铁路重载货车转向架技术应用探究

金帆　孙俊　熊韬　王芳

摘 要：铁路重载货车转向架为铁路重载运输提供保障。由于铁路重载货车的重载质量不断增加，运行的速度越来越快速，从而造成了轮轨的损坏，这就需要加强对转向架技术的深入研究。对我国铁路重载货车转向架技术发展的历程进行阐述，详细分析了铁路重载货车转向架技术的应用，并对铁路重载货车转向架的发展趋势进行阐述。

关键词：铁路 重载货车 转向架

Research on the Application of Railway Heavy-duty Freight Car Bogie Technology

Jin Fan，Sun Jun，Xiong Tao，Wang Fang

Abstract：Railway heavy-duty freight car bogies provide guarantee for railway heavy-duty transportation. As the heavy-load quality of railway heavy-duty trucks continues to increase， and the speed of operation becomes faster and faster， resulting in damage to the wheel and rail， it is necessary to strengthen in-depth research on bogie technology. The technical development process of railway heavy-duty freight car bogies in my country is described， the application of railway heavy-duty freight car bogie technology is analyzed in detail， and the development trend of railway heavy-duty freight car bogies is described.

Key words：railway， heavy-duty truck， bogie

1 引言

由于鐵路运输具有运输量大、安全性高、速度快、成本相对较低等优势，因此，铁路运输是现阶段世界上各个国家运输的主要方式。铁路运输直接推动经济的高速发展，基于此，世界上各国对铁路货车的重载运输给予高度重视。我国基于自身实际出发，对铁路重载货车的转向架技术进行深入研究，推动铁路货车转向架技术的发展，进而促进我国铁路运输的健康发展。

2 我国铁路重载货车转向架技术发展历程

我国铁路发展模式为“提取+重载”并重，铁路重载货车转向架发展经历了四次技术升级。

第一阶段，1949年-1998年，为铁路重载货车转向架的仿制与自主研发阶段。这个阶段我国在对苏联哈宁转向架借鉴的基础上，设计了不同的转向架，以转8A型转向架为主，该转向架在很长时期内是我国50t-60t货车的主型转向架，于2001年停止生产。

第二阶段，1998年-2003年，为我国铁路重载货车转向架自主研发和对国外技术的吸收借鉴阶段。在这个时期，我国对21t轴重的转K1型转向架、转K2型转向架、转K3型转向架、转K4型转向架等提速转向架进行研究，为我国通用货车实现每小时120千米的速度提供保障。2006年21t轴重转向架在我国基本停产。

第三阶段，2003年-2006年，我国对系列25t轴重的转K5型转向架、转K6型转向架、转K7型转向架等提速重载转向架进行研制。其中在我国的重载80t级别的C80型的运煤敞车中应用转K5型转向架，70t级别的货车中广泛的应用转K6型转向架，这是我国当时25t轴重主型货车转向架。我国研发的25t轴重转向架是我国铁路重载运输技术达到世界领先水平的重要标志。

第四阶段，2006年至今，我国已经对27t轴重的DZ1型转向架、DZ2型转向架、DZ3型转向架以及30t轴重的DZ4型转向架、DZ5型转向架、DZ5型转向架进行研制。其中，DZ2型转向架与DZ5型转向架使用的技术方案为轴向弹性悬挂与侧架摆动相结合，其特点是径向准、实现柔性悬挂、动作用力低、磨耗低等。

3 铁路重载货车转向架技术的应用

3.1 低动力技术的应用

铁路重载货车和轨道线路主要存在着横向轮轨动力作用与垂向轮轨动力作用。轮轨之间的横向动力作用直接影响着轮缘磨耗与钢轨侧面的磨耗等，轮轨之间的垂向动力作用直接影响着轨道损坏与车辆踏面磨损等。

3.1.1 衡量轮轨垂向动力作用的指标

轮轨之间垂向低频作用力、高频作用力、轮轨的接触应力、轨枕的加速度响应、道床的加速度响应等是对轮轨垂向动力进行衡量的主要指标。基于一系弹性悬挂能够使轮轨的垂向动力作用得到有效降低。

3.1.2 衡量轮轨横向动力作用的指标

轮轨磨耗功、蛇行失稳临界速度、最大轮轨横向力、脱轨的最大系数等是对轮轨的横向动力进行衡量的主要指标。现阶段对轮轨的横向作用降低的主要措施包括轮对弹性定位、转向架横向刚度的减小等。比如DZ2型转向架采用了摆动式技术，使转向架低动力性能得到实现。

3.2 准径向技术与径向技术的应用

刚性的定位转向架在通过曲线的过程中，轮对刚性悬挂需要两轮对保持相对的平行，导致前导轮对和钢轨间的冲角比较大，由此有较大的轮缘力的产生，使轮缘存在较大的磨损。如果轮对轴箱的定位方式为柔性弹性定位，那么弯曲刚度与剪切刚度存在于轮对和构架当中，此时，因为存在踏面锥度，所以在蠕滑力的作用下轮对趋向于径向的位置，然而因为没有径向装置，所以经过曲线时轮对的趋于径向位置比纯径向转向架要小，所以被叫做是准径向。

