高速有轨电车转向架选型分析
高速列车自动电动转向架研究与设计
高速列车自动电动转向架研究与设计自动电动转向架（Bogies）作为高速列车技术的重要组成部分，起到了关键的作用。
它不仅能够支撑整个列车的运行，还能提供稳定、舒适的乘车体验。
因此，对自动电动转向架的研究与设计至关重要。
本文将重点探讨高速列车自动电动转向架的研究与设计。
一、研究背景高速列车的安全性、稳定性和乘车舒适度是保障列车运行的重要因素。
而自动电动转向架作为高速列车的“足底之翼”，直接影响列车在弯道行驶时的稳定性和乘车舒适度。
传统的铁路转向架通常采用机械传动方式，但其存在的问题包括噪音大、维修成本高以及操作不灵活等。
因此，开发一种高速列车自动电动转向架非常必要。
二、研究意义高速列车自动电动转向架的研究与设计有以下几个重要意义：1. 提高行驶稳定性：自动电动转向架能够根据列车的运行状态自动调整转向角度，使列车在高速行驶和通过弯道时更加稳定。
2. 提升乘车舒适度：自动电动转向架的设计可减少列车行驶过程中的颠簸和震动，从而提升乘客的乘车舒适度。
3. 降低维修成本：自动电动转向架采用电动传动方式，相较于传统的机械传动转向架，不仅噪音更低，还能减少维护维修成本。
4. 提高安全性：自动电动转向架的故障检测与排除系统能够实时监测转向架的工作状态，一旦出现异常，能够及时做出反应，保障列车行驶安全。
三、设计原理高速列车自动电动转向架设计的核心原理是通过电动驱动系统控制转向架的转向角度和传动悬挂系统的工作状态。
其主要包括以下几个方面：1. 电动驱动系统：采用电动机作为动力源，通过控制电动机的旋转方向和速度，实现转向架的转向运动。
2. 传动悬挂系统：采用电动传动方式，通过传动装置将驱动力传递给轴箱，从而实现驱动轮对的旋转。
3. 故障检测与排除系统：通过传感器和监控设备实时监测转向架的工作状态，一旦出现异常，能够及时对故障进行检测和排除，确保行车安全。
4. 自动调整功能：根据列车的运行状态和行驶速度，自动电动转向架能够实时调整转向角度，以保证列车行驶的稳定性和安全性。
轨道车辆新型转向架Syntegra
新型转向架Syntegra[德国]A．Jockel等概述Syntegra新型牵引电动机转向架的设计构思，是由西门子公司运输部研究完成的。
这种转向架在很多方面不同于传统的转向架。
它集牵引和制动功能为一个系统，减轻了转向架总质量，提高了可靠性和效率，降低了使用寿命期间内的费用。
目前，在市郊列车和地铁列车所使用的机车车辆的转向架中，电力设备是安装在车体之下的。
在使用的牵引传动装置中有三相逆变器，用来给2～4台120～300 kW的异步牵引电动机供电。
为了传递由牵引电动机至轮对的牵引转矩，必须使用复杂的变速机构及相应的中间元件。
这样就造成了转向架成本的增加，而且又降低了传递效率。
这类变速机构也是产生噪声和造成润滑油泄漏的主要原因．同时也增加了技术保养的难度。
不仅如此，异步牵引电动机固然有着不容置疑的优点(这也正是它们得到广泛应用的原因)，但是它们也有一定的缺点。
如启动转矩太大。
这就造成牵引传动部件不得不额外增大其强度。
由于电感很小，这就能够在逆变器中造成脉冲式启动转矩和在低速范围内产生很强的噪声。
因为转子磨损大，此时水冷式定子的电动机密封性就很难保证。
为了传递转矩，可以采用2种类型的牵引传递方式：1)当牵引电动机安装在转向架构架上时，通过作为最后一个环节的轴托式悬挂装置将电动机与轮对轴相联。
联接是通过带有润滑脂的变速箱来实现的。
2)当牵引电动机和第一级变速箱以整体组件的形式安装在转向架构架上时，使用架托式悬挂装置，将转矩通过空心万向轴式的中间元件来传递给轮对。
中间元件中有用橡胶零件制成的弹性联轴节。
在这2种情况下，牵引传动装置都需要占用一定的空间，用于安装、调整和维护保养，况且传动装置中还包括轴承。
