80km/h 速度级A 型地铁国产牵引系统车辆转向架 是在南车株洲电力机车有限公司以ZMA080型转向架技术平台为基础，依照80km/h 速度级A 型地铁国产牵引系统车辆项目走行部设计要求，运用模块化集成设计方法进行设计开发。该转向架按最大轴重16t ，最高运营速度80km/h ，最高构造速度按90km/h 设计。
1转向架组成
该转向架分为动车转向架（见图1）和拖车转向架，
其主要由构架、轮对轴箱、中心牵引装置、一系悬挂、二系悬挂、基础制动装置、抗侧滚扭杆装置、转向架空气
收稿日期：2010－03－25
作者简介：易兴利，2004年毕业于沈阳理工大学装备工程专业，工学硕士，从事电力机车和城轨车辆转向架的研发工作。基金项目：湖南省科技重大专项（08FJ1001）；中国南车股份有限公司科技计划项目（2010NCK021）
80km/h 速度级A 型地铁国产牵引系统
车辆转向架技术特征*
易兴利，陶功安，周建斌，罗彦云，申长宏，蒲全卫，高彬
（南车株洲电力机车有限公司技术中心，湖南株洲
412001）发热体
摘
要：文章介绍了适用于最高运营80km/h 速度级的A 型地铁国产牵引系统车辆转向架的基本结构、
技术参数和性能、主要特点。对构架、轮对、轴箱组装、齿轮箱、牵引装置等重要部件结构和技术特征进行说明，对整车进行了动力学性能计算，各项计算结果均满足标准要求。
关键词：地铁车辆；转向架；结构；技术特征中图分类号：U270.331
文献标识码：A
文章编号：1672－1187（2011）03－0040－03
Technical characteristics of bogie for
80km/h grade type A metro vehicle with local-product traction system
YI Xing-li ，TAO Gong-an ，ZHOU Jian-bin ，LUO Yan-yun ，
SHEN Chang-hong ，PU Quan-wei ，GAO Bin
扎胎器（R&D Center ，CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co.，Ltd.，Zhuzhou 412001,China ）
Abstract ：This paper presents the basic structure,main characteristics,technology parameters and performance of bogie used on type A metro vehicles with maximum service speed 80km/h.The structure and technical characteristics of the important parts such as frame,wheelset,axle-box and traction ，are described.The dynamics calculation of the train have been completed ，and he calculation results show the corresponding standard requirements reached ．
Key words ：metro vehicle ；bogie ；structure ；technical characteristic
电力机车与城轨车辆
Electric Locomotives ＆Mass Transit Vehicles 第34卷第3期2011年5月20日
Vol.34No.3M ay 20th ，2011
研究开发
◆
◆
图1
动车转向架结构图
-40-
易兴利等·80km/h 速度级A 型地铁国产牵引系统车辆转向架技术特征*
