100%低地板有轨电车转向架结构及技术特点

中车大连机车车辆有限公司 辽宁 大连 116000

1 前言

20世纪80年代以来,低地板有轨电车在城市轨道交通中取得了巨大发展,并迅速遍布美国、加拿大、澳大利亚、日本、欧洲等国家和地区。低地板有轨电车是指地板面与轨道面的高度差在400 mm以内的城市轨道车辆。低地板有轨电车的发展经历了三个阶段,即部分低地板、70%低地板和100%低地板。

随着社会经济的发展和生活水平的提高,人们对流畅、舒适、便利的交通需求日益迫切,因此现代低地板有轨电车的建设和推广势在必行。其中100%低地板有轨电车由于其外形美观、乘坐舒适、环保节能、造价低廉、对老人孩童残疾人群极为友好等众多优点,在世界范围内被众多城市所认可和接受[2]。同时100%低地板现代有轨电车的构建还可以刺激区域经济发展,完善公交系统,填补城市地铁和公交车之间客流量的空白。我国的有轨电车技术还处于起步阶段,有着广阔的运用前景和市场,低地板有轨电车必将成为城市轨道车辆发展的重要方向。

2 100%低地板有轨电车转向架结构

以中车大连机车车辆有限公司的一款有轨电车转向架结构为例。转向架主要包括构架、弹性车轮、轴桥装配、一系悬挂装置、二系悬挂装置、制动装置、轮缘润滑装置、撒砂管装配等,动车转向架和拖车转向架的主要区别是:动车转向架装有驱动传动装置(牵引电动机、齿轮传动装置、联轴节等)、轮缘润滑装置、排障器等,拖车转向架装有制动单元支架等。

1)每个转向架上安装四个弹性车轮,每个弹性车轮都是独立的。

2)轴桥采用高强度合金钢制造;依据相关标准对轴桥进行验证计算,确保轴桥具有足够高的强度。

3)一系悬挂装置采用金属橡胶弹簧,每个轴桥配置四个金属橡胶弹簧。金属橡胶弹簧使轮对在纵向、横向和垂直方向实现无间隙、无磨耗的弹性定位,并承受三个方向的载荷。

4)二系悬挂装置在转向架和车体之间。由钢圆弹簧(内、外圈)、减振垫、横向油压减振器、纵向油压减振器、垂向油压减振器、横向止档、纵向止档、垂向止档、吊杆和调整垫等组成。二系悬挂中的二系钢簧和纵向止挡还负责传递列车的牵引力和制动力。

5)制动装置

制动装置由基础制动装置和磁轨制动装置组成。

6)驱动传动装置由电机、联轴节、齿轮箱、传动轴、副齿轮箱组成。每个动车转向架包含两套驱动传动装置,每套驱动传动装置驱动一个轴桥上的两个独立的弹性车轮。

7)轮缘润滑装置由支架、润滑器(左、右)、润滑棒等组成。

3 100%低地板转向架关键技术

100%低地板有轨电车的发展离不开关键技术的突破和改进。100%低地板有轨电车通常采用独立车轮设计,即左右车轮解耦。这样带来的好处是获得了全低地板结构,并且轮对解耦后左右两车轮可以转速不同,即没有了纵向蠕滑力,也就不存在蛇形运动,理论上可以获得更高的临界速度。但同样也带来缺陷,传统轮对由于纵向蠕滑力的存在,使得车辆在轨道上前进时中即使发生偏移也能自动回归轨道中央,即有自导向能力或者叫自动对中能力。而独立车轮不存在自导向能力,所以当车辆行驶过程中发生偏移或转弯时,主要靠轮缘进行导向,这就使得轮缘的磨耗急剧增加。目前国外采用轮对耦合设计,即横向耦合或纵向耦合,解决了独立车轮由于车轮解耦后无法自导向的问题;采用弹性独立车轮,改善轮轨作用关系,有效降低独立车轮的磨耗和轮轨噪声。这些关键技术的突破和运用为100%低地板有轨电车的发展提供了有力支持[3]。

我国在低地板有轨电车轮对耦合技术领域的研究和应用已具备一定的成效。中车大连公司采用横向耦合技术,即在齿轮箱部分采用横向差速耦合器,实现了在车辆过小曲线时使内外两个车轮的速度不同,避免了车轮打滑,从而降低了振动和噪音以及踏面、轮缘的磨损,提高了车轮的使用寿命。同时在直线行驶中由于横向耦合,两独立车轮又具有一定程度的传统轮对自导向能力,进一步降低了轮缘的磨耗。

从100%低地板有轨电车问世以来,围绕其关键技术的突破一直在进行,新技术、新工艺、新材料的应用使产品不断更新迭代,预测未来国内低地板有轨电车会从以下几个点进一步发展:

1)在轮对耦合技术领域作进一步突破;

2)新型低密度、高强度的材料会被研究与应用,实现车身的轻量化设计;

3)更多关键部件的国产化制造与应用。

4 结语

我国低地板车辆在通经过引进、创新和研究,已具备了自主研发和技术推广的基础条件,在北京、珠海等多条线路上也实现商业运营,并取得了良好的经济效益。但国内低地板有轨电车在关键技术上仍与国外公司具有较大差距。因此,积极研发,突破掌握低地板车辆核心技术,发展具有我国自主知识产权、世界领先的低地板车辆产业具有重大意义。