彭麗軍 譚明敏

摘 要：介紹儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車防折彎系統(tǒng)，從原因、功能、構(gòu)成和運(yùn)行模式等方面對(duì)防折彎系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明，同時(shí)對(duì)防折彎系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車；防折彎系統(tǒng)；折彎；液壓系統(tǒng)

引言

有軌車輛在正常模式下，在彎道上借助扭轉(zhuǎn)彈簧發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)產(chǎn)生復(fù)位力矩，通過(guò)復(fù)位力矩的作用使得用聯(lián)桿連接的車體發(fā)生聯(lián)動(dòng)。這樣的方式會(huì)導(dǎo)致：聯(lián)桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和輪緣承受的橫向力變大，其會(huì)導(dǎo)致超過(guò)車輛界限，無(wú)法清楚的確定車輛外線，也可能導(dǎo)致某個(gè)供電轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)故障，甚至整個(gè)車輛失效，推動(dòng)車輛可能會(huì)使軸在小曲線半徑和差的軌道路段出軌，基于上述原因，防折彎系統(tǒng)得以研制。防折彎系統(tǒng)是一個(gè)封閉的被動(dòng)的液壓系統(tǒng)，其用來(lái)防止單個(gè)車體模塊在車輛行駛于直軌道和曲線以及駛?cè)牒婉偝銮€時(shí)出現(xiàn)不需要的位移和運(yùn)動(dòng)。防折彎系統(tǒng)在車輛行駛過(guò)程中具有如下功能：（1）維持車輛保持在限界內(nèi)，避免車輛間發(fā)生不希望的相對(duì)位置。（2）具有橫向減振功能，實(shí)現(xiàn)更好的行駛舒適性。（3）在推動(dòng)和牽引時(shí)避免車輛間出現(xiàn)相對(duì)折彎現(xiàn)象。

1 防折彎系統(tǒng)構(gòu)成

目前已投入運(yùn)營(yíng)的儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車編組形式為四模塊編組，三動(dòng)一拖：=Mcl+T++M+Mc2=；其中：=為車鉤，+為單鉸接裝置，++為雙鉸接裝置，Mc為帶司機(jī)室的動(dòng)車模塊，T為拖車模塊，M為動(dòng)車模塊。四模塊編組的儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車[1]一共配置兩套防折彎系統(tǒng)，分別位于每個(gè)單鉸相連的兩個(gè)模塊處，兩套防折彎系統(tǒng)由一個(gè)BK3控制器控制[2]。防折彎系統(tǒng)包括BK3控制器（監(jiān)視和控制防折彎系統(tǒng)）、主控閥塊（切換系統(tǒng)模式及監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)）、控制液壓缸（系統(tǒng)的執(zhí)行部件，通過(guò)不同車輛模塊控制液壓缸間的油液交換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車體的控制）、緩沖油缸（限制控制液壓缸的作用力）、緩沖閥塊（通過(guò)內(nèi)部油路設(shè)置，使系統(tǒng)具有對(duì)車體旋轉(zhuǎn)自由度的約束以及橫向減振、轉(zhuǎn)向減振功能）、輔助閥塊（用于鎖緊緩沖油缸）、蓄能器（補(bǔ)償泄露，液壓系統(tǒng)增壓）等零部件。

2 運(yùn)行模式

車輛運(yùn)行時(shí)，液壓系統(tǒng)通過(guò)控制防彎磁閥MV1和限力磁閥MV3的動(dòng)作，來(lái)實(shí)現(xiàn)正常模式、故障模式以及防彎模式之間的切換。

2.1 正常模式

正常模式中，MV1、MV3均不得電，液壓管路Z1與液壓管路Z2之間連通，管路Z1和管路Z2之間的油液定量交替，由此改善車輛的行駛舒適性并且系統(tǒng)的調(diào)零裝置自動(dòng)調(diào)整到車輛零點(diǎn)。液壓管路Z1和Z2與緩沖液壓缸之間也連通。也打開由此當(dāng)先轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向架快速進(jìn)行轉(zhuǎn)出運(yùn)動(dòng)時(shí)可以將這一運(yùn)動(dòng)延時(shí)傳遞到后轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向架上。由此大大降低系統(tǒng)中的峰值力并達(dá)到更好的行駛舒適性。

2.2 故障模式（ASG模式）

故障模式中，MV1不得電、MV3得電，液壓管路Z1與液壓管路Z2之間連通，Z1和Z2之間液壓性能與正常模式一致。液壓管路Z1和Z2與緩沖液壓缸之間斷開。緩沖油缸被關(guān)閉，高壓腔油液完全進(jìn)入低壓腔，同步性更好，限制轉(zhuǎn)彎的力更大，但前后車廂壓力傳遞被切斷，轉(zhuǎn)彎連貫性會(huì)變差，且會(huì)產(chǎn)生一定的液壓沖擊，高壓腔峰值較高，平穩(wěn)性稍差。

