1、车辆工程车辆工程第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架一、摆式列车的提出一、摆式列车的提出提高旅客列车的运行速度，主要有以下两条途径：1修建高速铁路，开行高速旅客列车；2改造既有线路，开行摆式旅客列车。第一节第一节 摆式列车的基本原理摆式列车的基本原理第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的提出原因：摆式列车的提出原因：修建高速铁路投资大，建设周期长，在日本、法国、德国、西班牙等少数发达国家采用，中国近年来也新修了不少高速客运专线。而既有铁路由于曲线多、曲线半径小，且由于客、货列车共线，线路曲线
2、外轨超高设置受到一定限制，因此，既有线路的曲线限制了旅客列车速度的提高。当列车通过曲线时，线路曲线超高不足限制了列车通过速度的提高，如果车体能够向曲线内侧倾斜一定的角度，使车体重力产生更大的横向分力，在未平衡离心力不增加的条件下，以减少由于曲线外轨超高不足而对列车曲线通过速度的限制，即相当于增加了曲线外轨超高，可以提高列车通过曲线的速度而不降低旅客舒适度，基于此，提出了摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的基本原理是：在列车通过曲线时，车体倾摆装置使车体向曲线内侧倾斜一定角度，部分抵消列车通过曲线时车体未被平衡的离心加速度
3、，使作用在旅客身体上的离心加速度保持在容许的范围之内，从而提高列车通过曲线时的运行速度。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 （a）传统列车 （b）被动倾摆 （c）主动倾摆 (车体倾摆角=+)(车体倾摆角=+)对于普通列车，列车通过曲线时的速度V（km/h）为：对于摆式列车，通过曲线时的速度V为：2S车轮左右滚动圆横向间距，对于中国的准轨铁路，2S=1493mm。车体倾摆角，deg。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架8.11)(hhRV 8.11)2Stan(hhRV车体倾摆角与当量超
4、高车体倾摆角 ()1234566.578当量超高(mm)265278104131157171184211tth摆式列车曲线提速实例（单位：km/h）曲线半径(m)R250R300R350R400R500R600R1000R1500常规车辆71778389100109141172摆式车辆38189961031151261621996.593101110117131143185226注：计算中取超高h=125 mm，欠超高 =110 mmqh采用摆式旅客列车提高通过曲线的速度后，可以缩短旅行时间，提高旅客的旅行速度，主要原因是：(1).采用车体倾摆技术可以弥补线路曲线外轨超高不足，以提高列车通过曲
5、线的速度；(2).列车曲线通过速度提高后,减少了由于曲线限速所需要的进入曲线前制动减速过程和出曲线后加速过程所占用的时间。摆式列车提速机理摆式列车提速机理第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1、根据倾摆原理的不同，摆式列车分为被动摆式列车和主动摆式列车两种。2、按照倾摆机构安装位置的不同，摆式列车又可分为簧上摆和簧间摆两种。二、摆式列车的分类二、摆式列车的分类第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架被动摆式列车:被动摆式列车的摆心在重心上方，可利用离心力的作用使车体自然地向曲线内侧倾斜，故又
6、称为自然摆或无源摆。被动倾摆的倾摆角度一般达到3.55,倾摆角度较小，列车提速的幅度不大，由于倾摆装置存在阻力,进入和驶出曲线时车体倾摆滞后,舒适性较差。日本的283系，西班牙的Talgo Pendular等采用此形式。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架主动摆式列车特点：主动摆式列车的摆心在重心附近，但必须依靠一外加的动力源，才能够使车体产生必要的倾斜，故又称为有源摆式列车或强制摆式列车。主动倾摆的车体倾摆角可达810，列车提速幅度较大，倾摆中心也可较低，车体重心横移小，对舒适性和车辆的安全性有利，但结构相对复杂。瑞典的X2000、德国的
