轉向架

轉向架

Bogie

轉向架主要用來固定兩條車軸 , 而它又能令車輪順利地通過彎道 ,

並能夠吸收列車行駛時所產生的震動 , 在機車或電動組合式列車

動力卡的轉向架 , 更是電動馬達設置的地方 , 由此可見轉向架的重

要程度。

現代轉向架的基本構造

Bogie Frame : 為轉向架的主結構 , 多數以生鋼整個鑄造而成 , 但

也有利用鋼製部件裝配製成的。

Shock Absorber : 減低列車行駛時由轉向架傳到車身的震動。

Return Current Lead : 用來把牽引電流帶到路軌上 , 使電流能夠

經路軌返回發電廠以形成一個循環。

Loose Lead : 用來把牽引電流從車上的牽引系統送往電動馬達。

Primary Suspension Air Bag : 把轉向架所承受的重量經軸承均

勻地傳到車輪上 (詳見下文)。

Secondary Suspension Air Bag : 把車身一半的重量傳到轉向架

上 (詳見下文)。

Lift Bolt : 方便工程人員在轉向架拆離車身後將之吊起用的扣位。

Brake Cylinder : 利用壓縮空氣控制閘瓦 / 剎車碟的裝置 (詳見「

制動系統」一章)。

懸掛系統

在現代的轉向架中 , 懸掛系統 (Suspension System) 主要分為初級懸

掛 (Primary Suspension) 以及次級懸掛 (Secondary Suspension) 兩部

分。初級懸掛多為用橡膠和塑膠製成的風琴形裝置 , 功能是吸收由

車輪傳來的震動 , 並把轉向架及其所承受的重量傳到軸承上。在採

用橡膠之前 , 初級懸掛均利用鋼製的彈簧造成 , 彈簧的好處是承托

力大 , 但容易銹蝕和出現金屬疲勞。所以 , 現時多數只有貨卡或高

速列車才會使用彈簧作為初級懸掛之用。

機鐵列車的彈簧

地鐵的株州貨卡所採用的彈簧懸掛系統 (上) 及其原理 (下)

地鐵的川崎貨卡所採用的彈簧懸掛系統 (上) 及其原理 (下)

正因為貨卡在滿載時與空載的負重差距非常大 , 所以某些貨卡更會

採用雙重彈簧的設計。其中一個負責承托空載時車身的重量 , 而另

一個則用來承托載重時的重量 , 而這個彈簧的力量亦較為大。

雙重彈簧的不同設計

圖A所示的為一種較為普及的設計 , 承受空載壓力的彈簧放在外邊

, 而承受載重用的則設在較入的位置 , 地鐵的川崎貨卡便是採用這

種設計。而圖B為一內一外的設計 , 載重彈簧設置在空載彈簧裏面

, 採用這種設計的有地鐵株州貨卡以及機鐵列車等。

而次級懸掛為一以橡膠製成的氣袋 (Air Bag) , 是舊式轉向架上沒有

的一款新設計 , 它的作用是把車身的重量傳到轉向架上 , 與初級懸

掛不同的是 , 次級懸掛依靠壓縮空氣所產生的力量去承托負重 , 壓

縮空氣由主氣喉 (Main Pipe) 供應 , 並透過調節閥 (Levelling Valve)

控制氣袋內的壓力 : 當車廂滿載時 , 調節閥會把壓縮空氣從主氣喉

送進氣袋內 ; 當大部分乘客落車後 , 調節閥會把適量壓縮空氣放走

, 減低氣袋的壓力 , 使其時常也能以適當的壓力承托車廂 , 並能使

車廂的地板高度保持在同一水平。

另外 , 在氣袋內設有一個緊急承托裝置 , 它主要以橡膠製成 , 作用

是當氣袋萬一發生漏氣時承托著車身 , 以免因其中一個氣袋泄氣使

車身產生傾側而導致翻車。

機鐵列車的次級承托氣袋

車輪

車輪與鋼軌接觸的情形

斜面及輪緣 : 火車車輪圓周的構造 , 是由一個輕微向上傾斜的踏

面加上輪緣組成的 , 這使車輪只會有一小部分才能與軌面接觸。

但這種構造究竟有什麼好處呢 ? 先賣個關子 , 說說一些幾何學原理 ,

大家都知道 , 車輪的圓周越少 , 在同一轉數下所能行駛的距離也越

少 , 而路軌彎道內側的路軌也因為半徑較外軌少而較為短。當列車

拐彎時 , 車輪會因離心力而壓向外軌 , 此時在內軌上的車輪正好能

夠利用這個斜面上圓周較小的地方與軌面接觸 , 使列車能配合長度

不一的內外軌暢順地行駛。當列車在直線上行駛 , 這個斜面也能配

合向內傾側的鋼軌 (詳見「鋼軌」一章) 使列車保持在軌道中心線上

行駛 , 避免輪緣與鋼軌摩擦而造成損耗。

車輪拐彎時的狀態

相信各位都知道火車拐彎時 , 是全靠輪緣令列車跟著路軌走而不致

脫軌。但在實際上若彎道的半徑不太小 , 車輪是利用斜面與輪緣之

間的轉角位使其跟著鋼軌走的 , 輪緣只是最後一道防線而已 , 所以

我們可以看見那個轉角位的半徑也不少 , 這就是為了在拐彎時使用

的了 , 而此構造的好處是能夠減輕輪緣和鋼軌的磨耗 , 並減低列車

拐彎時所發出的聲浪 , 我們在乘車時所聽到的磨鐵聲便是列車在急

彎上行駛時輪緣碰到鋼軌並產生摩擦所造成的聲音了。

輪圈 : 除了汽車有車軑外 , 火車也有的 , 不過只是火車的車軑 (輪

圈) 是以鋼製成罷了。輪圈的主要作用是當輪緣或輪面被磨損時* ,

可以將其拆出更換 , 而無需整個車輪更換。更換車輪是利用冷縮熱

漲的原理 , 首先把整個車輪加熱 , 使其受熱澎漲脫離車輪 ; 當需要

把輪圈重新裝上時 , 也是利用相同原理把受熱澎漲的輪圈套上 , 並

在冷卻後扣上保險鎖以防止車輪行駛時所產生的高熱使輪圈澎漲

鬆離車輪 , 造成意外。而地鐵所使用的是全熟鋼車輪 , 沒有輪圈的

設計 , 但它也是利用相同方法靠冷縮熱漲把車輪拆離車軸。

* 當只是輕微磨損時 , 只需將其放在特製的機器上便能把磨損了的

部分磨回規定的形狀 , 但在多次打磨後便需要把輪圈更換了。