兰州交通大学毕业设计（论文）
1. 绪论
1.1 国内外高速动车组转向架的发展概况
20世纪60年代，日本开发了第1代0系新干线动车组用DT200型动力转向架，其一系悬挂采用IS拉板双圆簧模式，中央悬挂由空气弹簧、液压减振器等组成。随着研究的不断深入，又先后开发了200系动车组用DT201型、500系用WDT205型、700系用TDT204型和TTR7002型等20余种转向架。这些转向架结构不断简化，通过采用轻量化焊接构架、铝合金轴箱、铸铝齿轮箱和空心车轴等技术使转向架质量和簧下质量得到降低；驱动单元除采用常规的牵引电机架悬挂、通过齿式联轴节补偿相对位移的模式外，还在试验转向架上对牵引电机半体悬挂、平行万向轴驱动和牵引电机体悬挂、纵向万向轴-锥齿轮传动等模式进行了试验；对于轴箱定位方式, 新干线动车组则通过多方案对比确定最优模式；500系、N700系和适合北方地区气候特点、地形特点的“E1系列” 、“E2系列”、 “E3系列””和“E4系列”等动车组分别采用了半主动控制横向减振器、主动控制空气弹簧等新技术, 以改善车辆动力学性能，提高车辆运行速度。
欧洲早期高速动车组采用动力集中模式，其动力转向架模式与现代动力分散型动 车组转向架有较大的区别，而其拖车转向架则由常规客车转向架演化而来。
图1.1 动力转向架外观
近年来，欧洲国家开发的动力分散型动车组用动力转向架模式与日本新干线动车组转向架模式基本相同,一般采用无摇枕结构, 构架为轻量化焊接构架；轴箱定位采用转臂定位或橡胶弹簧定位；中央悬挂装置由空气弹簧、横向减振器、抗蛇行减振器和抗侧
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滚扭杆等部件组成；驱动单元采用牵引电机架悬或体悬、齿轮箱抱轴悬挂的形式；采用轴装或轮装盘形制动；牵引机构则采用单拉杆或Z形拉杆牵引。此外，部分欧洲国家还通过采用摆式列车技术实现在既有铁路线上的高速运行。同时比较典型的还有法国的TGV列车以及阿尔斯通公司最新研制的AGV-V150高速列车，TGV列车采用铰接式动力转向架，列车编组始终保持两端为动力车，拖车之间采用铰接式连接，整个动车组不可分解独立运行。德国城间高速列车ICE是德国现代铁路技术的代表作，其配套的高速客车转向架也因此而天下闻名。ICE列车目前共发展了三代。ICE1拖车采用MD530型转向架、ICE2拖车采用SGP400型转向架、ICE3采用SF500型转向架。 随着铁路运行速度的不断提高, 我国在设计动力分散型动车组时先后设计了多种动力和非动力转向架, 其中较具代表性的有CRH1动车组用AM—96型、CRH2动车组用SKTB-200型、CRH3动车组用SF—500型和CRH5动车组用AX—30513型转向架。国家科技支撑项目把高速转向架技术列为重要课题之一，在科技部和铁道部两部联合行动计划的指导下，北车长客股份走产学研用相结合的道路，组织国内最强的科研院所联合攻关，先后在京津线、武广线做了大量的科学试验，取得了宝贵的第一手数据，建立了仿真分析模型，在国家重点实验室滚振试验台进行多方案比选试验和线路试验验证，随后在CRH380BL转向架设计制造中全部采用。北车长客股份科技人员掌握了高速转向架技术，积累了大量的科学数据，在CRH3动车组转向架基础上自主创新了
CRH380BL高速转向架，最高线路试验速度达487.3km/h，试验台试验速度达500km/h。
牵引装置牵引电机构架基础制动装置二系悬挂装置轮对轴箱
图1.2 高速动车组转向架
1.2 高速动车组转向架的组成及基本要求
转向架主要由轮对、轴箱、一系弹簧悬挂装置、构架、二系弹簧悬挂装置、驱动装
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置（仅动力转向架有）和基础制动装置等7部分组成。
(1)轮对：轮对直接向钢轨传递车辆重量，通过轮对间的黏着产生牵引力或制动力，并通过轮对的转动实现车辆在钢轨上的行走和导向。
(2)轴箱：联系构架和轮对的活动关节，它除了保证轮对进行回转运动外，还能使轮对适应线路等条件，相对于构架上下、左右和前后活动。
(3)一系弹簧悬挂装置：用来保证轴重分配均匀，缓和线路不平顺对车辆的冲击，还能使轮对适应线路等条件，相对于构架上下、左右和前后活动。它包括轴箱弹簧装置、轴箱定位装置和轴箱减振装置。
(4)构架：转向架的骨架，用于安装转向架各部件，承受和传递垂向力及水平力。 (5)二系弹簧悬挂装置：也叫车体支撑装置，它是车体和转向架之间的连接装置。其作用是承受车体载荷，传递垂向和横向力，进一步缓和冲击振动，通过曲线时使转向架相对于车体回转，保证车辆的运行平稳性。它包括二系悬挂装置、二系减振装置、抗侧滚装置和牵引装置。