7、VT611、意大利的ETR460等采用此形式。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架簧上摆的特点：簧上摆是指包括作动器在内的倾摆机构布置在二系悬挂之上、车体之下的倾摆方式。采用簧上摆结构，倾摆机构直接作用于车体，车体倾摆角不受损失，但在倾摆过程中，车体中心横向偏移较大，二系弹簧受力状况较差，往往需要安装二系横向主动悬挂装置。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架簧间摆的特点：簧间摆是指包括作动器在内的倾摆机构都布置在一、二系悬挂之间的倾摆方式。采用簧间摆结构，二系弹簧和车体一起倾摆，二系弹簧
8、受力不受倾摆的影响，受力状况较好，一般情况下，不需要二系横向主动悬挂装置。缺点是在倾摆过程中，二系弹簧要变形，车体实际倾摆角小于理论倾摆角。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的倾摆机构模式及特点：四连杆式倾摆机构：车体及摆枕通过四连杆机构吊挂在转向架上，如意大利Fiat 公司ETR系列摆式列车、瑞典X2000摆式列车、德国VT611、VT612摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架德国VT611四连杆倾摆机构滚动导轨式倾摆机构：摆枕上设置滚动导轨，转向架上设有对称安装的
9、转动滚子，车体通过在滚子上的滚动实现倾摆，如Fiat 公司为英国提供的WCML摆式列车、日本381 系摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架扭杆式倾摆机构：通过控制车体左右两端抗侧滚扭杠的长度差实现车体倾摆，如德国Talbot公司研制的VT614 摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架空气弹簧差压式倾摆机构：通过控制车体左右2 个空气弹簧高度差实现车体倾摆，但其倾摆角度受空簧升高量影响，最多只能达到2左右，车速提高10%左右。如日本早期的摆式列车。第五章第五章 摆式列车及
10、城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架一、瑞典一、瑞典X2000X2000摆式列车转向架摆式列车转向架X2000是瑞典ABB公司开发成功的摆式列车，是目前世界上较为成功的摆式列车之一。X2000摆式列车转向架为一系柔性定位转向架，如图所示。1人字形橡胶堆；2 一系垂向减振器；3制动盘；4摇枕；5抗蛇行减振器；6摆枕；7液压作动器；8空气弹簧；9抗侧滚扭杆；10牵引拉杆。第二节第二节 摆式列车转向架摆式列车转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架由于一系纵向有较大的柔性，轮对摇头定位刚度较小，与普通的刚性较大的转
11、向架相比，X2000摆式列车在通过曲线时轮对可较容易地趋于径向。这种转向架在半径较大的曲线上趋于曲线径向的能力较好，但曲线半径较小时，导向效果不佳。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架(a)轮对刚性定位转向架；(b)X2000一系轮对柔性定位转向架。在摆枕和摇枕之间设置车体倾摆机构，属于簧间摆结构。车体倾摆机构为四根“八”字形吊杆和两个液压作动器。液压作动器的一端位于摆枕上，另一端位于摇枕上，车体和倾摆机构的重量通过吊杆机构坐落在摇枕上。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1空气弹簧；2
12、上摇枕；3液压作动器；4下摇枕；5构架；6吊杆；7车体。VT611摆式电动车组转向架是带有机电式主动倾摆装置的转向架，该转向架是专门为VT611型摆式动车组而开发的。二、德国二、德国VT611VT611摆式电动车组转向架摆式电动车组转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1轮对；2轴箱；3一系垂向减振器；4轴箱弹簧；5转向架构架；6轮对自导向机构；7抗蛇行减振器；8抗侧滚扭杆；9空气弹簧；10摆枕；11单牵引拉杆。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架在摇枕和构架之间有车体倾摆机构，车体
13、倾摆机构为四根“八”字形吊杆和一个滚珠丝杆直线驱动的电动调节器(机电作动器)，位于摆枕和构架横梁之间，车体和倾摆机构的重量通过吊杆机构坐落在构架横梁上(右图)。1机电式作动器；2吊杆；3转向架构架；4摇枕；5空气弹簧；6车体；7抗侧滚扭杆；8轴箱弹簧。三、三、Fiat-SIGFiat-SIG摆式列车迫导向径向转向架摆式列车迫导向径向转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1轮对；2轴箱弹簧；3一系垂向减振器；4迫导向装置；5转向架构架；6摆枕；7空气弹簧；8下心盘。导向装置的导向原理是依靠车辆通过曲线时枕梁相对构架的转动来推动轮对摇头运动
