前言

自从机车作为重要的交通运输牵引动力问世以来，人们一直致力于研究探索从原动机输出的动能如何正确地传送到轮对上去的机构问题。

绝大多数的蒸汽机车是用连杆驱动装置来成组驱动的，由架空导线或轨道传输电能的电力机车，也曾用过连杆驱动装置，而机车、动车、电车以至电传动内燃机车的电动机的运动都与车轴一样，均为旋转运动，所以寻求不用连杆，而直接传递运动的机构是完全合乎逻辑的，这样就发展了牵引电机单轮对驱动装置。连杆驱动装置曾在相当长的时间内占有一定的地位，至今少数国家仍有旧型的电力机车使用连杆驱动装置，但绝大多数都采用了单轮对驱动装置。从20世纪初开始，正值机车车辆的新兴时期，世界各国的研发工程师和相关工作人员以无穷的智慧结合大量运行实践积累了经验教训，不断研发和创造出形式多样、适合各种运行速度和国情的驱动装置。

相比世界上先进铁路国家，我国电力机车和电传动内燃机车的起步都较晚，只有70多年历史。所有的电传动机车不论是国产的，还是从国外引进的在改革开放前以抱轴式驱动装置为主，远远不能满足我国铁路事业和现代化机车的发展要求，也不符合国外机车的发展史给我们所提供的宝贵经验和教训。改革开放以后，特别是自1997年铁路第一次大提速起，我国铁路机车车辆工业通过引进、消化、吸收、创新后得到突飞猛进的发展，各种不同的驱动装置相继引进至我国的机车、动车和电车上。

关于介绍机车驱动装置的书籍，在大学机车车辆教科书和有关机车转向架的书籍均有论述，但专门论述驱动装置的专著却很少，因此编写一本关于论述驱动装置的专著在当今我国铁路大发展的形势下实属必要。笔者在20世纪五六十年代期间长期从事机车车辆工厂的新建和改造的工艺设计，曾参与或主持大连机车车辆厂、大同机车车辆厂、太原机车车辆厂等工厂改造的工艺设计。20世纪70年代在铁道部科学研究院机车车辆研究所动力学和强度研究室工作期间，负责机车动力学和强度的研究试验，曾选定机车驱动装置作为一个研究课题，由于上级调动工作只是开了一个头。在20世纪八九十年代笔者曾常驻德国工作数年，有机会陪同原铁道部代表团访问欧洲铁路，领略了欧洲铁路先进的装备和管理，也有机会参观了西门子（Siemens）、BBC、Duewag和Krauss Maffei等机车工厂，考察了机车车辆及其先进生产工艺及设备。也曾乘坐德国ICE高速列车，速度达250km/h，对列车的高速度、走行品质和旅行舒适度羡慕不已，希冀我国铁路也能达到世界先进水平。如今，我国CRH动车组运营速度已达到350km/h，我曾多次乘坐京沪高铁，走行品质良好，可与德法日高铁媲美，特别是高铁里程、速度均已达到世界第一位，这是随着我国经济大发展，我国铁路工作者发挥聪明才智，艰苦奋斗的结果，使我兴奋自豪不已，圆了铁路工作者的一个梦。在1992年退休以后，一直想完成在铁科工作时的课题，完成一本有关驱动装置的专著。退休之后，一方面有了时间，可以继续这方面的工作，而另一方面，由于失去了工作平台，想与国内外单位咨询、收集资料变得十分困难，但一直没有放弃。

本书阐述了自1825年英国人乔治·斯蒂芬森（George Stephenson）设计和制造的蒸汽机车上的连杆驱动装置开始到目前高速动车的驱动装置，包含了百年以来数十种不同的结构、形式多样的驱动装置。从1886年美国人斯博拉格（J.Sprague）发明抱轴式滑动轴承电机驱动装置起，发展了抱轴式滚动轴承电机驱动装置，又发明了弹性抱轴式电机驱动装置并派生了ASEA橡胶盘驱动装置，阿尔本-SWⅠ及SWⅡ驱动装置，特别是西门子橡胶块弹性抱轴式驱动装置，取得了原始的抱轴式不可比拟的运行质量和效果。

1889年无齿轮驱动装置首次应用在伦敦地铁，百年以来，这种驱动的研究与应用从未间断，德国AEG和西门子公司在1901年到1903年曾在铁路上进行电动车试验，最高速度达200km/h，2006年西门子在慕尼黑地铁运行了无齿轮驱动的Syntegra转向架后还拟修改设计用于160km/h的干线上，无齿轮驱动装置的生命力不断。

