径向转向架及其在地铁、轻轨车辆中的应用

通过了线路试验,试验阶段取得了良好效果。表2是在运行速度80km/h时,我国在摆式实验车上分别采用迫导向、自导向、传统转向架情况下的第一轮对横向力(单位为KN)。
    表2. 在不同曲线半径时转向架第一轮对横向力比较
    从表中可看出,在通过小半径曲线时,与普通转向架相比,迫导向转向架的轮轨横向力大幅度降低;与装配209HS转向架的试验车相比,装配迫导向转向架的客车在小半径(300~400m)曲线通过时,轮轨横向力明显降低;与装配209HS转向架的试验车相比,装配自导向转向架的客车在大半径(大于500m)曲线通过时,轮轨横向力有所降低。
    3.径向转向架在地铁、轻轨车辆上的应用
    地铁、轻轨等城市轨道交通线路是在城市现有布局下进行规划修建的,线路走向一般串联主要客流集中点,并与其它交通系统,如铁道、公交汽车等站点相交,运行线路受街道和建筑物限制,因此曲线路段多,曲线半径小,这就使得车辆曲线通过时会产生过大的冲角,增大轮轨力,加剧轮轨磨耗。因此与传统机车车辆相比,城市轨道交通车辆走行部应具备下列性能特点:1)运行噪声低;2)良好的曲线通过性能;3)车辆运行平稳性好。为了实现这些性能,需要在转向架上采用一些新型结构,如:单电机转向架、弹性车轮、独立车轮以及径向转向架等。
    单电机转向架(架悬式)轮轨冲击小,噪声也降低,但运用经验比较少,而且轻轨车辆一般采用交流牵引电动机,转向架内的空间足够,因此单电机转向架用的较少;采用弹性车轮也可降低噪声减少轮缘磨耗,但只在轴重12t以下效果好,轴重较大时,由于橡胶强度等的限制,就不适用;独立车轮在减少噪声降低磨耗方面效果很好,在国外先进的轻轨车辆上运用比较成功,如德国的MGT-6D和NGT-6C、奥地利的TRAM CAR 轻轨车辆等[4],但这项技术在国内尚无应用经验;径向转向架在国外运用比较成功,国内的研究也已充分展开,干线铁路上已通过线路试验,证明可以有效降低横向力。因此,利用径向转向架以减小轮缘与钢轨的冲角,降低轮轨横向力和轮轨磨损,从而降低维修成本,并降低噪声,改善乘座舒适度是我国城市轨道交通建设提高车辆技术含量的最佳选择。
    事实上日本、加拿大等国家自80年代起就已经将径向转向架应用于地铁车辆上。加拿大在80年代中期开发的直线电机驱动轻轨车辆上采用了MKⅠ型迫导向转向架,成功运用于多伦多、温哥华及美国的底特律等城市。近期又在MKⅠ的基础上,开发了MKⅡ型迫导向转向架,并在马来西亚吉隆坡的高架轻轨运营中取得了良好的效果。日本在90年代引进加拿大技术的同时,开发了内置构架与外置构架两种直线电机径向转向架,在东京、大阪、福冈等地铁线路上运用,结果令人非常满意[5]。
    径向转向架在城市轨道交通领域达到实用化,对我国城市交通建设来说是一个大目标。摆式试验车的试验结果表明,我国自行研制的迫导向转向架与自导向转向架在直线上以120km/h速度以及在曲线(半径300~1000m)上以80km/h速度运行时,脱轨系数、轮重减载率、垂向和横向运行平稳性均满足《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB5599-85)的要求[6],这表明,依靠我国自己的科研力量完全可以开发出达到实用化的径向转向架。借鉴日本的经验,我国可以根据现有条件,在引进关键技术的基础上进行仿制并进一步开发具有我国特色的地铁、轻轨用径向转向架。
    4 结束语
    国内外的运用经验表明,轮轨表面磨耗过快是地铁、轻轨系统中的惯性问题,而低成本、易维护保养的径向转向架是从根本上解决这一问题的有效途径。当前最重要的是立足于我国自身的科研基础研究开发机构简单、可靠性高的径向转向架,并尽快应用于已经建成的地铁和轻轨系统之中,产生经济效益。
    参考文献
    [1]柳拥军等.基于虚拟样机的摆式客车迫导向机构的仿真研究[J].北方交通大学学报,2002,26(4):53—56.
    [2]Gurt A.Swenson, R.Thomas Scott.机车径向转向架对轮轨磨耗的影响[J].国外内燃机车,1999,6:19~22.
    [3]傅茂海等.我国摆式客车转向架的选型研究[J].西南交通大学学报,第35卷,第6期:595~599.
    [4]王伯铭. 轻轨车辆走行部的特点 [J].铁道车辆,1999,12:16~17.
    [5]杨利军.直线电机径向转向架车辆结构及性能分析[J]. 上海铁道大学学报.第21卷.2000,2:81-94.
    [6]舒兴高等. 装迫导向、自导向转向径向转向架的客车第二次动力学性能试验报告[R].北京:铁道部科学研究院机车车辆研究所,2001.