这也需要进行相应的检查：万向传递机构在每次更换轮对或走行部件后，都需要重新进行调整。
研制新转向架的目的是用非常简单的syntegra转向架来取代传递结构复杂的转向架。
这种syntegra转向架不用变速器，可直接将永磁励磁的大转矩同步牵引电动机的转矩传递给轮对。
CRH动车组转向架 转向架总体剖析
? CRH5拖车转向架包括AX30513和AX30514两 种。与动车转向架相比，拖车转向架不具 有驱动装置，其余部分基本相同。动力车 转向架与拖车转向架主要区别是：
? 动力转向架与非动力转向架的主要区别是 ：
– 动力转向架有 2根动力轴，动力轴上装有两个 制动轮盘和一组齿轮箱；
– 非动力转向架有 2根非动力轴，非动力轴上装 有三个制动轴盘；
– 动力转向架比非动力转向架多一个电机吊架。
3.4 CRH5 动车组转向架简介
? CRH5型动车组中的动车（第1，2，4，7，8号车），分别装 用了AX30499、AX109567、AX30500三种M转向架，其中1、 8号车所装的AX30499和AX109567转向架轴端布置有轴温传 感器、ATP/LKJ2000速度传感器以及接地回流装置，另外 AX30499转向架前端安装了轮缘润滑装置和扫石器，在2、4 、7号车AX30500转向架安装有加速度传感器。
基础制动方式
轴箱定位方式 速度km/h
1435 B0-B0(M) B-B(T)
2700 890
2000
动车转向架7.06 拖车转向架4.66
联挂时145 单车调车100
体悬式、万向轴(M)
轴盘制动2+3组(M) 轴盘制动3+3组(T)
转臂式 最高运行速度250
? CRH3高速列车转向架分动力转向架(简称M)和非动力转向架 （简称T）两种类型。两种转向架采用基本一致的结构型式 ，构架为H型焊接构架，圆锥滚柱轴承单元，轴箱为转臂定
CRH2 第2章 转向架解读
第二章转向架第一节概述动车组的每个车体下装有两个转向架。
动车下是动力转向架(SKMB-200)，拖车下是拖车转向架(SKTB-200)，所不同的是动力转向架有牵引电机和驱动装置而拖车转向架没有。
转向架除了承担车体的全部重量外，更重要的是承担动车组的高速运行任务。
转向架主要由构架、轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬挂装置、驱动装置部分组成（参见图2-1和2-2）。
动力转向架拖车转向架图2-1 转向架外观照转向架的主要特点是采用了轻量化设计、焊接构架、二系空气弹簧、盘型制动、转臂式轴箱定位、单拉杆牵引、电机采用架悬方式等。
转向架的主要参数如表2-1所示。
动力转向架图2-2 转向架结构示意图第二节转向架构架转向架构架的主要结构特点如下：1)选用与转臂式轴箱定位方式相对应的转向架构架结构。
2)转向架构架的形状采用H形，由侧梁和横梁、相关支座、连接梁等构成。
3)转向架构架分为动车转向架构架和拖车转向架构架两种类型。
4)为适应将来的有源控制和半有源控制方式，选用了简便易于更换的二系横向减振器安装座。
5)转向架构架应具备足够的强度，设计寿命为20年。
6)转向架构架在焊接组装后应进行退火处理。
7)设计按照JIS E 4207（铁路车辆用转向架构架‐设计通则）进行。
根据JIS E 4208（铁路车辆用转向架的载荷试验方法）实施静态载荷试验，并进行强度确认。
一、侧梁组成侧梁采用钢板焊接组装结构。
侧梁的两前端、由设置有圆弹簧的弹簧帽构成，在中央部分安装空气弹簧支架。
采用耐候钢板SMA490BW（JIS G 3114），铸钢件材质采用SCW480（JIS G 5101），日本E2系虽然部分采用了SCC60（特殊铸钢，不对应JIS规格），但是考虑到今后国产化的要求，使用一般铸钢。
此外，转向架构架所使用的钢材，为能适应在极低温度条件下的使用条件，考虑了材料的低温脆性。
二、横梁组成横梁采用无缝钢管结构，内部可作为空气弹簧的辅助空气室使用。
