延 伸 阅 读

残余应力地铁车辆断裂构架货车技术参数加载可靠度裂纹扩展履带车辆磨损疲劳蠕变失效失效分析寿命预测卸载应力集中转向转向架

如今，CRH380A每天都在武广、沪杭、海南东环和京沪高铁上飞驰，截至2011年11月15日，CRH380A高速动车组已累计安全运营超过3000万公里，相当于绕地球750圈，转向架的高安全性、高可靠性得到充分验证。是什么技术使CRH380A在高速运行下做到“鸡蛋不滚，杯水不晃”？答案是车厢底下的“转向架”，正是这一核心技术，默默无闻地保证着CRH380A高速列车安全、可靠和平稳的运行。

    为充分认识“转向架”，11月23日，记者再次走访了南车青岛四方机车车辆股份有限公司高速列车实验室。

    车轮与钢轨的磨耗达到高度默契

    一走进实验室，便看见一台银灰色的CRH380A转向架构架正在试验台上一次次接受“砰砰”地冲击，实验室负责人告诉记者，这是转向架正在进行的一千万次循环加载的疲劳试验。

    转向架是高速动车组的走行装置，顾名思义，是负责完成整个车辆走行任务的部件。它相当于汽车的底盘和车轮，具有承载、减振、导向、牵引、制动等作用。它由构架、轮对、牵引装置、驱动装置、基础制动装置、弹簧减震装置等部件组成，决定了高速动车组运营速度、运行安全和运行品质，是高速动车组的核心部件之一。

    2004年，中国南车四方股份公司在引进国外技术的基础上，进行了一系列技术创新。“在引进技术的基础上，我们首先确立了我国高速转向架轮轨匹配的技术标准。”南车四方转向架设计主审虞大联介绍说，登山运动员要有一双好的登山鞋，不仅要合脚，还要防滑、耐磨，而这些特点正是转向架的车轮与钢轨之间“钢与钢”之间磨耗要达成的默契，这就是转向架的轮轨匹配技术，国外的高速列车通常采用4至6mm轮轨间隙的限值，但我国的高速动车组要求既能在小半径既有线运行，又能在客运专线上高速运行，国外车轮踏面外形不能满足要求，研发人员通过车辆动力学性能、轮轨接触应力、磨耗性能仿真分析，提出了适应我国钢轨的LMA型车轮踏面外形，并使轮轨间隙拓展至9mm，降低了轮轨作用力，减少了轮轨磨耗，解决了高速动车组跨线运行问题，实现了技术上的重大突破。

    在CRH2型基础上全面创新五大系统

    在南车四方转向架分厂，陈列着CRH2型时速200公里和CRH380A两种转向架，这两个外行人看起来相似，内行人看起来很不一样的转向架，其内在蕴含的不同有哪些？

    “南车四方在转向架的研制方面一直处于行业内领先地位，但是面临时速380公里高速动车组的转向架的研制时，我们还是感到了史无前例的挑战，CRH2型时速200公里转向架和世界上运营速度最快的CRH380A转向架有很大的不同。”南车四方转向架开发部部长马利军说。

    的确，随着速度提升，系统耦合作用更为强烈，线路激扰和气动作用显著增强，如何解决抗高速脱轨、蛇行失稳、线路激扰等问题是高速转向架设计突破的关键。

    “依托科技支撑计划，利用国家高速动车组总成工程技术研究中心、高速列车系统集成国家工程实验室平台，在确定我国轮轨匹配的技术标准后，在CRH2型时速200公里转向架基础上，我们对构架、高速轮对、驱动装置、基础制动装置、弹簧减振系统进行了全面创新，系统解决了高速抗脱轨安全性、蛇行运动失稳、线路激扰等问题。”马利军说。

    CRH380A转向架有八个主要装置、上百个零部件，为确保CRH380A的高安全性，南车四方结合线路实测载荷谱进行了全寿命设计，提高了关键部件的安全冗余，在对CRH380A的每个部件试验时，都有“苛刻”的评判标准。在北京交通大学的结构强度实验室进行构架静强度试验时，南车四方的科研人员和北交大的孙守光教授、李强教授将应变片（传感器）布置了700多个，而正常情况下的转向架只布置有150多个，20多名科研人员历时20多天进行了40多个工况的试验。

    据了解，CRH380A转向架的构架进行了1000万次、各吊座又追加200万次疲劳试验，车轴、车轮进行了1000万次疲劳试验，强度裕量充足。

    首次加装失稳检测和抗侧滚扭杆装置

    弹簧减振系统的创新也是确保CRH380A高安全的重要手段。南车四方科研人员根据我国典型的无砟轨道激扰特征，系统优化匹配弹簧、减振器参数，并在CRH380A高速动车组首次加装了失稳检测装置和抗侧滚扭杆装置。失稳检测装置可时时进行运行稳定性监测，而抗侧滚扭杆装置则类似于拐杖，在弯路上能及时进行调整，保持平衡。

    转向架同时是列车运行舒适性重要保障，为确保CRH380A运行的舒适性，南车四方的研发人员采用动力学精细仿真分析，并把仿真分析结果与实验台、线路试验过程中进行比对验证，循环优化。例如，为了优化空气弹簧阻尼孔参数，南车四方的科研人员经过大量的仿真分析，首先确定了12至20毫米的直径范围，然后逐个调整空气弹簧的结构，逐个参数进行比对试验，通过大量数据的整理、分析，科研人员在1068公里的武广线历时一个多月，终于确定了一个最准确的参数，满足了列车高速运行安全性和舒适性要求。

    历经45项动力学及结构强度仿真分析，52项台架试验，15次线路试验，最终CRH380A转向架的各项技术性能优良，高速转向架技术取得突破。