本书对德国西门子空心轴六连杆万向轴驱动装置，法国阿尔斯通（Alsthom）和扎克曼（Jaquemin）万向轴驱动装置，瑞士BBC多连杆万向轴驱动装置做了详细的阐述，并寻根溯源这类连杆万向轴驱动装置的创始瑞士布赫利（BrownBoveriBuchli）驱动装置的详细结构。西门子式、阿尔斯通式和BBC式可以说是大扭矩端万向轴驱动装置的代表，小扭矩端牵引电机空心轴万向轴驱动装置以瑞士勃朗包维利（BrownBoveri）圆盘驱动装置，塞雪龙（Shécheron）板簧驱动装置，瑞典ASEA电机空心轴驱动装置和派生的日本WN齿轮驱动装置为代表。大扭矩与小扭矩端驱动装置，在同一时代同台竞争，装在为数众多的机车、动车和电车上。

装有弹簧或橡胶元件的齿轮驱动装置从美国威斯汀豪斯（Westing House）空心轴驱动装置开始，瑞士塞雪龙由Ⅰ型发展到Ⅳ型，奥林肯（Oerlikon）驱动装置由Ⅰ型发展到Ⅵ型，德国AEG-克来诺空心杯驱动装置更是风行一时。

成组驱动装置以连杆驱动装置开始，而法国单电机转向架的齿轮成组驱动，不用连杆却显示了连杆成组驱动的优点而克服了不宜高速运行的缺点，以崭新的面貌再度与单轮对驱动装置竞争。

弹性车轮广泛应用于欧美的电车、地铁动车和轻型动车等轻型列车上，具有良好效果。也曾用于大功率的机车上，2012年庞巴迪提交204台Flexity型100％低地板有轨电车装有4650个SAB弹性车轮，弹性车轮具有强大生命力，本书将予以详细介绍。

本书对每一种驱动装置力求以细节尺寸的工程图和图片来描述，并对驱动扭矩的传递和效果进行了详细的说明，以便读者参考。第一章对驱动装置的原理及设计要求做了论述；第二章对驱动装置进行了分类；第三章将为数众多的驱动装置分成12类进行叙述，在分类时有个别装置存在着可以分在这类也可以分在另一类的问题，其中，弹性车轮是一个重要的部件，而不能成为一个驱动装置，但与弹性抱轴式驱动装置有相似之处，因此放在一起论述；第四章为高速列车的驱动装置，主要介绍日本WN齿轮联轴节电机驱动装置，法国TGV体悬式三爪万向轴驱动装置，AGV架悬式动力转向架驱动装置，德国ICE-1轮对双空心轴双六连杆半体悬式驱动装置，ICE-3和Velaro架悬式驱动装置；第五章则阐述了我国机车和动车的驱动装置。

本书叙述了各种驱动装置的原始型，及其演变过程和在发展过程中所用的科学的研制试验道路。一般先做样机进行试验，然后小批试验再大批生产，投入正常运行。有的采用在一台机车的两台转向架上安装不同的驱动装置进行对比试验。通过各国铁路的不懈努力，创造出形式多样的驱动装置，在不断的实践中，改进与创新。今日先进的驱动装置均在前人创新中发展而成，学习和吸收前人的经验十分有益，既可以创造更先进的驱动装置也可以从失败的教训中少走弯路。

本书在叙述驱动装置的过程中尽可能介绍安装这些驱动装置的机车、动车和电车的型号、机型和数量，以便从一个侧面了解机车、动车和电车的发展，并包括有关参数（速度、功率、轴距、轴重和转向架）等以供参考。本书保留了英、法、德等文字的专用名词以便读者参考，关于力的单位保留资料来源的单位。

本书中所叙资料均来自驱动装置的生产和运用实践，为读者提供各种经验，希望为学生、铁路工作人员以及研究人员学习和研发驱动装置提供有益的资料。

笔者很荣幸地请中国工程院院士、原铁道部部长傅志寰为本书作序；请我的上海交通大学同学，资深教授龚积球为本书审校。

本书的编写过程中得到原铁道部科学研究院徐榕芬工程师和同志的大力协助，还得到原铁道部科学研究院情报研究所、中国国家图书馆、中科院图书馆、原铁道部图书室的大力协助，谨表示衷心感谢。本书有很多图片和资料由我的二儿子夫妇徐放和李斌斌在美国密西根等几个图书馆多方寻找而得以完善，还得到我的老伴徐幼青和大儿子徐冬冬的大力支持。在写作过程中，主要参考了本书所附参考文献中的著作，《国际铁路会议协会公报》，《国际铁路工程》，《铁路机车车辆手册》，中国铁道出版社和《铁道知识》杂志社的部分出版物，龚积球、董锡明、钱立新、藏其吉、俞展猷、刘友梅、鲍维千、张红军、林宏迪、杨中平、华茂昆、赵洪伦等作者的著作、图片，在此向这些书籍的作者们表示衷心感谢。