高速动车组转向架技术研究
高速动车组转向架技术研究摘要：转向架作为高速动车组的关键设备，是整个动车组安全稳定运行的重要保障。
随着我国社会经济的不断进步与发展，我国的高铁动车事业也在不断发展。
国家对动车组的安全运行十分重视，因此，对动车组转向架的性能要求也越来越高。
相比与传统转向架而言，动车组转向架可以充分的利用轮轨之间的摩擦力，从而减少轨道间的相互作用力，保证高速动车组安全稳定的运行。
基于此，本文首先对高速动车组转向架进行简单的介绍，随后从多个方面分析一下动车组转向架的常见问题及改进措施。
以此仅供相关人士进行交流与参考。
关键词：高速动车组；转向架技术引言：随着我国高铁动车组的不断建设和发展，不仅在国内取得了很大的成功，同时也在向国际不断地开拓市场。
转向架在高速动车组中发挥着重要的作用，不仅承担着自身的重量，而且传递车体和轮轨之间的各种载荷和作用力，并且在通过曲线通道时，能够引导车身高速稳定的安全通过。
另外，转向架能够缓和运行过程中因为轨道不平而导致的轻微冲击。
所以，加强开发高速动车组的转向架技术，是保证动车组安全稳定运行的基础。
一、高速动车组转向架简介（见图一）高速动车组转向架是由轮对轴箱定位装置、构架、一系和二系弹簧悬挂装置、基础制动装置以及安全监测装置组成。
悬挂弹簧可以进行单独的调节，从而保证动车组处在最佳的运行状态。
轮对轴箱定位装置的主要作用就是承担整个车体的重量，对于不平稳的轨道造成的冲击力进行缓冲，并传递制动力和驱动力。
转向架的整个基础就是构架，构架首先要保证其形状、尺寸和结构都符合转向架组装零件的要求，从而将转向架中的每一个零件和部件组合在一起，构成一个有机的整体。
同时还要承担来自各个方向的扭矩和载荷。
对于一系和二系弹簧悬挂装置而言，一系主要发挥连接的作用，因此安装在车体和构架之间；二系弹簧悬挂装置的主要构成部分有横向止档、空气弹簧装置和枕梁，主要用于缓冲车体和构件之间的振动[1]。
基础制动装置的主要部件就是气动夹钳、浮动式闸片以及高热容制动盘，运行机理是通过增大制动缸传来的力，并传至执行机构实行制动。
CRH3高速动车组转向架特点、结构和技术
11 转向架轴距
2500mm
2500mm
2500mm
12 轮对内侧距
1353mm
1353mm
1360mm
13 轴颈中心距
2000mm
2000mm
2000mm
14 最大设计轴重
17t
17t
17t
15 转向架空气弹簧中心横 1900mm 向距离
16 枕梁上面距轨面高度 1009mm
2000mm 1009mm
1 持续运行速度 2 最高运营速度
300km/h 330km/h
250km/h 200km/h
300km/h 330km/h
3 最高试验速度
350km/h 321km/h
350km/h
4 减载率（准静态/动态） 0.65/0.8 0.65/0.8
0.65/0.8
5 脱轨系数
0.8
0.8
0.8
6 倾覆系数
11
2.1 转向架总体说明
采用双H型焊接构架及与转向架集成化的铸造铝合 金过渡枕梁、空心车轴和铝合金齿轮箱结构；实现轻 量化设计，改善动力学性能，降低对线路的冲击；牵 引电机采用弹性架悬结构，提高转向架的高速运行品 质；采用高柔性大曲囊空气弹簧、长度可调式抗侧滚 扭杆装置和两点式空气弹簧控制系统，从而改善高速 运行的综合动力学性能；设有轮对、空气弹簧和牵引 电机紧急系统，确保转向架的安全可靠性。
1900mm 1009mm
17 新轮轮径
920mm
920mm
920mm
18 磨耗到限轮径 (动/拖) 830/860mm 830/860mm 830/860mm
19 动车转向架自重
≤10t
≤10t
高速动车组转向架构架强度分析与模态研究
高速动车组转向架构架强度分析与模态研究高速动车组转向架构构强度分析与模态研究引言随着高速铁路的迅猛发展，动车组的运行速度也越来越高。