14、，使轮对在曲线上处于径向位置。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架在摆枕和构架之间有车体倾摆机构，车体倾摆机构为一个圆弧形的滚动轴、导向滚轮和一个机电式作动器，车体和倾摆机构的重量通过滚动轴作用于构架上，如图所示。车辆通过曲线时，机电式作动器推动摆枕绕导向滚轮滚动，使车体倾摆一定的角度，以抵消部分未平衡的离心力。一系悬挂为两组螺旋弹簧，轮对采用带弹性节点的拉杆定位。同时转向架还设有一系垂向减振器、二系横向和垂向减振器以及抗蛇行减振器。倾摆机构置于转向架之内。车体通过吊杆吊挂在转向架的摇枕上，转向架二系采用高圆簧，其目的是满足车体倾摆所需要的
15、垂向变形，同时也使转向架具有较小的横向刚度。ETR460转向架的另外一个特点是二系横向采用了主动悬挂装置。四、意大利四、意大利ETR460ETR460摆式客车转向架摆式客车转向架 导向机构为一套水平布置的迫导向杠杆机构，迫使轮对转动并使其处于曲线径向位置。一系悬挂采用轴箱对称布置的螺旋圆弹簧和橡胶弹簧支撑构架，且安装垂向减振器。二系采用空气弹簧，在摇枕和构架之间有轴承轨道式车体倾摆机构。五、日本铁路五、日本铁路283283系摆式客车转向架系摆式客车转向架 第三节第三节 城市轨道车辆转向架城市轨道车辆转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架
16、中国城市轨道交通发展规划：中国城市轨道交通发展规划：到到20152015年建成地铁年建成地铁9393条条，总里程，总里程27002700公里；公里；到到20202020年建成年建成173173条条，总里程，总里程61006100公里；公里；到到20502050年建成年建成289289条条，总里程，总里程1170011700公里。公里。城市轨道交通特点：城市轨道交通特点：道床薄，轨重轻，轨道弹性差，对轴重要求严格；曲线多，曲线半径小，缓和曲线短，顺坡率大，线路坡度大，线路条件较差；列车运行速度不高，但站间距短，启停频繁；行车密度大，行车间隔小；载客量大，对整车的轻量化要求高；空重车载荷差别大，为
17、满足连挂及地板面高度的要求，轴箱悬挂的垂向刚度较大。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 城市轨道交通车辆分类、编组 车辆类型一般说城市轨道交通车辆主要指地铁和轻轨车辆；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架地铁的基本特征：u客运量大，单向68万人次/h；u线路全封闭和信号控制高度自动化，保证车辆的高运行速度和高行车密度。平均旅行速度40km/h以上，最高速度80120km/h，行车密度1.52min；u站台长一般100200m，站间距0.51.5km；编组数决定于客运量和站台长度，一般6
18、8辆；u受电制式主要有DC750V第三轨受电和DC1500V受电弓受电；取决于发车频率和车辆所需电流量，频率高电流量大的宜采用受电弓；u建设周期长，投资昂贵，成本回收周期长，地下为主的：47亿元/km，地上为主的：1.52.5亿元/km。轻轨的基本特征：u运量较地铁少，单向13万人次/h；u以钢轮-钢轨为走行系统，牵引动力为电力，可以是直流传动、交流传动或线性电机传动；u车辆有单节四轴车、双节六轴单铰接车和三节八轴双铰接车等三种基本类型；u受电制式主要有DC750V架空线（或第三轨）受电，也有部分DC1500V和DC600V受电；u轴重一般1012t，车辆要求轻量化；u建设投资比地铁少，通常仅
19、为地铁的1/21/5，一般 1.02.0亿元/km。u平均速度2535km/h，最高速度 7080km/h。地铁车辆按有无动力分：动车和拖车；地铁车辆按有无司机室和是否带受电弓分：带司机室拖车Tc、无司机室带受电弓动车Mp以及无司机室不带受电弓动车M；轻轨车辆分三种：单节4轴车、双节六轴单铰接车以及双节八轴双铰接车第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 地铁车辆的基本车型A型车：轴重16t，基本宽度3 m，轴距2.22.5m，定距15.7m；B型车：轴重14t，基本宽度2.8 m，轴距2.12.3m，定距12.6m；LB型车(直线电机)：轴重
