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摘要：論述了徑向轉(zhuǎn)向架的原理及其在減輕輪軌表面磨耗方面的作用。根據(jù)地鐵、輕軌車輛走行部的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)，探討了徑向轉(zhuǎn)向架在我國地鐵、輕軌車輛中運(yùn)用的必要性和可行性。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國城市軌道交通獲得了較快的發(fā)展，由于安全、快捷、舒適等優(yōu)點(diǎn)，城市軌道交通備受青睞，在改善城市交通擁擠狀況、快速集散客流、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起了非常重要的作用。然而，在我國已經(jīng)開通地鐵的北京、上海、廣州等城市都不同程度地存在著曲線上鋼軌內(nèi)側(cè)面和輪緣磨耗過快，導(dǎo)致維修費(fèi)用高居不下的問題。同時，車輪輪緣切咬鋼軌產(chǎn)生的尖嘯聲，也對城市環(huán)境造成了噪聲污染。采用徑向轉(zhuǎn)向架是解決上述問題的途徑之一。

1徑向轉(zhuǎn)向架

徑向轉(zhuǎn)向架是為了提高車輛的曲線通過能力而在常規(guī)轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上設(shè)計出的轉(zhuǎn)向架，廣泛應(yīng)用于貨車、準(zhǔn)高速列車和擺式列車上。近年來出于減輕輪軌磨耗，提高運(yùn)行安全性的需要，徑向轉(zhuǎn)向架開始應(yīng)用于城市軌道交通車輛上，并在日本、加拿大等國家獲得了成功。徑向轉(zhuǎn)向架與普通轉(zhuǎn)向架的區(qū)別在于曲線通過方式的不同，如圖1所示。圖中左側(cè)是普通轉(zhuǎn)向架，右側(cè)是徑向轉(zhuǎn)向架。從圖中可看出，徑向轉(zhuǎn)向架在通過曲線時的沖角比普通轉(zhuǎn)向架要小，因此第一輪對的橫向力可以降低，從而減輕輪軌磨耗[1]。

徑向轉(zhuǎn)向架的歷史相當(dāng)久遠(yuǎn)。根據(jù)舍菲爾的報告，13世紀(jì)的馬車時代就出現(xiàn)了十字交叉拉桿的車輪連接方式。舍菲爾在博物館發(fā)現(xiàn)了資料，受到啟發(fā)，設(shè)計了舍菲爾型徑向轉(zhuǎn)向架。而轉(zhuǎn)向角連鎖方式徑向轉(zhuǎn)向架的發(fā)明者稱，其基本思路是出自18世紀(jì)后期已經(jīng)在美國注冊的專利。

早期設(shè)計的徑向轉(zhuǎn)向架由于未經(jīng)過車輛動力學(xué)方面的優(yōu)化設(shè)計，連接機(jī)構(gòu)多帶有多余結(jié)構(gòu)，不僅增加了轉(zhuǎn)向架制造成本，而且由于簧下重量的增加還影響了振動特性，因此多數(shù)難于推廣普及。可以說，這正是鐵道機(jī)

車車輛及轉(zhuǎn)向架動力學(xué)理論得以問世的緣由之一。徑向轉(zhuǎn)向架設(shè)計的關(guān)鍵是在保證輪對按照預(yù)想的軌跡順利回轉(zhuǎn)而通過曲線的同時，還要保證轉(zhuǎn)向架具有較高的運(yùn)行穩(wěn)定性。所謂穩(wěn)定性，就是在直線運(yùn)行時無論外界怎樣干擾均不發(fā)生蛇行運(yùn)動失穩(wěn)。一般來說，這兩者互相限制，難以兼顧。1973年英國國鐵研究所的wickens提出了具有劃時代意義的等價定位剛度理論，為開發(fā)徑向轉(zhuǎn)向架提供了理論上的依據(jù)?；谶@一理論，世界各國開發(fā)出各種不同結(jié)構(gòu)的徑向轉(zhuǎn)向架。

