通常机车车辆转向架是由走行部的零部件及装置组成的,在支撑车体、转向和制动的作用方面起着无可代替的作用,是机车车辆在铁路干线上稳定运行的强力保证。其构成主要有:轴箱装置、轮对、基础制动装置、摇枕、构架或侧架、弹簧悬挂装置等。同时,驱动装置也是安装在转向架上的。
自新中国建立起,我国铁路货车转向架的发展历程主要如下:
第一阶段为1949年—1998年以仿制和改进国外技术为主。期间产生的转向架主要包括,转8型,又称为608型,随着其广泛运用逐渐被人俗称为老转8,是参考前苏联的哈宁型,由原齐齐哈尔车辆工厂对其进行改造设计而成的。但由于没有考虑到我国当时的实际情况,产生了如弹簧直径大,使得侧架弹簧承台面变宽,侧架铸造变尤为困难等一系列问题,故于1964年停产。此后,原齐齐哈尔车辆工厂对转8型进行了改进设计并命名为转8A型。转8A型转向架拥有自重轻,运行性能好,结构简单,强度较大等优点,一度成为我国50t-60t火车的主流转向架。但随后依旧产生了如蛇行运动、减振性能不稳定等众多问题。随后我国又对转8型进行了进一步的改进,研发了转8AG型和转8G型,但随着长期使用观察,出现了诸多问题,现已全部停产。
第二阶段为1998年—2003年以自主研发与技术引进并存为主。为了满足铁路货车的提速要求,20世纪末,我国的齐车公司和株洲车辆厂相继研发设计了包括速度120km/h、21t轴重的转K2型、转K1型、转K3型、转K4型转向架。大幅度改善了传统转8型及其改进转向架带来的问题,提高了行车的安全性。目前K2型已成为货车的主流转向架。
第三阶段从2003年—2010年以自主研发为主。为了进一步提高火车载重,2003年,由齐齐哈尔、株洲、眉山三厂共同承担并设计了25t轴重的转K5型及转K6型转向架。2种转向架经实验检测,其动力学性能均满足国家规范及国标要求,能良好的满足铁路重载运输的需要。
第四阶段以目前我国正在进行的大轴重货车研发为主。毫无疑问,随着对大轴重转向架的不断创新,我国在铁路货车转向架领域将进入一个新的层次。
在国外,老式的货车转向架主要采用铸钢以及钢板焊接的方式,采取的中央钢板弹簧或轴箱钢板弹簧的悬挂方式。目前,世界上主要采用两种不同的发展方向:一种是北美和俄罗斯采用的两侧架与一个摇枕结合的方式;另一种是欧盟国家采取的无摇枕的整体焊接构架。近年,发达国家逐渐研发了如法国Y37型、德国DRRS型、瑞典SJ型、美国Swing-Motion型、日本RT-X4型、意大利Fiat型、英国TF25型等类型的转向架。
其中法国Y37型转向架采用整体焊接构架式,采用复合UIC标准的球面心盘,常接触弹性旁承;轴箱导向架、螺旋钢弹簧外加单侧顶柱式摩擦减振器的轴箱定位方式。由于增加了摇动台式二系悬挂,从而降低了横向刚度,使转向架动力学性能提升。
美国的Barber型转向架和控制型转向架,少量摆式转向架、交叉支撑式,运行时速可达60km/h-80km/h。通常29.8t和32.43t的转向架轴重最多,而35.7t的轴重所占比例相对较少。北美铁路协会表示:就技术经济性来看,运行速度不高于80km/h时,控制型转向架表现优异;与摆式转向架相比,当运行速度为100km/h-120km/h时候,带有弹性悬挂交叉支撑的转向架技术经济性更好,寿命周期成本更低;当运营路况半径小、曲线多时,宜采用径向转向架。通过采用连接装置,加强了对侧架和摇枕及轮对的控制,也是一种有效提高车辆运行稳定性的方法[1]。在2013年SungCheolYoon等使用JISE4207标准和城市轨道车辆的性能测试标准对不同材料的转向架构架进行了评估。确保在材料选择方面能够为转向架提供更好的性能。