储能式现代有轨电车防折弯系统简介

彭丽军 谭明敏

摘 要：介绍储能式现代有轨电车防折弯系统，从原因、功能、构成和运行模式等方面对防折弯系统进行说明，同时对防折弯系统的工作原理进行了详细的分析。

关键词：储能式现代有轨电车；防折弯系统；折弯；液压系统

引言

有轨车辆在正常模式下，在弯道上借助扭转弹簧发生转动的行走机构产生复位力矩，通过复位力矩的作用使得用联杆连接的车体发生联动。这样的方式会导致：联杆发生转动和轮缘承受的横向力变大，其会导致超过车辆界限，无法清楚的确定车辆外线，也可能导致某个供电转向架出现故障，甚至整个车辆失效，推动车辆可能会使轴在小曲线半径和差的轨道路段出轨，基于上述原因，防折弯系统得以研制。防折弯系统是一个封闭的被动的液压系统，其用来防止单个车体模块在车辆行驶于直轨道和曲线以及驶入和驶出曲线时出现不需要的位移和运动。防折弯系统在车辆行驶过程中具有如下功能：（1）维持车辆保持在限界内，避免车辆间发生不希望的相对位置。（2）具有横向减振功能，实现更好的行驶舒适性。（3）在推动和牵引时避免车辆间出现相对折弯现象。

1 防折弯系统构成

目前已投入运营的储能式现代有轨电车编组形式为四模块编组，三动一拖：=Mcl+T++M+Mc2=；其中：=为车钩，+为单铰接装置，++为双铰接装置，Mc为带司机室的动车模块，T为拖车模块，M为动车模块。四模块编组的储能式现代有轨电车[1]一共配置两套防折弯系统，分别位于每个单铰相连的两个模块处，两套防折弯系统由一个BK3控制器控制[2]。防折弯系统包括BK3控制器（监视和控制防折弯系统）、主控阀块（切换系统模式及监控系统状态）、控制液压缸（系统的执行部件，通过不同车辆模块控制液压缸间的油液交换来实现对车体的控制）、缓冲油缸（限制控制液压缸的作用力）、缓冲阀块（通过内部油路设置，使系统具有对车体旋转自由度的约束以及横向减振、转向减振功能）、辅助阀块（用于锁紧缓冲油缸）、蓄能器（补偿泄露，液压系统增压）等零部件。

2 运行模式

车辆运行时，液压系统通过控制防弯磁阀MV1和限力磁阀MV3的动作，来实现正常模式、故障模式以及防弯模式之间的切换。

2.1 正常模式

正常模式中，MV1、MV3均不得电，液压管路Z1与液压管路Z2之间连通，管路Z1和管路Z2之间的油液定量交替，由此改善车辆的行驶舒适性并且系统的调零装置自动调整到车辆零点。液压管路Z1和Z2与缓冲液压缸之间也连通。也打开由此当先转动的转向架快速进行转出运动时可以将这一运动延时传递到后转动的转向架上。由此大大降低系统中的峰值力并达到更好的行驶舒适性。

2.2 故障模式（ASG模式）

故障模式中，MV1不得电、MV3得电，液压管路Z1与液压管路Z2之间连通，Z1和Z2之间液压性能与正常模式一致。液压管路Z1和Z2与缓冲液压缸之间断开。缓冲油缸被关闭，高压腔油液完全进入低压腔，同步性更好，限制转弯的力更大，但前后车厢压力传递被切断，转弯连贯性会变差，且会产生一定的液压冲击，高压腔峰值较高，平稳性稍差。

2.3 救援模式

救援模式中，MV1、MV3均不得电，液压管路Z1与液压管路Z2之间被切断，液压管路Z1和Z2与缓冲液压缸之间断开。Z1和Z2管路油液不连通，转向油缸的前后腔油液被封死，内部油液无法流通，转向油缸无法动作，整车无法实现转弯。此种模式提供最大的刚度，此时联动的两转向架和车体之间的运动基本没有延迟。

3 工作原理

防折弯系统中，每个转向架两侧各设一完全相同的控制油缸，两控制油缸前后腔相连，并与另一转向架两侧油缸前后腔相连。为更清楚说明车辆行驶时，油缸的动作，以下将转向架两侧的油缸简化成一个油缸。车辆行驶时，两转向架之间的油缸油液进行交替更换，且油量交换是相同的，这样确保车辆转弯时，两转向架的转向角时是一致的，从而实现平稳转弯。现定义a1为车体相对的第一个转向架的位移角，a2为车体相对的第二个转向架的位移角。转向架和车体液压动力缸之间为每个转向架都放置了一个动力缸，两个车体之间的控制缸通过液压线Z1和Z2相互连接，腔室的容积V1和V3，V4和V2相连接，液压系统是一个独立系统，以下为车辆行驶时的四个状态。

3.1 列车行驶于直轨上车体模块的位置

在直线轨道上，转向架和车体都是直的，车外线被确定。V1、V2、V3、V4的容积都相等。

此时：？琢1-？琢2=0=恒定常数 V1+V3=V2+V4=恒定常数

3.2 列车驶入曲线时车体模块的位置

驶入曲线时，前转向架被调节为与车体产生角度。动力缸的活塞被压迫到边上，V3容积减小，液压油流入到V1，在V2方向上推动活塞，流入到V4中。

此时：？琢1=？琢2≠0 V1+V3=V2+V4=恒定常数

通过单铰接装置，第二个转向架被迫相对于第二个车体旋转，但轨道任然是直线，所以第二个车体是弯曲的（相对于轨道），并且通过曲线推动第一个车体模块。

3.3 列车完全进入曲线时车体模块的位置

此时：V1=V3，V2=V4

3.4 列车行驶于S型曲线上车体模块的位置

此时：V1≠V3，V2≠V4 V1+V3=V2+V4=恒定常数

两个车体模块的位置总是由曲线的半径决定，可以清楚确定车外线。液压缸的强制运作能够可靠地防止转向架在反方向上的翻转和车厢的Z-位置。

4 结束语

文章对防折弯系统进行了详细的阐述，由文章可知：防折弯系统对车辆运行安全性能影响较大，同时有效的解决了车辆在小曲线半径和差的轨道路段时的一系列问题。

参考文献

[1]李敏娟.广州海珠有轨电车车辆主要技术特征分析[J].现代城市轨道交通，2O14（3）.

[2]黄江伟，等.储能式现代有轨电车防折弯系统试验研究[J].技术与市场，2015（5）.

作者简介：彭丽军（1986-），男，助理工程师，本科，湖南工业大学，机械工程及自动化，2011年至今主要从事机械开发设计方面的工作。