高速动车组转向架技术（一）【中车长客周殿买高工】【可变轨距、轴箱内置、CR450】
高速铁路的定义：
中国指新建设计开行250~350km/h速度等级动车组列车，初期运营速度至少为200km/h的铁路客运专线。
国际铁路联盟（UIC）认为高铁的定义相当广泛，包括高铁领域下的众多系统。
欧洲把改造后速度等级达到200km/h和新建速度等级达到250~300km/h的铁路认定为高速铁路；1985年联合国欧洲经济委员会（官方组织）在日内瓦签署的《国际铁路干线协议》规定：新建客货运列车混用型高速铁路时速为250公里以上，新建客运列车专用型高速铁路时速为350公里以上。
日本作为世界上最早开始发展高速铁路的国家，日本政府在1970年发布第71号法令，为制定全国新干线铁路发展的法律，对高速铁路的定义是，凡一条铁路的主要区段，列车的最高运行速度达到200公里/小时或以上的可以称为高速铁路。在步入高铁时代后的日本，新干线属于日本高速铁道，但日本高速铁道不完全是新干线 ，而是还有一些日本城市轨道交通系统（比如最高运行时速达到80kph的琦玉高速铁道）。
美国标准：美国联邦铁路管理局曾对高速铁路定义为最高营运速度高于145公里/小时（90 mph）的铁路，但从社会大众的角度，“高速铁路”一词在美国通常会被用来指营运速度高于160公里/小时的铁路服务，这是因为在当地除了阿西乐快线（最高速度240公里/小时）以外并没有其他营运速度高于128公里/小时（80mph）的铁路客运服务。
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本文（【联队长说高铁11】）和【联队长说高铁12】主要是笔者本人对去年年底中车长春轨道客车股份有限公司教授级高工周殿买在中车（CRRC）轨道交通走行部技术云论坛第7期做的以《高速动车组转向架技术》为题的报告的内容，用笔者的话进行复述，并穿插部分笔者对目前的高速动车组的科学技术的认识和看法。希望各位火车迷看官都能在评论区留下自己的认识和看法，笔者愿与您一起学习和探讨。
我们这次探讨高速动车组走行部技术，主要是围绕转向架的结构的设计方式和速度等级进行探讨。笔者不是路内大佬，对涉及不同领域的论述经过多次修改，如果还出现不准确之处，敬请看官们予以斧正，谢谢大家！
本篇文章超过一万字，在此感谢Bilibili uid:96937721、173877041、297688795、21032308、417325932、644293439、902788（CIT380A、銀河旅客鉄道、電子雲製櫻・令狐アルルゥ 、BlueWhale1997、腾云工程SR-72、La_Sonnambula、四方四无）等对笔者的帮助！
本期重点词：铰接式转向架、可变轨距、轴箱内置、永磁电机、CR450
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周高工的主题报告主要分为以下五个部分：
一、总体情况介绍
产品的全生命周期如下图，现在我们的要求是使用寿命达到30年。转向架结构的设计是这次报告探讨的一个重点。
二、国际高铁技术发展
日本和欧盟国家现在都推出了自己的设计时速360km/h的动车组，主要是因为他们对中国大陆的动车组达速350km/h感到压力。那么国外的设计就各有各的特点。
首先说日本：
日本目前值得我们注意的新干线列车是N700S系和“铁路试验前沿的先进实验室（列车）”（''Advanced Labs for Frontline Activity in rail experimentation''）ALFA-X（番台E956）。N700S系是N700系这一系列的改进型，由日立制作所和日本车辆制造股份有限公司生产。N700S系的转向架采用H型构架，一系定位是和300系同类型的圆筒橡胶和螺旋圆钢弹簧并用的导柱式定位，轴箱体用铝合金制成，螺旋圆钢弹簧作为一系悬挂，外观非常简洁。N700S的二系横向减振器加了油压式主动控制系统，即全主动横向减振器由半主动横向减振器、油泵和小型电机3部分组成，连接减振器的主动控制装置装在车体底架上，对减振器的阻尼进行全主动控制。N700S一个很大的特点是它的轴重小到大约11吨。ALFA-X就是下一代动车组了，设计时速是360km/h，目前的性质还是试验列车。对于日本的高速磁悬浮技术，在此不进行论述。
Bilibili有不少关注ALFA-X的铁路爱好者，笔者就尝试在这里围绕其转向架技术抛砖引玉：
笔者在《联队长说高铁2》中还给不出E5系和E6系的原型车FASTECH 360的试验速度。最近笔者在2020年第6期的《国外铁道机车与动车》看到了一种说法——一列FASTECH 360跑到了398km/h，还是为研发ALFA-X打下了不错的基础。
ALFA-X是全动车编组，定员670人。2020年10月27日至28日间，ALFA-X的试验速度达到了382km/h。
ALFA-X的转向架是无摇枕转向架，新轮直径是860mm，它的其它结构型式还在进行测试。目前的试验方案里，1~4、9，10号车厢转向架的一系定位用单侧双拉板式定位，5、6号车厢用单拉杆式定位（“軸はり方式”，即轴拉式定位，在国内CRH2相关资料中，转臂式定位是轴梁式定位的别称，笔者暂时认为ALFA-X用了单拉杆式定位），7、8号车厢用导柱式定位（“ウィング式”，可译为翼簧式定位）。转向架的二系悬挂有空气弹簧、横向减振器、横向吸能止挡（可断裂保险螺栓限位器）和抗蛇行减振器。空气弹簧可以通过升降，使列车倾摆最多达到2°（E5系是曲线半径为4000米时倾摆1.5°），以增加通过曲线时的乘车舒适度，而且空气弹簧加了主动控制系统，能让列车在过弯时主动倾摆（就像N700系那样）。横向减振器加在转向架和车体之间，且所有转向架的横向减振器都是可变阻尼的，都加了半主动控制系统。当地震引起列车发生大幅度的横向振动时，横向减振器会产生大于正常行车时的阻尼力，同时如果吸能止挡承受的横向载荷过大，它的限位器座会被压坏，通过扩大中心销和限位器的间隔，缓和车体和转向架之间的冲击。
ALFA-X的转向架用的是电气指令式空气制动、再生制动（プレ-キプレ-キ方式回生プレ-キ併用電気指令式空気プレ-キ(応荷重制御付き)）和轨道摩擦式直流励磁制动。空气制动包括轮装制动盘（ 中央締結式車輪ディスクプレ-キ）和气动式制动夹钳（空圧式キャリパ），遇到地震时，直流励磁制动机会用于紧急制动。此外，AFLA-X还在试验一种和转向架的结构无关的空气动力制动装置。这种装置装在第2至第9节车厢的上部，会增加车体重量，而且只在接近360km/h的速度时需要紧急制动时才有使用的价值。假设遇到地震，黄色、方形的阻力板会以液压的方式升高，以产生空气阻力。ALFA-X第2至第9节车厢的每个车顶交错布置14组阻力板，每组阻力板长约102cm，宽约56cm，长边沿列车纵向，短边沿列车纵向，包含两块面积相等的黄色阻力板，即全车共有224块阻力板。相比FASTECH 360的阻力板，ALFA-X的阻力板尺寸更小，升起后噪音更小，且收纳在车顶上部空间，不会挤占客室空间，而FASTECH 360的阻力板在收纳时会压缩客室空间。
中车四方（当时是南车四方）研制的CIT500（CRH380AM）型高速动车组也设计有风阻制动装置。在设计中，风翼板的周围装有流线型导流罩，风翼板在制动时通过液压驱动，逆风向升起。和新干线列车的风阻制动装置不同的是，新干线列车的阻力板是一对猫耳朵，CIT500的阻力板是一块宽度和车顶宽度接近，面积非常大的面板，阻力板采用和CIT500的车顶外形相适应的流线形外形，确保阻力板在收纳状态时，不会对车顶的流线形外观产生负面影响。和新干线列车的风阻制动装置相同的是，CIT500的阻力板也只适合在极高速度下的紧急制动中升起，所以CIT500在出厂时没有实装四方的风阻制动装置。
E5系和E6系的一系定位是JR东日本在高速列车上常用的川崎设计的拉板式（单侧双板）定位，ALFA-X发展而来的旅客列车可能会沿用拉板式定位，一系悬挂还是用螺旋圆钢弹簧和垂向油压减振器。另外根据日本车辆制造股份有限公司（网名：日本車両）于2022年1月25日发在外网的介绍自家转向架的视频，笔者认为日本发展转臂式定位，不论是中低速还是高速动车组，都有自己的特色。
ALFA-X和N700S的转向架属于传统的技术，和下面谈到的创新的转向架不同。
下面说欧盟：
如图15，欧盟搞了一个“地平线2020计划”，参与设计、制造和使用高速列车的公司都在里面，注意左边的“SHIFT2 RAIL”系列公司里，日立（Hitachi）名列其中。
先说法国：
法国是在日本之后，德国之前发展高速轮轨列车，一直都由阿尔斯通来做，坚持走传统的双轴铰接式转向架。
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笔者对铰接式转向架作以下补充论述：
铰接式转向架的优点有：列车脱线时能尽量使车厢保持为一条直线，避免车厢严重倾覆和扭曲，增加行车的安全性；减少编组中转向架的个数，减少轨道不平顺造成的轮轨冲击；相邻车体通过缓冲装置连接，减少横向位移，有利于提高曲线通过性能；将转向架运行的噪音控制在远离多数乘客的车厢连接处；采用传统轮对时，如果车体长12~14米，转向架长3.5米，车体就能做到大约70%低地板；采用独立轮对时，车体能做到100%低地板。国外铁道车辆中，使用铰接式转向架的例子有很多。
法国的第一代到第三代TGV动车组均以Y230作为独立的动力转向架，而分别以Y231、Y237、Y237-A作为无动力铰接式转向架。AGV的铰接式动力转向架则将动力装置和铰接装置结合了起来。Y231的二系悬挂没有抗侧滚扭杆，Y237的二系悬挂有一个抗侧滚扭杆，Y237-A则有两个。为了保证蛇行运动稳定性，从TGV到AGV型动力分散动车组，铰接式转向架的轴距都是3000mm。
阿尔斯通也跟西班牙和韩国的合资厂进行合作。凭借V150试验列车574.8km/h的最高速度纪录，法国目前仍然是轮轨最高试验速度记录的保持者。两个AGV的动力转向架随着V150参与了冲高测试，当时这两个动力转向架所装的牵引电机是新的730kg重的永磁同步牵引电机，额定功率是720kW，牵引电机的悬挂方式是架悬。
