关于城市轨道交通转向架发展现状及未来趋势思考

关于城市轨道交通转向架发展现状及未来趋势思考

曹铎

中车唐山机车车辆有限公司

河北省唐山市  063000

摘要：城市轨道交通作为出行必备已是时代发展的必然趋势。转向架不只是保障车辆安全运行的关键结构部件，还是提升车辆运行速度及承载能力不可或缺的基础性部件。基于此，本文将阐述转向架技术的发展现状和趋势，以期更好地推动转向架技术发展与创新，实现城市轨道交通行业的跨越式发展。

关键词：城市轨道交通; 转向架技术; 车辆

一、城市轨道交通车辆转向架发展现状

（一）转向架对城市轨道交通的意义

城市轨道交通的优势主要主要表现在景观性好、准点率高、污染小等特点，一般仅需消耗较少能源，方可实现对大量人员实行运输的工作。与此同时，其运行效率也较传统车辆更为理想，现已成为城市交通发展的主要方向。可以预见的是，未来将有更多城市以“新基建”政策所产生的红利为依托，对城市轨道交通开展大力建设以及发展。转向架作为城轨车辆不可或缺的核心装置，其具备承受车辆自重及载重、传递牵引力以及制动力、降低振动以及冲击等性能。且转向架在安全性、平稳性等层面具备较大优势，能有效保障城市轨道交通列车良好运营。目前，我国已有城市轨道交通应用转向架产品可分为国产自造以及引进国外技术研制生产两种。伴随城市轨道交通的不断发展，我国对转向架的运用以及研究力度也随之加大。对转向架进行优化设计，既可使轮轨寿命得到延长，又会促使车辆运行品质朝着更加理想的方向前进。

（二）当前转向架所面临的发展困境

受制于城市轨道交通车辆的走行特点、线路环境以及干线铁路车辆等原因影响，转向架的发展面临相对困境，具体表现在下述层面：首先，城市轨道交通车辆为转向架结构所预留空间有限，对设计工作所提需求较为严苛；其次，城轨交通车辆所依托核心技术为交流传动技术，其特点是齿轮启停比其余车辆更为频繁，基于此对这一技术的运用需求偏高；再次，城市轨道交通车辆的载客量极大，同时运行环境较为特殊，对可靠度及安全度的需求自然高于其余车辆。以上特征的存在，均在无形中增大了转向架设计的难度。

二、城市轨道交通车辆转向架的发展趋势

（一）轻量化更为突出

1.无摇枕转向架

整合国内外转向架应用状况可了解，具有低噪声和轻量化特征的新型转向架在多个国家及地区得到了广泛应用，这表明，城市轨道车辆转向架正不断向轻量化趋向发展。科研人员通过对转向架的结构材料进行优化，促使车轴、箱体、钢结构更为轻盈、坚固，并且在驱动技术方面也进行了升级、换代，同时采用永磁电机、高速齿轮系统传动等装置，使电车不只可以维持长久的运行状态，还可以大幅提高行进速度。且在制动技术层面，则是以联合制动作为全新的制动方法，且以电阻制动与空气制动作为辅助，利用与其相关的电阻器、轮盘制动等技术全面提升转向架功能，为人类出行供给了安全保障。目前，在轻量化层面表现相对突出的新型转向架为无摇枕转向架，此转向架的结构特点如下：一系悬挂是橡胶弹簧，二系悬挂是“抗侧滚扭杆+空气弹簧”，辅以高度控制阀装置，对转向架曲线通过性能加以把控。

2.齿轨列车转向架

作为对轻量化转向架运用的代表，齿轨铁路是指具备相对坡度的登山铁路，其特征是在普通路轨中间的轨枕上放置一条特别的齿轨，而需借助齿轨铁路的列车，底部转向架都会安置多个传动齿轮，利用其良好的牵引力与制动力帮助列车稳定行驶在斜坡路段，并且在列车行进过程中，使转向架传动轮与齿轨铁路构件发生啮合作用，以确保其能稳定、安全地行驶在地势陡峭的斜坡上，使城市交通运输更便捷、更高效。

