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現(xiàn)代輔助設(shè)備在轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用
本文對(duì)地鐵動(dòng)車和拖車轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了說明并使用輕合金轉(zhuǎn)向架和車輛進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
引言
雖然倫敦地鐵系統(tǒng)與主線鐵路相比可能比較小，但是許多機(jī)車車輛組件的服務(wù)運(yùn)行強(qiáng)度和系統(tǒng)的物理特性處于特別苛刻的條件下。特別是對(duì)轉(zhuǎn)向架而言，其中，高速加速和制動(dòng)，頻繁的停車，曲線的數(shù)量和彎曲程度，與不尋常的高負(fù)載/皮重比一起，結(jié)合而產(chǎn)生了一個(gè)在鐵路世界范圍內(nèi)同樣存在的問題，在隧道直徑只有約12英尺的臨界空間限制的情況下，限界過小幾乎是唯一的缺點(diǎn)。
這兩種動(dòng)車和拖車轉(zhuǎn)向架，迄今為止前者在設(shè)計(jì)上明顯提出更有挑戰(zhàn)性的問題，并呈現(xiàn)出以較高比率持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，動(dòng)車轉(zhuǎn)向架已經(jīng)成為研究的焦點(diǎn)。因此，雖然這篇論文許多結(jié)論也適用于拖車轉(zhuǎn)向架。但主要涉及的還是動(dòng)車轉(zhuǎn)向架
轉(zhuǎn)向架的歷史
倫敦交通運(yùn)輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架的歷史經(jīng)驗(yàn)可以總結(jié)為：直到最近，只有那些結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 (重型)的轉(zhuǎn)向架在就結(jié)構(gòu)缺陷情況下適當(dāng)擺脫困境的記錄，即便是在重量的設(shè)計(jì)上，結(jié)構(gòu)問題自由度的獲取也是經(jīng)過大量昂貴的修正才開始主要線路設(shè)計(jì)的基本可靠性驗(yàn)證。
在一個(gè)系統(tǒng)中，由于站間距的原因，去除信號(hào)檢查，要求平均每英里的三分之二是停止，幾乎沒有更多的浪費(fèi)超過要推動(dòng)周圍不必要的質(zhì)量。很明顯，隨著目前能源和原材料成本的提高，如輪胎和制動(dòng)塊，和利息和折舊，車輛重量的資本化價(jià)值城市服務(wù)并不會(huì)考慮。
考慮到這一點(diǎn)，減輕重量一直是設(shè)計(jì)者多年的目，并且出于這樣的考慮所生產(chǎn)的輕合金車輛已經(jīng)是倫敦運(yùn)輸服務(wù)的主力軍。
許多早期的嘗試輕量化轉(zhuǎn)向架的不能被視為絕對(duì)的成功，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)裂縫在許多位置發(fā)生。
1930年和1939年之間的焊接技術(shù)的發(fā)展，采用全焊接設(shè)計(jì)管材動(dòng)車轉(zhuǎn)向架結(jié)合徑向橫距的實(shí)踐被視為是實(shí)現(xiàn)輕量化的重要一步。這種設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是不幸的，因?yàn)橄鄬?duì)服務(wù)幾年后框架裂縫出現(xiàn)在多個(gè)位置。圖2顯示了裂紋的位置，隨著時(shí)間的推移，慢慢的被發(fā)現(xiàn)。隨著時(shí)間的推移，逐漸被開始發(fā)現(xiàn)。從作為事后自作聰明的角度，這是現(xiàn)在很清楚的，問題源于以下不利條件的組合：
（1）一些不理想的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗袷倾T接結(jié)構(gòu)之一，鉚接肘管并且省略肘板，主要組成部分在臨近點(diǎn)焊接在一起。
（2）以今天的標(biāo)準(zhǔn)來看，焊接技術(shù)的應(yīng)用是低劣的。
（3）在結(jié)構(gòu)制造后沒有消除應(yīng)力。
（4）設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足的必須考慮在運(yùn)行時(shí)承受力量的增加，嚴(yán)重的已經(jīng)影響到性能。
雖然上面提到的前三點(diǎn)都可以深入研究，但作者希望在本文中研究第四點(diǎn)，因?yàn)檫\(yùn)行條件下記錄的應(yīng)變計(jì)測(cè)量調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)顯示轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在運(yùn)行中有極大的設(shè)計(jì)價(jià)值。
嘗試使用橡膠模型的技術(shù)
一種技術(shù)是近年來在橡膠模型被用來研究由一種眾所周知的方向力操作系統(tǒng)產(chǎn)生的變形類型。該技術(shù)已經(jīng)在在諾丁漢大學(xué)最近的一篇論文中提出了。此技術(shù)似乎在揭示負(fù)載下變形的方式如此令人信服，而且結(jié)果是，在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)上成為最有前景的手段，并且嘗試將此技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)。不幸的是，可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于這種類型的結(jié)構(gòu)，這是一種在附加荷載作用下具有足夠明顯的柔性形變程度的材料，在正常重力加載下變形過量。
施加相同的技術(shù)的另一種方法是通過試用薄彈簧鋼的結(jié)構(gòu)，足以承受垂向載荷而不變形而容易偏離水平面.用這種方式制成的模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)尚未任何實(shí)際的結(jié)論，但圖10顯示出這種類型的模型的輸入曲線。構(gòu)架的彎曲點(diǎn)與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在運(yùn)行中的裂紋點(diǎn)是重合的。倫敦交通系統(tǒng)在運(yùn)行中加載的嚴(yán)重程度在曲線中是非常重要的，在原來的系統(tǒng)，本世紀(jì)的第一個(gè)十年期間建造的大部分，可以相當(dāng)貼切描述成曲線是由幾個(gè)短直軌道連接在一起的。
此外，應(yīng)該指出的是這些舊的隧道在直線和曲線部分之間的沒有驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換過渡，這樣不僅施加了突然的橫向加速度，而且土木工程師因開始在該斜面被應(yīng)用于有限的速率而沒有機(jī)會(huì)來應(yīng)用正確的傾斜。因此，該系統(tǒng)可以被視為是一種轉(zhuǎn)向架持久程度的測(cè)試，它不是非常的的令人驚訝，由于努力減輕施工，很多麻煩已在過去所遇到。
一些信心可以有，然而，現(xiàn)在認(rèn)為，這些現(xiàn)代的輔助設(shè)計(jì)，如果有需求可以使用較輕的建筑材料而且使用效果良好，但在認(rèn)知上它是被明智地加載但不超載。