AGV采用铝材车体外壳，少数铰接结构用了碳合成材料，司机室和车内通道为钢制，头车具有防撞设计。它的7辆编组样车“Pégase”的两节端部车（头车）的动力转向架可以加装阿尔斯通的涡流制动机。法国的涡流制动机是可靠的，但是阿尔斯通认为涡流制动机重量大、价格高，增加了转向架结构的复杂性，故只把两台涡流制动机安装在更早的原型车AGV-Elisa的两节端部车的动力转向架上。AGV的永磁电机的额定功率在2008年达到760kW，电机采用带有内置风扇的自通风系统，而不使用强迫冷却系统。在转向架上是架悬，运用IGBT（绝缘栅双极晶体管）牵引变流技术，在11辆编组、6个动力转向架，动拖比为1:1的时候，整车功率达到9120kW。AGV的二系悬挂带有包含作动器的主动横向悬挂系统。AGV的制动采用电阻 - 再生混合制动。在常用制动中，AGV的每个无动力转向架的车轴上的3个制动盘只在制动的最后阶段才使用。
至于最新的TGV-M，虽然设计时速定在360km/h，但周老先生没有进行介绍，笔者亦无意进行论述。
铰接式转向架的不足有：增加了调整车厢编组的时间（因为没有车钩）、缩减车厢长度、限制车厢宽度，超员能力不足等。比如AGV的车厢长度只有18米，宽度是2900mm。从SNCF和DB两家公司协调后把ICE 3的最大宽度定为2950mm来看，AGV的宽度不算小。但是第一代CRH系列动车组中，车体宽度偏低的CRH5A，其宽度也有3200mm，我们如果直接引进AGV，要把它的车体做宽还是有难度的。列车若采用铰接式转向架，编组中转向架个数减少了，轴重就容易增大，轮轨冲击会加剧。对于TGV的用电机体悬结构来控制轴重的策略，我们也认为电机体悬结构会增加电机传动装置的复杂性，可利用的轮轨黏着太少，而没有将其往前发展。
我们不是一开始就对高速铰接式转向架毫无兴趣，而是和日本人一样，真的做过工作。我们曾在2000年前后研究并仿制过法国TGV-D采用的Y237-A型转向架。Y237-A是由阿尔斯通和SNCF的技术部联合一些设备厂家研制出来的。它采用空心车轴，一系定位是转臂式定位，一系悬挂用圆钢弹簧，二系悬挂用SR10型高柔性空气弹簧（附有高度调整阀和差压阀）、铝制空气弹簧辅助气室、四个垂向减振器、一个横向减振器、双抗侧滚扭杆、每侧单抗蛇行减振器，采取Z字形双拉杆牵引装置和典型的两点空气弹簧支撑车体的结构。Y237-A成为我们当时探索高速铰接式转向架的优秀的学习对象。Y231的二系悬挂一开始用高柔圆钢弹簧，高柔圆钢弹簧的悬挂支点高，有较大的抗侧滚刚度。后来发现：这种弹簧横向和垂向的自振频率和车体的弯曲振动频率接近，容易激起车体振动。SR10型空气弹簧就能稍微降低车体的横向和垂向的振动频率。
另外，Y231采用球轴承来铰接车体，铰接部位刚度较大，会影响乘车舒适性。那么Y237和Y237-A就用了锥形橡胶 - 金属弹性铰接（缓冲橡胶型球心盘式铰接）结构。这种铰接结构的柔性更大，结构更简洁，成本更低。这种结构是每辆无动力车的前后两端分别是支撑端和铰接端，在支撑端的端墙的两侧下方各设置一个二系空气弹簧的承台，并在端墙下方中间设置一个下球心盘座。铰接端的端墙上没有二系空气弹簧的承台，而是在端墙下方中间设置一个上球心盘座。上下两个球心盘通过销轴进行铰接，使球心盘可以自动对中。转向架的牵引装置的销座和销轴通过销轴底部的螺栓和压板固连。两个球心盘之间设有锥形橡胶堆。橡胶堆提供弹性定位，提供纵向、横向和垂向的刚度和阻尼，防止两个球心盘发生振动耦合，并允许球心盘在车辆通过曲线时通过锥形橡胶堆的变形来进行相对转动。铰接端车体的部分垂向载荷通过球心盘传递给支撑端车体，两个相邻车体的垂向载荷再通过空气弹簧的承台传递给空气弹簧，再从空气弹簧传递到转向架。
1995年，我们研究和仿制Y237-A的工作开始了。西南交通大学、北方交通大学、上海铁道大学、四方机车车辆厂、四方车辆研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所、铁科院等7家单位共同承担试验型铰接式高速客车转向架及车体连接结构的研究工作，车体连接结构则以单层客室的“欧洲之星”E300（TGV-TMST）的连接结构为学习对象。试验型铰接式转向架的设计工作分为两步：前期以上海铁道大学为主，进行技术方案设计，后期的转向架和车体连接结构的施工设计主要由四方厂做工作，最后主要由四方厂负责样机试制。施工设计在1996年底完成。
我们试制的铰接式转向架把轴距定为3000mm，新轮直径是915mm，磨耗轮直径是860mm，自重约为7.4吨。试验型转向架的关键零部件，包括空气弹簧、轴承、弹性定位节点、减振器，要根据Y237-A的参数从国外进口。圆锥滚子轴箱轴承从SKF公司进口，一系的弹性节点和空气弹簧由生产SR10的公司提供。构架、定位转臂、空心车轴和车轮、抗侧滚扭杆、轴装制动盘等由我们自行试制。构架由四方厂试制，车轴和车轮由四方所试制，制动盘由铁科院试制。那么国产的构架就采用两种焊接方式——铸造定位臂座与侧梁下盖板对接组焊方式（即TGV构架的组焊方式）和铸造定位臂座与侧梁下盖板搭接组焊方式。一个在两个侧梁上分别尝试这两种焊接方式制成的构架通过了四方所的疲劳测试，而且这个构架的重量和Y237-A的接近。但是试制的铝合金转臂的强度不行，要改成钢质的（500系新干线列车的转臂是铝质的），因为高速列车转向架的一系定位刚度一般都比较大（地铁列车和货运列车的转向架正好相反），所以定位结构的强度是有要求的，那么用钢质转臂后，簧下质量就要明显增加。2000年到2001年间，试制的转向架的样机试验和车体连接结构的动力学试验在四方所的台架上进行。转向架的滚动台架速度达到393.7km/h，这是一个很不错的结果，帮助我们做了技术储备。试制的转向架和研究的车体连接技术在2002年通过了铁道部的验收。不过当时的结论是我们的工艺水平及检测产品的手段还不能满足高速铰接式转向架的实用化。
其中，球心盘和销轴的制造工艺要求太高，这就引起了国内一些技术派专家对铰接式转向架的强烈排斥。目前，我国对高速铰接式转向架还是处于研究和试验阶段。笔者认为，认定自己生产和检修高速铰接式转向架的能力不足，是我们尚未将高速铰接式转向架实用化的更重要的原因。
2013年，中车四方（当时是南车四方）从斯柯达引进了15T型低地板有轨电车的技术，这种有轨电车用的就是铰接式转向架。国内生产的铰接式转向架主要用在轻轨车辆，比如中车株洲机车生产的ZLA080型有摇枕铰接式转向架，它用的是转盘式铰接。铁路车辆中运用铰接式转向架的有中车株洲机车生产的，出口到欧盟的“天狼星”号。应该说，中车能打进欧盟市场，是很难得的。
JR东日本在牵头开发STAR21型高速试验动车组时，在编组中同时试验了独立式无摇枕转向架和铰接式无摇枕转向架。试验列车为9辆编组，编组中有3个铰接式转向架，分别是DT9036A、DT9036B和DT9036C。DT9036A为叠层圆锥橡胶式（导柱式）定位，两个空气弹簧的支撑面距离轨面高1400mm；DT9036B为单侧双拉板式定位，双空气弹簧支撑面距离轨面高1900mm；DT9036C为转臂式定位，设4个非高位空气弹簧来支撑相邻车体。全列车的转向架的新轮直径均为800mm，轴距均为2500mm。当列车的试验速度达到425km/h时，铰接式转向架和独立式转向架的横向力没有明显的差异。最终，JR东日本认为铰接式转向架会影响车厢的定员数，于是放弃了铰接技术。
西班牙在生产转向架方面主要由两个公司负责：CAF和Talgo。它俩生产的转向架各有特点，尤其是Talgo，它可以生产独立轮对、也掌握高速倾摆和变轨距技术（西班牙铁路的轨距不统一，和邻国搞铁路互通也要变轨距），也有引进德法两国的技术。
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笔者对AVE S102作以下补充论述：
AVE S102（Talgo 350）的无动力转向架是Talgo的独立轮对铰接式转向架。这种转向架只有一个车轴，一系定位是转臂式定位，一系悬挂用螺旋圆钢弹簧，二系悬挂只用高位空气弹簧，空气弹簧就处在轮对的正上方。凭借构架上的高筒形支撑体，空气弹簧已经被顶在端墙之间很高的位置。
独立轮对的特点是什么？
车轮为了可以转弯，采用的是锥形踏面。基于此，传统轮对的直线复位性能是基于纵向蠕滑力。纵向蠕滑力使轮对在轨道上运行时，（从列车的垂直方向看）轮对会产生横移和摇头角，轮对在轨道上的横移量在轨道中心线附近往复运动，摇头角相应地发生周期性变化（正值→0°→负值→0°→正值），当摇头角和横移量平衡，轮对就处于直线复位状态。一方面，充足的纵向蠕滑力是传统轮对转弯后在直线上快速复位的保障，另一方面，轮对的横移和摇头日积月累会造成轮轨磨耗（轨道不平顺会使磨耗加剧），而且随着轮对运行速度增大，横移量和摇头角随之增大，这种增幅是有上限的，所以轮对或转向架存在临界速度，超过临界速度之后，转向架的蛇行运动会导致列车严重失稳甚至倾覆。CR400的转向架的临界速度达到600km/h，这是在西南交通大学的试验台上跑出来的结果。
独立轮对的纵向蠕滑力在数学表达上不为0，但是小得可以看作为0，可以认为不存在纵向蠕滑力矩所产生的蛇行问题，也因为缺少纵向蠕滑力的导向作用而严重影响直线复位性能和曲线通过性能。Talgo就在轮对上加装Z字形导向装置/径向机构。径向机构的结构是：轮对前后设两根导向杆，每根导向杆的一侧连着车体上的支座，另一侧都连着一个与定位转臂相连的很短的转轴。导向杆和一系悬挂结构的连线成“Z”字形。径向机构不能直接使车轮获得纵向蠕滑力，但是能帮助车轮在端部车（前后的牵引机车）的传统轮对的带动下尽快完成直线复位。有了径向机构之后，独立轮对的横移量的收敛速度比不上传统轮对，但比没有径向机构的独立轮对快。没有径向机构的独立轮对，不仅轮对横移量收敛很慢，而且横移量可能会在偏离轨道中心线的位置就平衡了，无法完成对中。独立轮对的主要用途是使城轨车辆实现低地板，在高速列车领域，这是Talgo的特色。转向架如果使用传统轮对，则是通过抗蛇行减振器来抑制蛇行运动。
