《铁道车辆工程》教学课件PPT
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车辆工程车辆工程主讲教师：黄运华主讲教师：黄运华西南交通大学机械工程学院西南交通大学机械工程学院第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架一、摆式列车的提出一、摆式列车的提出提高旅客列车的运行速度，主要有以下两条途径：1修建高速铁路，开行高速旅客列车；2改造既有线路，开行摆式旅客列车。第一节第一节 摆式列车的基本原理摆式列车的基本原理第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的提出摆式列车的提出原因：原因：修建高速铁路投资大，建设周期长，在日本、法国、德国、西班牙等少数发达国家采用，中国近年来也新修了不少高速客运专线。而既有铁路由于曲线多、曲线半径小，且由于客、货列车共线，线路曲线外轨超高设置受到一定限制，因此，既有线路的曲线限制了旅客列车速度的提高。当列车通过曲线时，线路曲线超高不足限制了列车通过速度的提高，如果车体能够向曲线内侧倾斜一定的角度，使车体重力产生更大的横向分力，在未平衡离心力不增加的条件下，以减少由于曲线外轨超高不足而对列车曲线通过速度的限制，即相当于增加了曲线外轨超高，可以提高列车通过曲线的速度而不降低旅客舒适度，基于此，提出了摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的基本原理是：在列车通过曲线时，车体倾摆装置使车体向曲线内侧倾斜一定角度，部分抵消列车通过曲线时车体未被平衡的离心加速度，使作用在旅客身体上的离心加速度保持在容许的范围之内，从而提高列车通过曲线时的运行速度。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架 （a）传统列车 （b）被动倾摆 （c）主动倾摆 (车体倾摆角=+)(车体倾摆角=+)对于普通列车，列车通过曲线时的速度V（km/h）为：对于摆式列车，通过曲线时的速度V为：2S车轮左右滚动圆横向间距，对于中国的准轨铁路，2S=1493mm。车体倾摆角，deg。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架车体倾摆角与当量超高车体倾摆角 ()1234566.578当量超高(mm)265278104131157171184211摆式列车曲线提速实例（单位：km/h）曲线半径(m)R250R300R350R400R500R600R1000R1500常规车辆71778389100109141172摆式车辆38189961031151261621996.593101110117131143185226注：计算中取超高h=125 mm，欠超高 =110 mm采用摆式旅客列车提高通过曲线的速度后，可以缩短旅行时间，提高旅客的旅行速度，主要原因是：(1).采用车体倾摆技术可以弥补线路曲线外轨超高不足，以提高列车通过曲线的速度；(2).列车曲线通过速度提高后,减少了由于曲线限速所需要的进入曲线前制动减速过程和出曲线后加速过程所占用的时间。摆式列车摆式列车提速机理提速机理第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架1、根据倾摆原理的不同，摆式列车分为被动摆式列车和主动摆式列车两种。2、按照倾摆机构安装位置的不同，摆式列车又可分为簧上摆和簧间摆两种。二、摆式列车的分类二、摆式列车的分类第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架被动摆式列车:被动摆式列车的摆心在重心上方，可利用离心力的作用使车体自然地向曲线内侧倾斜，故又称为自然摆或无源摆。被动倾摆的倾摆角度一般达到3.55,倾摆角度较小，列车提速的幅度不大，由于倾摆装置存在阻力,进入和驶出曲线时车体倾摆滞后,舒适性较差。日本的283系，西班牙的Talgo Pendular等采用此形式。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架主动摆式列车特点：主动摆式列车的摆心在重心附近，但必须依靠一外加的动力源，才能够使车体产生必要的倾斜，故又称为有源摆式列车或强制摆式列车。主动倾摆的车体倾摆角可达810，列车提速幅度较大，倾摆中心也可较低，车体重心横移小，对舒适性和车辆的安全性有利，但结构相对复杂。瑞典的X2000、德国的VT611、意大利的ETR460等采用此形式。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架簧上摆的特点：簧上摆是指包括作动器在内的倾摆机构布置在二系悬挂之上、车体之下的倾摆方式。采用簧上摆结构，倾摆机构直接作用于车体，车体倾摆角不受损失，但在倾摆过程中，车体中心横向偏移较大，二系弹簧受力状况较差，往往需要安装二系横向主动悬挂装置。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架簧间摆的特点：簧间摆是指包括作动器在内的倾摆机构都布置在一、二系悬挂之间的倾摆方式。采用簧间摆结构，二系弹簧和车体一起倾摆，二系弹簧受力不受倾摆的影响，受力状况较好，一般情况下，不需要二系横向主动悬挂装置。缺点是在倾摆过程中，二系弹簧要变形，车体实际倾摆角小于理论倾摆角。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车的倾摆机构模式及特点：四连杆式倾摆机构：车体及摆枕通过四连杆机构吊挂在转向架上，如意大利Fiat 公司ETR系列摆式列车、瑞典X2000摆式列车、德国VT611、VT612摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架德国VT611四连杆倾摆机构滚动导轨式倾摆机构：摆枕上设置滚动导轨，转向架上设有对称安装的转动滚子，车体通过在滚子上的滚动实现倾摆，如Fiat 公司为英国提供的WCML摆式列车、日本381 系摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架扭杆式倾摆机构：通过控制车体左右两端抗侧滚扭杠的长度差实现车体倾摆，如德国Talbot公司研制的VT614 摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架空气弹簧差压式倾摆机构：通过控制车体左右2 个空气弹簧高度差实现车体倾摆，但其倾摆角度受空簧升高量影响，最多只能达到2左右，车速提高10%左右。如日本早期的摆式列车。第五章第五章 摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架摆式列车及城市轨道交通车辆转向架转向架
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