《交通運輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第四部分 裝備《出口歐洲和東南亞的鉸接式輕軌轉(zhuǎn)向架研制》?

本期項目簡介

完成單位: 中車株洲電力機車有限公司

主要完成人: 丁長權(quán)、 陶功安、 沈龍江、劉暉霞、 張建全、 廖從建、 劉余龍、 周新鵬、 陳曉峰、 李小川

項目簡介

　　本項目研制的80km/h速度級、12.5噸軸重、具有R30米小曲線安全通過能力的鉸接式輕軌車輛采用B0-2-B0軸式的轉(zhuǎn)向架配置方式,其中非動力轉(zhuǎn)向架為鉸接式轉(zhuǎn)向架,采用在搖枕上設(shè)置的三環(huán)回轉(zhuǎn)支承連接前后兩個車體,通過轉(zhuǎn)向架實現(xiàn)了車體的鉸接;動力轉(zhuǎn)向架有兩種技術(shù)方案:一是搖枕+兩環(huán)回轉(zhuǎn)支承,二是大偏移量曲囊式空氣彈簧+抗側(cè)滾裝置。計算、試驗和運行考核表明,配置有該轉(zhuǎn)向架的車輛具有高可靠性和優(yōu)良的動力學(xué)性能。2019年中國中車組織的科技鑒定認為,該轉(zhuǎn)向架總體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。2018年,本項目獲得了專利金獎。

　　本項目研發(fā)的轉(zhuǎn)向架屬于城市軌道交通車輛技術(shù)領(lǐng)域,具有優(yōu)良的小曲線通過能力,不僅適應(yīng)復(fù)雜的城市地形,節(jié)約用地,同時也降低了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本,配置有該轉(zhuǎn)向架的車輛尤其適用于中等客流量的城市軌道交通、景區(qū)旅游觀光車等。已成功應(yīng)用于出口土耳其、馬來西亞、墨西哥等多個國家的輕軌車輛項目,已生產(chǎn)超過606臺,累計實現(xiàn)利潤2670.51萬元,創(chuàng)造稅收7399.75萬元,實現(xiàn)外匯收入20894.52萬美元。為積極踐行“一帶一路冶倡議,研發(fā)了多樣化的軌道交通裝備產(chǎn)品,不僅鍛煉了一批設(shè)計造技術(shù)人員,提升了自主創(chuàng)新的能力,而且隨著市場化的推廣實施,拉動了機電設(shè)備、機電制造、金屬材料等多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益,為我國軌道交通行業(yè)樹立了良好的形象和聲譽。

項目創(chuàng)新點

　　(1)首創(chuàng)了80km/h速度級、12郾5噸軸重、具有R30米小曲線安全通過能力的采用軸式B0-2-B0的轉(zhuǎn)向架配置方式的鉸接式輕軌車輛。

　　(2)首創(chuàng)了適應(yīng)大回轉(zhuǎn)角度的搖枕與三環(huán)回轉(zhuǎn)支承組合的鉸接技術(shù)。鉸接轉(zhuǎn)向架設(shè)置有搖枕和三環(huán)回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu),回轉(zhuǎn)支承的中圈固定到搖枕上,外圈、內(nèi)圈分別連接到兩個車體,實現(xiàn)車體和轉(zhuǎn)向架的鉸接,使車輛具有通過半徑為30米的站場小曲線的能力。

　　(3)首創(chuàng)了適應(yīng)水平大位移的空氣彈簧技術(shù)。傳統(tǒng)車輛中采用的空氣彈簧最大水平位移僅為120mm,為適應(yīng)車體和轉(zhuǎn)向架之間在小曲線上大的回轉(zhuǎn)角的要求,在傳統(tǒng)空氣彈簧的下部疊加了平板橡膠堆,在空氣彈簧發(fā)生大的橫向偏移時,這種特殊設(shè)計使得空氣彈簧能適應(yīng)150mm的橫向偏移。

　　(4)首創(chuàng)了適用于鉸接式車輛的抗側(cè)滾裝置。由于車輛在小曲線上車體和轉(zhuǎn)向架之間會出現(xiàn)近12毅的最大回轉(zhuǎn)角,在動力轉(zhuǎn)向架不帶搖枕情況下安裝抗側(cè)滾裝置,其拉壓桿球型關(guān)節(jié)需適應(yīng)該旋轉(zhuǎn)角度。設(shè)計時通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及將球關(guān)節(jié)的銷中心線直接指向轉(zhuǎn)向架的旋轉(zhuǎn)中心,盡量減小偏轉(zhuǎn)角,充分利用球關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)運動不受約束限制的特點解決該難題。

