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转向架在高铁上的应用
什么是转向架?转向架是铁路的专用名词,但不太懂的时候其实是“电车”。这是一个由车架上的两个轮对组成的“小车”,大小和普通汽车差不多。动车组车厢靠在这个“小车”上,可以一定程度的旋转。这个“小车”叫转向架。每个车厢下面有两个,因为是装在车厢下面的,我们不容易看到它的“真面目”。
为什么要用转向架?转向架的重要功能之一是用于铁路车辆的转向,即转弯。我们知道火车没有方向盘,那么它是怎么通过弯道的呢?当车辆开始以一定速度进入弯道时,前轮副的外缘与外轨的内侧接触,相互挤压产生导向力,导向力产生导向力矩,使转向架相对于线路转动。另外铁路轨距固定(标准轨距1435mm),曲线上外轨长内轨短。车轮与钢轨的接触部分称为踏面,踏面设计成圆锥形,以解决轮对通过曲线的问题。轮对通过曲线时,由于踏面的锥度,轮对向外运动后,外轨与车轮的接触点直径大,运行距离长,而内轨与车轮的接触点直径小,运行距离短,可以顺利通过曲线。
车轮使用锥形踏面的另一个优点是,当沿直线行驶时,它们会自动居中。其实车辆的运行轨迹是蛇的运动。由于车轮左右摆动,接触直径不断变化,锥形踏面起自动定心作用。
转向架如何适应高速运行?随着速度的增加,出现了问题,车辆的蛇行运动会不稳定。一旦不稳定,车轮会猛烈撞击铁轨,甚至造成脱轨、侧翻,这对铁路安全是不能接受的。要避免蛇运动的不稳定。
有什么办法可以让电动车组高速运行而不出现追尾不稳?答案是肯定的。高速转向架采用轴箱、空气弹簧、轴箱弹簧、各种减震器、曲线车轮踏面等弹性定位措施,保证在车辆运行速度范围内不发生蛇行运动的不稳定性。通过优化设计,高速动车组转向架失稳临界速度可达500 km/h以上。
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