第5章摆式列车及城市轨道交通车辆转向架课件.ppt

车辆工程车辆工程第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架一、摆式列车的提出一、摆式列车的提出提高旅客列车的运行速度，主要有以下两条途径：1修建高速铁路，开行高速旅客列车；2改造既有线路，开行摆式旅客列车第一节第一节 摆式列车的基本原理摆式列车的基本原理第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的提出原因：摆式列车的提出原因：修建高速铁路投资大，建设周期长，在日本、法国、德国、西班牙等少数发达国家采用，中国近年来也新修了不少高速客运专线而既有铁路由于曲线多、曲线半径小，且由于客、货列车共线，线路曲线外轨超高设置受到一定限制，因此，既有线路的曲线限制了旅客列车速度的提高当列车通过曲线时，线路曲线超高不足限制了列车通过速度的提高，如果车体能够向曲线内侧倾斜一定的角度，使车体重力产生更大的横向分力，在未平衡离心力不增加的条件下，以减少由于曲线外轨超高不足而对列车曲线通过速度的限制，即相当于增加了曲线外轨超高，可以提高列车通过曲线的速度而不降低旅客舒适度，基于此，提出了摆式列车第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的基本原理是：在列车通过曲线时，车体倾摆装置使车体向曲线内侧倾斜一定角度，部分抵消列车通过曲线时车体未被平衡的离心加速度，使作用在旅客身体上的离心加速度保持在容许的范围之内，从而提高列车通过曲线时的运行速度。

第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 （a） 传统列车 （b） 被动倾摆 （c）主动倾摆 (车体倾摆角=+) (车体倾摆角=+)对于普通列车，列车通过曲线时的速度V（km/h）为：对于摆式列车，通过曲线时的速度V为：2S车轮左右滚动圆横向间距，对于中国的准轨铁路，2S=1493mm 车体倾摆角，deg第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架车体倾摆角与当量超高车体倾摆角 ()1234566.578当量超高 (mm)265278104131157171184211摆式列车曲线提速实例（单位：km/h）曲线半径(m)R250R300R350R400R500R600R1000R1500常规车辆71778389100109141172摆式车辆38189961031151261621996.593101110117131143185226注：计算中取超高h=125 mm，欠超高 =110 mm采用摆式旅客列车提高通过曲线的速度后，可以缩短旅行时间，提高旅客的旅行速度，主要原因是：(1).采用车体倾摆技术可以弥补线路曲线外轨超高不足，以提高列车通过曲线的速度；(2).列车曲线通过速度提高后,减少了由于曲线限速所需要的进入曲线前制动减速过程和出曲线后加速过程所占用的时间。

摆式列车提速机理摆式列车提速机理第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1、根据倾摆原理的不同，摆式列车分为被动摆式列车和主动摆式列车两种2、按照倾摆机构安装位置的不同，摆式列车又可分为簧上摆和簧间摆两种二、摆式列车的分类二、摆式列车的分类第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架被动摆式列车:被动摆式列车的摆心在重心上方，可利用离心力的作用使车体自然地向曲线内侧倾斜，故又称为自然摆或无源摆被动倾摆的倾摆角度一般达到3.55,倾摆角度较小，列车提速的幅度不大，由于倾摆装置存在阻力,进入和驶出曲线时车体倾摆滞后,舒适性较差日本的283系，西班牙的Talgo Pendular等采用此形式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架主动摆式列车特点：主动摆式列车的摆心在重心附近，但必须依靠一外加的动力源，才能够使车体产生必要的倾斜，故又称为有源摆式列车或强制摆式列车主动倾摆的车体倾摆角可达810，列车提速幅度较大，倾摆中心也可较低，车体重心横移小，对舒适性和车辆的安全性有利，但结构相对复杂。

瑞典的X2000、德国的VT611、意大利的ETR460等采用此形式第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架簧上摆的特点：簧上摆是指包括作动器在内的倾摆机构布置在二系悬挂之上、车体之下的倾摆方式采用簧上摆结构，倾摆机构直接作用于车体，车体倾摆角不受损失，但在倾摆过程中，车体中心横向偏移较大，二系弹簧受力状况较差，往往需要安装二系横向主动悬挂装置第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架簧间摆的特点：簧间摆是指包括作动器在内的倾摆机构都布置在一、二系悬挂之间的倾摆方式采用簧间摆结构，二系弹簧和车体一起倾摆，二系弹簧受力不受倾摆的影响，受力状况较好，一般情况下，不需要二系横向主动悬挂装置缺点是在倾摆过程中，二系弹簧要变形，车体实际倾摆角小于理论倾摆角第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的倾摆机构模式及特点：四连杆式倾摆机构：车体及摆枕通过四连杆机构吊挂在转向架上，如意大利Fiat 公司ETR系列摆式列车、瑞典X2000摆式列车、德国VT611、VT612摆式列车。

第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架德国VT611四连杆倾摆机构滚动导轨式倾摆机构：摆枕上设置滚动导轨，转向架上设有对称安装的转动滚子，车体通过在滚子上的滚动实现倾摆，如Fiat 公司为英国提供的WCML摆式列车、日本381 系摆式列车第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架扭杆式倾摆机构：通过控制车体左右两端抗侧滚扭杠的长度差实现车体倾摆，如德国Talbot公司研制的VT614 摆式列车第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架空气弹簧差压式倾摆机构：通过控制车体左右2 个空气弹簧高度差实现车体倾摆，但其倾摆角度受空簧升高量影响，最多只能达到2左右，车速提高10%左右如日本早期的摆式列车第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架一、瑞典一、瑞典X2000X2000摆式列车转向架摆式列车转向架X2000是瑞典ABB公司开发成功的摆式列车，是目前世界上较为成功的摆式列车之一X2000摆式列车转向架为一系柔性定位转向架，如图所示。