3.复合材料转向架

伴随科学技术的不断创新以及变革，新型材料务必需向多性能、高适应性趋向发展，从而保障转向架的构成材料可以应对不同环境下的应用要求。现阶段，发展前景最好的两种材料产品即是碳纤维转向架以及轻量化制动盘，两者在轻量化方面均有突出表现，不仅应用价值巨大，试验效果也十分理想。对轻量化制动盘的应用可以有效的减少簧下质量，降低由于轨道不平顺造成的轮轨冲击力。对碳纤维转向架加以应用，可以避免以往焊接结构转向架存在的焊缝缺陷，使其应用价值得到进一步提升，进而采用全螺栓装配结构，促使转向架更易拆卸、安装，提升了后续维护的便捷度。

（二）智能化水平提升

1.磁悬浮列车转向架

磁悬浮列车作为一种凭借磁悬浮力移动的列车，通过应用电磁力完成列车同轨道间的无接触悬浮，促使二者之间的摩擦力大大降低，从而车体只需承受来自正面的空气阻力，以此达到速度大幅提升的目的，行驶速度可达到400km/h之上。且其导向机构保留了车辆转向架的核心构造，保障列车可以应对复杂的行车路径，且磁悬浮技术彻底解决了转向架的缺陷之处，借助线性电机产生的电磁吸力与斥力，避免列车同轨道间的黏着限制、车轮耗损、冲击噪声等状况的出现，成为现阶段发展前景最广阔的载运工具。

2.无人驾驶列车转向架

无人驾驶技术既是时代发展的必然产物，又是列车系统智能化、自动化、信息化发展的最终形态，能够通过自身的障碍识别系统，使行车安全得到切实保障，且进一步提升转向架状态监测的实时性以及有效性。无人驾驶列车不可或缺的脱轨检测装置、障碍物检测装置，一般被安置在转向架的特定位置，这也给监测转向架运行状态的工作提出了更为严格的标准。为了促使转向架性能获得充足施展，重点是要对其所承载装置实行深度了解。首先是被动式障碍物检测装置，该设备能够自行检测列车是否会在行驶过程中遭遇障碍物或脱轨故障，如果有，则会触发转向架的紧急制动装置，避免列车与障碍物的碰撞与冲击，确切保障乘客的生命财产安全。被动式障碍物检测装置由检测横梁、箱体、主机三部分组成，可以将检测的信号以数据上传的方法传递到控制系统，由其完成信息记录、存储与分析，并根据具体情况具体判断，进而作出准确的操作行为。再有是主动障碍物检测装置，其由探测设备与主机构成，可以借助图像识别和红外线热成像技术完成对列车行驶区域的障碍物检测，一经发觉存有障碍物，方可把有关信息传递到司机室，并利用激光雷达识别物体的具体位置与大小，根据智能系统制定的方案，列车司机评判是否需实行紧急制动。最后是脱轨检测装置，依据检测方法的差异可分为接触式以及非接触式两种，其功能几乎都是对列车的自我故障排查，确认车轮与轨道是否连接良好，相关结构组件是否产生不必要的触碰等。不同点在于结构构成，接触式装置需检测装置同特定区域实行接触，才能把信号传递到列车控制系统，而非接触式则可直接以电磁感应的方式实行评判，虽然方法相对便捷，但成本支出也较高，因此在使用时要结合实际问题具体分析，才可以保障装置性能的最大化施展。

三、结语

综上所述，转向架的存在是车辆运行的重要保障，关乎到整个交通体系的安全性与可靠性，在这一过程中，要想保障国民的出行质量可以得到有效提高，需要针对具体状况进行转向架构造的调整，利用需求的多样性来完成相应的技术研发工作，如此不只能够避免国民的生命安全受到不利影响，并且还能满足我国城市高速建设的各方面需求，促进我国社会经济可持续性发展。

参考文献：

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