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[摘 要]近几年来，我国铁路货车技术实现了突飞猛进的发展，但高速货车转向架技术仍处于空白階段。参考国外高速货车特点和我国铁路货车现状，探讨我国高速货车转向架的设计模式。
[关键词] 高速；货车转向架；模式
中图分类号 ： U2701331 文献标志码 ： A 文章编号：
近年来，随着各种新技术的不断引进和创新，我国铁路货车技术实现了突飞猛进的发展。通用货车实现升级换代，制造工艺得到重大突破，重载运输及相关配套技术日新月异，诸多成果已接近和达到了世界发达国家水平。同时，为了适应市场经济的发展需要，我国铁路货车也完成了120km/h提速设计和改造。
然而，与铁路货车发达的国家发展相比，我国货车在“高速”方面仍存在较大差距。货车高速的关键是有高速转向架，这项技术目前我国仍处于空白阶段。
高速货车转向架的标志是最高运行速度160km/h，法国的Y37型转向架、德国的DRRS货车转向架、瑞典的SJ型转向架、美国的Swing Motion摇动式转向架都已实现了这一突破。
货车转向架一般由轮对轴承定位装置、构架、摇枕及中央悬挂装置、基础制动装置等结构组成。我国如何发展高速货车转向架，采用何种结构模式，笔者认为应从以下几方面探讨：
一、构架
目前，货车转向架可分为焊接构架式和铸钢三大件式两种。欧洲国家货车转向架基本上采用焊接构架式，北美、前苏联及中国等国家采用铸钢三大件式。两种形式相对，三大件转向架的在高速时菱形变形严重，影响车辆运行稳定性，只有结构上采取措施增加抗菱能力来解决。而欧洲国家通用的H型焊接构架为一体式结构，彻底消除了菱形变位，重量轻，可以保证了车辆良好的横向运动稳定性，而且容易实现盘形制动和双侧踏面制动，故高速货车转向架构架适合采用焊接构架。
二、轴箱定位
货车转向架的轴箱定位有多种模式，采用形式的不同，除了影响轮对与构架的定位质量外，还直接影响簧下重量。簧下重量越大，转向架动力学性能越差，轮轨作用力也越大，对车辆高速的影响就越差。我国传统的货车转向架使用承载鞍导框式定位结构，一系悬挂，即采用摇枕弹簧结构，簧下重量很大。目前，减小簧下重量的方式主要由两种：其一是主悬挂系统位于中央的三大件式转向架，如Swing Motion、SJ、Scheffel等，在侧架与轴箱之间加装了弹性橡胶垫，我国提速转向架中转K6和转 K1也采用了该模式，实际运用效果良好。其二是完全采用轴箱弹性悬挂形式，如Y25、 Y37、DRRS、 DB-661、TF25等整体构架式转向架，以轴箱悬挂为主悬挂，主悬挂系统都具有两级或多级非线性特性。
两种模式在实际运用中对比发现，采用轴箱弹性悬挂形式能更好减小簧下重量，获得更好的运用性能，因此，轴箱弹性悬挂是高速货车转向架的最理想设计模式。
三、二系悬挂
为保证车辆在高速情况下能稳定运行，轴箱定位的刚度值就不能太小。货车由于载重大的原因，在空重车工况下载荷差异大，又受到限界和车钩高度的限制，货车转向架垂向总挠度及空重车状态下垂向挠度差有严格限制，所以要改善货车转向架的垂向性能困难较大。除垂向外，车辆速度提高以后，对车辆的横向平稳性也提出了新的要求。影响车辆横向平稳性的因素较多，但最重要的因素是转向架的二系横向刚度值。横向刚度大，则车辆横向稳定性越差。因此，高速货车转向架应采用不同结构，尽量降低二系横向刚度。
四、旁承
旁承在转向架最初的作用是减小车体的侧滚，为适应车辆通过曲线的需要，一般在上下旁承间留有间隙。但随着货车速度的提高，有间隙旁承已无法保证车辆稳定性的要求，车辆在高速运行中容易出现蛇形运动，对车辆的运行安全造成很大威胁。
如何抑制车辆运行中的蛇形运动，目前在车辆设计时通常有两种模式。其一是采用客车模式，在车体和转向架构架间安装抗蛇行减振器；其二采用常接触弹性旁承来取代传统的有间隙刚性旁承。两种模式对比，抗蛇行减振器虽可以在200km/h及以上速度有效地较少蛇形运动，但受到货车结构和制造成本的限制。而加装常接触弹性旁承后，上下旁承在相对回转时可以提供良好的阻尼，对于提高车辆的运动稳定性是非常有效的。而且上下旁承接触更能有效地抑制车体的侧滚，避免车体侧滚出现刚性冲击和降低轮重减载率。
常接触弹性旁承的回转力矩大，也会恶化车辆的曲线通过性能，因此在选择常接触弹性旁承的回转阻力矩时，要同时兼顾运动稳定性和曲线通过性能。另外，常接触弹性旁承纵向间隙会直接影响其抗蛇行性能。故高速货车转向架应尽量选择无纵向间隙、回转阻力矩适宜的常接触弹性旁承，以便更有效提高车辆的运动稳定性。
