国产新型直线电机地铁车辆转向架

孙艳波 孙卓奇

摘要：目前我国使用的直线电机地铁车辆转向架仍需从国外大量地进口。为了让转向架能够实现国产化，并在国外的基础上优化设计性能，在目前国内研究的基础上开发了无摇枕、轻量化构架等新型成熟技术。相关技术人员通过大量的实验验证，成功满足了运输线路的运用要求。对于积累我国在此领域的经验和成熟技术具有重要含义。

关键词：直线电机;地铁车辆;转向架

引言：在20世纪80年代中旬，国外率先开始运营直线电机牵引运载的相关系统，之后在西方发达国家，例如：美国、加拿大等陆续出现直线电机地铁车辆运用于商业贸易。中国则在1980年意识到直线电机牵引运载系统的重要性，并投入人力和物力开始研发。在2005年12月成立广州地铁4号线，是国内首条城市轨道交通直线电机线路。在相继的几年内，首都国际机场和广州地铁也陆续开展相应的车辆线路，由此可见，直线电机地铁车辆线路是每个国家需要大力研发和运用的轨道交通。

一、直线电机地铁车辆转向架

直线感应电动机用于驱动直线电机车辆。悬挂在转向架上的直线电机直接作用于在轨道中心的感应板上，由此产生相应的牵引力。作为目前世界上最主要的城市轨道交通形式之一，直线电机地铁车辆在现代轨道交通运输过程中得到更加广泛的运用，并不断被出行的人们所信任。直线电机车的牵引力与传统电机车辆相比较而言，不依赖轮轨附着，爬坡能力高达80‰。在面对特殊的环境也具有相当突出的优势，使车辆对钢轨损伤小、钢轨磨损少、使用寿命长、使得工程的寿命成本降低。

二、总体介绍

目前国内的地铁所采用的转向架均安装了带动力的直线电机。由于列车内的各种零部件分布各不相同，将转向架也分为了不同的种类。但主体结构大致相同：包含构架、一系悬挂、轮对轴箱装置、实现电机悬挂装置、其它零部件等，以下是对主体结构的详细介绍。

三、车辆转向架的结构和功能

（一）、构架

钢板与钢管焊接成“目”字作为构架的主体结构，包括边梁、横梁、端梁及各功能的零部件安装成相应的底座。构架内腔还可以另作他用，成为空气弹簧的附加气室，由于气室末端设有排气装置，必要时安排人员可手动去排出空气弹簧和附加气室的空气。UIC 615是计算构架的强度标准。按照相应的标准要求去施工，使用寿命不低于30—40年。

（二）、一系悬挂

橡胶弹簧装置是组成一系悬挂的主要部分，每个轴箱采用的两个圆锥橡胶弹簧，可以起到相应的定位和支撑功能。一系悬挂的刚度对悬挂于轮对上的直线电机造不成任何影响，这样可以使得橡胶弹簧装置的垂直刚度可以按照需要任意选择。根据车辆的参数和线路条件进行计算，可以得出橡胶弹簧的横、纵向刚度需要。从而使得运行条件得到优化和稳定，轮对的自导向能力也能够增强。

一系悬挂装置使得转向架得到足够的保护，同时使得车辆能够减少接受轨道的振动。此外，一系悬挂设有双向金属止挡，也可以使得车辆在正常运输状态下不会发生脱轨等一系列交通事故，具有较强的曲线通过性能，确保转向架的稳定。

（三）、轮对轴箱装置

轮对轴箱装置的采用可以使得车辆正常运营时具有安全限位的功能，此外，在出现弹簧故障时也能够保障车辆的安全。电机悬挂支撑箱、车轮、车轴和轴箱是构成轮对轴箱装置的主要零部件，车轴的空心结构可以让簧下质量最大程度地降低。车轴和车轮的技术优化使得其磨损程度减小，质量更加轻盈，更符合现代交通轨道的运输标准。

电机悬挂支撑箱是整个悬挂系统的支柱，主要负责LIM悬架支撑和高度调节。直线电机通过垂直吊杆悬挂在电机吊梁上，电机吊梁通过两端橡胶节点弹性安装在电机吊箱上部。采用特殊的紧固和高度调节方式使得二者紧密连接，圆锥滚子是电机悬挂支撑箱通常采用的轴承，对于轮对和直线电机具有较强的综合载荷能力。

（四）、直线电机悬挂装置

直线电机是每个转向架必备的悬挂装置。通常采用轮对支撑箱的方式，使得直线电机的悬挂与转向架一系悬挂之间保持一定的距离，避免了因电机高度的问题而导致一系悬挂变形从而出现的交通事故。另外，直线电机的悬挂使用通常在连接处采用的是橡胶结构，保持一定的弹性，直线电机的高度和气隙能够稳定，运行时的振动才能减小。此外，采用的橡胶结构也能够使得电机悬挂装置在一定范围内，能够满足一系列的运行要求。工作人员也可以采用垫片式的直线电机来根据实际情况调整直线电机和感应板之间的气隙，在出现车轮损耗的情况时，操作人员能够及时发现并通过专业的工具在车辆客室里就能将垫片的厚度及时调整，使得气隙调整到正常高度。

（五）、其他设施

完整的转向架还包括基础的制动装置、轮缘润滑装置、管路系统以及完善的电气设备，这些装置在车辆运行当中都起着举重若轻的作用，缺一不可。

結束语：

由于直线电机地铁车辆在全球内开展研发的时间较晚，并且由于技术复杂，仍属于先进技术的领域范围内。需要国内的技术研究人员投入大量的精力和时间，根据运营的参数，充分挖掘其内在的技术优势，使得我国的新型直线电机地铁车辆转向架技术在国际的轨道交通市场上拥有足够的话语权。

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