AVE S102的动力转向架是庞巴迪的FLEXX Power 350型转向架，这种转向架的一系和二系悬挂都用螺旋圆钢弹簧，一系定位用拉杆式定位，牵引电机是架悬，铝合金轻量化齿轮箱是轴悬。
Talgo采用连杆及缓冲装置铰接模式。Talgo的横向和纵向的减振器是装在车厢端墙上部的中央和两侧，配合转向架的空气弹簧来平抑车体振动。Talgo的车厢铰接方式具体是：一侧车厢的端墙的上部的两侧各设有一个支撑座，另一侧车厢的端墙的下部中央设一个曲拐连杆机构。曲拐连杆机构包括两根承载杆、两个横向水平设置的旋转支撑体、一个负责水平连接旋转支撑体的水平杆，和两个负责将旋转支撑体连接在端墙下部的销轴。支撑座顶置在转向架的两个空气弹簧上，将车体重量通过空气弹簧传递到转向架上，且这两个支撑座在靠近端墙中央的一侧又各有一个铰接座，铰接座与另一侧车厢的端墙下部通过两根垂向的很长的承载杆进行连接，承载杆的底座都设在旋转支撑体上。这样一来，两侧车厢就通过一侧的两个承载杆和另一侧的牵引车钩实现三点弹性铰接。那么AVE S102的车厢就显得更轻和更短了——200米长的列车共有14辆编组。
Talgo的高速倾摆是被动无源倾摆，就是在通过曲线时，车辆的向心力的力矩传导到空气弹簧，空气弹簧通过独立伸缩，使车辆倾摆。Talgo倾摆的最大角度为3.5°，此时车辆的横向加速度为1.8m/s²。理论上横向加速度超过1.2m/s²乘客就会感到不舒适。被动无源倾摆通过同一曲线的最大速度、倾摆的及时性和乘车舒适性不能和主动倾摆相提并论，不过成本较低，能耗较低，适用于“S”形曲线较多，缓和曲线较短的铁路。Talgo是通过专门的导轨横向推挤车轮来完成变轨距。
Talgo开发的新一代速度等级为330km/h的Avril动力集中高速动车组，在技术上是作为Talgo 350的迭代车型，采用了独立车轮转向架，就是Talgo连轮轴都不要了，把一个轮对拆成两个车轮，无动力车和无动力车之间是两个铰接式单轮转向架，车轮上保留径向机构。
德国ICE 1和ICE 2的动力转向架分别是ET401和ET402，两种转向架的结构型式基本相同，驱动装置（负责将牵引电机的转矩传递到轮对）都用空心轴六连杆。
德国的高速转向架目前主要由西门子承担。在承担德国铁路产品研发的公司里，西门子本来是负责研发电气设备的，但是在收购研发机械的公司后，具备了研发高速列车整车的能力。
由Simmering-Graz-Pauker AG（SGP）公司为ICE 2（无动力车）和ICE 3（整车）设计的SGP400型和SGP500型转向架（SGP500由SGP和Adtranz合作设计制造）随着这家公司被西门子收购，改名为SF400和SF500。按照西门子官网的介绍，这两种转向架的速度分别达到250km/h和350km/h(链接：https://www.mobility.siemens.com/global/de/portfolio/schiene/fahrzeuge/komponenten-und-systeme/fahrwerkstechnik.html）。SF400改进自ICE 1采用的（Minden-Deutz-Familie）MD530型有摇枕有摇动台钢圆簧无动力转向架，是德国第一种无摇枕无摇动台空气弹簧转向架。SF400的二系悬挂系统装设横向主动控制系统“AQS”，施加回转阻尼的形式是装设电子控制回转阻尼系统“DES”，也就是带有磁性阀门的抗蛇形减振器，根据实际速度接通或断开阀门。DES在回转速度较低的曲线上不起阻尼作用，高速运行时则发挥阻尼作用。SF400还设有径向液压控制的轮对定位系统“RHC”，使轮对处于径向位置。SF400和SF500的二系悬挂都有抗侧滚扭杆。
SF500改进自SF400，采用模块化设计，动力和无动力转向架的结构型式相同。SF500的一系定位是单拉杆式定位，一系悬挂用螺旋圆钢弹簧和垂向油压减振器，二系悬挂用空气弹簧和用于空气弹簧失气状况下的橡胶减震弹簧，被动液压悬挂，驱动装置是齿轮箱和联轴节。ICE 3的速度等级是300km/h，最高运营速度为320km/h。在法兰克福 - 科隆高速城际铁路开通前，ICE 3在柏林—汉诺威高速城际铁路跑到了368.6km/h的最高试验速度。ICE T的转向架是SF600。到了ICE 4，它的转向架发生了一些引人瞩目的变化。下面我们会进行论述。
ICE 3是ICE系列的第一代动力分散动车组，之后它有了衍生型号，就是Velaro系列。Velaro系列的第一个是Velaro E，也就是ICE 3的第一个变种，是西班牙的AVE S103；第二个是Velaro CN，就是CRH3C；第三个是Velaro RUS，是俄罗斯的“萨普桑”号动车组；第四个是德国用的Velaro D；第五个Velaro就是”欧洲之星”E320；第六个是Velaro TR，是土耳其用的。现在德国发展到第7个，就是Velaro Novo。目前的ICE 3 Neo，即Velaro MS，只能算是增加了车门个数、改变了司机室DMI显示样式和改良了客室内饰的Velaro D。
SF500的动力转向架现在也用在ICE 4（每侧抗蛇行减振器从两个改成一个，依据在AV31494425的第30分钟左右），但是ICE 4的无动力转向架则是庞巴迪的轴箱内置的转向架，这就是庞巴迪的FLEXX Eco系列内支撑转向架。内支撑转向架就是周老先生和笔者说的，非传统的转向架，是一种在结构上有很大创新的转向架。FLEXX Eco应用在ICE 4标志着内支撑转向架经历了接近60年的试验和实践，终于在高速旅客列车上开始商业化使用。你如果在《模拟火车》里玩过3D ZUG发行的ICE4动车组，你就能看到它的内支撑转向架，虽然3D ZUG的建模比较简陋。
西门子的已经部分公开但尚在研发的Velaro Novo高速动车组，它的速度等级为360km/h。为了应对国内外市场不小的竞争压力，Velaro Novo和ICE 4一样，用上了内支撑转向架，这就是SF900型转向架。庞巴迪和日立研制的内支撑转向架都非常有竞争力，但是论速度等级，都不能和SF900相提并论。SF900先是安装在ICE S型试验车上，在试验中跑到了331km/h，后来在纽伦堡 - 因戈尔施塔特高速城际铁路上，两个SF900转向架又安装在一节Velaro Novo的车厢底部，跑到了360km/h，跑了接近90公里，全程跑了18分钟。
这里笔者说一句题外话：据了解，Velaro Novo的逆变器控制单元（ICU）和CR400BF-C的是一致的，且其ICU非以往直接与列车的多功能车辆总线（MVB）连接，而是通过控制器局域网络（CAN）总线和牵引变流器（TCU）连接。
下图中的文字的大致内容是：
SF900型转向架是为最新一代高速列车开发的。创新型内部悬挂装置的特点是结构轻巧。为了达到最高的能源效率，底盘配备了空气动力学罩。
用于Velaro高速多单元列车的SF500：
SF500型转向架专为电力牵引列车和现代高速列车研发，可提供最大的驾驶舒适性。
北美选择走“低压管道”等非轮轨的发展路线，但目前都只是处于研究阶段，周老先生没有进行论述。
三、中国高铁技术发展
我们常说，2004年到2007年中国（大陆）高速铁路是“跨越式发展”，实际上也是很痛苦的三年，因为铁路职工基本上只保最低工资。那么这三年呢，中国走的是引进的路线，引进的成果是CRH1、CRH2、CRH3和CRH5。没有CRH4，因为这里面有故事（笔者不知道是什么故事）。
技术引进来之后，我们就到了消化吸收的阶段。我们选择走CRH2和CRH3的技术路线，成果就是CRH380A/B/CL。 长客引进的是CRH3和CRH5的技术，两种列车的技术都消化吸收后，在发展速度等级达到300km/h的高速列车时放弃了CRH5的技术，用CRH3的技术发展了CRH380B和CRH380CL。 实际上阿尔斯通转让给我们的技术里，比较可取的是摆式技术，这是它收购意大利的一家叫Severiano（塞维利亚诺）的公司后发展而来的。日本给的不是最先进的技术，但是我们通过消化吸收，做到了350km/h的速度等级（从CRH2C二阶段起）。西门子给的CRH3的技术本来基础就不错，现在这家公司还是我们的老师，因为它从ICE 4开始，改走内支撑转向架的技术，而且达到了360km/h。
到了发展中国标准动车组，我们走的是自主创新的道路，依然是继续沿用消化吸收的日系和德系技术。
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笔者对周老先生的叙述作以下补充：
台湾地区也走引进的路线，但只是买来整车，没有获得技术转让，更毋论相关技术的消化吸收和自主创新。CRH1和CRH5系列动车组的转向架技术没有往300km/h以上的速度等级发展。而且CRH5的转向架“恶评”较多。
CRH2A的动力转向架SKMB-200和无动力转向架SKTB-200是在川崎重工生产的DT206型动力转向架和TR7004B型无动力转向架的基础上发展过来的，S、K分别代表四方和川崎（Kawasaki）（早期部分CRH2A直接用DT206和TR7004B）（2013年CRH2A统型化后改用零件国产化率更高的SWMB/TB-250型转向架）。但是CRH2A的一系定位是参数借鉴了500系的转臂式定位，转臂长度为500mm。为了减重，轴箱和转臂是一体式设计，可以称之为“轴箱体”。采用转臂式定位的经验，可以追溯到中车四方更早之前从川崎引进500系的WDT205（W代表JR西日本）型动力转向架，发展SW220K型准高速转向架的时期。500系的转臂是铝制转臂，其纵向定位刚度是每轴箱24.5kN/mm，横向定位刚度是每轴箱9.8kN/mm。500系的二系横向减振器设有半主动悬挂系统。SW220K适用于速度等级为160km/h的25T型客车，除制动装置外，其余结构满足220km/h的运用要求（装配SW220K的CR200J试验用车在长达45km的25‰连续坡道上以200km/h恒速下坡，在坡底进行一次紧急制动之后，SW220K制动盘温度过高，不满足安全运用的要求）。CRH2A全列的无动力转向架除端部车的转向架安装LKJ2000的速度传感器和排障装置外，结构型式都相同；动力转向架的结构型式都相同。二系悬挂有空气弹簧、横向减振器、横向止挡和抗蛇行减振器。
