高速动车组转向架技术探讨

高速动车组转向架技术探讨

孟祥松

中国铁路北京铁路集团有限公司北京动车段北京102600

摘要：科学技术的快速发展带动我国快速进入现代化发展阶段，各行业迎来新的发展机遇和发展空间。进入新世纪以来，一批先进的计算机辅助制造技术、电子控制系统技术、土木工程技术被引进中国铁路。德国、法国、日本等欧洲国家的先进动力分散式轨道车辆制造技术，是引进关键技术之一。转向架集承载、牵引、走行、制动等功能于一身，是高速列车安全、可靠运行的重中之重，是高速动车组九大关键技术之一。

关键词：高速动车组；转向架技术

引言

我国庞大的道路运输一直以来困扰着我国道路交通，使人们的生产生活受到不同程度的影响。转向架作为实现全列动车组走行功能的部件，是高速动车组的走行装置。高速动车组的核心技术是高速动车组转向架，转向架的品质决定了高速动车组运营时速以及运行品质。

1高速动车组转向架的结构特点

高速动车组转向架分为动力转向架和非动力转向架，主要部分采用相同的结构形式。其结构特点如下：1.轮对及组成轮对包括动力轮对和非动力轮对两类。在动力轮轴的一侧装有齿轮箱装置，非动力轮轴上则安装两套制动盘，无齿轮箱装置。非动力轮对的细微差异在于轴端安装不同类型速度传感器齿轮。2.构架钢板焊接结构，H形主体框架。构架由两个侧梁、横梁、纵向连接梁、空气弹簧支撑梁及其它焊接配件构成。为了减小应力集中现象，设计制造时将端部轴箱弹簧筒与侧梁主体相连接的断面形成柔滑面，以此达到良好的效果。3.一系悬挂主要包括轴箱弹簧、垂向液压减振器和转臂定位橡胶套。在轴箱与构架之间设置轴箱弹簧装置。轴箱弹簧装置缓冲车轮、轴箱的各种振动，同时将车身的重量分配到相应的车轮，并且优化改善车身的乘坐舒适性。4.二系悬挂二系悬挂装置主要包括空气弹簧、单双抗蛇行减振器、抗侧滚扭杆装置、横向减振器，横向止挡、高度阀、差压阀等。5.基础制动装置基础制动装置主要由气动制动单元、浮动制动闸片、高热容制动盘组成。浮动式闸片使得制动力更均匀。

2工艺布局与工艺流程

1.工艺布局，动车组转向架采用模块化设计，轮对系统、驱动系统、悬挂系统、管路系统从设计阶段便展现了优良的模块化组装工艺性，且结构工序间独立性强，组成部件台位内可封闭完成。基于厂房面积和基建布局，将转向架组装“骨架”工序设置于生产线内，转向架自动化柔性生产按“S”形排列，以实现厂房区域利用最大化。然后将转向架组装视为主流水工位，主流水工位按节拍进行流转；管线布置、牵引电机组装、摇枕组装视为辅助工位，工序完成的部件作为物料岛，向自动生产线输送成品部件。通过时间观察，结合生产用户需求计划，将生产节拍优化至45分钟／转向架。2.工艺流程，根据功能不同，转向架分为动车转向架和拖车转向架。即转向架提供牵引动力驱动的转向架为动车转向架，无驱动的转向架为拖车转向架。二者之间主体工艺流程相同，即构架配管组装完毕后，进行转向架构架组装，根据各个位置转向架功能不同，将构架组成部件分步组装。牵引电机组成、电机吊架组成、轮对轴箱组成、摇枕组成以部件包的半成品的方式提供给工作台位。转向架落成后进行制动系统、管路系统保压试验和静载荷模拟试验，最终进行交检交验。我们通过每个制造工步进行实际生产过程的时间观察，整合每个工步的节拍时间，将工序整合化零为整，在计算机网络智能化控制生产，借助AGV物料输送车（柔性组装平台）在不同台位间自动化流转，预先设置的装配数据及数控程序的协同驱动下，极大的降低部件运输成本，提高生产效率。

