机车径向转向架技术综述

改善机车曲线通过的运行品质,提高机车运行速度,降低钢轨和轮缘磨耗,延长转向架使用寿命,是世界各国追求的目标,径向转向架技术是实现上述目标的有效措施.介绍了一些国家在机车上采用的径向转向架的结构方案及其特点,希望对我国径向转向架的研究与开发有所帮助.     

机车径向转向架运动的基本方程

从机车径向转向架的基本型式出发，分析了这种转向架杠杆系统的运动原理及力学特性，阐述了机车径向转向架的设计原则。为便于进行曲绕通过性能分析，提出了机车径向转向架的三参数定位原理，分析了牵引中的轮对导向机理，建立了曲线通过的基本方程。并利用以上研究结果，对机车径向转向架的曲绕通过性能进行定量分析。     

机车自导向径转向架的牵引与导向

使用径向架是为了解决曲线通过时轮缘磨耗而提出的一种解决方案，是提高山区运行速度很有前途的一种设计。但是由于机车需要靠轮对传递牵引力，其径向转向架在导向机理以及结构实现方面与车辆径向转向呆都有很大的不同。本文对不同驱动扭矩下传统与径向转向架的冲角、脱轨系数、角及纵横向作用力进行了计算，从而得出了存在牵引力情况下对自导向径向转向架导向的影响。     

机车自导向径向转向架的牵引与导向

使用径向转向架是为了解决曲线通过时轮缘磨耗而提出的一种解决方案,是提高山区运行速度很有前途的一种设计,但是由于机车需要靠轮对传递牵引力,其径向转向架在导向机理以及结构实现方面与车辆径向转向架都有很大的不同。本文对不同驱动扭矩下传统与径向转向架的冲角、脱轨系数、扰动角及纵横向作用力进行了计算,从而得出了存在牵引力情况下对自导向径向转向架导向的影响。      

25t轴载外径向臂径向转向架动力学分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,分析了25t轴载外径向臂径向转向架的结构特点和受力特性,建立了货车-轨道空间耦合动力学模型,并编制电算程序对外径向臂径向转向架和普通三大件转向架进行了车辆横向运动稳定性、直线运行和曲线通过性能仿真分析。分析发现:对普通三大件转向架加装外径向臂,可使转向架稳定性提高10%以上,轮轨磨耗降低40%以上,轮轨横向力降低20%以上。     

车辆径向转向架发展及其动力学特性

解决转向架曲线通过性能和横向稳定性之间的矛盾一直是车辆动力学长期研究的课题，采用常规转向架无法同时满足二者的要求。径向转向架的出现有效地解决了这一矛盾，其既能保证转向架曲线通过性能的要求，又能改善其横向稳定性。简要介绍了国内外车辆径向转向架的发展及其应用概况，并阐述了迫导向、自导向径向转向架的导向机理及其基本结构，建立了迫导向转向架、自导向转向架和一系柔性定位转向架的统一横向动力学模型，通过计算机仿真对一系柔性转向架和径向转向架的曲线通过性能和直线稳定性进行了分析和比较。动力学模拟计算表明，应用径向转向架是降低曲线上轮轨磨耗和提高直线上稳定性的有效措施，适合运用在摆式列车及曲线较多的既有线提速客车上。     

摆式列车迫导向径向转向架的设计

介绍了我国首列内燃摆式列车客车迫向径向转向架开发的理论依据,所要满足的技术目标,主要参数及转向架的总体结构形式,分析了迫导向径向转向架的结构和工艺特点。     

径向转向架

本文指出了铁路车辆的横向稳定性与曲线通过性能是密切相关联的,用普通转向架要达到较高的运行速度,几乎不可避免要降低曲线通过性能,径向转向架减少了车辆稳定性与曲线通过性能间的矛盾,并着重分析了自导向及迫导向径向转向架的原理及性能。     

重载货车迫导向径向转向架的设计

针对国内货运快速重载化发展所产生的车辆系统动力学问题,基于自导向径向转向架和迫导向径向转向架的设计原理,参照Scheffel自导向径向转向架,在转K6型交叉支撑转向架的基础上,对自导向径向转向架和迫导向径向转向架进行结构设计,并将这三种低动力转向架的曲线通过性能进行对比分析.结果表明,所设计的迫导向径向转向架相比自导向径向转向架和转K6型交叉支撑转向架在轮对冲角、轮轨横向力、脱轨系数、整车磨耗功率方面具有性能优越性,并且具有良好的蛇行稳定性,说明对迫导向径向转向架的结构设计是合理的.     

