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現(xiàn)代輔助設備在轉(zhuǎn)向架設計方面的應用
本文對地鐵動車和拖車轉(zhuǎn)向架進行了說明并使用輕合金轉(zhuǎn)向架和車輛進行了實驗。
引言
雖然倫敦地鐵系統(tǒng)與主線鐵路相比可能比較小，但是許多機車車輛組件的服務運行強度和系統(tǒng)的物理特性處于特別苛刻的條件下。特別是對轉(zhuǎn)向架而言，其中，高速加速和制動，頻繁的停車，曲線的數(shù)量和彎曲程度，與不尋常的高負載/皮重比一起，結(jié)合而產(chǎn)生了一個在鐵路世界范圍內(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。
這兩種動車和拖車轉(zhuǎn)向架，迄今為止前者在設計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，動車轉(zhuǎn)向架已經(jīng)成為研究的焦點。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車轉(zhuǎn)向架
轉(zhuǎn)向架的歷史
倫敦交通運輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架的歷史經(jīng)驗可以總結(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)缺陷情況下適當擺脫困境的記錄，即便是在重量的設計上，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計的基本可靠性驗證。
在一個系統(tǒng)中，由于站間距的原因，去除信號檢查，要求平均每英里的三分之二是停止，幾乎沒有更多的浪費超過要推動周圍不必要的質(zhì)量。很明顯，隨著目前能源和原材料成本的提高，如輪胎和制動塊，和利息和折舊，車輛重量的資本化價值城市服務并不會考慮。
考慮到這一點，減輕重量一直是設計者多年的目，并且出于這樣的考慮所生產(chǎn)的輕合金車輛已經(jīng)是倫敦運輸服務的主力軍。
許多早期的嘗試輕量化轉(zhuǎn)向架的不能被視為絕對的成功，因為結(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，采用全焊接設計管材動車轉(zhuǎn)向架結(jié)合徑向橫距的實踐被視為是實現(xiàn)輕量化的重要一步。這種設計經(jīng)驗是不幸的，因為相對服務幾年后框架裂縫出現(xiàn)在多個位置。圖2顯示了裂紋的位置，隨著時間的推移，慢慢的被發(fā)現(xiàn)。隨著時間的推移，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）一些不理想的設計，因為它更像是鉚接結(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焊接在一起。
（2）以今天的標準來看，焊接技術(shù)的應用是低劣的。
（3）在結(jié)構(gòu)制造后沒有消除應力。
（4）設計強度不足的必須考慮在運行時承受力量的增加，嚴重的已經(jīng)影響到性能。
雖然上面提到的前三點都可以深入研究，但作者希望在本文中研究第四點，因為運行條件下記錄的應變計測量調(diào)查的經(jīng)驗顯示轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在運行中有極大的設計價值。
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)在在諾丁漢大學最近的一篇論文中提出了。此技術(shù)似乎在揭示負載下變形的方式如此令人信服，而且結(jié)果是，在增強結(jié)構(gòu)上成為最有前景的手段，并且嘗試將此技術(shù)應用于轉(zhuǎn)向架的設計。不幸的是，可以發(fā)現(xiàn)，對于這種類型的結(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行實驗尚未任何實際的結(jié)論，但圖10顯示出這種類型的模型的輸入曲線。構(gòu)架的彎曲點與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在運行中的裂紋點是重合的。倫敦交通系統(tǒng)在運行中加載的嚴重程度在曲線中是非常重要的，在原來的系統(tǒng)，本世紀的第一個十年期間建造的大部分，可以相當貼切描述成曲線是由幾個短直軌道連接在一起的。
此外，應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用于有限的速率而沒有機會來應用正確的傾斜。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)在認為，這些現(xiàn)代的輔助設計，如果有需求可以使用較輕的建筑材料而且使用效果良好，但在認知上它是被明智地加載但不超載。