2.3 救援模式

救援模式中，MV1、MV3均不得電，液壓管路Z1與液壓管路Z2之間被切斷，液壓管路Z1和Z2與緩沖液壓缸之間斷開。Z1和Z2管路油液不連通，轉(zhuǎn)向油缸的前后腔油液被封死，內(nèi)部油液無(wú)法流通，轉(zhuǎn)向油缸無(wú)法動(dòng)作，整車無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。此種模式提供最大的剛度，此時(shí)聯(lián)動(dòng)的兩轉(zhuǎn)向架和車體之間的運(yùn)動(dòng)基本沒(méi)有延遲。

3 工作原理

防折彎系統(tǒng)中，每個(gè)轉(zhuǎn)向架兩側(cè)各設(shè)一完全相同的控制油缸，兩控制油缸前后腔相連，并與另一轉(zhuǎn)向架兩側(cè)油缸前后腔相連。為更清楚說(shuō)明車輛行駛時(shí)，油缸的動(dòng)作，以下將轉(zhuǎn)向架兩側(cè)的油缸簡(jiǎn)化成一個(gè)油缸。車輛行駛時(shí)，兩轉(zhuǎn)向架之間的油缸油液進(jìn)行交替更換，且油量交換是相同的，這樣確保車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)向角時(shí)是一致的，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)彎?，F(xiàn)定義a1為車體相對(duì)的第一個(gè)轉(zhuǎn)向架的位移角，a2為車體相對(duì)的第二個(gè)轉(zhuǎn)向架的位移角。轉(zhuǎn)向架和車體液壓動(dòng)力缸之間為每個(gè)轉(zhuǎn)向架都放置了一個(gè)動(dòng)力缸，兩個(gè)車體之間的控制缸通過(guò)液壓線Z1和Z2相互連接，腔室的容積V1和V3，V4和V2相連接，液壓系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，以下為車輛行駛時(shí)的四個(gè)狀態(tài)。

3.1 列車行駛于直軌上車體模塊的位置

在直線軌道上，轉(zhuǎn)向架和車體都是直的，車外線被確定。V1、V2、V3、V4的容積都相等。

此時(shí)：？琢1-？琢2=0=恒定常數(shù) V1+V3=V2+V4=恒定常數(shù)

3.2 列車駛?cè)肭€時(shí)車體模塊的位置

駛?cè)肭€時(shí)，前轉(zhuǎn)向架被調(diào)節(jié)為與車體產(chǎn)生角度。動(dòng)力缸的活塞被壓迫到邊上，V3容積減小，液壓油流入到V1，在V2方向上推動(dòng)活塞，流入到V4中。

此時(shí)：？琢1=？琢2≠0 V1+V3=V2+V4=恒定常數(shù)

通過(guò)單鉸接裝置，第二個(gè)轉(zhuǎn)向架被迫相對(duì)于第二個(gè)車體旋轉(zhuǎn)，但軌道任然是直線，所以第二個(gè)車體是彎曲的（相對(duì)于軌道），并且通過(guò)曲線推動(dòng)第一個(gè)車體模塊。

3.3 列車完全進(jìn)入曲線時(shí)車體模塊的位置

此時(shí)：V1=V3，V2=V4

3.4 列車行駛于S型曲線上車體模塊的位置

此時(shí)：V1≠V3，V2≠V4 V1+V3=V2+V4=恒定常數(shù)

兩個(gè)車體模塊的位置總是由曲線的半徑?jīng)Q定，可以清楚確定車外線。液壓缸的強(qiáng)制運(yùn)作能夠可靠地防止轉(zhuǎn)向架在反方向上的翻轉(zhuǎn)和車廂的Z-位置。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章對(duì)防折彎系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，由文章可知：防折彎系統(tǒng)對(duì)車輛運(yùn)行安全性能影響較大，同時(shí)有效的解決了車輛在小曲線半徑和差的軌道路段時(shí)的一系列問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]李敏娟.廣州海珠有軌電車車輛主要技術(shù)特征分析[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2O14（3）.

[2]黃江偉，等.儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車防折彎系統(tǒng)試驗(yàn)研究[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2015（5）.

作者簡(jiǎn)介：彭麗軍（1986-），男，助理工程師，本科，湖南工業(yè)大學(xué)，機(jī)械工程及自動(dòng)化，2011年至今主要從事機(jī)械開發(fā)設(shè)計(jì)方面的工作。