·2011年第3期
管路等主要部件构成。动车转向架还包括驱动单元（电机、齿轮箱、联轴节等）；拖车转向架不含驱动单元，在列车第一位拖车转向架上安装有信标天线装置。
螺旋湿喷机动车转向架和拖车转向架的构架、车轮、轴箱装置（不含端盖）、牵引装置、减振器、抗侧滚扭杆装置等部件均能互换。
2主要技术参数
轴式B 0-B 0和2-2轴距/mm 2500轨距/mm
转向架中心距/mm 15700
车轮滚动圆直径/mm 840（新轮）/770（全磨耗）轮对内侧距/mm 通过的最小曲线半径/m 150（速度
<5km/h ）
牵引点高度/mm 288.5齿轮中心距/mm 355齿轮传动比 6.32
基础制动方式
踏面制动
AW0状态空气弹簧上表面距轨面高/mm
894轴颈中心横向跨距/mm
1940转向架主要运动间隙（AW0）/mm 一系垂向间隙
48二系空气弹簧充气、放气状态高度差17～25
二系横向间隙
25（其中弹性间隙15）
3
主要技术特征
3.1
钢球级配构架
构架是由低合金高强度的钢板组焊为H 形结构，
构架焊接要求和焊接工艺评定遵循EN15085焊接标准体系要求，焊接工艺保证构架焊接变形要求，焊接后不需进行整体退火。
为适应国产牵引系统驱动装置的安装要求，该构架在ZMA080转向架构架的基础上进行了局部结构优化，对构架横梁隔板和电机吊挂座结构设计进行了调整，并按UIC 615-4标准和项目合同技术规格书要求对构架进行了静强度和疲劳强度计算评估，计算结果均满足使用要求。
3.2轮对
铜管焊接轮对是由车轴与车轮压装而成，车轮与车轴的组
装采用1∶300的锥孔配合，采用冷压工艺。轮对分动车轮对和拖车轮对，符合EN 13260《铁路应用-轮对和转向架-轮对-产品要求》的要求。 车轴依据欧洲标准EN 13104（动车）和EN 13103
（拖车）设计，车轴的材料为EA4T ，符合EN 13261《铁路应用-轮对和转向架-车轴技术要求》的要求。车轴总长2084mm ，轴颈中心距1940mm ，轴身直径162mm ，轮座直径185mm ，轮座处留有等级修镟修余量。
依据欧洲标准要求，对车轴进行了强度计算，计算结果满足要求。对车轴轮座和轴身的疲劳试验和车轴的小样疲劳试验验证，通过107次循环后，车轴没有裂纹，说明车轴设计符合要求。
车轮采用整体辗钢轮，材料为ER9，符合EN 13262
《铁路应用轮对和转向架-车轮-产品要求》标准。车轮
依照欧洲标准进行断裂韧性试验、疲劳试验和热负荷试验，其断裂韧性、疲劳强度、残余应力等指标均满足
标准要求，且该车轮是在上海、广州深圳等地铁车辆上
运用状况良好。3.3轴箱组装
轴箱组装包括轴箱体、轴承、端盖、轴圈等。轴箱体
采用铸铝合金轴箱体，采用铝合金代替传统钢介质的材料，不仅有利于轴箱轴承的散热，而且因为其具有高弹性变形，改善了轴承的受力状况，延长了轴承的寿命；采用铝合金材料减轻了地铁车辆转向架的簧下质量，较好的改善了轮轨相互作用力，从而改善了车辆运行平稳性。铝合金轴箱体为公司ZMA080转向架项目自主研发部件，其强度通过有限元方法核算，并通过了静强度试验和材料小样疲劳强度试验，同时在广州深圳等项目上运用良好，其结构强度满足使用要求。轴承采用圆柱滚子轴承，轴箱温升试验表明，轴箱轴承运转时温升能够控制在30K 内。
3.4驱动单元
每个动车车轴上装有一套驱动单元，驱动装置包
括交流牵引电机、齿轮箱、联轴节。电机采用南车电机公司自主研发的YQ-190-5型自通风式异步牵引电动机，电机一侧通过4个螺栓以全悬挂的方式通过安全卡槽直接安装在转向架构架上，其中安全卡槽在连接螺栓失效的时候起作用，在牵引电机另一侧车轴上方设置安全托，保证在电机安装螺栓失效时电机不会脱落到轨道上。