20、13t，基本宽度2.8 m，轴距2.12.3m，定距12.6m；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 轻轨车辆的基本车型C型车：轴重11t，基本宽度2.6 m，轴距2.12.3m，定距12.6m；LC型车(直线电机)：轴重11t，基本宽度2.6 m，轴距2.12.3m，定距12.6m；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 地铁列车编组当采用6辆编组时：Tc-Mp-M-M-Mp-Tc，上海地铁一号线、二号线，广州地铁一号线，深圳地铁一号线；当采用8辆编组时：Tc-Mp-M-Mp-M-Mp-
21、M-Tc，上海地铁8辆编组时采用；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 车体间连接情况1、上海地铁1、2号线当采用6辆编组时：-Tc=Mp M=M Mp=Tc-当采用8辆编组时：-Tc=Mp M=Mp M=MpM=Tc-2、广州地铁1号线、深圳地铁1号线-Tc Mp M=M Mp Tc-其中：“-”自动车钩;“=”半自动;“”半永久牵引杆3、北京复八线：Mc T+MT+T Mc“”单元中两车间连挂，“+”单元间的连挂；Mc车的司机室端自动车钩，各车间均半永久牵引杆第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆
22、转向架转向架u传统的转向架：指基本结构与干线铁路车辆的客车相同的转向架,即采用两轴刚性轮对的H型构架的转向架；u非传统转向架：指在传统转向架的原型上通过结构变更后产生的多种形式的转向架,如独立旋转车轮转向架、主动控制导向式转向架、强迫导向转向架、单轴转向架、线性电机式转向架等；u新型走行部：指突破了传统转向架设计思路的各类新型走行系统,如单轨导向式轮胎转向架、跨座式轮胎转向架、悬吊式走行系统、磁悬浮走行系统等。城市轨道交通车辆转向架类型 城轨转向架各组成部件 构架：城轨转向架构架一般都采用无端梁的 H 型构架结构，由两根侧梁和两根横梁组成，两根横梁之间一般有两根小的纵梁。轮对：城轨转向架的轮对
23、一般采用整体车轮和实心车轴。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l轮对轴箱定位装置第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l二系悬挂装置 传统的城轨车辆转向架大多采用带摇枕装置的二系悬挂，随着技术的进步，现在新设计的城轨转向架基本上采用无摇枕的结构型式。二系悬挂装置一般都由空气弹簧及其辅助元件、横向、垂向液压减振器、横向缓冲装置（横向止挡）、抗侧滚扭杆等组成。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向
24、架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l牵引装置第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l基础制动装置 以单元踏面制动和单元盘形制动为主；城轨列车对制动系统有较高的要求，主要表现在城轨列车必须具有较高的制动减速度，一般要求常用制动减速度为 1.0 m/s2，紧急制动减速度为 1.1 1.2 m/s2；城轨转向架的轴距一般比较小，基础制动装置的安装空间有限，因此要求基础制动装置要具有较小的尺寸；城轨列车制动系统一般包括再生制动、电阻制动与空气制动。制动优先级以再生制动为最高，电阻制动次之，最后为空气制动。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交
25、通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架我国早期地铁转向架为DK型转向架。DK型系列地铁转向架有DK1型、DK2型、DK3型等，近来研制出了DK6型、DK7型、DK8、SDB-80、跨坐式单轨转向架以及低地板转向架等城轨车辆转向架。典型城轨车辆转向架介绍一、一、DK3DK3型地铁转向架型地铁转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架由于二系悬挂采用了空气弹簧，故又称空气弹簧式转向架。它的走行部分由轮对轴箱弹簧装置、构架、摇枕弹簧装置、纵