转向架作为动车组重要的组成部分之一，承担着支持车体重量、提供转向功能、吸收轴重和抵抗横向力等重要任务。
本文通过对高速动车组转向架构进行架强度分析与模态研究，旨在提高转向架的结构设计水平，确保车辆的安全性、稳定性和运行平稳性。
一、高速动车组转向架构构简介高速动车组转向架构构一般由轮轴、横梁、弹簧和减震器等组成。
轮轴是承载车体重量和传递车辆动力的主要部分；横梁连接轮轴和车体，充当连接和支撑的桥梁；弹簧和减震器负责减少车轮与轨道之间的振动和冲击力。
二、高速动车组转向架构构强度分析（一）受力分析高速动车组转向架承受着多种力的作用，如自重、车体荷载、弓网荷载、渐进曲线荷载、过盲曲线荷载、车体偏心力和紧急制动荷载等。
这些力会产生横向和纵向的受力效应，对转向架构构的强度产生影响。
（二）有限元分析采用有限元方法可以对转向架构构的强度进行分析。
首先，建立转向架的三维建模，然后将其离散化为有限元，使用相应的单元类型和单元网格。
根据受力分析结果，在软件中设定材料特性和边界条件，进行结构强度计算。
最后，通过分析结果对转向架进行优化设计。
（三）强度计算利用有限元分析结果，可以对转向架进行强度计算。
通常采用应力应变理论，根据材料的特性，计算材料在受力时产生的应力和应变情况。
通过比较计算结果和材料的疲劳极限和屈服极限，评估转向架在使用寿命内的耐久性。
如果存在问题，需要进行结构调整或材料更换。
三、高速动车组转向架构构模态研究（一）模态分析原理模态分析是指通过对结构的固有振动特性进行计算和分析，以预测结构在受到外部激励时的振动响应。
通过模态分析可以得到结构的固有频率、振型和固有阻尼等信息，从而为结构的设计和优化提供依据。
（二）有限元模态分析有限元模态分析是通过有限元方法进行的模态分析。
首先，建立转向架的有限元模型，设置约束条件和刚度约束。
高速铁路动车组-转向架基础知识
一般动车组转向架可分为动力转向架和非动力转向架，两者最主要区别是：动力转向架有驱动装置可产生驱动作用，非动力转向架没有驱动装置没有驱动作用。常见的转向架主要由：轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬挂、驱动装置、基础制动装置等部分组成。
（三）组成及各部分的作用
（1）轮对。轮对直制动力，并通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行（平移）。 （2）轴箱。轴箱是连接构架与轮对的活动关节，它除了保证轮对进行回转运动外，还能使轮对适应线路不平顺等条件，相对于构架上、下，左、右和前、后运动。 （3）一系悬挂（弹簧悬挂装置）。用来保证一定的轴重分配，缓和线路不平顺对车辆的冲击，并保证车辆运行平稳。它包括轴箱弹簧、垂向减振器和轴箱定位装置等。 （4）构架。转向架的骨架，它将转向架的各个零部件组成一个整体，并承受和传递各种力。它包括侧梁、横梁或端梁，以及各种相关设备的安装或悬挂支座等。 （5）二系悬挂[车架（体）与转向架间的连接装置]。用以传递车体与转向架间的垂向力和水平力，使转向架在车辆通过曲线时能相对于车体回转，并进一步减缓车体与转向架间的冲击振动，同时必须保证转向架安定。它包括二系弹簧、各方向减振器、抗侧滚装置和牵引装置等。 （6）驱动装置（仅动力转向架有）。将动力装置的扭矩最后有效地传递给车轮。包括牵引电机、车轴齿轮箱、联轴节或万向轴和各种悬吊机构等。 （7）基础制动装置。由制动缸传来的力，经放大系统（一般为杠杆机构）增大若干倍以后传给闸瓦（或闸片），使其压紧车轮（或制动盘），对车辆施行制动。包括制动缸（气缸或油缸）、放大系统（杠杆机构或空-油转换装置）、制动闸瓦（或闸片）和制动盘等。 一般动车组的非动力转向架与动力转向架的最主要区别是：非动力转向架没有驱动装置。
（五）转向架分类
拉板式
拉杆式