原型车E2系1000番台的轴箱轴承是双列圆柱轴承，轴重是13吨，车轮用圆弧形踏面，齿轮箱的传动比为69:19=3.63，1、9、10号车的转向架的二系横向减振器加设全主动悬挂系统，其余车厢的横向减振器则设油压式半主动悬挂系统。全主动悬挂就是从外部提供能源（空压、液压或电磁力），用连接常规的或半主动的横向减振器的作动器产生的力来积极地平抑横向振动。由于有了动力源，全主动减振器既可以产生与运动方向相反的力，还可以产生与运动方向相同的力。半主动悬挂则无外部能源，把横向减振器换成可变阻尼的类型，只通过传感器检测横向加速度，适时地控制横向减振器的作用力的大小，来平抑横向振动，对横向振动的抑制有一定局限性，而且半主动减振器和传统减振器都不能产生和运动方向相同的力。传统横向减振器只能产生和运动方向相反的力，且力的大小不能改变。由于半主动减振器构造简单、可靠性高，东日本铁道公司的新干线列车只有E2系、E3系和E5系部分车厢采用全主动减振器，E2系以高压空气作为动力源，E3系和E5系以电磁力作为动力源。
特别地，E2系1000番台不再像E2系0番台那样采用GTO（可关断晶闸管）牵引变流技术，而是采用更加先进的IGBT牵引变流技术。
SKMB/TB-200的轴箱轴承则是双列圆锥轴承，CRH2A定员100%时轴重是14吨，并依据该轴重而将速度等级定为250km/h。新轮直径是860mm，半磨耗轮直径是820mm，全磨耗轮直径是790mm。轴箱体为铸钢材质，轴箱的前盖用铝合金制成，轴箱的后盖则用铸钢。前盖和轴箱之间需要特殊涂装来防止电化学腐蚀。一系转臂横向定位刚度是每轴箱5.49kN/mm，纵向定位刚度是每轴箱13.7kN/mm（2018年论文《CRH2悬挂刚度参数对车辆动力学性能的影响》建议横向和纵向定位刚度改为每轴箱13.9kN/mm和5.92kN/mm），最大允许轴重（CRH2A定员200%）是16吨，一系悬挂含圆钢弹簧和垂向减振器，圆钢弹簧外贴一层防雪罩，齿轮箱用润滑油为Sonic EP3080，传动比为85:28=3.036。所有转向架的二系悬挂只使用常规的横向减振器，横向减振器加在构架横梁的连接梁和牵引装置的中心销之间，中心销加在车体和牵引拉杆之间。空气弹簧为非线性弹簧，且附有高度调整阀和差压阀。当列车直线运行时，空气弹簧提供较小的垂向刚度；当列车转弯时，空气弹簧提供较大的横向刚度。二系悬挂还包括抗蛇行减振器、横向止挡和中央牵引装置。横向止挡装在牵引梁和车体之间，采用橡胶堆，起到柔性支承和限制车体过大的横向位移的作用（和ALFA-X的横向吸能止挡结构不同）。二系中央牵引的牵引梁和车体之间以牵引梁柔性衬套支承。中央牵引采用单牵引拉杆，牵引拉杆通过拉杆节点和牵引梁连接。拉杆节点由芯轴、橡胶层和外套组成。单层橡胶位于芯轴和外套之间，芯轴两侧各有一个横向通孔，横向通孔压装于牵引拉杆，芯轴和牵引拉杆通过橡胶硫化为一体。虽然橡胶使结构有一定的柔性，但如果一个部件损坏，整个拉杆和拉杆节点都要更换。拉杆节点最低工作温度为-30℃，最高工作温度是4℃。此外，CRH2A为适应我国铁路，轮对内侧距从E2系1000番台的1360±1mm调整为1353+2/-1mm，改用四方车辆研究所自行研制的LMA型车轮踏面。整车牵引功率为4800kW，只有原型车的一半（原型车装配32台额定功率为300kW的MT205型牵引电机），提高编组经济性。牵引电机是通过螺栓将电机上的安装座连接到电机吊座上，电机吊座直接焊在构架横梁上，实现刚性架悬，电机输出轴与齿轮箱输入轴之间通过挠性浮动齿式联轴节（WN联轴节）相连接，传递转矩时，允许电机和齿轮箱之间有相对运动，其径向和轴向均允许有10mm~12ｍｍ的跳动量。电机刚性架悬结构简洁、省空间、易于维护，但是电机和构架横梁之间没有缓冲元件，列车运行中电机和构架的振动耦合会影响构架横梁的强度，也影响构架的动力学性能。基础制动装置包括空压转油压驱动的制动夹钳和踏面清扫装置。动力转向架的基础制动为轮盘制动，无动力转向架则为每个轮对双轮盘和双轴盘制动。转向架在空车和满员状态下，临界速度均为500km/h以上，即使踏面等效锥度增大到0.4，临界速度仍有350km/h。
我国高速列车最初有S1002CN、LMA、XP55三种典型车轮型面，S1002CN和LMA外形接近。论文《高速列车轮轨参数对车轮踏面磨耗的影响》（2009）认为，对于S1002CN、LMA、LM和XP55，随着列车速度增加（200km/h到350km/h），在直线钢轨上，同一速度下，四种踏面的磨耗量都随列车运行里程增加而逐步增大，其中S1002CN磨耗深度最小，磨耗范围最宽，LMA型踏面磨耗深度次小，磨耗范围次宽，用于普速铁路的LM型踏面磨耗深度最大且磨耗靠近轮缘。在直线钢轨上，列车速度增加（200km/h到350km/h）后，S1002CN磨耗体积增长百分数最大，增长百分数其次大的是LMA磨耗体积，这是因为S1002CN等效锥度较小，在高速度下轮对的横向振动更剧烈。在武广高铁上S1002CN和LMA踏面磨耗区域基本相同，但最大磨耗位置不同（以和轮缘内侧之间的距离来描述磨耗位置）。
总之，列车速度增加后，踏面磨耗趋向于往磨耗深度的方面发展；等效锥度不仅可以评估车轮踏面磨耗程度，还直接影响构架横向失稳的频率和幅值； 较小的等效锥度有利于减少高速运行时的踏面磨耗；踏面需要通过合理的镟修和更换计划来保障列车安全平稳运行；踏面等效锥度过高和列车车体过轻都容易引起蛇行运动。
CRH2C（CRH2-300）是四方将CRH2A的技术消化吸收后自主研制的动车组。它从头型、受电弓、牵引电机、IGBT到转向架，国内各地的相关领域的专家都参与了研制工作，转向架的设计方案获得了国家发明专利。2007年12月22日，首列CRH2C在四方下线。
CRH2C一阶段空车重量为370.8吨，定员610人，沿用三菱授权南车集团生产的CRH2A的MB-5120-A（即南车集团生产的MT205）型异步牵引电机。为了提高列车的速度等级，动拖比由CRH2A的4M4T改成6M2T（端部车为无动力车），转向架是SKMB-300型动力转向架和SKTB-300型无动力转向架。按照《欧洲高速铁路联网高速列车技术条件》，列车在平直道正常载荷下以最高速度运行时，应有剩余加速度不低于0.05m/s²。CRH2C一阶段平直道定员达速300km/h的时候，考虑15km/h的逆风后，剩余加速度为0.05m/s²，所以CRH2C一阶段和ICE 3的速度等级都是300km/h。
和SKMB/TB-200相比，SKMB/TB-300的制动装置没有变化，还是踏面清扫、再生制动和微机控制的气压转油压驱动的制动夹钳。SKMB/TB-300主要变化在于：轮对和一系转臂定位结构进行轻量化改进，轴箱的前盖和后盖都用铝合金制成，降低转向架的簧下质量。一系转臂横向定位刚度增大到每轴6.5kN/mm，纵向定位刚度增大到每轴14.7kN/mm，其它悬挂参数相应调整。适当增加一系纵向刚度有利于提高转向架临界速度，一系纵向刚度过度增加则易诱发车体蛇行失稳（参考文献：CRH3系列动车组服役安全性研究[D]，2019，李习桥，导师：刘志明）。二系空气弹簧的上、下盖板用铝合金制成；齿轮箱用润滑油为了适应寒地和更高的速度，改用JRK-65型。端部车的二系横向减振器新增依据“天棚”原理的半主动控制功能，连接横向减振器的半主动控制装置安装在车体上，其余车厢的转向架的常规横向减振器和CRH2A的相同。CRH2C一阶段动车组以300km/h运行的安全性、平稳性和曲线通过能力优良，满足GB5599—1985和铁道部TB/T2360-1993的标准要求。
CRH2C一阶段在京津城际铁路跑到350km/h，无疑是超速运行的。因为MB-5120-A额定功率只有300kW（部分文献里出现342kW的短时最大功率），设计的最高转速是6120rpm，当CRH2C一阶段达速350km/h时，列车剩余加速度不足0.01/s²，且MB-5120-A的转速将达到7820rpm（全磨耗轮径），润滑油难以润滑电机轴承，电机和电机轴承的寿命都会严重下降。为此，CRH2C二阶段改用南车四方股份、株洲时代电气公司，株洲电机公司基于MB-5120-A联合研制的YQ365型牵引电机或永济电机公司受让三菱的牵引电机技术后自主研制的YJ92B型牵引电机。YQ365的额定功率是365kW，启动转矩达到1489N·m（目前株洲电机的官网称启动转矩为1682N·m），额定转速为4142rpm，额定电流为130A，功率因数为0.86，相应地，CRH2C二阶段转向架齿轮传动比下降到83/35=2.371。YQ365和YJ92B的额定功率超过了N700系新干线列车用牵引电机的305kW。改用YQ365后，CRH2C二阶段的速度等级可以在不改变牵引变流器中间直流电压、不改变6M2T的情况下达到350km/h。
CRH2C二阶段采用SWMB-350型动力转向架和SWTB-350型无动力转向架。SWMB/TB-350相比SKMB/TB-300，局部结构作了调整：
轴箱、转臂，轴箱的前盖和后盖都用铝合金制成；调整轴箱体的尺寸、一系结构参数和二系空气弹簧的参数；修改空气弹簧的结构——气囊下方的锥形橡胶堆从倒扣碗状改为正置碗状，锥形橡胶堆内部金属隔板从1层改为2层，锥形橡胶堆下新增圆环状叠形橡胶堆，以上设计可以增强橡胶堆提供横向刚度的能力和空气弹簧失气时锥形橡胶堆提供垂向刚度的能力；优化一系减振器和构架之间等不同区域的弹性节点；构架横梁和车体之间沿车体横向方向新增两根垂向抗侧滚扭杆，构架横梁上新增一根沿车体横向方向的抗侧滚扭杆，使列车直线行驶时空气弹簧一般提供较小的垂向刚度的前提下，增强列车的抗侧滚能力；横向止挡和中心销之间的间隙达到30~50mm；每侧抗蛇行减振器从一个变成两个，如果一个抗蛇行减振器失效，另一个抗蛇行减振器还可以发挥作用；中心牵引销减重；等等。CRH2C二阶段的定员轴重增加到15吨，配合优化后的转向架，解决了CRH2C一阶段在提速试验中“车底震颤、脚底发麻”的问题。