最簡單的徑向轉(zhuǎn)向架是適當(dāng)減小輪對縱向定位剛度，利用輪軌之間的蠕滑力使輪對自動導(dǎo)向。具有十字交叉拉桿連接機(jī)構(gòu)的徑向轉(zhuǎn)向架也是利用輪對的自導(dǎo)向功能進(jìn)行導(dǎo)向。但是這兩種徑向轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向能力有限，因此又出現(xiàn)了利用車體與構(gòu)架和輪對之間的連接機(jī)構(gòu)強(qiáng)迫輪對轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角連鎖方式。按照是否利用了輪對的自導(dǎo)向功能可以把徑向轉(zhuǎn)向架分為兩類——自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架和迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架。為了進(jìn)一步提高輪對的導(dǎo)向功能，法國有關(guān)研究機(jī)構(gòu)又提出了采用控制方式的徑向轉(zhuǎn)向架的概念，本質(zhì)上也屬于迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架。根據(jù)徑向轉(zhuǎn)向架功能和結(jié)構(gòu)的不同，表1列出了到目前為止世界各國正在研究和已經(jīng)應(yīng)用的徑向轉(zhuǎn)向架?？v向欄目是概念和功能，橫向欄目表示以常規(guī)轉(zhuǎn)向架為基礎(chǔ)，增加的附加裝置的結(jié)構(gòu)特征。該表不一定包括全部，表中帶“*”的表示已達(dá)到實用化，其它表示處于試制階段。

2．徑向轉(zhuǎn)向架在減輕輪軌磨耗方面的應(yīng)用經(jīng)驗

徑向轉(zhuǎn)向架的出現(xiàn)，為鐵路提高運(yùn)行性能，降低維護(hù)費(fèi)用提供了可能，因此很快在西方鐵路發(fā)達(dá)國家得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在機(jī)車和擺式列車上。運(yùn)用經(jīng)驗表明徑向轉(zhuǎn)向架在減輕輪軌橫向力和磨耗方面的確有著顯著的效果。

美國SD60MAC型機(jī)車裝用EMD徑向轉(zhuǎn)向架之后輪緣磨耗明顯減少[2]；裝有自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架的德國VT611擺式動車組在曲線上可提高運(yùn)行速度25%，當(dāng)線路曲線半徑大于400m時，輪對的徑向能力較強(qiáng)，有效降低了橫向力；瑞士SIG公司的迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架擺式客車，在半徑為300m的曲線上輪軌磨耗減小30%，橫向力降低50%，效果非常好；日本的283系客車采用徑向轉(zhuǎn)向架在曲線上運(yùn)行時，輪軌橫向力降低了33%～50%[3]。

我國首次在擺式客車試驗車上應(yīng)用徑向轉(zhuǎn)向架，已經(jīng)通過了線路試驗，試驗階段取得了良好效果。表2是在運(yùn)行速度80km/h時，我國在擺式實驗車上分別采用迫導(dǎo)向、自導(dǎo)向、傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架情況下的第一輪對橫向力（單位為KN）。

從表中可看出，在通過小半徑曲線時，與普通轉(zhuǎn)向架相比，迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架的輪軌橫向力大幅度降低；與裝配209HS轉(zhuǎn)向架的試驗車相比，裝配迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架的客車在小半徑（300～400m）曲線通過時，輪軌橫向力明顯降低；與裝配209HS轉(zhuǎn)向架的試驗車相比，裝配自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架的客車在大半徑（大于500m）曲線通過時，輪軌橫向力有所降低。

3．徑向轉(zhuǎn)向架在地鐵、輕軌車輛上的應(yīng)用

地鐵、輕軌等城市軌道交通線路是在城市現(xiàn)有布局下進(jìn)行規(guī)劃修建的，線路走向一般串聯(lián)主要客流集中點(diǎn)，并與其它交通系統(tǒng)，如鐵道、公交汽車等站點(diǎn)相交，運(yùn)行線路受街道和建筑物限制，因此曲線路段多，曲線半徑小，這就使得車輛曲線通過時會產(chǎn)生過大的沖角，增大輪軌力，加劇輪軌磨耗。因此與傳統(tǒng)機(jī)車車輛相比，城市軌道交通車輛走行部應(yīng)具備下列性能特點(diǎn)：1)運(yùn)行噪聲低；2)良好的曲線通過性能；3)車輛運(yùn)行平穩(wěn)性好。為了實現(xiàn)這些性能，需要在轉(zhuǎn)向架上采用一些新型結(jié)構(gòu)，如：單電機(jī)轉(zhuǎn)向架、彈性車輪、獨(dú)立車輪以及徑向轉(zhuǎn)向架等。