(6)驱动装置：将动力装置的功率最后传递给轮对。包括牵引电机、转动装置和电机悬挂装置。
(7)基础制动装置：将制动缸传来的力增大若干倍后传递给执行机构进行制动。 随着高速动车组运行速度的不断提高，列车所需的牵引功率急剧增长，轮轨动力作用也随之加大，轮轨黏着快速降低，制动功率需要增加，从而对转向架提出了更高的要求。高速动车组转向架的特点和要求主要有： 1．具有良好的高速运行平稳性
高速动车组运行平稳性表示人所感受到的列车运行品质。运行平稳性差就会使乘客感到舒适性不好，容易使人疲劳，使乘务员精神不集中，从而产生行车事故。因此，对高速列车的垂向和横向平稳性都有明确规定。高速动车组必须在悬挂装置方面采取有效的措施，以确保高速列车具有良好的运行平稳性。 2．具有良好的横向稳定性
高速动车组在直线高速运行时，应具有良好的横向稳定性，也就是高速动车组在低速至最高速度范围内，不允许发生蛇行失稳。否则，会产生很大的横向轮轨作用力，对线路造成破坏，使车轴轴承过热或损坏，引起车辆脱轨，影响运行安全。因此，应采取有效的措施，保证高速动车组运行时的横向稳定性。 3．保证良好的曲线通过能力
高速动车组曲线通过性能是指列车通过曲线时，对轨道和转向架产生的静态和动态
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作用力，它关系到列车脱轨的安全性，横向轮轨怍用力和运行阻力的大小，轮缘和曲线轨侧的磨耗。为了保证良好的曲线通过能力，要求一系悬挂具有较低的纵向弹性定位刚度，以使轮对在曲线上处于径向位置和有利于蠕滑力的导向。列车的曲线通过性能与横向稳定性是相互矛盾的，即转向架的结构参数有利于曲线通过，则对横向稳定性是不利
的，反之亦然。因此，在选择这些参数时，要在曲线通过和横向稳定性两方面进行权衡。
4．转向架结构轻量化
随着高速动车组运行速度的提高，轮轨之间的动载荷也增加，动载荷分为垂向和横向。过大的动载荷会加速线路的损坏，甚至危及行车安全。为了降低轮轨之间的动力作用，要尽可能地使转向架结构轻量化，减少轮对簧下质量，降低轴重，改善列车的运行平稳性、横向稳定性和曲线通过能力。 5．工作安全可靠，维修工作量少
高速动车组转向架必须保证具有足够的强度和刚度，特别是转向架构架对刚度的要求较高。要求转向架T作安全可靠，便于维修，维修工作量少。
为了满足上述要求，我们需要对高速动车组转向架要解决的关键技术和标准及规范进行研究。
1.3 论文研究的意义
转向架是机车的主要组成部分之一，它用来传递各种载荷，并利用轮轨间的黏着保证牵引力的产生。它的性能的好坏直接影响车辆的牵引能力、运行品质、轮轨的的磨耗和列车的安全。自高速动车组问世以来，转向架对提高速度的重要作用越来越受到重视，因而高速转向架一直处于不断的发展中。所以应该对动车组转向架的设计标准进行研究与分析，以让转向架获得更好的使用性能，为提高铁路运输能力和提高社会、经济效益做出更大贡献。
1.4 论文研究的主要内容
基于转向架对高速铁路提速的重要性，本文主要从以下几个方面对高速动车组转向架的标准进行研究：
(1)对世界各国动车组转向架发展概况和转向架的组成结构及主要零部件的作用作了介绍。然后针对高速动车组的不断提速，对其转向架所要具备的特点进行简要阐述。
(2)对转向架最关键的零部件之一构架的TB/T 2368-2005、UIC标准和JIS标准进行了研究和分析。其中TB/T 2368-2005规定了在实验台上鉴定动力转向架构架承受各种运营载荷能力的试验方法，而UIC标准则主要规定了转向架构架在超常载荷和模拟运营载荷
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下的试验方法， JIS标准则是对其设计的通用条件及载荷试验方法进行了规定。最后对构架的三大标准进行对比分析，提出改进的建议。
(3)对于轮对研究的主要标准有国内的200km/h及以上速度级铁道车辆强度设计及试验鉴定暂行规定（以下简称暂行规定）、UIC 510-5-2003、EN 13103、EN 13104和JIS E 4505-1995。然后对上述四个标准进行了对比分析，找出差异性。
(4)最后是对转向架用空气弹簧国内标准的研究与各国标准的综合比较，通过比较我们可以看出国内空气弹簧标准应当吸取既有空气弹簧标准中合理的内容，结合中国轨道车辆运行情况和运行条件，作出修改。
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