Page 81 - 电气自动化下电力生产技术及安全管理

第三章 电气化铁路与机械设备管理研究

析计算表明，轴重和簧下质量一定时，随着运行速度的提高，轮轨间的垂向作用力明显
增大。轴重将影响动态作用力的高频成分，直接对钢轨施加冲击应力；簧下质量将影响
动态作用力的低频成分，由于它衰减较慢，将对轨枕、道床、路基等整个线路结构起破
坏作用。同时轮轨间的横向作用力也显著增大，将直接对线路产生扩轨的不利影响，并
对脱轨安全性也产生不利影响。所以必须减轻高速列车的轴重和簧下质量，以减轻对线
路的破坏，减少维修工作量，降低运用维护成本，提高行车安全。
目前对高速运行的动力车轴重和簧下质量尚没有一个确定的限度，一般认为，运行
速度超过 300km/h 时，应将轴重限制在 171 以下。欧洲国家在制定欧洲高速路网技术条

件时，将最大轴重限制在 17t，并规定以 300km/h 的速度在正常维护的线路上运行时，
每轮作用在钢轨上的静态和动态作用力之和不超过 170kN。中国在制定有关高速动力车
的技术标准时，对垂向作用力也作了同样的限制，但对轴重没有明确的限制。对于横向
动力作用的限制，欧洲国家普遍采用 Prud'homme 公式计算，中国则是以线路的横向稳
定性系数来规定。
由于铁路运行在本质上是靠轮轨粘着来实现的，因此应考虑降低轴重对发挥动力车
的牵引能力可能带来的不利影响。过低的轴重将导致粘着重量不足，难以实现较大的启

动牵引能力。显然在采用动力分散模式的高速列车中，由于动轴的增加，大部分的列车
重量成为粘着重量，可以在实现低轴重的同时实现较大的启动牵引能力。
（二） 牵引模式

高速动力车的牵引模式主要有动力集中牵引和动力分散牵引两种。随着功率电子
器件的发展，高速牵引普遍采用了交流传动技术，使得不管是动力集中还是动力分散
牵引的轴功率均呈现不断增大的趋势。对动力集中而言，这种趋势使之能在保持轴重
不变的同时增加轴功率；对动力分散而言，这种趋势不仅使轴功率增大，而且轴重也
大为减轻。与动力集中相比，动力分散牵引最大轴重及平均轴重均要低得多，而且可
以实现较大的启动加速度；但在大幅度降低轴重的同时，簧下质量仍难以相应减小，
对线路动态作用力的改善受到限制；另外，较多的动轴也会增大维护保养和高速受流

方面的难度。
牵引模式对于转向架的传动方式有深远的影响。动力集中牵引要求动力转向架的单
轴功率很大，在传动方式上主要采用弹性架悬方式，结构复杂。动力分散牵引可使单轴
功率大大降低，可简化整个转向架的结构。由于轮径可以相对减小，因此可以抵消一部
分抱轴齿轮箱的重量，同时在簧下质量方面也不亚于全悬挂传动，而且其结构简单，可
接近性好。

（三） 几种典型的高速动力车转向架结构
1.轮对空心轴式高速动力车转向架
轮对空心轴式高速动力车转向架如图 3-4 所示。

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