两种新型径向转向架动力性能的研究

本文研究新型低轨道动力作用自导向径向转向架和杠杆式迫导向径向转 向架对软道的动力作用和基本动力性能。还介绍已研制成功的米轨迫导 向转向架运行试验的基本情况。经过分析比较,得到这两种型式径向转 向架比较适合我国情况的结论。      

摆式客车自导向径向转向架方案设计与结构优化

探讨了摆式客车转向架方案选案,提出一种适合摆式客车运用的径向转向架方案,转向架为自导向径向转向架,倾摆机构采用４摆杆机构加机电式作动器的模式,为簧间摆结构,文中还对主要部件构架和摆枕进行了优化研究。     

摆式列车径向转向架优化设计及I—DEAS算法

针对我国首创的摆式列车径向转向架,不仅结构复杂,受力状态也相当复杂的现状。在讨论了著名的Ｉ－ＤＥＡＳ软件的优化算法之后,对摆式列车径向转向架的构架进行了优化设计。优化设计模型中,不仅考虑了应力约束,还考虑了位移约束及设计变量界限约束。优化设计结果表明,不仅降低了局部应力集中,同时又满足了刚度要求。     

我国重载货车转向架曲线性能对比仿真

为比较我国研制的27 t轴重侧架交叉支撑转向架和副构架径向转向架的低动力作用性能,基于车辆-轨道耦合动力学理论和两种转向架的具体结构,分别建立了车辆-轨道耦合动力学模型,应用车辆与线路最佳匹配设计方法,对两种转向架的曲线通过性能进行了仿真计算,并以轮对摇头角、轮轨横向力和轮轨磨耗功等参数与传统转向架进行了对比分析. 仿真结果表明:在曲线半径小于800 m 线路上,相对传统转向架,两种转向架能有效降低轮轨动力作用,且副构架径向转向架降低轮轨磨耗更具优势;但随曲线半径增大和受线路不平顺影响,径向转向架的径向作用会逐渐弱化;当曲线半径超过1 000 m后,两者的轮轨磨耗基本相当,即利用径向转向架来降低轮轨磨耗的效果不明显.      

高速客车转向架发展模式

应用高速旅客列车是增加铁路运能最为有效的措施，高速客车的关键技术是转向架。介绍了国外高速铁路及高速客车转向架的发展过程、基本结构和近年来新技术的发展概况，并简述了中国客车转向架的发展过程和基本现状。结合中国实际情况，提出发展中国高速客车转向架的基本模式，指出应借鉴国外客车转向架技术，发展具有中国特色的高速客车转向架。     

铁路高速货车及其相关技术研究

提高货车运行速度是全面增加铁路运输的运能和效率的有效方式，高速货车的关键技术是转向架和制动系统，介绍了国外高速货车转向架及制动系统的发展过程，基本结构和中国货车的基本现状，提出了研制和开发中国高速货车的基本模式，指出发展中国高速货车转向架和制动系统应突破现有货车的基本框架，借鉴国外货车转向架及制动系统技术，发展具有中国特色的高速货车。     

机械产品模糊可重构设计原理与方法

为了解决可重构设计理论和方法存在的局限性问题,实现快速设计新产品,在分析设计需求的模糊性、设计域关系的模糊性和设计过程的模糊性基础上,将模糊集理论引入可重构设计中,提出了机械产品模糊可重构设计原理与方法.以350 km/h高速列车转向架总体设计为例,运用质量屋工具构建转向架模糊矩阵,求解出目标参数及其重要度,给出了转向架主要性能参数的隶属度函数,并采用距离贴近度模糊相似度识别.研究结果表明: 300 km/h高速列车转向架的距离贴近度为0.91,与设计目标最相似,进一步通过参数竞争性分析确定出修改设计方向,快速实现了转向架的资源重用和设计创新.      

400 km·h-1变轨距动车组转向架关键技术综述

针对国内400 km·h-1变轨距动车组转向架的研发和设计问题,在借鉴国外成熟变轨距转向架技术的基础上,重点研究了国内高速变轨距动车组转向架的5个关键问题,即牵引电机布置方式、轮对驱动方式、轴箱轴承、变轨机构、基础制动及撒砂装置,对研究中发现的问题提出了相应的解决措施。研究结果表明:电机架悬和体悬都可以给制动盘的安装让出空间,但是电机与所驱动的车轴之间都会产生相对位移,需要采取运动补偿措施;为了满足400 km·h-1变轨距动车组车轴尺寸和转速要求,需研发新型轴箱轴承;变轨机构的存在会使转向架簧下质量增大,所以研制的变轨距转向架应尽量采用轻量化设计;考虑到制动效率和夹钳随动问题对变轨距转向架制动效果的影响,基础制动应优先采用轴盘制动,其次为轮盘制动;动车组转向架尽量不采用撒砂装置,若非用不可,考虑在砂箱和喷砂嘴之间采用软管连接,以适应变轨距时的运动补偿;在对变轨距转向架进行研发的同时,应注意地面变轨设施的广泛使用,使之达到简统化、标准化的要求;变轨距转向架的研制必须考虑不同轨距铁路的限界要求,轨距相差越大,对限界要求也就越高。所研发的动车组整车于西南交通大学滚振试验台上,在施加中国客运专线线路谱激扰的情况下,最高运行速度达到了602 km·h-1,并于2020年10月21日成功下线。