五、心盘
受结构和制造成本的限制，货车一般采用上下心盘结合的结构，用以传递列车纵向力和车辆垂向力。此外，在车体与转向架相对回转时，依靠上下心盘间的摩擦，还能提供回转力矩以提高车辆的抗蛇行稳定性。
与旁承提供的回转力矩不同，心盘提供的回转力矩时随载荷的增加而加大。心盘提供过大的回转力矩会同样恶化车辆的曲线通过性能，因此在选择心盘的回转阻力矩时，也要同时兼顾运动稳定性和曲线通过性能。
目前，货车转向架心盘通常有两种。传统三大件式转向架一般采用平面心盘，而欧洲国家的焊接构架式转向架则基本上采用球面心盘。两种模式的心盘相比，球面心盘具有更大的接触面，其承载均匀，心盘磨耗小，故高速货车转向架适合采用球面心盘。
六、基础制动装置
车辆常用的基础制动装置有踏面制动和盘形制动，而踏面制动又可分单侧和双侧两种。货车转向架究竟采用何种基础制动，主要取决于对制动距离的要求及转向架结构模式。美国铁路对制动距离要求不高，以SwingMotion为代表，三大件式转向架受结构制约，实现盘形制动困难，所以仍采用单侧踏面制动。欧洲铁路对制动距离要求较高，120km/h以下的转向架采用单侧或双侧踏面制动，当速度提高到140km/h以上时，普遍采用盘形制动加防滑器的方式。
我国铁路对制动距离有明确规定，同欧洲标准基本接近，故可吸取欧洲国家高速货车转向架经验，基础制动装置可采用盘形制动加防滑器的形式。
七、轴重和轮对
高速货车应结合铁路现状和发展，建立自己的设计标准。欧洲国家采用UIC 501-1标准车轮，轮径一般为920 mm；速度120km/h以下的转向架轴重为22.5t， 140 km/h为20t， 160km/h为18t。我国在尚无高速货车标准条件下，可参考欧洲标准或我国高速客车标准。
高速货车是铁路货车发展的必然趋势，而高速转向架是实现高速货运的前提。在研究高速货车转向架发展模式和设计时，不应割裂转向架结构间的联系，要综合考虑各种积极因素，吸纳国外高速货车的先进经验，结合我国货车转向架的实际情况，以实现转向架性能的最优化。
参考资料：
[1] 高速货车转向架的发展.吴铎，铁道车辆，1994年
[2] 德国高速货车转向架.傅茂海等，国外铁道车辆，2001年
[关键词] 高速；货车转向架；模式
中图分类号 ： U2701331 文献标志码 ： A 文章编号：
近年来，随着各种新技术的不断引进和创新，我国铁路货车技术实现了突飞猛进的发展。通用货车实现升级换代，制造工艺得到重大突破，重载运输及相关配套技术日新月异，诸多成果已接近和达到了世界发达国家水平。同时，为了适应市场经济的发展需要，我国铁路货车也完成了120km/h提速设计和改造。
然而，与铁路货车发达的国家发展相比，我国货车在“高速”方面仍存在较大差距。货车高速的关键是有高速转向架，这项技术目前我国仍处于空白阶段。
高速货车转向架的标志是最高运行速度160km/h，法国的Y37型转向架、德国的DRRS货车转向架、瑞典的SJ型转向架、美国的Swing Motion摇动式转向架都已实现了这一突破。
货车转向架一般由轮对轴承定位装置、构架、摇枕及中央悬挂装置、基础制动装置等结构组成。我国如何发展高速货车转向架，采用何种结构模式，笔者认为应从以下几方面探讨：
一、构架
目前，货车转向架可分为焊接构架式和铸钢三大件式两种。欧洲国家货车转向架基本上采用焊接构架式，北美、前苏联及中国等国家采用铸钢三大件式。两种形式相对，三大件转向架的在高速时菱形变形严重，影响车辆运行稳定性，只有结构上采取措施增加抗菱能力来解决。而欧洲国家通用的H型焊接构架为一体式结构，彻底消除了菱形变位，重量轻，可以保证了车辆良好的横向运动稳定性，而且容易实现盘形制动和双侧踏面制动，故高速货车转向架构架适合采用焊接构架。
二、轴箱定位
货车转向架的轴箱定位有多种模式，采用形式的不同，除了影响轮对与构架的定位质量外，还直接影响簧下重量。簧下重量越大，转向架动力学性能越差，轮轨作用力也越大，对车辆高速的影响就越差。我国传统的货车转向架使用承载鞍导框式定位结构，一系悬挂，即采用摇枕弹簧结构，簧下重量很大。目前，减小簧下重量的方式主要由两种：其一是主悬挂系统位于中央的三大件式转向架，如Swing Motion、SJ、Scheffel等，在侧架与轴箱之间加装了弹性橡胶垫，我国提速转向架中转K6和转 K1也采用了该模式，实际运用效果良好。其二是完全采用轴箱弹性悬挂形式，如Y25、 Y37、DRRS、 DB-661、TF25等整体构架式转向架，以轴箱悬挂为主悬挂，主悬挂系统都具有两级或多级非线性特性。
