低地板车转向架牵引组件试验设计与研究

2019-12-21颉跟虎

商品与质量 2019年4期

颉跟虎

株洲时代新材料科技股份有限公司湖南株洲 412007

1 准100%低地板车转向架设计要求

根据相关的低地板车的转向架设计方案，动车转向架主要采取小直径轮对，拖车转向架采用独立轮对。考虑到低地板车车辆更多的是在城市道路中穿梭，因此，要确保转向架的启动加速效果，保证能够快速加速并且快速制动，并且行驶的噪音需要尽可能减小，避免影响沿线居民生活休息。因此采用小半径曲线设计，能够有效提升通过能力，还具有噪音小的优势。在设计中，首先要确保设计能够符合转向架的性能要求，再进行转向架的结构简化设计，在相关运动部件的连接中，尽可能使用少磨耗或是无磨耗的方式，且转向架设计需要有很好的互换性，能够方便今后的运维工作开展。要考虑到即使是在最不利的运行环境下，转向架的相关牵引组件走能够实现有效运行，保证低地板车的行车安全。

2 车辆总体设计方案

本课题研究考虑到目前低地板车的使用现状和市场行情，预想选用第三代低地板车，也就是全低地板车的转向架牵引设计方案。而这种低地板车对于技术要求比较高，必须要保证系统的可靠性，对于动车转向架的独立轮对牵引传动控制系统设计比较复杂，设计成本较高，因此，最终决定使用第二代低地板车设计方案。

车辆采用8轴7车体设计方案，将动车转向架放到独立的司机室下端，司机室的地面可以适当提高，这样的设计不会对乘客区地面高度产生影响，因此，乘客区域仍然是100%低地板车，能够达到相关的设计标准要求。

3 准100%低地板车转向架牵引组件试验设计

3.1 构架设计

因为受到地板面高度的限制，准100%地板车辆转向架的实际安装空间比较小，结构也比较复杂繁琐。相对于以往普通的低地板车转向架牵引组件试验设计，低地板车转向架牵引组件设计最大的难度就是对于车轴高度的有效降低，且需要在有限的空间内进行尺寸较大的牵引电机和齿轮箱传动系统的布置，根据上述的设计方案，该低地板车设计中包括2台动车转向架以及2台拖车转向架。

其中的动车转向架采取小直径车轮的传统转向架设计模式，其中的牵引电机、齿轮箱传东西太都布置在构架的外缘，但是这需要防止不能超过车辆限界，因此，设计内置式的转向架构架。转向架的二系悬挂采取空气弹簧减震设计，用以对于车体的高度进行有效限制，设计使用双牵引拉杆，一系悬挂主要是借助橡胶堆定位装置，以便尽可能节约空间，使用弹簧车轮设计的最主要目的是减震减噪。设计的牵引制动主要是使用轴盘制动和磁轨制动复合模式，这对于进一步提升牵引制动效率具有重要作用。转向架设计为U型模式，这对于车箱座位布置具有一定的基础性应用优势。

3.2 牵引逆变器设计

针对低地板车的牵引系统设计中，牵引逆变器的设计至关重要，对于低地板车的牵引制动会产生较大的影响。进行牵引逆变器的设计中，需要对城轨车辆牵引系统逆变器进行前级接触器设计，在电网电源的隔离中进行应用。借助有效的冷却方法来对于功率模块进行设计，且需要在全运用环境以及运行条件下实施有效的热校核设计目标。对于牵引控制中的网络连接、关键信号处理等问题要进一步优化设计，接阻控制板中的相关部位设计来实现降额。要想避免车辆的滤波器电容器以及开关器件等散热效果受到影响，在进行滤波电容器的安装中需要确保尽可能的接近IGBT，采用叠片式进行低感排列。

3.3 轴承设计

针对动车转向架，使用内置轴承，这类轴承是整体自密封双列圆锥滚子构造，和一般的外置轴承基本相同，轴承内径为120mm，能够实现200万km的连续行驶目标。对于拖车转向架的轴承主要使用轮毂轴承，这类轴承是两排分体轴承，根据低地板车的行驶现实情况，需要对于车轮的受力进行考虑，因此要避免车轮对于轴承的压力过大，将大径轴承放置在内侧，小径朝外，安装轴承的过程中，大径轴承内圈采用过盈配合，外圈实施间隙配合，小径轴承则相反，这对于轴承的装卸便利性提升具有一定的帮助。在轴承内侧，进行橡胶垫的密封，外侧使用O性密封圈和橡胶垫进行密封。

3.4 轴箱设计

针对转向架的轴箱的设计使用整体铸钢设计框架，选用B级铸钢材料。针对动车转向架的轴箱设计使用内置结构，并安装一组双列圆锥滚子轴承，这样的轴箱具有更好的密封性。针对拖车转向架的轴箱设计中，不需要进行轴承安装，但是可以直接对于低地板车车轮旋转轴上进行过盈配合，借助无缝钢管连接两端的轴箱，构成一个完整的轴桥架构，在轴箱上安装高强度螺栓的磁轨制动设备，并确保这一设备能够安装悬挂在轨道的顶端。

3.5 制动装置设计

针对拖车转向架每条轮对进行两套盘形制动装置设计，并将两套磁轨制动装置布置在转向架下端，传动转向架的每条轮对上安装一套盘形制动装置，下端布置的磁轨制动装置和拖车转向架一样。考虑到磁轨制动并不是借助轮轨黏附作用，所以能欧实现对于粘附力的有效补充，提升车辆的制动能力，然车辆能够在短时间内实现有效制动停车和减速。要保证低地板车转向架在严重超员的情况下即使停止在有一定坡度的轨道上不产生滑行现象，因此，在制动设计中要保证停放制动力的提升。对此，可以在转向架上的制动缸设计进行优化。目前转向架上的制动缸主要包括两种，即具有停放效果的单元制动缸和没有停放功能的单元制动缸，在相应的制动缸内部设施有闸片间隙自动调整元件，当这个间隙在外界作用力下出现变大的情况时，间隙增加到一定数值时，调整器就能够实现自动调整，保证间隙在合理范围内。