齿轮箱（ZQ001型）设计是本项目转向架重点研制内容。齿轮箱设计采用单级传动减速机构，齿轮箱主要由箱体、主动齿轮、从动齿轮、密封件、轴承等部件组成。大小齿轮采用斜齿设计能够减少振动减低噪音。大齿轮直接热套在车轴上。箱体从动齿轮端通过两个圆锥滚子轴承实行抱轴悬挂，主动齿
轮端通过吊杆固定在转向架构架上。小齿轮通过轴承固定在齿轮箱体上，其中内侧是一个轴向自由的圆柱滚子轴承，外侧是一
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Â1 435ÁÂÁ
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1 353ÁÂ-41-
个固定的深沟球轴承和一个轴向自由的圆柱滚子轴。齿轮箱采用非接触式的迷宫密封方式，齿轮采用飞溅润滑，在齿轮箱上设的油路能很好的对轴承进行润滑。牵引电机和齿轮箱之间的驱动力制动力的传递由柔性齿形联轴节实现。齿轮箱外形结构图见图2，该设计使得齿轮箱结构简单，重量较轻。
3.5金属橡胶叠层结构一系弹簧
一系弹簧采用“人”字形结构的金属橡胶叠层弹簧，在结构上能够很好实现轮对轴箱定位。合理的三向刚度匹配的人字橡胶簧具有一定的径向导向功能，能够使得车辆在通过曲线时轮对趋于径向位置，保证了转向架的径向回转性能，安全可靠的实现轮对导向作用。同时保证车辆良好的稳定性和动力学性
能，顺利实现轮对与构架间三个方向力的传递，减少轮轨间磨损。同时由于橡胶弹簧具有吸振特点，在一系悬挂中不用单独设置垂向减振器，简化了结构，节约了成本。由于动车和拖车工况不同，故动车和拖车一系簧的刚度值设置不同。弹簧须成对使用，且同一转向架一系簧更换时必须同时更换。
3.6二系悬挂
二系悬挂装置包括空气弹簧、二系垂向减振器、二系横向减振器、横向止挡、高度调节装置等部件。每转向架配置两个空气弹簧，用于支撑车体，并传递垂向载荷以及较小的横向载荷，每个空气弹簧内设置一个紧急弹簧。空气弹簧泄气时应急弹簧可使车辆地板面高度的下降量控制在25mm限度内，并维持车辆继续前行，但车辆舒适性会降低。空气弹簧的高度控制阀采用“三点调平”方式布置，即每车设3个高度阀，1个差压阀。高度调节装置能够根据负载实现对高度的自动调节，使车辆地板高度差控制在要求范围内。
每空气弹簧设置一个二系垂向减振器，用于减小转向架的垂向冲击、衰减垂向振动，提高运行质量。在转向架中部两侧各设置一个设置横向止挡，以限制二系悬挂装置超出正常自由范围的横向变形。每转向架设置一个二系横向减振器，以减小转向架与车体之间的横向动载荷影响，减小横向振动。
3.7抗侧滚装置
抗侧滚装置主要由扭力杆组成、拉压杆、轴承箱、橡胶衬套等组成。曲线通过时抗侧滚装置的拉压杆随着车体的倾斜产生大小相等方向相反的作用力，形成复原力拒，以抑制车体侧滚，将车体相对于转向架构架的倾斜严格控制在车辆界限的允许范围内，提高了车体抗倾覆稳定性。
3.8牵引装置
牵引装置采用不易磨损且免维护的Z型双拉杆方式，由牵引杆组装、牵引座等组成。采用该结构的牵引装置，其特点是能降低牵引点高度，提高车辆在加速或减速过程中轴重的黏着利用率。
3.9信标天线横梁安装座
一位拖车转向架上设置有信标天线，拖车转向架端部设有信标天线安装横梁（见图3），横梁通过带有弹性套筒的安装座连接在构架端部，这种带弹性套筒的安装座设计在国内地铁车辆中首次采用，通过适当的刚度等参数设计，该装置能够起到理想的吸振效果。
图3信标天线安装
3.10其它部件
转向架还设有基础制动单元、制动空气管路、轴端接地等电气装置，并留有轮缘润滑装置设置安装接口。
4动力学性能预测
4.1车辆直线运行稳定性预测
在新轮轨情况下，临界速度均较高，空车、定员及超载情况下均能满足运行要求。
当踏面等效锥度磨耗至0.3和0.35时，空车、定员及超载情况下也均能满足运行要求。
4.2车辆直线运行平稳性预测
1）在美国V级和IV级线路上运行时，在80km/h 速度范围内，空车、定员及超载工况下的横向和垂向最大加速度均小于2.5m/s2，满足UIC518规定要求。
