其內(nèi)在的技術(shù)優(yōu)勢，使得我國的新型直線電機(jī)地鐵車輛轉(zhuǎn)向架技術(shù)在國際的軌道交通市場上擁有足夠的話語權(quán)。

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