两种模式在实际运用中对比发现，采用轴箱弹性悬挂形式能更好减小簧下重量，获得更好的运用性能，因此，轴箱弹性悬挂是高速货车转向架的最理想设计模式。
三、二系悬挂
为保证车辆在高速情况下能稳定运行，轴箱定位的刚度值就不能太小。货车由于载重大的原因，在空重车工况下载荷差异大，又受到限界和车钩高度的限制，货车转向架垂向总挠度及空重车状态下垂向挠度差有严格限制，所以要改善货车转向架的垂向性能困难较大。除垂向外，车辆速度提高以后，对车辆的横向平稳性也提出了新的要求。影响车辆横向平稳性的因素较多，但最重要的因素是转向架的二系横向刚度值。横向刚度大，则车辆横向稳定性越差。因此，高速货车转向架应采用不同结构，尽量降低二系横向刚度。
四、旁承
旁承在转向架最初的作用是减小车体的侧滚，为适应车辆通过曲线的需要，一般在上下旁承间留有间隙。但随着货车速度的提高，有间隙旁承已无法保证车辆稳定性的要求，车辆在高速运行中容易出现蛇形运动，对车辆的运行安全造成很大威胁。
如何抑制车辆运行中的蛇形运动，目前在车辆设计时通常有两种模式。其一是采用客车模式，在车体和转向架构架间安装抗蛇行减振器；其二采用常接触弹性旁承来取代传统的有间隙刚性旁承。两种模式对比，抗蛇行减振器虽可以在200km/h及以上速度有效地较少蛇形运动，但受到货车结构和制造成本的限制。而加装常接触弹性旁承后，上下旁承在相对回转时可以提供良好的阻尼，对于提高车辆的运动稳定性是非常有效的。而且上下旁承接触更能有效地抑制车体的侧滚，避免车体侧滚出现刚性冲击和降低轮重减载率。
常接触弹性旁承的回转力矩大，也会恶化车辆的曲线通过性能，因此在选择常接触弹性旁承的回转阻力矩时，要同时兼顾运动稳定性和曲线通过性能。另外，常接触弹性旁承纵向间隙会直接影响其抗蛇行性能。故高速货车转向架应尽量选择无纵向间隙、回转阻力矩适宜的常接触弹性旁承，以便更有效提高车辆的运动稳定性。
五、心盘
受结构和制造成本的限制，货车一般采用上下心盘结合的结构，用以传递列车纵向力和车辆垂向力。此外，在车体与转向架相对回转时，依靠上下心盘间的摩擦，还能提供回转力矩以提高车辆的抗蛇行稳定性。
与旁承提供的回转力矩不同，心盘提供的回转力矩时随载荷的增加而加大。心盘提供过大的回转力矩会同样恶化车辆的曲线通过性能，因此在选择心盘的回转阻力矩时，也要同时兼顾运动稳定性和曲线通过性能。
目前，货车转向架心盘通常有两种。传统三大件式转向架一般采用平面心盘，而欧洲国家的焊接构架式转向架则基本上采用球面心盘。两种模式的心盘相比，球面心盘具有更大的接触面，其承载均匀，心盘磨耗小，故高速货车转向架适合采用球面心盘。
六、基础制动装置
车辆常用的基础制动装置有踏面制动和盘形制动，而踏面制动又可分单侧和双侧两种。货车转向架究竟采用何种基础制动，主要取决于对制动距离的要求及转向架结构模式。美国铁路对制动距离要求不高，以SwingMotion为代表，三大件式转向架受结构制约，实现盘形制动困难，所以仍采用单侧踏面制动。欧洲铁路对制动距离要求较高，120km/h以下的转向架采用单侧或双侧踏面制动，当速度提高到140km/h以上时，普遍采用盘形制动加防滑器的方式。
我国铁路对制动距离有明确规定，同欧洲标准基本接近，故可吸取欧洲国家高速货车转向架经验，基础制动装置可采用盘形制动加防滑器的形式。
七、轴重和轮对
高速货车应结合铁路现状和发展，建立自己的设计标准。欧洲国家采用UIC 501-1标准车轮，轮径一般为920 mm；速度120km/h以下的转向架轴重为22.5t， 140 km/h为20t， 160km/h为18t。我国在尚无高速货车标准条件下，可参考欧洲标准或我国高速客车标准。
高速货车是铁路货车发展的必然趋势，而高速转向架是实现高速货运的前提。在研究高速货车转向架发展模式和设计时，不应割裂转向架结构间的联系，要综合考虑各种积极因素，吸纳国外高速货车的先进经验，结合我国货车转向架的实际情况，以实现转向架性能的最优化。
参考资料：
[1] 高速货车转向架的发展.吴铎，铁道车辆，1994年
[2] 德国高速货车转向架.傅茂海等，国外铁道车辆，2001年