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国产新型直线电机地铁车辆转向架 ■ 张雄飞 李言义 摘 要：为了实现直线电机转向架的国产化并优化其性能，结合原有项目的运用经验，自主研 制了国产新型SDB-LIM型直线电机车辆转向架，并运用于广州地铁5号线增购项目。该型转向 架采用无摇枕、轻量化构架、外置式轴箱等成熟技术，应用直线电机无间隙弹性轴悬及电机 载荷与车辆载荷平衡式结构，通过试验验证和运用考核，满足中大运量线路大坡道、小曲线 的运用要求，对于提升认知、积累运用经验和推进相关领域技术研究都具有里程碑意义。 关键词：直线电机；LIM；地铁车辆；转向架 中图分类号：U271 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2014）04-0058-07 1 概述 直线电机（Linear Induction Motors，LIM）地铁车 辆采用直线感应电机驱动，悬挂在转向架上的LIM与沿着 轨道方向铺设在轨道中央的感应板直接作用，产生牵引力 和制动力。直线电机地铁车辆是世界上城市轨道交通的重 要形式之一，在现代城市轨道交通中已经得到越来越广泛 的应用，与传统旋转电机车辆相比，直线电机车辆由于牵 引力不依靠轮轨黏着、爬坡能力高达80‰的特性，使其在 某些特殊地形条件下具有突出优势，同时也使车辆对钢轨 的破坏作用小、钢轨磨耗和损伤小、使用寿命长，降低项 目全寿命成本。 国外1986年第一条LIM牵引运载系统正式运营，目前 在美国、加拿大、日本和马来西亚均有商业运行的LIM地 铁车辆[1]。典型转向架包括加拿大庞巴迪公司MKI、MKII 型转向架（见图1）和日本住友金属公司的电机架悬式转 向架（见图2）。 国内在20世纪80年代开始研究直线电机驱动方式的 运载系统。2005年12月国内第一条城市轨道交通直线电 机车辆线路——广州地铁4号线开通运营；2008、2009年 首都国际机场线直线电机车辆线路和广州地铁5号线直线 电机车辆线路相继开通运营；2011年广州地铁5号线增购 直线电机车辆和广州地铁6号线直线电机车辆相继下线。 其中广州地铁4、5、6号线分别采用南车青岛四方机车车 辆股份有限公司和庞巴迪欧洲公司联合提供的BM3000- L I M型转向架（见图3 ）及在此基础上改进的F L E X X Metro 2000型转向架。 图1 MKII转向架 图2 电机架悬式转向架 图3 BM3000-LIM型转向架 南车青岛四方机车车辆股份有限公司结合广 州地铁4、5号线转向架运用经验，自主研制了国 产新型SDB-LIM型直线电机车辆转向架，并运 用于广州地铁5号线增购项目。该型转向架2010 年12月设计定型，2011年11月完成产品装车后 的线路试验和运行考核。 2 转向架总体说明 2.1 转向架结构优化 对原广州地铁4、5号线BM3000-LIM型直 线电机转向架生产及运用过程中暴露的问题进行 了研究，研制全新的SDB-LIM型直线电机转向 架，通过更合理的结构提升转向架功能和适应 性。相对于BM3000-LIM型转向架，SDB-LIM 型转向架的结构具有如下特点。 （1）轮对由BM3000-LIM型转向架的轴箱 车轮内置式更改为轴箱车轮外置式，轴箱和直线 电机悬挂结构采用分体式设计，通过平衡轮对受 力改善轮对承载状态，降低轮对弯曲变形，避免 由于轮对一阶弯曲变形引起的轮轨磨耗和轴端振 动大的问题。BM3000-LIM型转向架轮对承载 示意见图4，此时直线电机载荷和构架载荷均作 用于轴箱上，两者叠加使得轮对弯曲变形变大。 SDB-LIM型转向架轮对承载示意见图5，其直线 电机载荷和构架载荷分别作用于车轮内侧直线电 机支撑箱和车轮外侧轴箱上，此时两者对轮对弯 曲变形具有相互抵消的效果，因此使得轮对弯曲 变形较小，轮对承载更合理。 （2）SDB-LIM型转向架采用轮装制动盘， 减小由于制动盘外置引起的轮对“扁担”效应。 BM3000-LIM型转向架轴装制动盘位于车轮外 侧，轮对两端质量使轮对具有类似“扁担”的效应，增加轮对弯 曲变形；SDB-LIM型转向架轮装制动盘结构，可有效消除这种效 应，降低轮对弯曲变形。 （3）S D B-L I M型转向架采用无摇枕方案，简化转向架结 构，降低转向架质量。 （4）构架外置式设计，增大转向架内部检修作业空间，提高 转向架的接近性和可维护性。 （5）直线电机采用轮对内侧独立悬挂，与车辆主悬挂分离。 该结构可发挥直线电机轮对悬挂气隙稳定的优点，可以保证9 mm 的气隙。同时采用已经经运营验证的直线电机无间隙弹性吊挂结 构，在保证电机气隙稳定的基础上，有效降低直线电机振动。在此 基础上，车辆主悬挂系统可独立优化参数，保证车辆的动力学性 能。 （6）轴箱外置可方便轴箱轴承的维护与检修。 （7）接地装置改为轴箱体安装，取消接地装