实践表明，27t的轴重DZ2型转向架经过小半径曲线与道岔时，轮对冲角比转向架要少28-34%，降低7-12%左右的磨耗指数，转向架的准径向功能得到实现，曲线通过性能得到概述，使轮轨动作用力与轮轨的磨耗得到有效降低。

3.3 无焊接组装技术

基于铸造一体化吊座、拉铆结构固定杠杆支座点、螺栓链接八字面、托座、卡入式的八字面磨耗板等结构，使铁路重载货车的转向架无焊接组装得到实现，使铁路重载货车的转向架运用缺陷得到降低。

3.4 双作用弹性旁承技术

基于双作用弹性旁承技术能够使铁路重载货车的车体和转向架的回转阻尼得到提高，对于铁路重载货车转向架和车体摇头、车体侧的滚振动、蛇形运动针对等得到有效抑制，使铁路重载货车在提速过程中的稳定性与平稳性得到提高。当铁路重载货车通过的曲线的半径比较小时，刚性滚子直接接触旁承，使回转阻力矩得到有效控制，使其在合理范围中，从而使曲线通过性能得到改善。

3.5 组合式斜楔技术的应用

组合式斜楔高分子磨耗板使铁路重载货车转向架减震系统的阻尼得到有效控制，从而提升了系统的摩擦性能。由于金属摩擦副的阻尼离散度大导致了铁路重载货车的动力性能不稳定，而组合式斜楔使金属摩擦副阻尼具有较大离散度的问题得到有效解决，从而提高了铁路重载货车的稳定性。

3.6 单元制动技术的应用

单元制动技术的优点在于自重比较轻，具有较高的传动效率等。自动单元技术被广泛的应用在铁路重载货车大轴重的车辆上。比如DZ5型转向架采用了、DAB-1型集成制动装置，实现了闸调器与自动缸的一体化，对传统的转向架制动装置的刚性中拉杆功能进行代替，具有更加紧凑的结构，实现了作用力主动缓解的功能。

4 铁路重载货车转向架技术的发展趋势

4.1 铁路重载货车转向架的降噪技术

铁路重载货车的噪声特别是运行在夜间时，对于铁路沿线的居民的生活造成了非常严重的影响。国外发达国家对于铁路列车的噪声方面制定了严格的标准。铁路重载货车的设计人员对于铁路重载货车的噪声降低问题需要给予高度重视。铁路重载货车的车轮、轮轨的滚动、闸瓦摩擦、转向架的零部件摩擦等是导致铁路重载货车噪声的主要来源。就铁路重载货车的转向架不适宜使用复杂的噪声降低的措施，这是由使用转向架的条件所决定的，如何有效的降低铁路重载货车转向架的噪声是研究的重点方向。

4.2 铁路重载货车转向架的长期运行稳定性技术

铁路重载货车安全运行的基础就是转向架能够稳定、可靠的运行。通过深入分析铁路重载货车转向架的作用原理，实现对铁路重载货车转向架参数的合理选择与结构的优化，从而使铁路重载货车转向架的稳定性得到提升。对铁路重载货车转向架的作用机构、非金属材料的零部件、关键的承载零部件、摩擦副的可靠性等进行综合全面分析，使铁路重载货车转向架稳定的力学性能得到保障。

4.3 有效降低铁路重载货车转向架轮轨的动作用力

随着社会的不断发展，铁路重载货车的轴重不断的增加，铁路线路的承受轮轨作用力和铁路线路的变形也越来越严重，从而产生了较为突出的轮轨动力作用问题，这就需要基于有效技术手段，使铁路重载货车对于轨道的动力作用得到最大程度的降低，从而能够提升低动力的性能，使铁路重载运输的成本可以降低。铁路重载货车转向架在未来的发展中，应该在使铁路重载货车稳定、可靠运行的基础上，对于制定低动力性能指标、科学监控轮轨力的技术等的进行深入的研究，从而对和我国国情相适应的铁路重载货车低动力性能的评价和试验监控规范进行制定，同时对于铁路重载货车和铁路线路之间的耦合关系进行综合考虑，确保铁路重载货车转向架能够和我国现阶段的铁路线路、桥梁等最大程度的匹配。

4.4 铁路重载货车转向架的轻量化技术

进入新世纪，科学技术突飞猛进，客户提高了对于铁路重载货车的自重要求，需要不断降低铁路重载货车的自重，基于此，铁路重载货车转向架自重的降低成为研究的重点问题。现阶段的铁路重载货车转向架零部件的减重是以当前的考核标准为依据，基于应力符合性的原则进行减重，因此，铸钢转向架减重已经达到了极限，所以需要全面考虑铁路重载货车转向架的结构、制作工艺、新材料、考核标准等，从而推动铁路重载货车转向架轻量化技术的发展。

5 结语

铁路重载货车的转向架技术和我国铁路重载货车的重载质量、速度提升的目标的实现具有直接影响，通过对铁路重载货车转向架关键技术的深入研究，使转向架关键部位工作的可靠性得到提升，同时使惯性故障问题得到有效解决，推动我国转向架技术向着世界先进水平发展。

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