内侧悬挂转向架在城轨车辆中的应用(1)

　　众所周知，传统的铁道车辆转向架采用在车轮外侧布置轴箱悬挂装置的基本模式，它具有抗侧滚和抗倾覆能力强、运行稳定性好、转向架内部空间便于布置驱动和制动装置、轴箱悬挂系统检修方便等优点。但轴箱外侧悬挂转向架也存在轮对和构架质量大、难以通过小半径曲线、对线路扭曲适应能力差等缺点，尤其是由于簧下质量大造成轮轨动作用力大、运行性能差等现象已引起了许多铁路车辆研究人员的重视，纷纷采取措施降低转向架的簧下质量，以改善轮轨间的动作用力，减轻轮轨磨耗，降低运行噪声，提高运行品质。

　　为了减轻转向架质量，经过多年的研究和试验，近年来出现了一种新型结构模式的转向架——内侧轴箱悬挂转向架，并成功运用于干线客车、货车和城市轨道车辆上。内侧轴箱悬挂转向架与外侧轴箱悬挂转向架的主要区别是将轴箱悬挂装置从车轮外侧移至车轮内侧，使转向架的构架成为内支承模式。由于构架支撑于轮对内侧，同外侧轴箱悬挂转向架相比，车轴长度可以缩短近500 mm，不但减小了轮对的质量，构架横梁也相应缩短，其质量也相应减轻。因此，内侧轴箱悬挂转向架不仅能减轻转向架的质量、改善车辆运行品质和降低轮轨作用力，同时还可使转向架设计得更加紧凑。

　　内侧轴箱悬挂转向架由于轴箱悬挂的横向跨距大大缩短，有效地降低了轮对的摇头角刚度和转向架的扭曲刚度，因此提高了曲线通过能力和适应线路扭曲的能力，非常适合运行速度不高、线路曲线半径小、坡度和顺坡率较大的城市轨道交通车辆，具有广阔的应用前景。

　　内侧悬挂转向架起源于20世纪中期，20世纪末在干线客车、货车和城市轻轨车辆中得到了成功应用。目前，国际上比较著名的内侧悬挂转向架主要有：用于客车的B5000型、TR400型转向架，用于货车的LEI—LA—DG型低噪声转向架，用于城市轻轨车辆的SF—30型、SF—40型、SF—50型、TSFⅡ型转向架及庞巴迪动车转向架、S22La型单轮对转向架等。

　　B5000型转向架是由德国铁路(DB)和英国国家铁路(BR)于1989年合作开发、由德国TALBOT工厂制造的城际铁路车辆转向架。其主要特点有：H型构架安装在轮对内侧；一系采用单锥形橡胶弹簧和拉杆定位；二系悬挂由空气弹簧及垂向、横向和抗蛇行液压减振器组成，外接风缸作为空气弹簧的附加气室；采用轮盘式基础制动装置；牵引装置为中心销加Z形牵引拉杆结构。该转向架经过运用考验后，在挪威国家铁路(NSB)和英国国家铁路的城际客运列车上得到运用。

　　TR400型转向架是在1999年由德国铁路(DB)和东日本铁路公司(JRE)合作开发成功的。该转向架在B5000型转向架的基础上，通过采用2根钢管作为横向辅助梁、空气弹簧的附加气室吊挂在构架内侧、在构架和轮对之间及车体和构架之间均设置抗侧滚装置、轮盘及轴盘制动等措施使其性能得以完善。该转向架的质量比传统转向架轻30％以上，较小的簧下质量和惯性矩既降低了轮轨作用力，又提高了运行性能。线路动力学试验表明，TR400型转向架具有良好的动力学性能，装在日本新干线E2系和德国ICE2高速列车上进行考核试验。

　　欧洲铁路联盟(UIC)规定，在夜间运行的列车，以80 km／h的速度运行时，在距离轨道7．5 121处测得的噪声值应低于96 dB(A)。由于德国的货运列车一般在夜间运行，因此对货物列车的运行噪声有极其严格的要求。为了满足UIC对轨道车辆噪声标准的要求，德国铁路于2002年开发出了一种轻型低噪声货车转向架(LEILA—DG)。其主要结构特点有：采用“日”字形结构的内侧构架，增大了构架的整体刚度；轴箱悬挂采用橡胶堆弹簧和垂向液压减振器；采用轮盘式基础制动装置；球面心盘和常接触弹性旁承承载；装有电子轴温检测装置等LEILA—DG型转向架整体质量比Y25型转向架减少了750 kg。2003年，LEILA—DG型转向架已装车进行线路考验。该转向架将来有可能替代Y25型转向架，成为UIC的标准型货车转向架。

　　SF—30型转向架是德国西门子公司开发的，应用于100％低地板轻轨车辆Combino的独立旋转车轮动力转向架。其主要结构特点是：独立旋转车轮；内侧支承、焊接构架；在构架左右两侧纵向布置2个交流异步电动机和齿轮箱；采用锥形橡胶堆轴箱悬挂；二系悬挂为4个螺旋弹簧加垂向液压减振器；采用轮盘式单元制动装置等。装有SF—30型转向架的城轨车辆的车厢为纵向全贯通式，可实现100％的低地板。在此基础上，西门子公司已经相继开发成功了SF—40型、SF—50型等系列转向架，并广泛应用于欧洲各国的城市轻轨(LRV)低地板车辆上。

　　为了使城市轻轨车辆实现低地板化，法国阿尔斯通的GEC公司成功开发出了TSFⅡ型独立旋转车轮动车转向架。其主要结构特点是：采用独立旋转车轮实现100％的低地板；采用内置构架和内轴箱悬挂，便于驱动电机的安装和增大车厢过道宽度；轴箱悬挂采用V形橡胶堆；二系悬挂为螺旋弹簧；电机纵向布置在构架两侧；基础制动采用外置式轴盘制动，并装有电子防滑器。

　　为了降低轻轨车辆运行时的噪声，庞巴迪公司开发出了一种低噪声轻轨车辆动车转向架。该转向架采用了弹性车轮和内侧悬挂式结构、二系空气弹簧悬挂、牵引电机架悬、轮对空心轴驱动模式、轴盘制动等技术，措施，以降低运行噪声。

　　西门子公司于1995年还开发出了一种用于城轨车辆的S22La型单轮对转向架，其特点是：内侧悬挂；一系、二系采用空气弹簧悬挂装置；弹性车轮；轮盘制动等。S22La型转向架分为动力和非动力2种类型，轴重均为12 t，动力转向架牵引电机为纵向布置。

　　综上所述，内侧轴箱悬挂转向架在国外已成功应用于干线客车、货车和城市轻轨车辆，并有进一步扩大运用的趋势。上述几种得到成功运用的内侧轴箱悬挂转向架的主要技术参数列于表1。