CRH2的辅助制动系统采用直通式空气制动机，CRH3和CRH5的辅助制动系统采用自动式空气制动机。在辅助制动系统中，自动式空气制动机应用范围更广，因为直通式空气制动机只能用于模拟的（非数字式的）电空转换阀。CRH380A的空气制动方式放弃了CRH2的气压转油压驱动制动夹钳的设计，转而和CRH3C一样，采用气动式制动夹钳。
CRH3C的转向架是从SF500发展而来的CW300(D)（D代表动力转向架），铁道部、长客厂和唐山厂参与CW300的设计。CW300早期采用S1002CN型踏面，后期采用LMB-10型踏面。武广高铁早期投用的39列CRH3C中，仅一列CRH3C的转向架由西门子公司生产，其余38列CRH3C的转向架由长客生产。CW300的构架横梁为中空圆形截面钢管，横梁和侧梁通过锻造的变截面连接座组焊连接——先将变截面连接座焊接在侧梁上形成箱型结构，再将横梁插入连接座的横梁插孔内进行插接式焊接。这种焊接方式可以避免侧梁和横梁焊接部位的应力集中。动力转向架的制动吊座位于侧梁。一体化设计的两根纵梁焊接在两根横梁上面，纵梁的高度在横梁之上。纵梁为钢材交叉组焊结构。动力转向架的纵梁上有电机支架安装座、横向减振器安装座和齿轮箱吊座；无动力转向架的纵梁上只焊接有空气制动吊座。CW300的一系定位是转臂式定位，不同于SF500的单拉杆式定位。转臂的一端通过弹性节点和构架相连，另一端和轴箱相连。转臂和轴箱是分体式设计，便于更换轮对——只需要松开轴箱的螺栓，取下轴箱下半部分，就能取出轮对。一系圆钢弹簧和轴箱之间装有叠层橡胶弹簧来缓和轮轨冲击。CW300的二系悬挂包含联系枕梁、两个空气弹簧、两个横向减振器、双垂向抗侧滚扭杆和单横向抗侧滚扭杆，和4个抗蛇行减振器，没有垂向减振器。横向减振器装在纵梁和电机支架之间，抗侧滚扭杆装在侧梁和枕梁之间。枕梁作为空气弹簧唯一的辅助气室。中央牵引装置采用“Z”字形双牵引拉杆，由牵引梁、中央牵引节点、拉杆节点和拉杆组成。牵引梁为铸造结构，拉杆节点一端压装于拉杆两端的孔中，拉杆节点另一端通过螺栓连接到牵引梁。拉杆节点和拉杆为分体式结构，二者通过冷压配合实现相互独立，不会出现坏一个而换全部的情况。头车的第一个动力转向架的侧梁两端各装有一台ATP天线。转向架的空气制动采用轮装制动盘（动力转向架）和轴装制动盘（无动力转向架），每个从轴有三块轴装制动盘。
这里有必要提一下枕梁：转向架联系枕梁坐落在转向架上，是连接车体和转向架的重要部件，主要用于承受和传递车体与转向架之间的垂向载荷，传递车体和转向架之间的纵向力（牵引力和制动力）。枕梁可以作为车体与转向架之间的空气弹簧、牵引中心销、抗侧滚扭杆、垂向减振器、横向减振器与车体接口，空气弹簧的高度调整阀和差压阀的接口。另外，联系枕梁中间为完整的空腔，可以作为空气弹簧的附加气室。附加气室中长期存储压缩空气，内腔钢板 表面容易产生腐蚀，形成腐蚀破坏，可以通过在内腔钢板上涂上氧化铝涂料来防腐。CRH380A的转向架枕梁在车体底架上。CR400AF的空气弹簧附加气室有些特别，下面再说。
CW300早期装配西门子股份公司（Siemens Aktiengesellschaft）在德国生产的或西门子电气传动有限公司在国内生产的1TB2019-0GC02型四极异步电机，后期装配中车永济电机公司制YJ105A型四极异步电机。两种牵引电机的额定功率都是560kW（不是550kW），功率因数都是0.87，1TB2019-0GC02的效率是94%或95%，额定电流是145A，YJ105A的额定电流是135A。
CW300和SF500都采用了牵引电机安装支架。CW300的牵引电机是先和电机安装支架相连，再将电机安装支架通过四个薄钢材制成的板弹簧挂在构架横梁的纵向连接梁上，实现弹性架悬。板弹簧的横向刚度很小。安装支架是组焊结构，牵引电机通过4个螺栓刚性固连在电机支架的外侧立板上的4个电机座衬套上，两台牵引电机对角布置，电机通风装置安装在电机正上方。支架上弯板外侧的上电机座衬套附近焊有电机紧急止挡，电机支架上有横向减振器座、电机横向止挡座、控制阀座和接地块，安装有电机垂向止挡、横向挡板和安全吊销来限制电机和支架在各方向上的位移，二系横向减振器也可以限制电机的横向振动和位移。空气弹簧的高度调整阀和安全阀的一端通过机械结构连在电机支架上，另一端通过机械结构连在枕梁上。安全阀的作用是在高度调整阀故障时调整车体地板面高度。支架内侧立板上有板弹簧衬套。支架盖板通过销轴穿过板弹簧的节点和板弹簧的一端连接，板弹簧的另一端通过板簧定位销和板簧挡板和构架的纵梁固定连接。电机支架使电机的质量在横向和摇头方向上实现了与构架的分离，既减轻了簧间横向质量，也减小了构架的摇头转动惯量，减小了轮轨间作用力，提高了运行稳定性。电机产生的振动和噪声先通过电机座衬套和板弹簧衬套减振后传递到构架，再通过空气弹簧传递到车体，减振和降噪的效果非常好。这种弹性架悬结构复杂，重量较大，生产工艺复杂，制造与维护的成本也比较高。
特别地，CRH3C一阶段的齿轮传动比是2.788（不是某网站写的2.7931）(参考文献：高速列车设计方法研究［M］，2009，张曙光)，二阶段的齿轮传动比是2.429（某网站写的数值是对的）。由于传动比下降，CRH3C二阶段的0~200km/h平均加速度慢于一阶段，但是仍然不低于0.4m/s²。另外，CRH3C二阶段调低传动比的原因是：一阶段牵引电机转速更高，所以齿轮箱内的油脂受到的离心力更高，齿轮箱就可能会渗油，不是因为一阶段按350km/h运行时牵引电机会超负荷运行，因为齿轮比调低后，牵引电机的特性没有发生变化，只是列车达到300km/h的时候，一阶段1TB2019-0GC02转速是5100rpm，二阶段1TB2019-0GC02转速是4500rpm，都超出了1TB2019-0GC02/YJ105A设计的在列车达速250km/h且轮对为半磨耗状态时的4100rpm的额定转速，但都未超出1TB2019-0GC02/YJ105A的5900rpm/5891rpm的最高转速，电机运转时也未超出额定电流。CRH3C在武广高铁运行时，踏面等效锥度达到0.5~0.7就足以引发转向架构架横向失稳报警。
西班牙的AVE S103型高速列车速度等级是350km/h，最高试验速度达到403.7km/h，直接使用SF500型转向架。现实中，西班牙高铁在马德里—萨拉戈萨—巴塞罗那之间的最高运营速度是310km/h。
CRH1和CRH380D的牵引电机用的都是庞巴迪特有的三点式架悬。
CRH1A/B的基础是庞巴迪的Regina平台，CRH1E的基础是庞巴迪的Zefiro 250平台。CRH1的转向架是从AM96型转向架发展而来的，一系定位是转臂式定位，一系悬挂用螺旋圆钢弹簧。转向架上的每台牵引电机是通过三个柱形抗振吸收轴套用螺栓连接在构架上，这种悬挂方式又称为＂背负式＂悬挂。电机输出轴与齿轮箱输入轴之间采用挽性浮动齿式联轴节结构。柱形轴套中有低弹性物质，能够将构架与任何电机不平衡力的输入隔寓开，但是电机与构架之间在横向上并没有减振器和横向止挡结构。
CRH380D是四方庞巴迪基于庞巴迪Zefiro 380平台研发的高速动车组。它的转向架是来自庞巴迪的FLEXX Speed系列转向架，由四方庞巴迪负责生产。以前庞巴迪占有这家合资厂50%的股份。随着庞巴迪和阿尔斯通合并，目前这家合资厂的名称已经改成四方阿尔斯通。CRH380D的一系定位是转臂式定位，一系悬挂用螺旋圆钢弹簧。牵引电机是通过层叠圆锥橡胶连接到构架横梁上，实现弹性架悬。层叠圆锥橡胶具有良好的横向弹性特点，电机与构架横向耦合程度较小，使电机质量在横向和摇头方向上与构架质量实现了分离，减小了转向架的簧间横向质量，降低了构架的摇头转动惯量。为降低电机的横向振动与位移，电机与构架之间设置有横向液压减振器和横向止挡。在2013年4月宁杭甬高铁的试验中，CRH380D达速420km/h。（参考文献：中国知网，牵引电机架悬方式对高速动车动力学性能影响研究[D].西南交通大学，2016，王旭嘉，导师：黄运华）
FLEXX Speed系列转向架也用在意大利运用的基于Zefiro 360平台的ETR 1000型动车组，ETR 1000的转向架由庞巴迪在欧洲的工厂负责生产。
CRH380A的转向架都是SWMB-400型动力转向架和SWTB-400型无动力转向架，CR400AF的转向架是SWM-400E1型动力转向架和SWT-400E1型无动力转向架。它们的二系悬挂延用CRH2C的抗侧滚扭杆结构布局，空气弹簧跨距都是2460mm（CIT500为2000mm）（修改时间：2022年10月11日17:45）。SWMB/TB-400和SWM/T-400E1的构架横梁为中空圆形截面钢管，横梁和侧梁以插接方式直接相连，侧梁的内侧盖板和横梁之间以环组焊方式连接，侧梁内部有多个加强筋板来增强侧梁和横梁焊接部位的结构强度。这种焊接结构中，侧梁和横梁焊接部位存在几何突变，构架的应力无法均匀传递，容易造成焊接部位应力集中，列车运行时驱动装置和横梁的振动耦合容易影响动力学性能，使焊接部位形成构架抗疲劳性能薄弱点，所以焊接部位的焊接质量和结构工艺要求很高。CR400AF的变化主要在于新轮直径扩大到920mm（CRH380A的新轮直径是860mm）、调整悬挂参数等，使转向架的承载能力更佳，空气弹簧失气时的动力学性能更佳。另外，CR400AF采用S1002CN型车轮踏面，在构架制动吊座上集成踏面清扫装置安装座，三点吊挂的基础制动安装座和单牵引拉杆组合使用（基础制动装置包括踏面清扫装置和制动夹钳）。CRH380A的每个从轴有两块轴装制动盘和两块轮装制动盘。CR400AF的每个从轴有三块轴装制动盘，取消轮装制动盘。CR400AF的样车新增了防脱线装置，量产车又取消了这个装置。CR400AF和CR400BF在以轴重不超过17吨为前提超员运行且速度达到350km/h的工况下，紧急制动距离不超过6500m且制动盘在连续两次纯空气紧急制动后的温升不会超过安全限值。
