城市轨道交通转向架构造与功能介绍

转向架安装在车体与轨道之间，是支撑车体及其负载并引导车辆沿轨道运行的支撑走行装置，是车辆最重要的组成部件之一。转向架的结构和各部位的参数是否合理，直接影响着车辆的运行品质、动力性能和行车安全。

1.转向架的作用

转向架的基本作用是支撑整个车体，并引导其沿线路运行；承受并传递车体与轨道之间的各种载荷及作用力；保证在正常运行条件下，车体能可靠地坐落在转向架上并将轮对的滚动转化为车体的平动；安装弹簧减振装置，使转向架具有良好的减振特性，缓和车辆与线路之间的作用，减小振动和冲击，提高车辆运行的平稳性和安全性；安装牵引制动装置，并充分利用轮轨之间的黏着作用，传递牵引力和制动力，提高车辆通过曲线的能力。

2.转向架的结构

转向架是城市轨道交通车辆的一个独立部件，一般有动车转向架和拖车转向架两种，如图5-9所示。为了方便拆卸和维修，在转向架与车体之间应尽可能地减少连接部件，同时满足相同部件的互换性。动车转向架和拖车转向架的基本结构相同，一般由构架、轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、中央牵引连接装置、传动装置、制动装置等部分组成。它们的主要区别在于驱动系统。动车转向架由于要提供动力，通常配置牵引电动机、联轴器、齿轮箱、齿轮箱悬挂装置及动力轮对等；拖车转向架则没有驱动装置。动车转向架的结构示意图如图5-10所示。

图5-9　转向架

图5-10　动车转向架的结构示意图

1）构架

构架是转向架的基础，它把转向架的零部件组成一个整体。构架不仅承受和传递各种载荷和作用力，而且是转向架各组成部件安装的基础。构架的结构形状、尺寸大小都应满足各零部件的结构、形状和组装的要求，如制动装置、弹簧减振装置、轴箱定位装置等的安装要求。构架主要由左右侧梁、一根或几根横梁组成。两端的横梁又称为端梁，具有端梁的呈矩形的构架称为封闭式构架，只有一个或两个相邻的中部横梁而没有端梁的构架称为开口式或H形构架，如图5-11所示。侧梁是构架的主要承载梁，同时侧梁的结构确定了轮对位置。

2）轮对轴箱装置

轮对轴箱装置包括轮对和轴箱两部分。

（1）轮对。

轮对由一根车轴和两个相同的车轮组成。轮对沿着钢轨滚动，除了传递车辆质量外，还传递轮轨之间的各种作用力，包括牵引力和制动力。车轮包括轮缘、轮辋、轮毂、辐板、踏面等部分，如图5-12所示。车轮与钢轨的接触面为踏面；踏面一侧突出的圆弧部分称为轮缘，轮缘是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分；轮辋位于踏面下，是车轮最外的一圈；轮毂是轮与轴相互配合的部分；辐板是连接轮辋和轮毂的部分。

图5-11　转向架构架

图5-12　轮对组成

两轮缘的内侧距是影响车辆运行安全的重要因素，轮缘内侧距应保证在任何线路上运行时，轮缘与钢轨之间有一定的间隙，以减少轮缘与钢轨之间的磨耗。同时轮缘内侧距应保证在最不利的情况下，轮对踏面在钢轨上仍有足够的安全搭接量，以免造成脱轨，保证车辆安全通过道岔。我国城市轨道交通车辆轮对的内侧距为（1 353±2）mm。(www.xing528.com)

（2）轴箱。

轴箱装置的作用是将轮对和侧架连接在一起；承受和传递轮对与转向架之间的各种载荷，承受车体重力，传递牵引力、制动力；保护轴颈，使轴颈与轴承间得到润滑，减少摩擦，以防止在高速运行条件下发生热轴，保证列车运行安全。轴箱装置如图5-13所示。

3）弹性悬挂装置

为了减少线路的不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响（如由于轨隙、道岔、轨面的缺陷和磨耗及车轮踏面的斜度、擦伤等造成的垂向振动、横向振动等），在转向架上装有弹性悬挂装置，如图5-14所示。弹性悬挂装置安装在轮对轴箱装置与构架之间（一系悬挂）以及构架与车体之间（二系悬挂），其基本作用主要体现在：能够缓和并减少车辆行驶时的振动与冲击；控制车体的侧滚振动；控制车体地板面与轨道的高度，以提高车辆运行的平稳性和舒适性，降低噪声。

图5-13　轴箱装置

图5-14　弹性悬挂装置

（1）一系悬挂。

一系悬挂位于轮对轴箱装置与构架之间。来自轨道的各种冲击和振动通过一系悬挂缓冲后再传递给构架与车体。一系悬挂与转向架的轴箱定位方式有关，常见的有“人”字层叠橡胶弹簧、内外圈钢螺旋弹簧和锥形橡胶、金属层叠橡胶弹簧等形式。“人”字层叠橡胶弹簧如图5-15所示。

（2）二系悬挂。

二系悬挂位于转向架构架与车体之间，大多采用空气弹簧、紧急弹簧、各方向的液压减振装置、抗侧滚扭杆装置等。

4）中央牵引连接装置

中央牵引连接装置是车体与转向架的连接部件，其结构应能满足安全可靠地支撑车体，并传递各种载荷和作用力；同时车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动，以使车辆顺利通过曲线。

图5-15　“人”字层叠橡胶弹簧

5）传动装置

传动装置安装在动车转向架上，包括牵引电动机、减速齿轮箱和联轴器等。它使牵引电动机的扭矩转化为轮对或车轮转矩，利用轮轨之间的黏着作用，驱动车辆沿着钢轨运行。

6）制动装置

为了使运行中的车辆在规定的距离内停车，必须安装制动装置。其作用是传动和放大单元制动装置产生的制动力，使闸瓦与轮对或制动钳与制动盘之间产生摩擦力，使车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。