鐵路重載貨車轉向架技術應用探究

金帆　孫俊　熊韜　王芳

摘 要：鐵路重載貨車轉向架為鐵路重載運輸提供保障。由于鐵路重載貨車的重載質量不斷增加，運行的速度越來越快速，從而造成了輪軌的損壞，這就需要加強對轉向架技術的深入研究。對我國鐵路重載貨車轉向架技術發展的歷程進行闡述，詳細分析了鐵路重載貨車轉向架技術的應用，并對鐵路重載貨車轉向架的發展趨勢進行闡述。

關鍵詞：鐵路 重載貨車 轉向架

Research on the Application of Railway Heavy-duty Freight Car Bogie Technology

Jin Fan，Sun Jun，Xiong Tao，Wang Fang

Abstract：Railway heavy-duty freight car bogies provide guarantee for railway heavy-duty transportation. As the heavy-load quality of railway heavy-duty trucks continues to increase， and the speed of operation becomes faster and faster， resulting in damage to the wheel and rail， it is necessary to strengthen in-depth research on bogie technology. The technical development process of railway heavy-duty freight car bogies in my country is described， the application of railway heavy-duty freight car bogie technology is analyzed in detail， and the development trend of railway heavy-duty freight car bogies is described.

Key words：railway， heavy-duty truck， bogie

1 引言

由于鐵路運輸具有運輸量大、安全性高、速度快、成本相對較低等優勢，因此，鐵路運輸是現階段世界上各個國家運輸的主要方式。鐵路運輸直接推動經濟的高速發展，基于此，世界上各國對鐵路貨車的重載運輸給予高度重視。我國基于自身實際出發，對鐵路重載貨車的轉向架技術進行深入研究，推動鐵路貨車轉向架技術的發展，進而促進我國鐵路運輸的健康發展。

2 我國鐵路重載貨車轉向架技術發展歷程

我國鐵路發展模式為“提取+重載”并重，鐵路重載貨車轉向架發展經歷了四次技術升級。

第一階段，1949年-1998年，為鐵路重載貨車轉向架的仿制與自主研發階段。這個階段我國在對蘇聯哈寧轉向架借鑒的基礎上，設計了不同的轉向架，以轉8A型轉向架為主，該轉向架在很長時期內是我國50t-60t貨車的主型轉向架，于2001年停止生產。

第二階段，1998年-2003年，為我國鐵路重載貨車轉向架自主研發和對國外技術的吸收借鑒階段。在這個時期，我國對21t軸重的轉K1型轉向架、轉K2型轉向架、轉K3型轉向架、轉K4型轉向架等提速轉向架進行研究，為我國通用貨車實現每小時120千米的速度提供保障。2006年21t軸重轉向架在我國基本停產。

第三階段，2003年-2006年，我國對系列25t軸重的轉K5型轉向架、轉K6型轉向架、轉K7型轉向架等提速重載轉向架進行研制。其中在我國的重載80t級別的C80型的運煤敞車中應用轉K5型轉向架，70t級別的貨車中廣泛的應用轉K6型轉向架，這是我國當時25t軸重主型貨車轉向架。我國研發的25t軸重轉向架是我國鐵路重載運輸技術達到世界領先水平的重要標志。

第四階段，2006年至今，我國已經對27t軸重的DZ1型轉向架、DZ2型轉向架、DZ3型轉向架以及30t軸重的DZ4型轉向架、DZ5型轉向架、DZ5型轉向架進行研制。其中，DZ2型轉向架與DZ5型轉向架使用的技術方案為軸向彈性懸掛與側架擺動相結合，其特點是徑向準、實現柔性懸掛、動作用力低、磨耗低等。

3 鐵路重載貨車轉向架技術的應用

3.1 低動力技術的應用

鐵路重載貨車和軌道線路主要存在著橫向輪軌動力作用與垂向輪軌動力作用。輪軌之間的橫向動力作用直接影響著輪緣磨耗與鋼軌側面的磨耗等，輪軌之間的垂向動力作用直接影響著軌道損壞與車輛踏面磨損等。

3.1.1 衡量輪軌垂向動力作用的指標

輪軌之間垂向低頻作用力、高頻作用力、輪軌的接觸應力、軌枕的加速度響應、道床的加速度響應等是對輪軌垂向動力進行衡量的主要指標。基于一系彈性懸掛能夠使輪軌的垂向動力作用得到有效降低。

3.1.2 衡量輪軌橫向動力作用的指標

輪軌磨耗功、蛇行失穩臨界速度、最大輪軌橫向力、脫軌的最大系數等是對輪軌的橫向動力進行衡量的主要指標。現階段對輪軌的橫向作用降低的主要措施包括輪對彈性定位、轉向架橫向剛度的減小等。比如DZ2型轉向架采用了擺動式技術，使轉向架低動力性能得到實現。

3.2 準徑向技術與徑向技術的應用

剛性的定位轉向架在通過曲線的過程中，輪對剛性懸掛需要兩輪對保持相對的平行，導致前導輪對和鋼軌間的沖角比較大，由此有較大的輪緣力的產生，使輪緣存在較大的磨損。如果輪對軸箱的定位方式為柔性彈性定位，那么彎曲剛度與剪切剛度存在于輪對和構架當中，此時，因為存在踏面錐度，所以在蠕滑力的作用下輪對趨向于徑向的位置，然而因為沒有徑向裝置，所以經過曲線時輪對的趨于徑向位置比純徑向轉向架要小，所以被叫做是準徑向。

