庞巴迪-全球高速列车经验

Jürgen Jakob涵盖了Bomardier在高速铁路领域的历史，从第一辆铁路车辆达到210lm/h到现在。

庞巴迪在高速铁路领域有着悠久的资历。庞巴迪的高速历史始于1903年，当时第一辆铁路车辆的速度达到了每小时210公里。德国前a.g.生产的电动轨道车(见图1和图2)在一系列测试中创下了这一速度记录，并展示了铁路运输的未来潜力。这个速度记录保持了28年，直到最终被打破。

图1:a.e.g.速度记录电动车

图2:a.e.g.高速转向架1903

主要是在日本、法国和德国，在1950年代和1960年代开始了旨在提高速度的具体方案，从而通过缩短旅行时间和克服铁路运输能力的限制来提高对长途旅行者的吸引力。这些方案的一个重要基石是在1965年慕尼黑国际交通博览会期间确立的。欧洲首次建立了运行速度为200公里/小时的公共客运服务。这使用了一种火车头牵引列车，运行在卡塞尔(前亨舍尔)和锡根(前瓦格纳联盟)设计和制造的转向架上。

庞巴迪公司在高速铁路技术方面迈出的另一个重要一步是在德国开发高速列车。来自庞巴迪不同工厂的转向架专家处于高速发展的前沿，包括纽伦堡公司(前MAN / MBB公司)拥有独立车轮技术或中间框架转向架等创新概念。ICE2在1991年开始运行，具有280公里/小时的能力。在这里，列车的车厢转向架和动力头转向架分别起源于锡根和卡塞尔(见图3)。

图3:ICE1电动转向架

由德国铁路公司和日本东部铁路公司的联合研究项目发起，庞巴迪公司于1996年创造了创新的TR400高速转向架。这将显著降低转向架的重量、轮轨间的力和气动阻力水平(见图4)。随后在德国和日本进行了高达392公里/小时的轨道试验，验证了这种转向架的潜力，从而进一步增强了高铁技术基础。

图4:TR400转向架

庞巴迪强大的高速转向架专业技术是建立在其著名的前公司所取得的所有这些成就之上的，这些公司后来并入了庞巴迪。庞巴迪的高速转向架技术自那以后不断发展，现在正引领着未来的发展趋势。

处于高速转向架专业技术的前沿

自20世纪80年代以来，庞巴迪已经交付了超过10,000架高速转向架，在中欧和北欧、北美和中国运行，其中约有3,500架转向架的速度超过250公里/小时。庞巴迪一直是几乎所有欧洲主要高速列车以及其他重要国际高速项目的设计和交付的关键参与者。庞巴迪高速转向架组合的广泛范围反映了这一事实。

德国第一代280公里/小时列车(ICE)使用的转向架类型是FLEXX的成员¹适合转向架家庭。这些特点是在一级和二级悬挂阶段都使用了钢卷弹簧，以及利用摩擦阻尼原理的故障安全防追逐装置(见图5)。这种设计在成本、可靠性和舒适性之间实现了最佳平衡。

图5:FLEXX Fit - ICE1拖车转向架

FLEXX Link转向架安装在斯堪的纳维亚和中国的高速列车下。这种转向架系列的特点是坚固的设计，良好的弯曲性能和在极端天气条件下的操作能力。CRH1(中国高速)是为了满足中国高速行业的高性能需求而开发的。CRH1的运行速度为220公里/小时，已经成功地以250公里/小时的速度进行了测试，具有很高的可靠性——平均每年运行50万公里。2007年订购的ZEFIRO1号列车是为夜间运行设计的，以支持快速增长的舒适长途旅行需求。这些新的ZEFIRO1列车的特点是世界上第一个能够以250公里/小时的速度运行的动车组卧铺车厢。

图6:FLEXX Link - CRH1

与传统转向架相比，flexxx生态转向架具有极其紧凑的设计这一创新特点，可减少30%的非簧装质量和转向架总质量。特别是在英国，轨道通行费用直接关系到车辆的轨道友好性，这些特点为火车运营商带来了显著的优势。此外，FLEXX生态转向架还能显著降低维护、能耗和噪声排放。FLEXX Eco固有的优良运行稳定性在之前报告的TR400测试中得到了证明，使这种转向架类型非常适合高速应用。

FLEXX高速转向架代表了在德国铁路最新一代ICE上使用的经过验证的技术。庞巴迪正在通过使用标准化、经过验证和可靠的技术来加强这一设计，例如替代轮对制导和主悬架系统。

图7:FLEXX生态维珍铁路

高速机车和动力头转向架是一个特殊的挑战，因为这些转向架必须结合高速运行的一般要求(运行稳定性、受限制的轴重和轨道力)，以及强大的驱动系统的集成。这是成功运作的先决条件。其中一个例子是西班牙RENFE公司AVE2 S-102高速列车的FLEXX Power 350。这种转向架的特点是其现代的驱动技术，包括一个悬挂在轴上的轻型变速箱和一个横向悬挂的电机，其输出功率是ICE3驱动的两倍。运行的最高速度为每小时330公里。

