速度160 km/h快速轨道车用SDB-160型转向架研制

赵峰强，贾海燕，周业明，高希妨

（1 南车四方车辆有限公司　产品开发部，山东青岛266031；2 南车青岛四方机车车辆股份有限公司　技术中心，山东青岛266031）

速度160 km/h快速轨道车用SDB-160型转向架研制

赵峰强1，贾海燕1，周业明2，高希妨1

（1 南车四方车辆有限公司产品开发部，山东青岛266031；2 南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，山东青岛266031）

介绍了速度160 km/h快速轨道车用SDB-160型转向架的研制背景、技术参数、结构特点及试验情况。

160k m/h；SDB-160型；动力转向架；交流传动；动力学

目前国内铁路公务部门使用的各种轨道车速度均小于或等于120 km/h，随着中国既有铁路大范围提速到160～200 km/h以及新建200 km/h及以上客运专线的通车，为满足新形势下的铁路检修、维护需要，必须研制速度大于或等于160 km/h的快速轨道车、维修车、检测车等装备。

2009年10月中国南车股份有限公司组织开展了最高运行速度160 km/h G C D-600型交流传动快速轨道车的研制工作，由南车四方车辆有限公司联合南车青岛四方机车车辆股份有限公司负责进行轨道车用转向架的研制工作，该转向架定名为SDB-160型转向架。

转向架设计方案是根据南车四方车辆有限公司长期积累的转向架设计、制造以及检修运用维护经验，以国内提速客车、高速动车组及地铁车辆中经过运用验证的成熟转向架技术为基础进行设计开发，并针对工程车辆的应用条件对各部结构及技术参数进行了进一步优化，使该转向架具有较好的综合性能。

1　SDB-160型转向架简介

SDB-160型转向架是以经过运用验证的成熟结构为基础，结合EMU高速动车组转向架技术，按照技术先进可靠、结构简洁、维护工作量小的原则进行开发设计。主要由构架、轮对轴箱及定位装置、中央悬挂和牵引装置、驱动装置和制动装置组成。转向架结构见图1。

转向架为无摇枕结构，主要技术参数见表1。

2　转向架主要部件设计

2.1构架组成设计

构架是转向架的重要部件，是其他零部件的安装基础，也是承载体和传力体，故构架的结构形式既要考虑与其他各有关零部件的相互位置和转向架总体布置，又要考虑构架具有足够的强度和刚度要求，以保证结构紧凑、安全可靠。构架在设计中考虑了各梁尽可能设计成等强度梁，以保证获得最大强度和最小自重［1］。

图1　SDB-160型转向架三维模型

表1　SDB-160型转向架主要技术参数

转向架构架（图2）采用了H型焊接结构，由侧梁、横梁和空气弹簧支承梁等主要部件组成。构架的静强度和疲劳强度评定按UIC 615-4-2003确定的计算载荷工况进行，计算结果表明：焊接构架的焊缝区域和母材区域各节点的最大等效应力均小于其相应的许用应力值，构架的静强度和疲劳强度满足设计要求［2］。

图2　SDB-160型转向架构架模型

2.2轮对和轴箱设计

（1）轮对设计

轮对由车轮、车轴、齿轮箱（包括从动齿轮）及轮装制动盘组成。车轮强度计算及疲劳评判依据E N 13979进行，车轴设计满足E N 13104-2001《铁路应用—轮对和转向架—动轴—设计方法》标准对强度的要求。

（2）轴箱设计

设计结构参照200E M U的成熟结构，为转臂、轴箱一体式结构（图3），结构简单、质量轻；轴箱采用铸钢箱体，设计过程中根据轨道车的使用情况对轴箱体结构进行优化设计；轴承采用经过在电气化铁道系统中运用验证的双列分体式圆柱滚子轴承，轴承寿命大于200万km。

图3　轴箱定位装置

2.3悬挂系统设计

转向架采用两系悬挂系统。

轴箱和构架之间安装有一系悬挂系统（图3），它使轴箱在纵向、横向及垂向实现无间隙、无磨耗的弹性定位，并承受3个方向的载荷。

二系悬挂（图4）由组合式空气弹簧、横向油压减振器、抗蛇行油压减振器、自动高度调整阀、差压阀、横向止挡、调整垫等组成。

图4　二系悬挂组成

2.4牵引装置设计

每台转向架设有一套“Z”字形中央牵引装置（图5），包括中央牵引销、中心销套、牵引梁组成、牵引拉杆等部件。

中心销的上端固定在车体的枕梁中心，下端插入牵引梁内，通过中心销套将中心销与牵引梁固定在一起，牵引梁和构架之间通过两个呈“Z”字形布置的牵引拉杆连接；中心销套消除中心销、牵引梁之间的间隙，实现了无间隙牵引，中心销套的橡胶层变形还可以满足车体和转向架之间的相对转动，从而消除了磨耗。牵引装置承担列车牵引力及制动力的同时还承担横向力。