2）在美国V级线路上运行时，在80km/h速度内，各工况下的横向和垂向平稳性指标均小于2.5，达到GB5599的优级标准。
（下转第60页）
1—起吊螺座；2—防脱落臂；3—吊杆座；4—联接螺栓；5—齿轮箱下箱；6—排油螺塞；7—油位观察玻璃；8—注油螺塞；9—观察盖；10—齿轮箱上箱；11—筋板。
图2
齿轮箱外形图
-42-
（上接第42页）
3）在美国IV级线路上运行时，在80km/h速度内，除个别工况的平稳性指标大于2.5，小于2.75，达到GB5599-85的良级标准外，其它工况下的横向和垂向平稳性指标均小于2.5，达到GB5599-85的优级标准。
4.3车辆曲线通过安全性预测
Tc、Mp、M三种地铁车辆在各种工况下设置的各种线路工况通过曲线时，轮轨横向力Q、轮轴横向力
H、脱轨系数Q/P、轮重减载率△P/P和倾覆系数D等各项动力学指标都在GB5599和UIC518相关规定的标准之内，满足车辆的运行安全性要求。
5试制及试验
目前，该国产转向架组装试制已完成，并进行了除随整车试验外的转向架各项例行试验和型式试验，各项性能指标均满足要求。
6结束语
80km/h速度级A型地铁国产牵引系统车辆转向架是在本公司ZMA080型转向架基础上，通过对构架横梁、电机吊挂座进行设计优化，以适应国产电机的安装。同时对齿轮箱进行了自主研发设计，对信标天线横梁安装座进行了创新设计。该转向架采用了趋于径向导向功能的人字橡胶一系簧、全空气弹簧承载结构、无磨损中心牵引销、Z型拉杆牵引和双S型辐板整体车轮及不需整体退火构架焊接工艺等技术。
该转向架的研制为公司地铁转向架设计研发，特别是齿轮箱的设计研发积累了设计经验和制造技术，为公司可持续发展打下了基础。
参考文献：
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挤压比
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究[J].电力机车与城轨车辆，2011（2）.
进行资源管理，资源的提供者向平台注册中心注册资源，使用者向注册中心获取资源授权后使用本平台的相关资源。
4.4传输子系统
平台的无线传输方式包括GPRS/GSM、WLAN和3G，其中GPRS/GSM用于在途机车的实时和故障信息的传输，此类信息的特点是实时性要求高，但数据量小。WLAN用于入库机车数据转储，此类信息的特点是实时性要求不高，但数据量很大。3G用于在途机车的视频信息传输，此类信息的特点是实时性要求高，且对网络传输延时、带宽等有较高要求。GPRS/GSM和WLAN等无线传输采用LAIS系统的无线传输功能。3G通信在视频子系统中实现，如果将来LAIS系统扩展了3G传输功能，则可取消视频子系统的3G插件。
5平台安装
平台的车载系统在机车上安装可选择机柜式或机箱式。机柜式安装需要540mm×600mm×1000mm （宽×深×高）的空间，比较适合在新车安装时；机箱式安装需要500mm×350mm×300mm（宽×深×高）的空间，比较适合在旧车改造时。
6平台应用
通过成都运达、株洲所、武汉正远等多家单位的联合研发，此平台已经研制成功，并在HX D3、HX N3、HX N5、SS7E、HX D3等车型上进行了装车试验。在两年的试运行中，平台运行稳定，为用户对机车的远程监测、状态检修等提供了实际支持。后续阶段的主要目标是通过故障数据的长期积累和分析，建立更完善的故障诊断专家库；同时使车载信息采集更完备，为各类地面用户系统提供全面的数据支持。
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动，2007（4）.
-60-
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