鐵路車輛是由不同金屬製造而成的大型移動交通工具，以現代樂鐵的動力分散型高鐵(EMU-250)為例，若包含乘客的重量的話，滿車時的列車重量約達350頓。像這樣如此重的鐵路車輛到底為何可以跑這麼快呢？答案就是接下來要向大家介紹的「轉向架」。那麼現在就跟著樂鐵部落格一起來認識轉向架！
鐵路車輛的雙腳－轉向架
我們在搬運重的東西時通常會使用手推車，由於推車具有穩定的輪子和寬大的框架，讓我們可以更輕鬆地搬運比我們身體負荷能力更重的東西，而鐵路車輛轉向架的原理也與此相似，轉向架支撐車體與鐵歸之間的車體重量，是在鐵軌上以車輪進行行駛的裝置。
轉向架設置在車下，除了支撐車體的重量以外，還將牽引力和煞車力傳達給車體，幫助龐大的鐵路車輛可以輕鬆行駛，若鐵路車輛沒有轉向架的話，就無法在軌道上行駛，是個對列車性能影響相當大的部件，且轉向架的重量占了車輛整體體重的30%，因此對於列車的安全性與乘車感也相當重要。
▲支持鐵路車輛重量與同載重量的車輪與車軸
轉向架是由眾多零件組成的技術力集合體，大致由框架(轉向架)、輪軸、驅動裝置、懸吊裝置、煞車裝置和牽引裝置等構成。通常呈現H形狀的轉向架框的作用為支撐車體和車輪的垂直荷重(上下方向)、牽引力和煞車力(前後方向)、橫荷重(左右方向)。
而車軸和車輪一起合稱的輪軸利用軌道和車輪之間的磨擦力讓鐵路車輛能夠安全地行駛。車輪中與軌道直接接觸的部分稱為車輪表面，而車輪上也包含全部車輪和彈性車輪(為防止噪音和震動插入裝有橡膠的彈性體)等。
▲向轉向架傳遞驅動力的驅動馬達
除此之外，在馬達裡傳送的驅動力或透過回生煞車將煞車力傳達給轉向架的驅動裝置、減少車輪的磨損和震動，幫助列車穩定行駛的懸吊裝置、使煞車氣缸受壓產生力量，再將此力量傳達，利用煞車盤或車輪摩擦力產生煞車的煞車裝置等都為轉向架的主要組成部件。這些裝置相互傳達能量，互相作用使列車能夠行駛。
不過，對於前後動力車帶動列車整體行駛的動力集中式車輛，客車採用無驅動裝置的副轉向架，是利用安裝在兩端驅動轉向架(動力轉向架)的馬達牽引到客車的結構。動力分散型列車則是在列車中間多台客車上配置驅動轉向架，它的優點是不像動力集中式車輛需要等額外的動力車，所有車輛都可以以客車行駛，因此能承載更多的乘客。
在車體▶塗裝▶內外裝▶轉向架▶試運轉等順序的鐵路車輛製程中，製作完成的轉向架是在在車輛內外裝作業後才與車體組合。若對現代樂鐵昌原工廠進行的轉向架工程有興趣的話可以參考此篇內文。
安全地鐵路車輛運行與轉向架種類
▲採用關節轉向架的動力集中式KTX-山川
去年12月從江陵開往首爾的KTX-山川列車發生了脫軌事故，由於事故的衝擊，導致10輛客車全數脫軌，所幸沒有任何人員傷亡，有許多鐵路專家認為這是多虧了KTX-山川的「關節轉向架」。KTX-山川是動力集中式列車，在客車和客車之間已轉向架代替了單獨的連接裝置。客車與客車之間若以轉向架作連接的話，不僅能連接地更加堅固，在碰撞時也能吸收相當一部分的衝擊。以KTX-山川為例，客車之間的關節轉向架緩解了大部分的衝擊力，減少了事故所帶來的的影響。
▲高速列車的轉向架特徵
這種關節轉向架是以特殊功能作為標準的轉向架種類之一，轉向架以車輛種類、動力的有無、懸吊裝置的位置、車軸數量等多項基準來區分。
另外，根據不同的平臺，轉向架的種類有韓國地鐵使用的國內普通型、京春線電聯車使用的國內準高速型、DDM(直接驅動電機)朝向型、適用於希臘AM3電聯車的海外中低速型、提供給土耳其TCDD等項目的海外高速型、用於紐西蘭馬堂的狹軌電聯車型等相當多樣。
▲適用於輕軌轉向架的土耳其伊士麥輕軌
那麼與一般列車運行方式不同的輕軌(TRAM)或磁浮列車的情況又是如何呢？雖然在我們眼裡並不起眼，但在輕軌(TRAM)和磁浮列車各自使用了不同型態的轉向架。
最具代表的例子就是現代樂鐵製造的土耳其伊士麥輕軌使用了350mm低底盤型輕軌用轉向架。此轉向架是考慮到低底盤的車體及接口所開發的，採用變形的H框架及彈性車輪與獨立車輪，提供最佳的安定感。而仁川機場的磁浮列車則是使用了利用電磁力能讓列車浮在軌道上的轉向架。此轉向架的特點包含了防範磁浮系統誤啟動的落地裝置，以及轉向架與車體之間的空氣彈簧和雙動力發動機(可以直接向軌道電動機方向產生驅動力的發動機)。現代樂鐵像這樣仔細研究各個項目的配置和環境等多種條件，設計並製造高品質的轉向架。
開發最尖端鐵路列車的現代樂鐵技術能力
▲現代樂鐵將在高速鐵路專用的動力分散式轉向架上安裝監控傳感器以發揮最佳的CBM維護技術
另一方面，現代樂鐵也正積極開發能夠有效管理鐵路車輛的狀態基礎維護系統(CBM)。在列車的各部件/構成品活用感應器和互聯網技術，收集狀態數據，將這些數據在大數據分析平臺分析，進行狀態診斷和故障分析。利用CBM的話，可以透過即時車況分析預測故障，減少約佔現今鐵路車輛總費用30%的維修費用。為此還有考慮到分解/裝配容易性的調節轉向架(Steering Bogie)等開發，明確制定維修標準、改善車輪磨損和噪音的事例。
轉向架的主要配件之一的軸承也使用了CBM的技術。利用軸狀軸承溫度及震動測定技術即時監視狀態，為可以事前預防軸承損傷導致脫軌等的系統。另外，測量主動齒輪的軸承震動，透過振動頻率分析，可以預測不同頻率發生問題的部位。
最近現代樂鐵正在開發橫貫大陸鐵路的可變轉向架，以便運營鐵路車輛的線路種類——光軌和標準軌。不安於於現狀，為確保穩定性與競爭力，現代樂鐵的努力可見一斑。
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