图5　中央牵引装置

2.5驱动装置设计

驱动装置（图6）主要由牵引电机、齿轮箱、联轴器组成。

牵引电机采用变频控制的交流电机，架悬式安装；齿轮箱为平行轴式齿轮箱，采用铸造分体式结构，一端通过轴承安装于车轴上，另一端弹性地吊装于构架的横梁上。采用斜齿轮一级减速传动，飞溅润滑。联轴器采用W N齿式联轴器，能满足在各种工况下的电机轴与齿轮轴的变位要求，确保安全平稳地运行。

图6　驱动装置

2.6基础制动装置设计

转向架基础制动采用轮装制动盘。每转向架安装4套制动夹钳、制动缸，其中斜对角的两个制动缸带停放制动功能。停放制动夹钳所产生的制动力能够保证列车停放在最大坡道上不溜车。停车制动单元设有手动缓解拉环，当车辆无风压时，手动方式可方便地使车辆缓解。

3　动力学性能

设计时委托西南交通大学牵引动力试验室依据G B 5599-85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》要求，对转向架动力学性能进行了校核计算。

3.1运动稳定性分析

通过仿真计算，SDB-160转向架新造状态下临界速度大于300 km/h，运行一段时期后，随着踏面斜度增加，各等效踏面锥度下临界速度都大于240 km/h，稳定裕量大于50%，满足最高运行速度160 km/h的运营要求，详见图7［3］。

3.2运行平稳性分析

通过采用国内某实测线路谱，模拟分析了车辆以不同速度（40～180 km/h）在直线轨道上的运行情况，结果表明转向架的横、垂向平稳性指标和加速度指标随运行速度的增加呈增加趋势，在40～180 km/h的运行速度范围内，转向架的横、垂向平稳性指标平均值都小于2.5，符合G B 5599-85规定的优秀等级要求，见图8～图9［3］。

图7　等效踏面锥度对临界速度的影响

图8　车辆的平稳性指标

图9　车辆的加速度指标

4　试 验

4.1构架静强度和疲劳试验

构架研制完成后，委托西南交通大学牵引动力试验室进行了静强度和疲劳强度试验，试验参照 UIC 615-4 -2003《动力车—转向架和走行装置—转向架构架的结构强度》和T B/T 2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》进行。

试验可知，构架静强度满足要求；对模拟运行工况所得的静强度试验结果进行疲劳强度评估，各测点的应力幅值均在G O O D M A N图包络线（图10）内，构架疲劳强度满足要求［4］。

疲劳试验循环载荷总次数为1 000万次，磁粉探伤和超声波探伤检查无裂纹，构架疲劳强度试验合格。

图10　疲劳强度评估G O O D M A N图

4.2动力学试验

转向架研制完成后，整车2012年5月在陇海线（元龙—福临堡—茂陵）进行了动力学线路试验。通过试验验证，轨道车各项动力学指标良好，平稳性指标最大为2.2，列车脱轨系数为0.56，动力学性能达到优良等级。目前，该车已完成1年，1万km的运用考核，运用情况良好。

5　结束语

通过仿真计算和试验验证，充分证明了SDB-160型转向架的结构强度和动力学性能参数，完全能满足快速轨道车辆的运用要求。随着中国铁路的快速发展，快速、节能和高可靠性的工程车辆必将成为铁路维护部门的新需求，160 km/h SDB-160型转向架作为快速工程车辆的转向架通用平台，可以得到广泛推广。

［1］ 宋晓文，李言义，等.SYD-160型液力传动动力分散动车组转向架［J］.铁道车辆，2002，40（7）：11-29.

［2］ 西南交通大学.SDB-160型转向架构架强度分析报告［R］.2010.

［3］ 西南交通大学.SDB-160型转向架动力学性能计算报告［R］.2010.

［4］ 西南交通大学.SDB-160型转向架构架静强度和疲劳强度试验报告［R］.2012.

Develop ment of SDB-160 Bogies Used in 160 km/h High Speed Railway Vehicles

Z H A O Fengqiang1，JIA H aiyan1，Z H O U Yeming2，G A O Xifang1
（1 Product Develop ment Department，CSR Qingdao Sifang Co.，Ltd.，Qingdao 266111 Shandong，China；2 Technique Center，CSR Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co.，Ltd.，Qingdao 266111 Shandong，China）

The develop ment background，technical parameters，structure features and test conditions of SDB-160 type bogies used in 160k m/h high speed railway vehicles is described in this paper.

160k m/h；SDB-160 type；m otor bogie；A C drive；dynamics

U270.331

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.05.12

1008-7842（2015）05-0055-04

赵峰强（1983—）男，工程师（2015-01-08）