（五）转向架分类
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高速有轨电车转向架选型分析
摘要：基于我国有轨电车的发展历史，概述了有轨电车在我国的发展应用情况，并提出了新型有轨电车的概念。
具体阐述了100%低地板有轨电车、法国劳尔Translohr有轨电车、“云巴”胶轮有轨电车、智能轨道快运系统、新能源空铁等新型有轨电车的产品类型、技术特点及在国内各城市的应用情况，并对有轨电车线路的典型应用案例进行了详细介绍，结合新型有轨电车的技术参数，对比了如上有轨电车产品的主要特点。
最后对有轨电车的应用前景进行展望，分析存在的问题并提出建议。
关键词：高速；有轨电车；转向架选型；分析
引言
目前以德国为代表的欧洲国家对有轨电车提出了提高运营速度、降低地板面高度、提高乘坐舒适性等要求。
本文对适应欧洲市场需求趋势的转向架方案选型进行了分析，提出了一种能适应120km/h运营速度、低地板面、高度主动调节的有轨电车转向架方案。
1有轨电车发展历程
世界上第一个投入城市客运的有轨电车系统于1881年由德国柏林的利希特费尔德建设。
英国于1885年开通了国内第1条有轨电车线路，至今仍在运营。
美国第1条有轨电车线路于1886年开通。
我国旧式有轨电车从1899年开始到20世纪五六十年代，从马拉车到电力牵引，传统的“铛铛车”风靡一时。
随着汽车工业的发展，家用轿车、公共汽车得到快速发展，而有轨电车的存在，占用了机动车道，其遭遇了大规模被拆改的危机。
但汽车的普及带来了能源紧张和环境污染等问题，有轨电车的发展再遇良机。
随着科技水平的快速发展，有轨电车以崭新的技术和形象、更人性化的设计获得广泛青睐，获得新生和发展，被称为“现代有轨电车”。
2 转向架方案选型
2.1 轴距
轴距是转向架的关键参数，关系到车辆运行的稳定性、曲线通过性以及转向
架上的设备布置等。
欧洲现有的有轨电车轴距多为1800mm或1900mm，车辆运营
速度一般不超过80kn/h。
本文针对最高运营速度为120km/h的高速有轨电车进行
转向架选型，为确保车辆在高速运行条件下的稳定性，轴距定为1900mm，同时较
大的轴距有利于牵引电机等设备的布置。
2.2 二系悬挂装置
二系悬挂装置关系到车辆运行的平稳性，用户要求车辆能实现地板面高度主
动调节，这样可以提高乘坐的舒适性，方便乘客上下车。
目前业内主要通过空气
弹簧的充气或放气来实现地板面高度的主动调节，因此二系悬挂采用空气弹簧。
线路最小曲线半径为22m。
经分析，要满足车辆的曲线通过性能，转向架相对车
体的转角达11°左右，转角。
空气弹簧如果直接和车体连接，过曲线时转向架相
对车体转动时会拉扯空气弹簧气囊，转角超大拉扯量超大，无法适应如此大的转角。
可在空气弹簧和车体之间设置摇枕，这样当车辆通过曲线时，摇枕相对车体
转动，这样就不会拉扯空气弹簧气囊，有利于车辆曲线通过。
2.3基础制动装置
车辆的制动性能直接关系到车辆运行安全性，基础制动主要有踏面制动、轮
盘制动和轴盘制动三种，选型时要考虑车辆制动性能的要求及转向架自身的结构。
普通有轨电车的减速度约为1.0m/s2，根据欧洲潜在用户的要求，新型高速有轨
电车的减速度要求高达2.0m/s2以上。
较高的减速度对基础制动装置的要求。
受
弹性车轮的结构限制，基础制动无法采用踏面制动或轮盘制动，因此只能采用轴
盘制动。
根据初步的制动计算分析，每台转向架需要设置4个直径为400mm以上
的制动盘，此外还需要设置磁轨制动器。
3动力转向架驱动装置选型建议
动力转向架驱动装置选型的依据为：电动车组、轻轨车、电车动力分布型式（集中/分散）、运行速度、制动方式、使用场合、制造技术与成本等。
3.1200km/h以上电动车组
200km/h以上电动车组，廿世纪欧洲国家采用动力集中方式较多，驱动装置
单轴功率大，启动扭矩大，轴距比较大。
