钢轮钢轨直线电机车辆（收藏）

直线电机在轨道交通系统的应用主要在磁浮列车和直线电机地铁车辆。目前拥有直线电机地铁转向架技术并有成功应用经验的公司主要有加拿大庞巴迪公司和日本住友金属公司。除此之外，英国庞巴迪公司和青岛四方机车车辆股份有限公司根据广州4、5、6号的需要及应用情况分别开发了BM3000-LIM转向架、FLEXXMetro2000转向架和SDB-LIM型转向架。广州4、5、6号线使用的是近几年新开发的转向架，使用过程中虽然存在一定问题，但总体运用情况良好。而加拿大庞巴迪公司生产的MK系列直线电机转向架和日本住友公司的转向架，开发历史较长，目前产品已经基本成熟，具有良好的应用业绩。

下面逐一介绍各类产品的特点。

1. 加拿大庞巴迪-MKⅡ

图1MK-Ⅱ型转向架

首都机场线使用的直线电机转向架是加拿大庞巴迪公司的MK-Ⅱ型转向架。该转向架在构架与轮对之间增设了一套副构架机构用于悬挂直线电机，同时采用一系刚度较大的悬挂系统，保证车辆运行的稳定性。副构架的另一个作用是释放径向机构运动时对轮对的约束，有利于小曲线的通过。该转向架是迫导径向转向架，设置两套径向机构驱动轮对在车辆通过曲线时轮对处于曲线的径向。二系悬挂使用摇枕旁承结构，二系垂向刚度使用空气弹簧提供。

该转向架因为径向机构的设置，提高了车辆通过小曲线的能力，车辆最小通过曲线半径60m。径向结构极大的提高了轮对的定位刚度，提高了车辆的临界速度，该转向架最高运营速度达110km/h。

该转向架的基本结构与传统转向架有极大区别，刚度极大的一系弹性垫导致车辆适应线路的能力大大下降，线路维护不及时会导致车辆轮重减载率、脱轨系数等安全性指标超标。大的一系刚度导致减振效果不好，轮轨振动大幅度的传递到一系以上部位，需要线路全线设置可动芯道岔以降低振动。转向架结构复杂，维护可接近性差，转向架组装过程中需要测量、调整大量参数，装配工艺性差。相较于传动结构的转向架，该转向架在有限的空间内增设了两套机构，导致结构强度受限，不能承载较大载荷，该转向架最大允许轴重为11.5t（含电机载荷）。

1. 日本住友金属

作为在磁浮领域领先国际水平的日本，较早的开始将直线电机用于轨道交通产品的驱动。日本先后试验过5种型式的转向架，根据试验结果和运行经验，对于系列化车辆，目前运用状态最好的是E型直线电机转向架。住友金属的直线电机转向架，使用架悬结构，为保证电机的气隙，设置了大刚度的一系悬挂，同时为了保证车辆的动力学性能构架采用铰接结构，并且降低车体扭转刚度（123MNm²/rad）。二系悬挂使用空气弹簧配合中央牵引装置。

图2日本住友金属E型直线电机转向架

  该转向架车轮直径较小，一系刚度较大，整体高度较小，降低车辆地板面高度，减小车辆限界及隧道断面。铰接结构构架的使用可以在一定程度上解决动力学问题，但此转向架受一系悬挂限制，运营速度基本能满足最高70km/h的需求，更高的运营速度将带来大的振动和稳定性问题。受结构限制，该转向架通过曲线能力较差，需要通过减小车长，降低转向架定距等措施提高曲线通过能力。这将导致车辆载客量降低，单量车载客量约140人。

1. 英国庞巴迪

英国庞巴迪设计制造的两种转向架先后应用于广州4号线和广州6号线：BM3000-LIM型转向架和FLEXXMetro 2000型转向架。这两种转向架均使用构架内置式电机轴悬结构，将电机的支撑点设置在轴箱轴承上，牵引电机与构架共用一套轴承。二系使用空气弹簧配合摇枕旁承结构，并且设置了反向安装的抗侧滚扭杆。

广州地铁6号线采用庞巴迪与四方联合制造的FLEXXMetro 2000型转向架，是在BM3000-LIM型转向架基础上，针对运用问题对其进行多项设计和工艺改进，主体零部件实现国产化。该转向架仍然采用轴承内置结构，径向型接地装置安装在轴箱内侧，调整车轴尺寸和车轮硬度，调整直线电机悬挂橡胶节点结构，优化车轮辐板和轮辋的结构尺寸，降低车轮质量。主要解决在前期应用中出现的异常振动和电机吊挂问题。

图3 BM3000-LIM型转向架

1. 结论

直线电机在轨道车辆上的应用，可以提升车辆的爬坡能力，这是直线驱动技术应用在轨道交通产品上带来的巨大优势。但是直线电机的安装方式会影响到车辆的安全性、稳定性、临界速度、舒适性等车辆动力学性能。各类直线电机车辆有其各自特点，同时各自的特点对车辆的动力学性能带来一定影响，导致车辆本身的性能受到一定局限。适用直线电机车辆，需要在不同的车辆参数上有所取舍：车辆载客量、车辆运行速度、车辆舒适性、车辆客室内高等。

作者简介：

WOLF：长期从事低地板有轨电车、直线电机车辆走行部设计工作，经验丰富。感谢供稿！