CR400AF、CRH380A、CRH380D与CRH2的转向架的牵引装置都采用单牵引拉杆来连接车体和转向架，并传递纵向力（牵引力和制动力）。单牵引杆结构简单、减重、省空间，并简化落车作业。CRH2、CRH380A和CR400AF为保证车体有充足的回转阻尼力，除了要加装抗蛇行减振器，还要增加车间减振器。车间减振器使CR400AF量产型为了便于解编维护，不能用大幅降低气动阻力的大型折棚风挡，而是用压缩式橡胶风挡，而CR400BF量产型为了统一标准，也用压缩式橡胶风挡。CRH380D的四级修和五级修都由主机厂承担，用折棚风挡不会增加铁路局运维的负担。
CRH380B/CL的转向架是CW400(D)，也是从SF500改进而来。CW400(D)保留枕梁和电机安装支架，齿轮传动比为2.429（来源：中车官网）。CW400是在侧梁外侧盖板、抗侧滚扭杆附近增加两个垂向减振器，并对一系纵向定位刚度、二系抗蛇行减振器阻尼值、ATP天线中置悬挂装置、ATP天线偏置悬挂装置、电机安装支架等局部结构的强度相比SF500有所调整。电机安装支架的侧立板和上盖板的焊接结构是通过上弯板、侧弯板和加强筋板三部分的组焊结构来加强结构强度。CW300的侧弯板焊接在上弯板的下面，这种焊接结构存在薄弱环节，疲劳强度储备不足，如果焊缝存在微小缺陷或线路条件不好时容易造成安全风险。CW400的侧弯板转而焊接在上弯板的侧面，显著减少了上弯板和侧弯板焊接部位的应力集中，焊接部位承受的压强从CW300的63.9MPa下降到9.0MPa（https://www.renrendoc.com/paper/214807691.html）。
CR400BF的转向架是CW350(D)，它是基于SF500进行研发，部分参考了FLEXX Speed，保留枕梁，牵引电机通过4个弹性节点吊挂在构架横梁上，其它局部结构也作了调整。CR400BF-J-0511的无动力转向架采用碳陶制动盘，3号车厢和6号车厢安装CW400(D)型转向架，且加装有轨道摩擦式直流励磁制动机（ICE1和ICE4也装有同类制动机，也就是磁轨制动），这也是截至2022年全路仅有的装有直流励磁制动机的高速动车组。在济南至郑州的高速铁路成功开展435km/h交会试验后，CR400BF-J-0511卸下了直流励磁制动机，车号改为CR400BF-J-0001，于2022年9月底到达环形铁道试验基地，开展新的试验。
继续介绍周老先生的报告内容：
今年，咱们办了冬奥会，冬奥会的一项工程就是京张高铁。不只是长客，整个中车都围绕京张高铁做了很多工作。应该说京张高铁对中车，对我国新一代铁路的发展都给了很大的动力。
在过去几年间，如下列几幅图片所示，我们对未来铁路的发展有很多期望：
周老先生认为，轮轨依然能继续发展。法国人已经创下574.8km/h的记录，离600km/h已经很近了，我们如果成功冲击600km/h的速度，运营速度就能定在500km/h，那么以轨道交通为骨干的300km范围内的通勤化交通和500km范围内的同城化交通（如图3）是不是可以实现？当然这些都只是非常宏观的设想。至于高速磁悬浮乃至未来更远的管道列车，他还不确定将来能如何发展。
从前面的介绍可以看出，中国（大陆）经历了大约十年的探索，对传统的高速转向架的结构已经摸得比较透彻，积累了大量的数据。下图介绍了长客厂的高速转向架目前的发展概况。
长客设计过适应俄罗斯铁路的CW360(D)型转向架（如下图所示）。这个转向架的特点是为了适应俄罗斯的宽轨铁路，转向架的构架、枕梁、二系悬挂等结构都放大了。和变轨距无关的结构，跟过去传统的转向架是一致的。因为经济原因，这种转向架没有和俄罗斯签上合同。
长客、四方、唐山都在做可变轨距转向架，速度等级从350km/h增加到400km/h。长客有研制CW360的经验，所以研发基础更好。长客的时速400km/h可变轨距转向架的型号是CW370。在2016年到2020年间，长客提出了如下图所示的指标：
让转向架在标准轨距和宽轨距间进行变化，就是让车轮在车轴上进行横向移动。长客的变轨距方案如下图所示：
构架和二系基本没有变化，变化在于轮对轴箱。如上图，它增加了三项功能：承载（抬起）——在变轨距过程中，使垂向力尽量小，摩擦系数一定的情况下，横向移动时的力减小；横向对中（列车的前进方向叫纵向；纵向的左右方向叫横向；重力的方向叫垂向）；锁紧——横向对中的核心环节，将变化后的轨距锁紧，不再使它发生变化。这三种装置之间都会有小的间隙，如何保证既不影响车辆的动力学性能，又不影响运行安全（轨距变化后能固定下来），这是有难度的。
咱们具体看结构原理：
固定轨距的时候，车轴和其他部件采取过盈配合。变轨距就要做间隙配合，间隙配合时的转矩和扭矩如何处理，周老先生的设想是在下图的黑色圆圈所示位置添加鼓形齿。
间隙配合还会产生磨耗问题，周老先生的设想是在下图的黑色方框所示位置增加滑动轴承。滑动轴承本身也有磨耗问题，就在轴承外加一个2mm厚的合金钢材质的套，让外套来承担磨耗。换套比换轴省很多钱，同时避免换轴可能引起的行车安全问题。
CR400AF可变轨距试验车的头型和CR400AF量产型的头型一致，且试验车的转向架外侧和上图介绍的CW370一致——轮对的外侧有显眼的变轨装置。
四、下一代转向架技术研究
第三部分论述的动车组技术都是过去提出来的。过去我们对高速动车组提5个“更‘’：更先进、更全面、更环保、更舒适，更节约。现在改成了8个“更”（如下图所示）：更高速、更安全、更智能、更环保、更节能、更经济、更舒适，更友好。
于是铁老大在去年提出了CR450型动车组科技创新工程，把CR450的指标定得非常高，速度等级要达到400km/h，而且非常重视转向架的研发。去年10月，铁老大开了一个技术研讨会。以前我们都是设计研发传统的外支撑转向架，这次研讨会形成的纪要（如下图所示）明确表明，我们要研制内支撑转向架。也就是说，CR450不但将安装可变轨距的外支撑转向架，也会安装新研制的内支撑转向架。
如图45，红色方框里的内容是：
纪要如下：
一、依据CR450动车组顶层技术指标要求，需同步对转向架及转向架区域开展减重、减阻和降噪技术研究，为此唐山公司、四方股份、长客股份基于CR400动车组转向架成熟技术提出了CR450动车组外置轴箱转向架技术方案，同时研究提出了内置轴箱转向架技术方案。
专家建议：
1.针对CR450总体技术指标，专家一致同意开展创新性工程化应用，建议开展内置轴箱转向架专项研究，尽快开展外置和内置轴箱转向架技术方案设计、计算及试验验证等工作，获取CR450创新工程相关技术数据。
概括起来便是：随着国外持续发展内支撑转向架，这场技术研讨会把研制国产内支撑转向架从建议变成决策。
外支撑转向架是把轴箱、轴承，构架置于轮对的外侧，内支撑转向架就把这些结构移到内侧，如下图所示：
我们看看国外的公司现在的研发情况：
西门子一开始提供给英国的是SF5000型外支撑转向架，速度等级为160km/h。但是在和庞巴迪竞争时明显处于劣势，因为庞巴迪做起了内支撑转向架FLEXX Eco，而且自重很低，磨耗很低，维护方便，所以西门子又对外推出了SF7000型内支撑转向架进行竞争。
根据西门子的介绍，SF7000相比前代SF5000，转向架的整体质量下降了37%，而且缩短了轴距，结构更加紧凑。目前SF7000是西门子给英国提供的Desiro City系列通勤列车的标准转向架，目前（2022-10-25）至少有3000个SF7000在运用。
庞巴迪在1996年收购了ADtranz之后，集成了上世纪90年代英国、德国和日本研究内支撑转向架的成果，然后又做了一些新的工作，研发内支撑转向架的经验已经比较丰富。庞巴迪基于B-5000型和TR400型转向架，开发了FLEXX Eco系列内支撑转向架，目前这些内支撑转向架的速度等级是160~250km/h，已经累计生产了超过1万个，其中FLEXX Eco 501x动力转向架用于英国的Aventra城际列车的动力车，FLEXX Eco 5101无动力转向架用于德国的ICE4型高速动车组的无动力车。
下图为FLEXX Eco的模拟图（链接：https://www.globalrailwayreview.com/article/74693/flexx-eco-lightweight-bogie-design/）。FLEXX Eco的一系定位用的是拉杆式定位，一系悬挂用的是橡胶弹簧。FLEXX Eco 5101重5.5吨，轴距是2.3米，新轮直径是825mm，磨耗轮直径是750mm，一系定位用拉杆式定位，一系悬挂用金属橡胶弹簧，其中拉杆的定位刚度较小，使轮对在曲线上能良好地径向通过；一系垂向的悬挂刚度较硬，以此实现抗侧滚。它的二系悬挂由空气弹簧和橡胶弹簧串联组成，空气弹簧内部集成了失气时使用的紧急锥形弹簧。它的二系抗侧滚扭杆的中间是弓形的，以适应转向架狭窄的空间，基础制动采用电空制动单元，采用轮装和轴装制动盘。轮装制动盘的制动夹钳配有弹簧停放制动单元。磁轨制动在紧急制动时使用。（参考文献：中国知网，长春轨道客车股份有限公司，轨道车辆轴箱内置式转向架技术发展研究[J]，贾洪龙）
阿尔斯通研发的内支撑转向架的速度等级不高。
日立也生产了自己的内支撑转向架，速度等级为160km/h。
周老先生对日立的转向架没有作其它介绍，但提到了TR400这个名字，笔者就尝试作以下补充：