牵引电机驱动装置横向底架架承式悬挂
是保证转向架高速动力学性能的必要技术措施。
法国TGV、德国ICE及意大利
ETR500等车型的这种悬挂方式的驱动装置通过多年的运用考验，技术成熟可靠，
值得国内开发高速动力转向架驱动装置的部门借鉴。
90年代国内陆续开展的高速
动力转向架预研工作，对TGV和ICE两种驱动装置进行了消化吸收，着手研制开发，现已取得了阶段性成果。
另外意大利ETR450、英国ATP动车和91型机车等
车的转向架驱动装置采用的是牵引电机纵向底架架承式悬挂，通过纵向万向轴传
递力矩，对研制速度不超过250km/h的电动车组具有参考价值。
3.2新干线高速电动车
日本200km/h以上新干线高速电动车组均采用动力分散方式，相对来说，单
轴功率及启动扭矩较动力集中方式小，牵引电机重量较轻，尽管直接悬挂在转向
架上，转向架也能获得高的蛇行稳定临界速度和优良的综合动力学性能。
为了减
小高速时的轮轨动作用力，必须严格控制簧下重量。
因而车轴齿轮箱采用铝合金
轻金属材料，选用小轮径车轮及空心车轴等。
牵引电机与小齿轮之间的力矩传递
用鼓形齿式联轴器。
日本新干线高速电动车组驱动装置结构非常简单，可实现的
技术难度较低。
若研制动力分散方式电动车组，驱动装置应首选新干线的驱动方式，这种驱动方式可应用在200km/h以下的各种速度等级的动力分散电动车组中。
为探究350km/h以上商业运行的高速技术，90年代初日本铁道综合技术研究所曾
试制过RDT9031转向架（横向布置牵引电机一半悬挂在车体上，一半悬挂在构架上，由大位移挠性板联轴器构成的平行万向轴传递力矩）和RDT9032转向架（底
架架承式悬挂电机，小型直角万向节装置传递力矩）试验速度达443km/h,创造了
日本铁路新记录。
3.3新型有轨电车发展现状
随着绿色、立体、智慧公共交通发展需求的提出，有轨电车技术的发展要求
也进一步提升，现代有轨电车向着低噪声、低地板、节能环保的方向发展，新型
转向架技术、新型制动技术的研发提高了有轨电车的适应性，城市道路日趋拥堵，以地面敷设为主的混合路权有轨电车不能满足公共交通快速便捷的要求。
综合以
上因素，包括100%低地板现代有轨电车在内的新型有轨电车应运而生，新型有轨
电车多采用创新性的转向架导向系统，先进的牵引供电技术配合车辆储能电池实
现环保节能，并且由单纯混合路权向专用路权形式转变。
3.4提高经济适用性，促进有轨电车可持续发展
针对有轨电车的产品类型与功能逐渐多样化的需求，有必要对有轨电车建设
相关事项的经济适用性选择进行探讨，尤其二三线城市对建设成本较重视，建议
充分结合城市的实际需求，适当简化系统配置以降低建设投入，明确建设有轨电
车的功能定位问题，使之与城市总体规划、城市交通规划相协调、融合发展。
应
考虑的方面包括车辆类型、供电模式、运营模式、车站结构等，力争在确保安全
和成本控制的前提下对有轨电车建设事项做好经济适用性选择，可以更好地推动
城市的现代化交通发展进程，并满足二三线城市对有轨电车建设的需求。
结语
动力转向架驱动装置性能好坏直接影响转向架的性能。
考虑动力分布（集中
/分散）型式、运行速度、制动方式、使用场合、制造技术与制造成本等因素合
理选择驱动方式，是动力转向架设计必不可少的环节。
研制安全、高效、可靠的
干线高速动力转向架和城市轻轨独立轮动力转向架驱动装置是今后科研工作的重
点方向。
只有结合中国国情，研制具有自己特色的动力转向架，才是发展我国铁
路高速和城市现代轻轨交通唯一出路。
参考文献
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[2]张云飞.城市轨道车辆典型转向架综述…[J].装备机械,2017(12):14-18.
[3]关鸣飞.新型有轨电车的发展现状与应用前景…[J].交通世界,2020(17):28-32.。