3工艺难点及措施

3.1故障检测原理与方法

高速动车组转向架轴承故障的检测方法较多，但是就目前的应用实际情况来看，冲击脉冲方法和共振解调法的应用相对比较广泛。冲击脉冲轴承故障检测方法其实是利用滚动轴承滚道上的剥离区域相互碰撞所产生的能量来对轴承的故障进行诊断的。如果高速动车组的轴承滚动体撞击滚道上剥离的尖锐处时会比较产生强烈的弹性波，通过轴承固定座将该弹性波传递至传感器。如果在轴承的滚道出现剥离程度比较明显的情况下会产生高幅值的冲击脉冲，且该冲击脉冲的范围比较宽泛，其中包含大量的高频能量成分，冲击脉冲的幅值与滚动体相对剥离位置和速度有关。在应用该方法的过程中必须要采集轴承运行中产生的振动信号，并在采集过程中采用带通滤排除其中的中低频干扰信号排除，然后应用数字包络技术获取特征信号，从而识别轴承的运行状态。共振解调法也是比较常见的高速动车组轴承故障诊断的方法。应用该技术就要通过提取振动信号中的小幅度、重复性的信号，并在提取信号的过程中采取低通滤波方式，排除其中的低频同步振动信号，提取其中的高频冲击信号，铜鼓采取包络线处理的方式来获得时域波形，再通过傅里叶变化获取轴承的故障特征。

3.2轮盘的问题及措施

在车轮两侧的轮盘，因为经常摩擦且摩擦面为单面，在摩擦制动情况下就会产生高温和变形。而制动盘又是在靠近轮座处（盘的内圆附近）被螺栓固定的，因此没有被固定的制动盘外圆部分会向车轮辐板的相反方向变形。轮盘容易产生的问题是因夹杂异物导致产生刻痕，而它的刻痕深度限度为1毫米，一旦超过此标准，就应该采取措施。

3.3静载荷试验及调整

转向架静载荷试验是模拟车体落成后，检测及调整影响运行安全关键参数的过程，是转向架组装最后的调整检测工序。动车组转向架静载荷试验由偏载试验和均载试验两个过程组成。偏载检测过程中，要保证转向架进入试验机左右两侧方向应与转向架整车位置一致。测量螺旋弹簧高度时，基准面半弧形结构，整体结构宽度较大，所以普通卡尺无法满足测量要求，需特制相应量具进行检测；均载检测过程中，在静压试验台测得四个车轮的载荷，最大偏差车轮载荷与四个车轮平均载荷的差值占平均载荷的百分比不大于2％。当轮重差超差时，返回组装场地进行调整，并重新做偏载和均载转向架静压试验，直至全部合格。

3.4可以采取跟踪测试手段

需要机械师对高速动车组中符合监测条件的轴承制定与之相匹配的轴承运行情况检测计划，要定时的对高速动车组转向架轴承进行诊断与排查，这样可以尽早的发现轴承的早期故障，然后制定轴承故障的追踪方案。这样不仅可以明确故障发生的里程范围，还能为以后的轴承故障检修、监测提供有效的参考依据。

3.5减震器的问题及措施

转向架上减震器均为油压型减震器，它主要起吸收冲击所产生的振动能量、缓冲连接部位相对运动的作用。现场运用维护中最常见问题，第一是减震器本身被击打发生变形时，判断其是否影响运动行程，第二是减震器表面渗油，判断其渗油严重程度，检查项目有：减震器应无裂纹、变形且无缺失的部件；检查减震器应无滴油现象；目视检查螺栓防松标记有无剥落或窜动。若超过限度需立即更换处理。

结语

综上所述，转向架是保证高速动车组安全、高速、舒适运行的重要部分，随着动车组速度的不断提高，各种新型高速动车组转向架也将不断被研制出来，从而造福人类。

参考文献

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