1人字形橡胶堆；2 一系垂向减振器；3制动盘；4摇枕；5抗蛇行减振器；6摆枕；7液压作动器；8空气弹簧；9抗侧滚扭杆；10牵引拉杆第二节第二节 摆式列车转向架摆式列车转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架由于一系纵向有较大的柔性，轮对摇头定位刚度较小，与普通的刚性较大的转向架相比，X2000摆式列车在通过曲线时轮对可较容易地趋于径向这种转向架在半径较大的曲线上趋于曲线径向的能力较好，但曲线半径较小时，导向效果不佳第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架(a) 轮对刚性定位转向架； (b) X2000一系轮对柔性定位转向架在摆枕和摇枕之间设置车体倾摆机构，属于簧间摆结构车体倾摆机构为四根“八”字形吊杆和两个液压作动器液压作动器的一端位于摆枕上，另一端位于摇枕上，车体和倾摆机构的重量通过吊杆机构坐落在摇枕上第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1空气弹簧；2上摇枕；3液压作动器；4下摇枕；5构架；6吊杆；7车体VT611摆式电动车组转向架是带有机电式主动倾摆装置的转向架，该转向架是专门为VT611型摆式动车组而开发的。

二、德国二、德国VT611VT611摆式电动车组转向架摆式电动车组转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1轮对；2轴箱；3一系垂向减振器；4轴箱弹簧；5转向架构架；6轮对自导向机构；7抗蛇行减振器；8抗侧滚扭杆；9空气弹簧；10摆枕；11单牵引拉杆第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架在摇枕和构架之间有车体倾摆机构，车体倾摆机构为四根“八”字形吊杆和一个滚珠丝杆直线驱动的电动调节器(机电作动器)，位于摆枕和构架横梁之间，车体和倾摆机构的重量通过吊杆机构坐落在构架横梁上(右图)1机电式作动器；2吊杆；3转向架构架；4摇枕；5空气弹簧；6车体；7抗侧滚扭杆；8轴箱弹簧三、三、Fiat-SIGFiat-SIG摆式列车迫导向径向转向架摆式列车迫导向径向转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1轮对；2轴箱弹簧；3一系垂向减振器；4迫导向装置；5转向架构架；6摆枕；7空气弹簧；8下心盘导向装置的导向原理是依靠车辆通过曲线时枕梁相对构架的转动来推动轮对摇头运动，使轮对在曲线上处于径向位置。

第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架在摆枕和构架之间有车体倾摆机构，车体倾摆机构为一个圆弧形的滚动轴、导向滚轮和一个机电式作动器，车体和倾摆机构的重量通过滚动轴作用于构架上，如图所示车辆通过曲线时，机电式作动器推动摆枕绕导向滚轮滚动，使车体倾摆一定的角度，以抵消部分未平衡的离心力 一系悬挂为两组螺旋弹簧，轮对采用带弹性节点的拉杆定位 同时转向架还设有一系垂向减振器、二系横向和垂向减振器以及抗蛇行减振器倾摆机构置于转向架之内 车体通过吊杆吊挂在转向架的摇枕上，转向架二系采用高圆簧，其目的是满足车体倾摆所需要的垂向变形，同时也使转向架具有较小的横向刚度 ETR460转向架的另外一个特点是二系横向采用了主动悬挂装置四、意大利四、意大利ETR460ETR460摆式客车转向架摆式客车转向架 导向机构为一套水平布置的迫导向杠杆机构，迫使轮对转动并使其处于曲线径向位置 一系悬挂采用轴箱对称布置的螺旋圆弹簧和橡胶弹簧支撑构架，且安装垂向减振器 二系采用空气弹簧，在摇枕和构架之间有轴承轨道式车体倾摆机构五、日本铁路五、日本铁路283283系摆式客车转向架系摆式客车转向架 第三节第三节 城市轨道车辆转向架城市轨道车辆转向架第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架中国城市轨道交通发展规划：中国城市轨道交通发展规划：到到20152015年建成地铁年建成地铁9393条条，总里程，总里程27002700公里；公里；到到20202020年建成年建成173173条条，总里程，总里程61006100公里；公里；到到20502050年建成年建成289289条条，总里程，总里程1170011700公里。

公里城市轨道交通特点：城市轨道交通特点：道床薄，轨重轻，轨道弹性差，对轴重要求严格；曲线多，曲线半径小，缓和曲线短，顺坡率大，线路坡度大，线路条件较差；列车运行速度不高，但站间距短，启停频繁；行车密度大，行车间隔小；载客量大，对整车的轻量化要求高；空重车载荷差别大，为满足连挂及地板面高度的要求，轴箱悬挂的垂向刚度较大第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 城市轨道交通车辆分类、编组车辆类型一般说城市轨道交通车辆主要指地铁和轻轨车辆；第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架地铁的基本特征：u客运量大，单向68万人次/h；u线路全封闭和信号控制高度自动化，保证车辆的高运行速度和高行车密度。