26、向牵引拉杆和基础制动装置等部分组成。DK3DK3型地铁转向架主要技术参数型地铁转向架主要技术参数DK3型地铁转向架结构简图第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1轮对轴箱弹簧装置；2构架；3摇枕弹簧装置；4纵向牵引拉杆；5基础制动装置（吊挂式单侧踏面）。利用空气通过空簧节流孔所产生的阻力来衰减振动，故不再设置专门的垂向减振器受电靴DK3型地铁转向架轴箱简图第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1轴箱体；2滚道座；3钢球；4弹簧前盖；5轴箱弹簧；6螺栓；7弹簧定位座；8橡胶缓冲垫；9螺母；10
27、外套；11硫化橡胶；12内套；13心轴。金属橡胶弹性铰式的轴箱定位装置的结构比较独特，这种结构允许轴箱绕金属橡胶弹性铰的中心作弹性转动，同时也允许轴箱相对于构架在前后方向有微量位移。轴箱的一侧有一角形弯臂，轴箱弹簧水平地安装在构架和轴箱弯臂之间。二、二、CCDZ11CCDZ11型地铁转向架型地铁转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1轮对轴箱弹簧装置；2空气弹簧装置；3转向架构架；4基础制动装置；5横向油压减振器；6牵引中心销装置。CCDZ11型转向架采用UIC-510-2型车轴和152724QT型滚动轴承装置，其车轮直径为860 mm
28、。三、三、SDB-80 SDB-80型地铁车辆转向架型地铁车辆转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架SDB-80地铁转向架为中国南车集团四方股份公司为北京八通线地铁车辆设计制造的。SDB-80SDB-80型转向架主要参数型转向架主要参数 SDB-80型地铁车辆转向架结构图第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架橡胶弹簧轴箱定位，Z字型牵引装置，第三轨受电第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1-构架组成；2-一系悬挂及轮对轴箱装置；3-
29、二系悬挂装置；4-牵引装置；5-基础制动装置；6-排障器和ATP接收线圈；7-齿轮减速箱及挠性板联轴节；9-转向架制动管路。四、四、跨座式单轨转向架跨座式单轨转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架跨座式悬挂式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架单轨交通的优点：1、爬坡能力及曲线通过能力强：单轨车可以通过60的坡道和曲线半径为50m的线路，因此，单轨线路的选线非常自由；2、自重轻：走行轮的轴重仅为11t；3、运行噪音小：由于采用橡胶充气轮胎，噪音较小，避免了对环境的噪音污染。4、占地面
30、积小，空间利用率高5、建设周期短，造价低，运营费用低单轨交通的缺点：单轨交通的缺点：橡胶车轮大阻力引起大能耗；橡胶车轮大阻力引起大能耗；需要严格防止部件松脱；需要严格防止部件松脱；道岔系统复杂道岔系统复杂;事故救援困难。事故救援困难。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架纵向连挂救援纵向疏散救援横向疏散救援垂向疏散救援 中国北车集团长客股份公司为重庆轻轨线路设计制造了跨座单轨转向架。单轨转向架为跨座式结构，分为动力转向架和非动力转向架两种，主要由构架组成、走行轮组成、导向轮组成、稳定轮组成、走行辅助轮组成、中央悬挂装置、基础制动装置、停放制动
31、缓解装置、基础制动配管、驱动装置、集电装置、内压检测装置、隔音板等组成；无动力转向架没有隔音板，但在转向架端部装有ATP天线，它的齿轮箱没有输入轴，主要起传递制动力的作用，并取消了牵引电机和联轴节。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架跨座式单轨转向架结构图跨座式单轨转向架结构图第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向
32、架l中央悬挂装置第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l牵引装置第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架驱动制动装置组成1-电机；2-联轴节；3-齿轮箱。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架驱动和制动装置合为一体，使结构紧凑，体积和质量大大减小，而且基础制动采用盘形制动，制动效率高，制动盘与闸片耐磨性好,检修工作量小 驱动制动装置组成第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l走行装置走行轮胎