作为现有转向架设计的补充，庞巴迪提供了FLEXX Tronic技术，该技术包括主动径向转向和主动横向悬挂等各种模块。主动径向转向系统解决了在直线轨道上稳定运行和平稳低力曲线过渡之间的目标冲突。装有主动径向转向装置的转向架，在通过曲线轨道段时表现得像一个主悬架非常柔软的转向架，但在直线轨道上高速运行时，表现得像一个轮对偏航刚度很高的转向架。对操作员来说，其优点是轨道友好性、磨损、噪音和能耗最小化。从高速列车和倾斜列车到轻轨车辆，许多应用都可以从这项技术中获益。

图8:FLEXX速度

FLEXX Tronic的另一个模块是主动横向悬架。它提供了改善的乘坐舒适性，同时减少横向车身转向架的位移，从而使更宽的车身轮廓采用。

在瑞典的“绿色列车”项目中，庞巴迪于2007年和2008年在REGINA1列车上测试了安装了FLEXX Tronic技术的FLEXX Link转向架，时速可达282公里。FLEXX Tronic系统结合了主动径向转向和主动横向悬挂。与FLEXX生态转向架一起，FLEXX Tronic技术是庞巴迪ECO4生态友好型铁路技术组合的一部分。

庞巴迪通过使用可靠的和经过服务验证的技术，不断增强其高速转向架组合，为不断增长的全球超高速市场做好准备。庞巴迪的做法不是重新发明轮子——事实上，情况恰恰相反。特别是对于时速300公里及以上的最高速度，庞巴迪相信自己的可靠技术。在开发过程中，不同设计团队之间的互动和同步工程也特别重要，例如转向架工程师和气动专家之间的密切合作。

图9:FLEXX Power 350

必须考虑两个主要方面——首先是安全性和可靠性，其次是非常高速转向架明显重要的设计特点。这些特征是:

轴的指导

许多不同的轴导向系统是可用的。对于未来高速转向架的应用，庞巴迪公司认为有两种特殊的解决方案是合适的。这两种类型都已经在我们现有的转向架中得到了验证。

半径手臂

该解决方案广泛应用于高速和超高速转向架。

钢板弹簧

这种解决方案提供了非常低的未悬浮质量，低LCC数字和轴承外壳可以在结构上优化，以提供高轴承性能。

牵引设备安装

对于采用转向架安装牵引电机的动力转向架，一个众所周知的原则是确保电机质量与簧载转向架质量解耦。从而减少了绕垂直轴转动的转动惯量，这对运行的稳定性至关重要。庞巴迪方法的原理如下所示:电机安装在转向架框架中，使用橡胶和金属元件，横向相对柔软，允许电机移动高达10mm。

轴承性能

当考虑到轴和变速箱的轴承安装在转向架的非簧载环境中，并结合高速运行所需的高轮对转速时，显然必须特别注意这些元素。

轮副的设计

对于新的转向架，庞巴迪在内部进行轮对设计，而不是像过去那样把责任留给轮对制造商。最近发生的事件鼓励庞巴迪坚持这种方法，特别是在轴的设计方面。庞巴迪的原则是将设计指南与维护指南联系起来。换句话说，庞巴迪设计他们的车轴的方式确保了一个可接受的检查制度的操作员可以设定。

偏航阻尼

运行稳定性显然是高/极高速列车的关键因素。除了传统的液压阻尼原理外，庞巴迪仍然认为使用摩擦阻尼是一种有效的替代方案。摩擦偏航阻尼提供:

• 降低了转向架偏航刚度，降低了侧向力，减少了在狭窄曲线中的磨损。
• 纵向车身-转向架脱钩和减少车身外壳激励，从而提高舒适性
• 提高可靠性，降低维护成本

性能监控特性

新的高速TSI要求，作为最低限度，监测运行稳定性和轴轴承状况。此外，庞巴迪公司准备提供一种被称为FLEXX轨道的轨道状态监测系统。FLEXX轨道是一个基于传感器的测量系统，旨在监测轨道状况，并评估其恶化的时间。它也可以安装在现有的车辆上，在正常运行期间，数据采集是活跃的。

通过安装FLEXX轨道系统获得的信息可用于识别和定位下列轨道不正常情况:

• 履带扭转极限超出
• 垂直轨道不规则
• 接头、开关和交叉处的不规则现象
• 钢轨头波纹极限超出

由于其功能，FLEXX轨道不仅能更好地向永久轨道工程师提供有关资产状况的信息，从而帮助他们进行轨道维护规划，而且还能评估任何不良轨道不规范对转向架框架的影响，并可能提供有关结构转向架组件剩余寿命评估的有益信息。

图10:FLEXX Tronic

参考文献

1. 庞巴迪公司及其附属公司的商标
2. 第三方的商标