單電機(jī)轉(zhuǎn)向架（架懸式）輪軌沖擊小，噪聲也降低，但運(yùn)用經(jīng)驗比較少，而且輕軌車輛一般采用交流牽引電動機(jī)，轉(zhuǎn)向架內(nèi)的空間足夠，因此單電機(jī)轉(zhuǎn)向架用的較少；采用彈性車輪也可降低噪聲減少輪緣磨耗，但只在軸重12t以下效果好，軸重較大時，由于橡膠強(qiáng)度等的限制，就不適用；獨(dú)立車輪在減少噪聲降低磨耗方面效果很好，在國外先進(jìn)的輕軌車輛上運(yùn)用比較成功，如德國的MGT-6D和NGT-6C、奧地利的TRAMCAR輕軌車輛等[4]，但這項技術(shù)在國內(nèi)尚無應(yīng)用經(jīng)驗；徑向轉(zhuǎn)向架在國外運(yùn)用比較成功，國內(nèi)的研究也已充分展開，干線鐵路上已通過線路試驗，證明可以有效降低橫向力。因此，利用徑向轉(zhuǎn)向架以減小輪緣與鋼軌的沖角，降低輪軌橫向力和輪軌磨損，從而降低維修成本，并降低噪聲，改善乘座舒適度是我國城市軌道交通建設(shè)提高車輛技術(shù)含量的最佳選擇。

事實上日本、加拿大等國家自80年代起就已經(jīng)將徑向轉(zhuǎn)向架應(yīng)用于地鐵車輛上。加拿大在80年代中期開發(fā)的直線電機(jī)驅(qū)動輕軌車輛上采用了MKⅠ型迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架，成功運(yùn)用于多倫多、溫哥華及美國的底特律等城市。近期又在MKⅠ的基礎(chǔ)上，開發(fā)了MKⅡ型迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架，并在馬來西亞吉隆坡的高架輕軌運(yùn)營中取得了良好的效果。日本在90年代引進(jìn)加拿大技術(shù)的同時，開發(fā)了內(nèi)置構(gòu)架與外置構(gòu)架兩種直線電機(jī)徑向轉(zhuǎn)向架，在東京、大阪、福岡等地鐵線路上運(yùn)用，結(jié)果令人非常滿意[5]。

徑向轉(zhuǎn)向架在城市軌道交通領(lǐng)域達(dá)到實用化，對我國城市交通建設(shè)來說是一個大目標(biāo)。擺式試驗車的試驗結(jié)果表明，我國自行研制的迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架與自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架在直線上以120km/h速度以及在曲線（半徑300～1000m）上以80km/h速度運(yùn)行時，脫軌系數(shù)、輪重減載率、垂向和橫向運(yùn)行平穩(wěn)性均滿足《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試驗鑒定規(guī)范》（GB5599-85）的要求[6]，這表明，依靠我國自己的科研力量完全可以開發(fā)出達(dá)到實用化的徑向轉(zhuǎn)向架。借鑒日本的經(jīng)驗，我國可以根據(jù)現(xiàn)有條件，在引進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行仿制并進(jìn)一步開發(fā)具有我國特色的地鐵、輕軌用徑向轉(zhuǎn)向架。

4結(jié)束語

國內(nèi)外的運(yùn)用經(jīng)驗表明，輪軌表面磨耗過快是地鐵、輕軌系統(tǒng)中的慣性問題，而低成本、易維護(hù)保養(yǎng)的徑向轉(zhuǎn)向架是從根本上解決這一問題的有效途徑。當(dāng)前最重要的是立足于我國自身的科研基礎(chǔ)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)簡單、可靠性高的徑向轉(zhuǎn)向架，并盡快應(yīng)用于已經(jīng)建成的地鐵和輕軌系統(tǒng)之中，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]柳擁軍等.基于虛擬樣機(jī)的擺式客車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的仿真研究[J].北方交通大學(xué)學(xué)報，2002，26（4）：53—56.

[2]GurtA.Swenson,R.ThomasScott.機(jī)車徑向轉(zhuǎn)向架對輪軌磨耗的影響[J].國外內(nèi)燃機(jī)車，1999，6：19～22.

[3]傅茂海等.我國擺式客車轉(zhuǎn)向架的選型研究[J].西南交通大學(xué)學(xué)報，第35卷，第6期：595～599.

[4]王伯銘.輕軌車輛走行部的特點(diǎn)[J].鐵道車輛，1999，12：16～17.

[5]楊利軍.直線電機(jī)徑向轉(zhuǎn)向架車輛結(jié)構(gòu)及性能分析[J].上海鐵道大學(xué)學(xué)報.第21卷.2000,2：81-94.

[6]舒興高等.裝迫導(dǎo)向、自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向徑向轉(zhuǎn)向架的客車第二次動力學(xué)性能試驗報告[R].北京：鐵道部科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所，2001.