33、总成由空心车轴、轮芯、滚动轴承和橡胶轮胎组成第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架五、五、100km/h A100km/h A型地铁转向架型地铁转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架转臂式轴箱定位方式，架悬式牵引电机，单拉杆牵引，单元式轮盘制动，最大轴重16t，最大运营速度100km/h。六、六、120km/h B120km/h B型地铁转向架型地铁转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架转臂式轴箱定位方式，架悬式牵引电机，单拉杆
34、牵引，单元式轮盘制动，最大轴重14t，最大运营速度120km/h。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架七、内置轴箱式转向架七、内置轴箱式转向架 内轴箱式转向架的优点：(1)构架横梁缩短,有利于增加构架的刚度及减轻自重。(2)布置在侧梁上的空气弹簧横向间距可以减小,转向架在小半径曲线上发生偏转时空气弹簧的纵向位移和扭转变形可以减小,从而改善空气弹簧的工作条件。(3)转向架摇头刚度减小,便于通过小半径曲线,但对车辆的横向稳定性却没有影响。(4)采用外置的盘形制动,便于更换和维修。内轴箱式转向架的缺点：(1)对于动力转向架,在轮对内侧有限的空间要
35、布置构架、牵引电机、联轴器、齿轮箱等部件，空间十分紧张，设计难度较大。(2)对齿轮箱轴箱轴承的寿命要求较高，尽可能为免维护，至少应保证在一个大修期内不发生损坏，避免经常退轮。(3)由于空气弹簧横向间距较小，因而对车体的抗侧滚稳定性较差，应加装抗侧滚扭杆等装置，但这样又使结构复杂化。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架八、直线电机式转向架八、直线电机式转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l利用车
36、轮起支承导向作用，这与传统轮轨系统相似。l但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线异步电机（LIM）驱动，定子（初级线圈）设置在车辆上，转子（次级线圈）设置在感应轨上，工作原理与HSST系统基本相同。l车辆平稳运行时，定子与感应轨之间的间隙一般在10mm左右。转向架转向架直线电机（定子）直线电机（定子）感应板（转子）感应板（转子）车体车体基本原理：第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架直线电机轮轨交通系统主要特点：1、牵引方式先进 由于采用了直线感应电机牵引，列车牵引力不依靠轮轨摩擦，即使急弯、陡坡也可以轻松牵引，最小曲线半径、限制坡度标准都可
37、以适当放宽。在小半径曲线及隧道内也不需要像普通轮轨铁路那样进行最大坡度折减。具有HSST在驱动方面的所有优点。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架2、加减速性能好 系统最大加速度可达1.34 m/s2(MKII)制动减速度1.0 m/s2 紧急制动减速度2.4 m/s2（MKII）既适合于市郊大站快车、又适合于市内车站较密的情况第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架3、可以做成径向转向架 由于采用直线电机系统，没有了旋转动力源和机械变速传动系统，因此有利于采用径向转向架 径向转向架使车轮沿
38、弧形曲线轨道运行可以降低轮轨噪声及磨损 使Rmin降至20m以下第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架4、无需复杂的悬浮控制系统 依靠车轮支承列车运行，不需要复杂的悬浮控制系统。其承载能力比电磁悬浮的磁悬浮列车大。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架5、经济合理 隧道土建规模小 良好的爬坡能力 曲线半径小 轨道结构简单 道岔结构简单、号码小 车站规模小 车辆段规模小 养护维修、运营费用低第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架6、低效率、低