日本其实在上世纪90年代就和欧洲合作研发内支撑转向架，当时适逢JR东日本开发出了名为STAR21的高速试验动车组，该型列车跑到了425km/h的最高速度，而且它是E2系的原型车。1995年，在DB AG（德国铁路股份有限公司）和JR东日本进行高速转向架技术交流与合作期间，双方提出同时研制新型转向架，转向架的指标都是自重不超过5吨，而且速度等级达到350km/h。日方给ICE 2的拖车设计了型号为TR9005的外支撑转向架，日本的住友公司负责生产。德方则委托庞巴迪运输部给E2系（0番台）设计了型号为TR400的内支撑转向架，德国的Talbot公司负责生产。TR400是庞巴迪在与英国人合作研发的B-5000型转向架的基础上设计的。TR400的新轮直径是780mm，磨耗轮直径是730mm。一系定位是拉杆式定位，一系悬挂用合成橡胶弹簧，一系（抗）侧滚用垂向油压减振器。二系悬挂用空气弹簧、半主动横向减振器、附加有源液力横向弹簧、抗侧滚扭杆和抗蛇行减振器。TR400还可加装直流励磁制动装置，并试验了磁轨制动。TR400经过德日双方共同进行轻量化改进后，装在ICE S上，在2001年8月13日，在柏林 - 汉诺威高速城际铁路上跑到了392km/h的速度。但是日本没有把内支撑转向架从一项技术变成一种主导性的产品，所以后来的新干线列车，包括商业化运营后的E2系列车，继续使用外支撑转向架。
韩国在高速、变轨距和内支撑技术上还是有所研究，周老先生在这里不再展开。
在国外研制的高速转向架里，我们将重点认识西门子的SF900。下图是SF900的无动力转向架。SF900集成了SF500和SF7000的设计经验，是目前长客非常欣赏的一型转向架，因为它作为内支撑转向架，速度等级达到了360km/h，是目前国外生产的内支撑转向架里速度等级唯一超过250km/h的，结构型式非常不错，而且是西门子全系开发的。
西门子官网链接：https://www.mobility.siemens.com/global/en/portfolio/rail/rolling-stock/high-speed-and-intercity-trains/velaro.html
我们从下面这幅图里看，SF900为了跑高速，而且减重，它的一系悬挂用的是圆钢弹簧，而且是偏置，就是它不在车轴的正上方，这主要是因为车轴上面的空间太小。这个钢弹簧也是线性弹簧，但可能有振动传递频率偏高的问题。而SF900的一系定位和SF7000一致，都用了转臂式定位，SF900的转臂旁边还加了钢制的（抗）侧滚轮。这里面转臂和圆钢弹簧的组合是很轻巧的。SF900因为轴箱是内置，所以其构架宽度小于SF500，可以在车体的侧面用整流罩对其进行遮蔽。SF900的底部也采用了全封闭设计。SF900的二系悬挂是每侧一个空气弹簧、一个垂向减振器、一个横向减振器，两个抗蛇行减振器。西门子的宣传是：SF900比SF500减重25%，转向架外部的全封闭设计能实现15%的节能和降噪；进一步地，Velaro Novo比第六代Velaro减重15%，横向宽度更短的受电弓和流线型车顶使Velaro Novo能耗减少10%，Novo以320km/h运行时，能耗比Velaro TR下降30%。西门子认为，将转向架完全封闭会不可避免地导致转向架部件的温升——尤其是制动的时候，但是减小转向架区域的气流涡流是更有价值的工作。ICE 3的制动是轮盘制动（动力转向架）、轴盘制动（无动力转向架）、再生制动(recuperative brake)（动力转向架）和涡流制动(eddy-current brake)（无动力转向架）。对于SF900用的机械制动装置，动力转向架是用踏面制动（从上面一幅有关Velaro Novo的图片里可见），无动力转向架是用踏面制动和轴盘制动。目前（2022-10-24）来看，SF900的无磨耗制动则考虑再生制动和电阻制动，以未知的原因放弃直流励磁制动（磁轨制动或涡流制动）。
我们把视线转回国内。铁老大在2020年还没有针对内支撑转向架专门定课题，只是在轻量化的大课题里定了课题五，而且只叫技术研究。研究就只钻研技术，现在说要研制，就是要出成品。
铁老大对这个转向架提出如下图所示的技术指标。重点是这两点：速度等级达到400km/h，轴重从17吨降到14.5吨。14.5吨的轴重是根据车轮直径（920mm/850mm）和轴距（2.5米）等一些必须固定的指标来确定的。
下图是研制转向架的计划节点，周老先生没有作任何解读。各位可注意2022年和2023年的几个计划节点：“完成······主动控制技术方案”、“完成部件和样机试制”，“完成线路型式试验和研究性试验”。CR400的型式试验是在大西客专进行的。
中车的三个主机厂去年都拿出了自己的内支撑转向架的方案。
唐山和四方都做了自己的一些工作。周老先生没有细说。
笔者在这里做以下补充：
在去年9月27日的中国轨道交通工业峰会上，唐山公司展示了其新型都市快轨列车及其使用的“弓系”内支撑转向架。“弓系”的构架纵梁的中部向下弯折较大的角度以降低转向架重心和车体地板的高度，一系定位是拉杆式定位，一系悬挂用螺旋碳纤维弹簧，二系悬挂有空气弹簧和一对抗蛇行减振器，采用永磁直驱技术和碳化硅牵引变流技术，速度等级达到200km/h。该型快轨列车将开行在规划中的雄安至大兴机场快线（R1线）。
根据最近（是在周老先生作这个主题报告之后）网上流传的一幅图，四方的速度等级为350km/h的内支撑转向架已经做出了试验用的成品，装在一列CR400AF-S型双层动车组的试验编组上。成品的性能如何，我们可以拭目以待。
长客厂的内支撑转向架完全是按照铁老大的指标来设计的，型号定为CW500。
即使内支撑转向架已经是一种发展了数十年的构件，就连轴箱内置在汽车里也早已是深入人心的概念，速度等级达到400km/h的内支撑转向架的技术也还是前所未有的。因为速度这么高的内支撑转向架，它的受力情况太复杂。
CW500的无动力转向架在2021年12月24日（此次主题报告之后）以发明专利的形式在互联网公开，并且已经在做工程化设计了，预计2022年会出成品并首先用于CR400BF-J-0001进行试验，大家可以查阅详情。在下面的文段，我们会探讨CW500。
获得专利的CW500的无动力转向架没有出现枕梁，和上面的PPT里的模拟图有一些不同。笔者估计CW500的联系枕梁在车体底架。
这里笔者分享一些有关转向架的一系定位的资料，为后续介绍西门子和中车的内支撑转向架做一些铺垫：
动车组转向架分类：https://www.renrendoc.com/paper/134198664.html
铺垫完毕。周老先生用图表列举了西门子、庞巴迪、中车三个主机厂的内支撑转向架的部分信息：
按周老先生的话说，转向架能不能达到它设想的速度等级，能不能跑高速，取决于它的结构型式，其中很重要的是一系的结构型式。
先看一系定位。JR西日本的500系，我国的CRH1、CRH2、CRH3C、CRH380系列和CR400AF/BF系列都用转臂式定位，CRH5是结构较复杂的双拉杆式定位。现在庞巴迪、四方和唐山的内支撑转向架都在用拉杆式定位，而SF900和CW500还坚持用转臂式定位。
转臂式定位本身具有零件少、组装作业时间短、利于维护、性能稳定、不需要组装工装且定位刚度不需要选配、容易实现不同的纵向和横向定位刚度，从而有效地抑制转向架的蛇行运动，以满足车辆横向运动的性能要求等多个特点。此外，日本和我国的轮轨几何关系也因轨道和踏面的差异而不同，所以转臂式、拉板式和叠层橡胶式三种定位方式，日本都在坚持。
早在JR西日本牵头开发500系期间，他们就先牵头开发了被称为“500系900番台”的WIN 350试验动车组（英文含义是West Japan Railway's Innovation for the operation at 350km/h），为旅客列车的速度等级是否能达到350km/h作技术验证，并通过试验来确定500系（速度等级定为300km/h）的基本型式。WIN 350先后试验了分别由川崎重工、日立制作所及住友公司生产的WDT9101、WDT9102（圆柱叠层橡胶/导柱式）及WDT9103（单侧双拉板）三种轴箱定位形式各不相同的转向架，在广岛 - 博多之间的山阳新干线进行运转试验。试验表明三种转向架的动力学性能没有明显差别，为了便于维护，500系采用了与WDT9101相同的转臂式定位。顺便提一下：WIN 350在达到350km/h的速度时，其噪声超标（新干线的要求是距离轨道中心线25米，地面1.2米高处的最大声级水平不超过75分贝）。500系列车采用全动车编组，但在东海道新干线的最高时速只能限制在270km/h，性价比不理想，所以只生产了9列。
长客认为，拉杆式定位不能说不行，它节省空间，只是转臂式定位可能更适合跑到400km/h的速度。
表中的转向架用的一系悬挂都是弹性悬挂，其中只有CW500计划用复合材料弹簧。
话说回来，法国V150试验列车的转向架一系的组合也是转臂和圆钢弹簧。
为了避免转臂式定位可能有刚度偏大的问题（也为了避免横向支承跨距减小而增大车体颠覆系数） ，SF900和CW500都加了一系（抗）侧滚。SF900的一系（抗）侧滚用钢制扭杆。长客认为，过去的一系的结构的振动频率很大，如果在400km/h的速度等级用扭杆，它的寿命是一个要解决的问题。
对于中央牵引，无间隙更适合跑高速。而驱动装置，内支撑转向架留给它的空间很小。SF900计划用大齿轮空心，CW500计划用小齿轮空心。
下图将说明转向架的一项重要指标——轴重：
CR400BF整车重量达到500吨，要降到CR450的450吨，应该说长客厂的压力是很大的。而轴重方面，日本人测数据比较细，测了三种轴重参数。这里面平均轴重是和整车重量相关的，最大轴重是和强度相关的。而Novo是7辆编组，平均轴重是15吨，假设它改成8辆编组，平均轴重就大约是13吨。ALFA-X和N700S的轴重都非常低，在JR心里，继续用外支撑转向架可能也足够了。
我们14.5吨的轴重已经低于CRH2C二阶段和CRH380A的15吨的轴重，将来的轴重沿轴箱内置这个路线，通过转向架和车体的轻量化设计，还可以往下降，至于怎么降，我们还可以继续进行研究。
内支撑转向架好在哪里？
主要好在它改进了受力结构。如下图所示，它主要的变化在于车轴受到的弯矩。在外支撑转向架里，车轴在通过曲线时受到的弯矩是车体所受的向心力和车体重力这两个力的弯矩（bending moment，下图缩写为BM）的叠加，叠加的值随车体通过曲线的速度的增加而增加。在内支撑转向架里，车轴在通过曲线时受到的弯矩则是车体所受的向心力和车体重力这两个力的弯矩的向量和。因为这两个力的弯矩在车轴通过曲线时一直是相互抵消的，所以车轴受到的弯矩在车体直线运行时才有最大值，也就是车体重力的弯矩的最大值，车轴在通过曲线时的磨耗就大大减小了。