實踐表明，27t的軸重DZ2型轉向架經過小半徑曲線與道岔時，輪對沖角比轉向架要少28-34%，降低7-12%左右的磨耗指數，轉向架的準徑向功能得到實現，曲線通過性能得到概述，使輪軌動作用力與輪軌的磨耗得到有效降低。

3.3 無焊接組裝技術

基于鑄造一體化吊座、拉鉚結構固定杠桿支座點、螺栓鏈接八字面、托座、卡入式的八字面磨耗板等結構，使鐵路重載貨車的轉向架無焊接組裝得到實現，使鐵路重載貨車的轉向架運用缺陷得到降低。

3.4 雙作用彈性旁承技術

基于雙作用彈性旁承技術能夠使鐵路重載貨車的車體和轉向架的回轉阻尼得到提高，對于鐵路重載貨車轉向架和車體搖頭、車體側的滾振動、蛇形運動針對等得到有效抑制，使鐵路重載貨車在提速過程中的穩定性與平穩性得到提高。當鐵路重載貨車通過的曲線的半徑比較小時，剛性滾子直接接觸旁承，使回轉阻力矩得到有效控制，使其在合理范圍中，從而使曲線通過性能得到改善。

3.5 組合式斜楔技術的應用

組合式斜楔高分子磨耗板使鐵路重載貨車轉向架減震系統的阻尼得到有效控制，從而提升了系統的摩擦性能。由于金屬摩擦副的阻尼離散度大導致了鐵路重載貨車的動力性能不穩定，而組合式斜楔使金屬摩擦副阻尼具有較大離散度的問題得到有效解決，從而提高了鐵路重載貨車的穩定性。

3.6 單元制動技術的應用

單元制動技術的優點在于自重比較輕，具有較高的傳動效率等。自動單元技術被廣泛的應用在鐵路重載貨車大軸重的車輛上。比如DZ5型轉向架采用了、DAB-1型集成制動裝置，實現了閘調器與自動缸的一體化，對傳統的轉向架制動裝置的剛性中拉桿功能進行代替，具有更加緊湊的結構，實現了作用力主動緩解的功能。

4 鐵路重載貨車轉向架技術的發展趨勢

4.1 鐵路重載貨車轉向架的降噪技術

鐵路重載貨車的噪聲特別是運行在夜間時，對于鐵路沿線的居民的生活造成了非常嚴重的影響。國外發達國家對于鐵路列車的噪聲方面制定了嚴格的標準。鐵路重載貨車的設計人員對于鐵路重載貨車的噪聲降低問題需要給予高度重視。鐵路重載貨車的車輪、輪軌的滾動、閘瓦摩擦、轉向架的零部件摩擦等是導致鐵路重載貨車噪聲的主要來源。就鐵路重載貨車的轉向架不適宜使用復雜的噪聲降低的措施，這是由使用轉向架的條件所決定的，如何有效的降低鐵路重載貨車轉向架的噪聲是研究的重點方向。

4.2 鐵路重載貨車轉向架的長期運行穩定性技術

鐵路重載貨車安全運行的基礎就是轉向架能夠穩定、可靠的運行。通過深入分析鐵路重載貨車轉向架的作用原理，實現對鐵路重載貨車轉向架參數的合理選擇與結構的優化，從而使鐵路重載貨車轉向架的穩定性得到提升。對鐵路重載貨車轉向架的作用機構、非金屬材料的零部件、關鍵的承載零部件、摩擦副的可靠性等進行綜合全面分析，使鐵路重載貨車轉向架穩定的力學性能得到保障。

4.3 有效降低鐵路重載貨車轉向架輪軌的動作用力

隨著社會的不斷發展，鐵路重載貨車的軸重不斷的增加，鐵路線路的承受輪軌作用力和鐵路線路的變形也越來越嚴重，從而產生了較為突出的輪軌動力作用問題，這就需要基于有效技術手段，使鐵路重載貨車對于軌道的動力作用得到最大程度的降低，從而能夠提升低動力的性能，使鐵路重載運輸的成本可以降低。鐵路重載貨車轉向架在未來的發展中，應該在使鐵路重載貨車穩定、可靠運行的基礎上，對于制定低動力性能指標、科學監控輪軌力的技術等的進行深入的研究，從而對和我國國情相適應的鐵路重載貨車低動力性能的評價和試驗監控規范進行制定，同時對于鐵路重載貨車和鐵路線路之間的耦合關系進行綜合考慮，確保鐵路重載貨車轉向架能夠和我國現階段的鐵路線路、橋梁等最大程度的匹配。

4.4 鐵路重載貨車轉向架的輕量化技術

進入新世紀，科學技術突飛猛進，客戶提高了對于鐵路重載貨車的自重要求，需要不斷降低鐵路重載貨車的自重，基于此，鐵路重載貨車轉向架自重的降低成為研究的重點問題。現階段的鐵路重載貨車轉向架零部件的減重是以當前的考核標準為依據，基于應力符合性的原則進行減重，因此，鑄鋼轉向架減重已經達到了極限，所以需要全面考慮鐵路重載貨車轉向架的結構、制作工藝、新材料、考核標準等，從而推動鐵路重載貨車轉向架輕量化技術的發展。

5 結語

鐵路重載貨車的轉向架技術和我國鐵路重載貨車的重載質量、速度提升的目標的實現具有直接影響，通過對鐵路重載貨車轉向架關鍵技術的深入研究，使轉向架關鍵部位工作的可靠性得到提升，同時使慣性故障問題得到有效解決，推動我國轉向架技術向著世界先進水平發展。

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