39、功率因数的缺点由于车载定子与地面转子是处在一个相对直线运动的弹性（轴箱垂向弹性定位）系统间，不可避免地会造成相互间隙变化，因此气隙设计得不能太小，否则会导致不安全因素，一般定在12mm左右（比德国磁悬浮列车的气隙8mm要高一些）；再加上直线电机是有端部的（旋转电机是闭环），因此漏磁场较大，机电能量转化率低，所以直线电机的效率较低，一般在0.70.8之间，功率因数也较低，一般在0.50.6之间；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架7、直线电机吊挂复杂轴悬式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向
40、架轴箱悬挂式横向定位杆垂向吊杆垂向吊杆牵引拉杆第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u直线电机悬挂在一系弹簧下，车轮和钢轨受到的冲击较大，轮轨磨损比较严重；u要保证直线电机的安装不能妨碍轮对的微小径向摇头；u气隙值较容易控制，且一系弹簧可以刚度较小，具有较好的舒适性。二者优缺点第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架架悬式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架架悬式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆
41、转向架转向架架悬式LIM迫导向转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u直线电机悬挂在一系弹簧上面，弹簧有缓冲作用，轮轨磨耗不严重。u要求一系弹簧具有足够的刚度维持气隙稳定，从而对舒适度产生影响。优缺点第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架九、低地板转向架九、低地板转向架何谓低地板？何谓低地板？轻轨车辆发展所经历的三个阶段轻轨车辆发展所经历的三个阶段 高地板高地板中地板中地板低地板低地板低地板轻轨车辆是指地板面距轨面高度一般在350mm至400mm之间的轨道交通车辆第五章第五章 摆式列车
42、及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架为什么要发展低地板？为什么要发展低地板？u上下车方便，强调乘客乘降的便捷性；上下车方便，强调乘客乘降的便捷性；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u 适应既有的地面线路及站台设施适应既有的地面线路及站台设施第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u 站台低站台低,市容美观市容美观 第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 低地板轻轨车辆的发展历程低地板轻轨车辆的发展历程 u第
43、一代第一代低地板：分段式低地板，低地板部分一低地板：分段式低地板，低地板部分一般般1015%，最多小于，最多小于50%u第二代低地板：中间贯通式低地板第二代低地板：中间贯通式低地板,低地板部分低地板部分达到达到70%u第三代低地板第三代低地板:100%低地板低地板第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架如何实现低地板如何实现低地板?采用小直径车轮采用小直径车轮:地板面高度受车轮直径影响。地板面高度受车轮直径影响。拖车转向架采用小轮径刚性轮对转向架。车轮的直径在375 410 mm之间。小轮径转向架的结构尺寸和悬挂元件都比常规的转向架小，通常只设
44、置中央悬挂系统。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架小轮径车轮转向架小轮径车轮转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架这种方法有以下几个优点：维持了传统轮对的自导向特性，从理论的角度表明它有很强的自动对中性能；有效地减少了决定轮/轨垂向相互作用力的簧下质量；从而有效地降低了由转向架和轮轨产生的振动和摇摆；小直径轮对相对便宜；能够制造一种迷你型传统轮对拖车转向架，其一系和二系悬挂与传统转向架相似。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架运