此外，内支撑转向架的构架支撑点在轮对内侧，一系定位、悬挂，轴承也在轮对内侧。通过减小一系悬挂的横向跨距，减小构架和车轴的横向尺寸，转向架的总重量就降下来了。另外，减小一系悬挂的横向跨距，也是在降低轮对的摇头角刚度和转向架的扭曲刚度，便于通过小半径曲线。所以内支撑转向架不仅有很强的曲线通过能力，也有很强的适应线路扭曲的能力，适用于曲线半径小、坡度和顺坡率大的铁路。
下图中的文字的大致内容是：
（轴箱）外置，（轴箱）内置
走行部中，直线上垂直荷载下的弯矩，
走行部中，弯曲（道）处的侧向力的弯矩，
走行部中，侧向力和垂直荷载的弯矩。
以下是内支撑转向架的优缺点：
内支撑转向架的不足，大家常说的就是检修轴承的问题。轴承在中低速下都相对耐用，那么高速下轴承如何能做到使用周期内免维护，或者易于退卸，可以进行研究。
CW500的构架是以传统技术来设计的。我们可以把下图所示的黄色部分（轻量化集成安装座，用来安装抗侧滚扭杆、二系垂向减振器和抗蛇行减振器）用钢或铝来制造（实际申请专利时是用铝合金）。同时这个构架，其中部向外侧突出的侧梁的横断面由两端到中部逐渐增大。内支撑转向架除了具有上图中所列的不足，还有一点是其构架抵抗菱形载荷的能力不足。这种变截面设计不仅能够增强构架整体抵抗菱形载荷的能力，还能有效增加两个组合型侧梁上空气弹簧的间距值，将簧间质量沿构架的横向外延，为原本紧凑的空气弹簧、牵引中心等附属设备拓展布置空间，并提高了两个二系抗侧滚扭杆座之间的扭矩阻尼值。（参考文献：轴箱内置式高速动车组非动力转向架发明专利申请书，中车长春轨道客车股份有限公司）一系结构不能占据超过构架宽度的空间，以保证构架的强度。
CW500的转臂在垂向和一系悬挂用的是弹簧固连，在纵向和横向的定位节点则用橡胶。
E2系、CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH380系列和CR400AF/BF系列的一系悬挂用的都是螺旋圆钢弹簧，CW500则创新地采用了由玻璃纤维和碳纤维组成的复合材料板弹簧，轻量化非常明显。底下用橡胶堆来承担纵向和横向的载荷，纵向和横向又有节点，板弹簧就只承担垂向的载荷。现在的一些家用汽车，甚至是一些大货车都在用板弹簧，那么CR450用板弹簧合不合适，值得期待。CW500的一系（抗）侧滚用垂向的油压减振器。现在长客对它有一种新的设想（未见于CW500的专利说明书），就是把垂向减振器做成可互联的结构，两个减振器之间用一个小气缸连接。在防止侧滚的时候，由气缸来提供侧滚力。类似的这种结构在汽车上较为常见，但从未应用在高速动车组。
这是长客设计的CW500的板弹簧，是线性低刚度弹簧，但最终以实物为准。
下一个要解决的是驱动问题。下图是长客的动车转向架的设计图。CW500和SF900一样，都安装永磁同步电机。SF900加装的是西门子的1DB2222型永磁同步电机，采用装有IGBT的牵引设备，辅助变流器引入碳化硅器件。两台1DB2222型永磁同步电机已经于2015年5月到2016年6月在俄罗斯的Velaro RUS进行装车运用，跑了48.1万千米。
这里笔者想说，SF900的设计是非常激进的——Velaro Novo跑到360km/h是用3动4拖编组（动拖比可变，这取决于甲方的要求），即装有12台永磁同步电机。列车以360km/h运行时的额定功率是8000kW，列车以360km/h运行时优先采用再生制动，电能无法回馈接触网再采用电阻制动，踏面制动只用于紧急制动，不采用直流励磁制动……实现这些牵引目标只是通过采用永磁同步电机！
笔者猜测CR450和Velaro Novo如果都不采用直流励磁制动，只把它作为技术储备，只可能是嫌直流励磁制动机太重。
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笔者在此对永磁同步电机作下列简单论述：
它得益于稀土材料的发展，在国内的动车组上不算新鲜，比如CRH380AN-0206在试用中车株洲电机有限公司生产的TQ600型永磁同步电机，只是它的额定功率比AGV的小一点，是690kW。TQ600和YQ365相比，前者功率密度提升31.5%，重量下降35%，效率提高3%，能耗减少10%以上，且TQ600在试验温度达到180℃时，永磁体不可逆损失不足5%，抗去磁能力强。2019年，株洲电机的晏才松团队设计出新的TQ800型永磁同步电机，其额定功率达到800kW，适用于CR450型动车组。
传统的交流同步电机在工作时，转子需要给上励磁直流电流来产生磁场。励磁装置体积大、价格高。永磁同步电机的定子和交流同步电机的相同，转子上带有永磁材料（目前常用钕铁硼），它会产生固定的磁场。永磁同步电机工作时，定子通入交流电后产生的旋转磁场和转子产生的静止磁场耦合，耦合的磁场产生与定子旋转磁场旋向相同的电磁转矩，当输出的转矩超过转子的摩擦转矩以及永磁体的阻尼转矩时，电机便开始向外做功，并不断地加速直至同步。这个过程是以永磁代替励磁，没有励磁损耗，定子铜耗相对较小，转子没有铜耗，比较节能，所以永磁同步电机的效率可以比同功率的异步电机高3%，前者的维护成本也明显更低。永磁同步电机运行时的声音很小，而且在接触网停电或蓄电池电压不足的时候也可以进行电阻制动。永磁同步电机功率密度大（AGV的永磁同步电机的功率密度大约是1kW/kg），空间和材料利用率高，在同等尺寸和质量的条件下可以实现大转矩牵引。最后，永磁同步电机的体积可以比同功率的异步电机小30%，适合安装在结构紧凑的内支撑转向架上。
2018年3月11日，笔者和Bilibili uid: 2283747交流过。当时我们交流的内容大致是：TGV-D的第三个子型号，也就是TGV-2N2型，改变了前两代TGV-D使用同步电机的方案，改用异步电机。因为大功率的IGBT设备投入使用后，异步电机节能和结构简单，易于控制的优点就比较明显。
但对于高速列车的内支撑转向架，笔者的第一反应就是异步电机根本塞不进去，目前只可能用永磁同步电机，将来如果用上永磁直驱，取消齿轮传动结构，整个驱动装置的体积可以更小。不过永磁直驱对于高速动车组还是一项尚未成熟的技术，要解决的问题有很多。在接下来的文段里，我们会浅谈这一技术。
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对于由齿轮箱和联轴节组成的驱动装置，长客用的是小齿轮空心，因为构架里的空间比较小。西门子则是用大齿轮空心，可能更好。长客和西门子的牵引电机都是架悬。这样能增加簧间质量，减小簧下质量（簧间质量增大后，如果牵引电机采用弹性架悬，可以改善蛇形运动稳定性）。这时牵引电机和齿轮箱的相对位移很小，那么联轴节就可以做得更简洁，这在后续可以进行研究。
西门子用的是刚性架悬，长客的还没公开，但笔者估计是弹性架悬。因为CRH3C、CRH380B和CR400BF都是弹性架悬，对相关的数据已经研究得比较丰富，对弹性架悬比较熟悉，且过去的研究认为：对于同一型号的高速动车组，弹性架悬的动力学性能优于刚性架悬，前者对一系悬挂参数的敏感度更低。
在制动方面，CW500的动力转向架采用踏面制动、电阻制动和再生制动，无动力转向架采用盘片制动和盘盘制动，将采用碳陶复合材料制成的制动盘。据铁科院相关人士表示，CR450会采用涡流制动。
内支撑转向架的动力学分析和主动悬挂技术研究也会开展。对于这部分，周老先生没有作具体讲解。
这是长客研究的CW500的二系悬挂结构，虽然沿用传统技术，但还是比较简洁的。CW500目前的二系悬挂有两个空气弹簧、两个垂向减振器、两个横向减振器、一个抗侧滚扭杆机构和一对抗蛇行减振器。
周老先生的设想（未见于CW500的专利说明书）是在扭杆两端加上二系垂向减振器，再通过应用主动控制技术，可以使钢制扭杆具有小幅倾摆的功能，且若未来具有抗侧滚功能的一系减振器得以应用，二系就不需要加钢制扭杆，只需要两个垂向减振器。
长客对一系的定位节点也做了一些研究。周老先生认为，高铁的曲线半径都很大，研究定位节点的性能对于小半径曲线更有价值。
五、交通技术的未来发展
周老先生在下面讲的都是比较宏观的事物了，但是都严重触及笔者的知识盲区。
下面这幅图列举了我们有哪些优势。高铁技术还要加上法国。
大家重点看日本，日本几乎在下面所列的每个领域，发展得都不错，所以日本确实有它独到的地方。
现在国外和我们都在开发高速磁悬浮列车，国外甚至也在开发其它很不寻常的铁路系统。应该说坐上磁悬浮列车是很多人的梦想，笔者本人对国内发展中低速和高速磁悬浮都是很有信心的。至少在运营高速磁悬浮方面，日本还没有经验，我们有。
我们看欧洲的NGT，这个发展计划长达三十年（2000~2030），在11年（2007~2018）的时间里出了三代产品，但还没看到线路试验的信息。
沈院士的想法是，速度等级为600km/h的轮轨技术需要研究，目的是探索轮轨的极限速度。现在磁悬浮列车的速度已经达到了600km/h，如果轮轨也达到600km/h，那么轮轨还是有优势的。
对于磁轨之争，笔者有自己的想法，但请恕不愿在本文细谈。
法国已经达到了574.8km/h，但他们用的是（我们不擅长的）铰接式转向架。德国开始研究高速内支撑转向架技术。日本还在坚持传统的高速外支撑转向架技术。
我们要继续探索轮轨技术，提高它的速度等级，可以从哪些地方入手，我们将在【联队长说高铁12】（【高速动车组转向架技术（二）】）继续围绕周老先生的主题报告内容进行探讨。
周殿买高工主题报告：@高速列车走行部技术微信公众号 https://mp.weixin.qq.com/s?t=pAGes/video_detail_new&scene=23&vid=wxv_2160559428419321857&__biz=Mzg5MjExMzY4Nw==&mid=2247485343&idx=2&sn=ca6625dc2434b3d9aab2a79082701dd6&vidsn=#wechat_redirect