　　(5)研制了軸盤制動和磁軌制動組合的基礎(chǔ)制動方式。

　　(6)研制了車輪與車軸錐孔配合的彈性車輪技術(shù),可維護性好,同時也降低了輪軌噪音,改善了乘坐舒適性。

同類項目比較

　　80km/h鉸接式輕軌車輛轉(zhuǎn)向架技術(shù)在歐洲以及其他發(fā)達國家均不是很成熟,鉸接式車輛和轉(zhuǎn)向架技術(shù)僅掌握在少數(shù)幾個公司手中,法國TGV列車、日本TR914/DT957轉(zhuǎn)向架、日本TR915/DT958轉(zhuǎn)向架、德國ET425動車組以及ABB研制的鉸接車輛是鉸接式列車或轉(zhuǎn)向架的主要代表。比較結(jié)果詳見表1。

　　TGV鉸接式列車的中間鉸接結(jié)構(gòu)是上、下球面心盤結(jié)構(gòu),兩車體之間的縱向力通過該球面心盤傳遞。TR914/DT957轉(zhuǎn)向架是無搖枕式2點承載,使用單牽引桿將車體枕梁中間的中心銷與轉(zhuǎn)向架連接實現(xiàn)牽引。TR915/DT958轉(zhuǎn)向架是無搖枕式4點承載,使用單牽引桿將車體枕梁中心的中心銷與轉(zhuǎn)向架連接實現(xiàn)牽引。德國ET425動車組采用4點支承的空氣彈簧懸掛系統(tǒng)中間轉(zhuǎn)向架。這些鉸接式車輛轉(zhuǎn)向架的軸重一般超過14噸,允許通過的最小曲線半徑在R110m以上,不適應(yīng)輕軌車輛軸重小于12噸、允許通過的最小曲線半徑為R30m的要求。

　　ABB公司研制的鉸接式車輛,速度等級為80km/h,動力轉(zhuǎn)向架采用帶搖枕兩環(huán)回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu),非動力轉(zhuǎn)向架采用帶搖枕三環(huán)回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu),無抗側(cè)滾裝置,一系懸掛裝置采用人字彈簧結(jié)構(gòu)。軸重不超過10噸,可以通過最小曲線為R30m的線路。但車輛的平穩(wěn)性較差,轉(zhuǎn)向架檢修維護困難;人字彈簧結(jié)構(gòu)三向剛度協(xié)調(diào)控制較難,檢修維護非常困難。

　　該轉(zhuǎn)向架平臺通過參數(shù)優(yōu)化,合理地匹配轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù),確保配置有該轉(zhuǎn)向架車輛的平穩(wěn)性達到優(yōu)良,采用錐形橡膠彈簧也解決了檢修維護困難的問題。

應(yīng)用案例

　　目前由于城市化發(fā)展,土地資源對軌道交通的限制,多數(shù)傾向于采用小半徑曲線線路設(shè)計,很多城市已設(shè)置30米的小曲線,以提高土地資源的利用率。80km/h速度等級12郾5t軸重鉸接式輕軌車輛轉(zhuǎn)向架其小曲線通過能力更強,噪聲低,運量大,拆遷少,占地少。該轉(zhuǎn)向架已應(yīng)用于土耳其伊茲密爾輕軌、安邦線輕軌、安邦線輕軌增購、華為松山湖輕軌、墨西哥蒙特雷輕軌等項目車輛(見圖1、圖2),到目前為止,總計共制造606臺轉(zhuǎn)向架,單列最高運行超過150萬公里,轉(zhuǎn)向架運行正常。

社會效益與經(jīng)濟效益

　　80km/h速度等級12.5t軸重鉸接式輕軌車輛轉(zhuǎn)向架的成功運行,解決了車輛通過小半徑曲線線路的瓶頸,對復(fù)雜城市地形的交通方式提供了解決方案,降低了線路隧道挖掘建設(shè)及拆遷成本,同時打破了國外巨頭公司的長期壟斷,實現(xiàn)了中國自主知識產(chǎn)權(quán)的鐵路運輸裝備整車產(chǎn)品登陸技術(shù)要求高的歐洲、美洲市場,進一步提升了中車株洲電力機車有限公司在國際上的形象,為進一步開拓全球市場提供了基礎(chǔ)。這對實施“走出去冶戰(zhàn)略和后續(xù)出口國外產(chǎn)品具有深遠的意義。