高速列车摆式车体的发展综述.doc

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1、高速列车摆式车体的发展综述摘要：介绍了高速列车采用摆式车体的必要性，以及我国当前高速列车摆式车体的现状，叙述了它的结构、分类和工作原理。关键词：摆式车体倾摆装置结构提速效果中图分类号：U292.91+4文献标识码：A文章编号：1摆式车体的设计思想对于高速列车，既有线路在转弯处的外轨超高所产生的水平分力已远远不足以提供高速转弯所需要的向心力。若采用控制式摆式车体，线路不需要改造，通过安装在车体和机架（下摇枕）之间的摆动机构使车体在转弯时进一步向内侧倾斜，其效果是对于车体增大了向心力，等效于增大外轨超高，可满足高速转弯的

2、需耍。2摆式车体的原理2.1工作原理当列车高速通过曲线时，会产生与曲线半径和运行速度相对应的离心加速度肌此时，乘客会受到向曲线外侧甩出去的力，使乘坐舒适性变差。因此，采取了将曲线外轨加高的曲线超高，使车体向内侧倾斜，这样，将乘客受到的过离心加速度3减小，但是，如果曲线超高过大时，列车在曲线停车时就有向内侧倾倒的危险。因此，超高大小需有一定的限制。当曲线通过速度加快时，会产生以曲线超高也不能相抵消的过离心加速度ao这些量之间存在以下的关系:式中：V—运行速度；g—重力加速度；R—曲线半径；—曲线外轨超高；G一轨距。2.

3、2倾摆装置主动控制摆式车体的倾摆装置包括倾摆机构、作动器和动力源3个部分。倾摆机构有2种主要的类型:一种是簧上摆，其倾摆机构置于第二系弹簧以上，车体通过2根斜吊杆悬挂在摇枕上;另一种是簧间摆，其倾摆机构置于第一系和第二系弹簧之间，它也是由2根斜吊杆组成。簧上摆的优点是作动器所受的振动和冲击较小，缺点是需要设置车体的对中控制；簧间摆则与之相反，作动器所受的振动和冲击较大，但不需要设置车体对中装置。作动器是动力源的执行机构。作动器有2种类型:一种是油压作动器,相应的动力源是油压生成系统;另一种是电气-机械作动器，相应的动

4、力源是电子-电源器件。油压作动器L1有多年的发展丿力史，结构成熟，其优点是动力大、执行件体积小，而且传动刚度大,响应速度快;缺点是每节车都要有单独的动力源，维护保养要求高。电气-机械作动器是最近儿年从军用产品移植过来的，它的优点是以电能作为动力源，结构简单，总体体积小，重量轻,维修保养方便，但执行件体积较大，技术难度高。油压系统有长期可靠运行的良好记录，电气-机械系统虽然在摆式车体上使用时间不长，但优点突出，如能经得起长期运行考验，很可能是今后的发展方向。2.3控制方式对于控制方式，冃前正处于多方案比较之中，而且试验

5、室研究与实际线路运行情况还有差别。其中一种控制模式：在车体上装有加速度计，测量其横向加速度。给定一信号值作为车体倾斜调节的规定。将这一规定值送给一个P调节器。P调节器的输出信号便是给伺服放大器的电流基准。这是一个闭环调节回路。因此，放大器的电流总是与电流基准成正比。伺服放大器的输出信号便是伺服阀的输入信号。一个伺服阀控制两个倾斜控制油缸。油缸再改变转向架与摇枕间的角度，最终使车体的倾斜达到要求。对于实车或线路试验,尚需一套备用系统,以确保列车行车安全。以瑞典XZ型摆式列车为例，备用系统是一套数字/模拟系统，在计算机中

6、一块单独印制电路插件板上进行D/A转换。在这块插件板上还有一个模拟调节器，它可以在计算机丧失功能时取代计算机。在这种情况下，这二备用系统控制一个自身的放大器和一个自身的伺服阀，并在由计算机控制的有关组件失灵时发挥作用。由正常运行到备用系统运行的转换是自动完成的。3摆式车体分类摆式车体可以分为2种基本的类型：自然摆和主动摆的车体。所谓摆是指重心比原来的支点低，能在重力与离心力合力的方向上自然地倾斜的装置。当摆的支点作等速圆运动时，也就是以一定的速度作一定曲线运行时，按照其曲线半径或速度自动地取得必要的倾斜，使乘坐摆式列

7、车的人感到象在其正上方那样的感觉。利用这一原理，自然摆式车体的摆动中心位于重心的上方，依靠离心力的作用使车体自动地向曲线内侧倾斜。被动摆式车体，也称为自然摆或无源摆，它不需要外加动力源就可以产生一定的倾摆角。主动控制摆式车体的摆动屮心，位于车体重心位置附近，实际上它不是一个“摆”，或者说它是一个摆杆长度近于零的特殊摆，所以有些国家把它称为车体倾斜装置，但是由于传统习惯，通常仍称为摆式车体。主动控制的摆式车体，必须依靠一个外加的动力源,才能使车体产生必要的倾斜，所以也称为有源摆或强迫摆。4提速效果提高曲线的限制速度由于

8、摆式列车车体倾摆后产生一个附加超高角，因此可以比常规车辆更高的速度通过曲线，表1列出不同列车的盐线限速。其中摆式列车的最大倾摆角按，容许欠超高按110mm计算。表1各种列车的曲线限速框算由表1可见，摆式列车曲线限速可提高30%以上。参考文献[1]李芾，付茂海，倪文波.摆式列车及其在中国的运用前景[J]・专家论坛，2004