三模块编组有轨电车抗折弯装置设计

2018-05-07皮国瑞白利硕

装备制造技术 2018年2期

皮国瑞，白利硕

（中车唐山机车车辆有限公司，河北唐山064000）

传统有轨电车曾经是城市公共交通的骨干，为城市公交化做出了重要贡献。随着汽车技术的发展，传统有轨电车因其速度低、车辆性能差、舒适性差、与道路交通矛盾严重而逐渐遭到淘汰。20世纪末以来，随着城市交通拥堵、环境污染、能源短缺等问题日益突出，为了提高公共交通服务质量，减少对私家车交通模式的过度依赖，需要发展轨道交通[1]。采用转向架中置式现代有轨电车，通过应用抗折弯系统在现代有轨电车上，可更好地保持车辆限界，并提高列车的动力学性能，解决城市交通问题。

1 三模块编组有轨电车概述

2016年4月27日，国家“十二五”科技支撑计划的重要成果，世界首列商用型燃料电池/超级电容混合动力100%低地板现代有轨电车，在中车唐山公司下线。该列车由三个车体模块编组，每个模块中央配置一台转向架，其中端部两个车体模块为动力转向架，中间车体模块为非动力转向架。编组方式：-Mc+T+Mc-，如图1所示。动力转向架和非动力转向架均为独立旋转车轮转向架，两车轮通过轴桥连接。

图1 三模块编组车辆布置

三模块编组的车体铰接装置的布置如图2所示。三车体中的B、C车体之间需要设置一个固定铰和一个转动铰，这使得车体B、C在垂向上是刚性的，仅能绕z轴转动，形成垂向静定结构。在车体A、B之间则设置一个固定铰和一个点头自由铰，车体A、B绕y轴可以转动，以适应竖曲线。

图2 三模块车体铰接装置布置

2 液压抗折弯装置原理说明

对于采用转向架中置式现代有轨电车，由于铰接点到转向架中心的距离较长，且两个转向架之间只有一个铰接点，因此车辆通过小曲线时明显受到转向架与车体之间回转约束的限制。同样，当列车故障需要救援时，在曲线上或者轨道状态不良的状况下牵引车辆容易发生脱轨。基于上述原因，转向架中置式有轨电车，需安装液压抗折弯系统。

一套液压抗折弯系统包含有很多部件，其中有决定其工作特性的功能性元件如控制液压缸、缓冲液压缸、缓冲阀门组等，也有相当多的辅助元件，如压力检测、电子控制等，将抗折弯系统的原理图简化如图3所示。

图3 液压抗折弯系统简化原理图

3 抗折弯系统其功能介绍

三个车体之间的液压缸通过油路相连组成一个液压抗折弯系统，现定义车体相对转向架的位移角分别为a1、a2、a3.在不考虑油液压缩性的情况下，当车体与转向架之间有相对转角α1，α2，α3时，所有弯曲角度αi满足α2=α1+α3.当车体相对于转向架发生横摆与摇头运动时，液压抗折弯系统中控制液压缸的缸筒与活塞杆就会发生相对运动，此时会有液压油经过缓冲阀门组流入或者流出液压缸，起到缓冲减振的作用。抗折弯装置在车辆进入曲线时的油路状态如图4所示。