45、用小轮对的缺点是：比传统轮对更高的接触面应力；在一段给定的距离中，小直径轮对有更多的旋转次数；还不能运用在动车上，因为直径太小，不能在装发电机，在上面装变速箱也不可行。改善途径：通过减少轮/轨动力学力来弥补由小直径轮对增加的静态接触应力；在曲线通过时，更小的轮径和更有力的导向能够减少轮缘接触和横向滑动；在轮对中添加钢铁成分能够提高它的磨损性能。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架Cityrunner动力转向架动力转向架小直径车轮560mm；地板面高450mm；一系采用橡胶弹簧；二系采用钢簧加垂向和横向减振器；装有车轴定位器；液压制动加磁轨制
46、动Z字形牵引拉杆第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架采用传统轮对采用传统轮对,实现分段式低地板实现分段式低地板第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架采用独立旋转车轮实现采用独立旋转车轮实现70%70%或或100%100%低地板低地板独立旋转车轮与传统轮对轻轨车辆地板面高度对比独立旋转车轮与传统轮对轻轨车辆地板面高度对比第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u中间非动力转向架采用独立旋转车轮的70%低地板车辆的基本结构a.b.c.第五章第五
47、章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u动力转向架为独立旋转车轮、100%低地板车辆的基本结构a.b.第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架l同一车轴上左右车轮可以相互各自独同一车轴上左右车轮可以相互各自独立地绕车轴旋转的轮对称为独立旋转立地绕车轴旋转的轮对称为独立旋转车轮；车轮；l基本原理就是将两车轮通过轴承安装基本原理就是将两车轮通过轴承安装在车轴上，使车轮能相对车轴转动。在车轴上，使车轮能相对车轴转动。独立旋转车轮基本原理第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通
48、车辆转向架转向架独立旋转车轮基本型式独立旋转车轮基本型式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架u列车高速化的不断发展，传统轮列车高速化的不断发展，传统轮对固有的缺陷逐渐暴露出来。传对固有的缺陷逐渐暴露出来。传统轮对转向架在行使中将产生蛇统轮对转向架在行使中将产生蛇行运动，磨耗和噪声较大，不宜行运动，磨耗和噪声较大，不宜用于高速铁道车辆；用于高速铁道车辆；u研究独立旋转车轮的最初目的就研究独立旋转车轮的最初目的就是为了实现无蛇行的高速运行，是为了实现无蛇行的高速运行，因其理论上不存在纵向蠕滑，彻因其理论上不存在纵向蠕滑，彻底消除了传统轮对所具有
49、的蛇行底消除了传统轮对所具有的蛇行失稳运动，这对高速机车车辆具失稳运动，这对高速机车车辆具有极大的吸引力。有极大的吸引力。u优点优点1 1、可以大大降低车辆地板面高度；、可以大大降低车辆地板面高度；2 2、不产生蛇行失稳运动，提高车辆的临界速度。、不产生蛇行失稳运动，提高车辆的临界速度。u缺点缺点1 1、直线上不能对中；、直线上不能对中；2 2、曲线上不能导向；、曲线上不能导向；3 3、技术难度大，结构复杂，成本高、技术难度大，结构复杂，成本高u采用专用的槽形钢轨采用专用的槽形钢轨u第三轨导向第三轨导向u特殊的踏面设计特殊的踏面设计u采用径向调节措施采用径向调节措施u采用车轴间耦合器采用车轴间
50、耦合器l槽形轨道槽形轨道l第三轨导向第三轨导向l特殊踏面设计特殊踏面设计l采用车轴间耦合器采用车轴间耦合器不带曲柄的独立车轮转向架 通常指采用两对独立车轮的走行装置，独立车轮分别支撑在短轴承载结构中，车轮两侧采用2个轴承与车轴连接。典型低地板转向架典型低地板转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架该转向架主要结构特点为：用小直径弹性车轮，两车轮间采用下凹形构架连接，无一系悬挂。空气弹簧坐落在凹形构架的凹槽中，空气弹簧上盖朝下安装，橡胶堆凸台与车体关节部分相配合。为进一步降低地板面，摇枕采用板梁式扁平结构，且沿轨道方向纵向安装，起支撑车厢质
