3编组70%低地板有轨电车铰接系统设计

3编组70%低地板有轨电车铰接系统设计

李涛

中国建筑第八工程局有限公司，辽宁 沈阳 110000

摘要：本文介绍了一种3编组70%低地板有轨电车的编组型式、车辆铰接型式和铰接系统设计方案，并对铰接系统方案进行验证。

关键词：3编组 70%低地板 有轨电车 铰接系统

1前言

低地板有轨电车运量大、造价低、工期短、绿色环保、运行平稳、舒适、转弯半径小、方便乘客上下车，并具备城市观光效果等诸多优点，深受各城市的青睐。目前国内外70%低地板和100%低地板有轨电车应用非常广泛。100％低地板有轨电车技术相对复杂，对系统可靠性要求高，关键技术尤其是动力转向架的独立车轮牵引控制系统设计难度大，造价高、维护成本高。而70％低地板车则以其技术成熟、造价低、维护成本低等优势得以继续使用。

有轨电车自十九世纪末发展到现在，国内外有轨电车主要有3节编组=Mc+Tp+Mc=，4节编组=Mc+M-Tp+Mc=，5节编组=Mc+F+Tp+F+Mc=形式的70%低地板或100%低地板有轨电车。此次研制的沈抚新区有轨电车，线路全长约5.2km，建成后与沈阳市浑南有轨电车5号线贯通运营，是贯通沈抚新区核心区有轨电车东西骨干线，架起了沈抚新区和沈阳市的连接桥梁。在满足运营条件的基础上，车辆采用3编组70%低地板有轨电车。

2 车辆编组

沈抚新区有轨电车列车采用三车辆编组形式，相邻的两车体之间采用铰接连接。铰接系统选用固定铰、转动铰、自由铰组合形式。

编组方式：=Mc1+Tp+Mc2=，Mc1、Mc2：带司机室的动车，Tp：无司机室带受电弓的拖车。

3铰接系统

3.1铰接系统配置

铰接装置位于每个模块间，它将相临模块连接在一起，承载车辆间纵向、垂向及横向载荷，补偿车辆间制动力、牵引力的差值，以及各车垂向和横向载荷的差值，并通过铰接装置的调整垫板补偿车体制造公差。

铰接地板主要为承载作用，同时与贯通道协同配合在满足车辆曲线通过要求的前提下，减少各工况下贯通道地板缝隙，防止对乘客伤害保证乘客在车辆运行时能够自由、安全的通过。

3.2铰接系统介绍及主要技术参数

3.2.1 固定铰

固定铰连接车辆相邻模块,安装于车体底架端部,传递车辆间纵向力和横向力，承受车辆垂向载荷的机构。且固定铰与铰接地板连接，承载铰接地板。

固定铰主要包括左右两个安装座和一个中间轴承连接装置，中间轴承（金属关节轴承）连接装置和安装座通过螺纹塞连接，整个固定铰都用螺栓固定在底架端梁上，运动时固定铰接装置与上部的转动铰接装置配合，能够使本模块间的铰接系统可以实现沿Z轴的运动。固定铰技术参数要求如下表1所示：其中，x-纵向，y-横向，z-垂向

表1 固定铰参数要求

3.2.2 转动铰

转动铰连接车辆相邻模块，安装于车体上部，限制车辆模块间的俯仰和侧滚运动，允许车辆间的水平转动，并传递车辆顶部横向力和纵向力的机构。

转动铰位于折棚的上部，安装在车顶的安装座上，转动铰主要由关节轴承、转接座、固定支座、橡胶轴承、调节杆等组成，通过关节轴承和橡胶轴承与各自销轴中间的相对转动，同时与固定铰配合使用，实现车辆间的水平转动。转动铰技术参数要求如下表2所示：其中，x-纵向，y-横向，z-垂向

表2 转动铰参数要求

3.2.3 自由铰

自由铰连接车辆相邻模块，安装于车体上部，限制车辆模块间侧滚运动，允许车辆间的水平转动和俯仰运动，传递车辆顶部横向力的机构。

自由铰为一拉杆结构，由两侧安装座、中间拉杆组成，拉杆两侧为关节轴承。自由铰和固定铰的安装方式使相邻车厢能够进行俯仰运动（沿列车的纵方向即沿X轴进行）。自由铰技术参数要求如下表3所示：

表3 自由铰参数要求

3.2.4 铰接地板

铰接地板具有防滑功能，满足乘客在客室之间的穿行。同时满足线路所有工况的曲线通过需求。

铰接地板由支撑臂、磨耗板、磨耗块、旋转地板、压板组成；支撑臂通过螺钉固定在一侧车体，支撑臂上端设有可调螺纹座，以适应装配误差，方便安装紧固旋转地板；磨耗板、磨耗块通过螺钉分别固定在固定铰及另一侧车体上，其共同组成了地板的支撑磨耗平台。在车体的另一侧，地板端部设有压板组成，防止车辆通过曲线时地板系统起跳。

旋转主体部分由两侧对称的两部分组装而成，以减少装配劳动强度。每部分由两块不锈钢花纹板组成，其通过折页将前后两侧的2个踏板页连接，一侧通过螺钉紧固在车体及支撑臂上，另一侧通过安装在车体上的磨耗块及压板垂向支撑。铰接地板参数如下表4所示：

表4 铰接地板参数要求

4 铰接系统配置验证

4.1铰接系统曲线通过验证

25m平面曲线车辆间最大转动角度15.1°，铰接系统转动角度±27°，满足最小平面曲线通过要求。

考虑转向架一系、二系失效情况下，1000m竖曲线曲线车辆间最大转动角度1.4°，自由铰系统转动角度±4°，满足最小竖曲线通过要求。

4.2铰接系统强度验证

通过仿真计算及拉伸、压缩、承载试验验证铰接系统满足设计参数要求，并对单个铰接进行1000万次疲劳试验，铰接系统无变形或出现裂纹等异常情况。

通过车体静强度试验（试验工况见表5）验证，铰接系统在各种工况下性能满足要求，试验后铰接系统功能正常。

表5 试验工况

5 结束语

有轨电车车辆模块之间连接通过铰接系统连接来实现，能够满足车辆之间水平、旋转和俯仰等运动。通过对车辆编组选型介绍、铰接系统的确定及验证、证明了此种3编组车辆铰接系统设计的合理性。
参考文献：
 【1】杨阳，李芾，夏迎旭，蒋宽.70%低地板车辆几何曲线通过及其动力学性能研究.铁道机车车辆，第35卷第5期，2015年10月.