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1、第二章高速铁路动车组 1 主要内容 动车组的构成动车组构成动车组的技术特点车体及车内设备转向架制动及其控制供电与牵引系统空调系统网络控制 动车组的运用与维修动车组运用动车组维修国外动车组检修基地简介 国产动车组及维修基地国产动车组情况四种车型的性能对比动车组基地及运用所分布 2 动车组的构成 司机室 司机室 转向架 车体 供电与牵引系统 车端连接 车下悬吊设备 空调系统 车顶设备 制动系统 车内设备 网络 辅助供电系统 3 动车组的技术特点 由于速度的提高 动车组的设计与开发中需要解决一系列关键技术 如果说高速铁路是现代化高新技术的综合集成 那么动车组则是包括材料 机械 电子 计算机和控制等现
2、代技术的集中体现 动车组的主要技术特点有 4 动车组的技术特点 动车组的特点 固定编组动力集中或动力分散密接车购整体运用整体保养检修大修前不解体采用网络控制交流传动 液力传动制动系统完整设计 高速 电 动车组的特点 头部流线型车体轻量化技术高速转向架高速受流技术车厢密闭 空调换气高功率重量比低噪声 低轮轨力配现代化动车段 综合维修基地 5 1 优良的空气动力学外形 不同列车速度下空气阻力所占的比例 高速动车组的速度都在200 km h以上 空气阻力占主导地位 所以动车组往往从头尾部以及整个列车的流线型 包括车顶和车下设备 来减低空气阻力 并尽量降低表面粗糙度和列车高度 6 车体的流线形结构 1
3、 动车组运行中列车的表面压力2 动车组会车时列车的表面压力3 动车组通过隧道时列车的表面压力4 列车风 当列车高速行驶时 在线路附近产生空气运动 这就是列车风 当列车以200km h行驶时 根据测量 在轨面以上0 814m 距列车1 75m处的空气运动速度将达到17m s 这是人站立不动能够承受的风速 当列车以这样或更高的速度通过车站时 列车风将给铁路工作人员和旅客带来危害 高速列车通过隧道时 在隧道中所引起的纵向气流速度约与列车速度成正比 在隧道中列车风将使得道旁的工人失去平衡以及将固定不牢的设备等吹落在隧道中 这都是一些潜在的危险 国外有些铁路规定 在列车速度高于160km h行驶时不允许
4、铁路员工进入隧道 列车速度稍低时 也不让员工在隧道中行走和工作 必须要在避车洞内等待列车通过 7 车头流线型 8 5 密接式车钩缓冲装置 车辆间的牵引缓冲装置是关系到缓和列车冲击 提高旅客舒适性和列车安全的重要部件 高速列车对牵引缓冲装置提出了更高的要求 目前世界各国高速列车 如日本 德国 普遍采用密接式车钩连接装置 该装置两车钩连接面的纵向间隙一般都小于2mm 上下 左右偏移也很小 对提高列车的运行平稳性和电气线路 风管的自动对接提供了保证 9 6 交流传动技术 早期的电力牵引传动系统均采用交一直传动 用直流电动机驱动 由于直流电动机的单位功率重量较大 使高速列车既要大功率驱动又要求减轻轴重
5、 特别是减轻簧下部分的质量形成难以克服的矛盾 在交流传动系统中 交流牵引电动机较传统的直流牵引电动机具有额定输出功率大 结构简单 体积小 重量轻 易维修 速度控制方便 效率高等一系列优点 10 7 列车自动控制及故障诊断技术 目前在世界高速铁路上的自动控制方式主要分为两类 一类是以设备为主 人控为辅的控制方式 以日本新干线采用的ATC 列车自动控制 方式为代表 另一类是人机共用 人控为主的方式 以法国TGV高速列车为代表 主要采用TVM300型安全防护系统及改进的TVM430型安全防护系统 还有德国ICE高速列车采用的FRS速差式机车信号和LZB型双轨条交叉电缆传输式列车控制设备等 11 2
6、车体结构轻量化 为了节省牵引功率 降低高速所引起的动力作用对线路结构 机车车辆结构产生的损伤 以及提高旅客乘坐舒适度 需要最大限度地降低高速动车组的轴重 因此 各国高速动车车体的主要材料是铝合金和不锈钢 从发展趋势看 铝合金将成为动车组车体的主导材料 12 动车组车体的轻量化设计 13 轴重与轮轨作用 14 车体结构的轻量化技术 实现结构轻量化的主要途径有两个 一是采用新材料 二是合理优化结构设计目前 国外高速车辆的车体材料主要有 不锈钢 高强度耐候钢 铝合金 15 车内设备的轻量化技术 车内设备约占客车总重量的20 轻量化具有重要意义 1 车内设备如门 窗 行李架 座椅 供水设各 卫生设备等
7、等 均可选用轻合金或高分子工程材料和复合材料 使设备重量大大减轻 2 车内装饰板材广泛采用薄膜铝合金墙板 工程塑料顶板等 3 其它设备的轻量化 如日本100系采用直流牵引电机 每台重量为825kg 功率为230kw 而300系采用交流感应电机后 每台重量仅为390kg 功率增至300kw 德国ICE 3的主变压器铁芯采用优质铁 铝合金 使导磁率提高4 5倍 又将铜编线改为铝编线 冷却使用硅油 这样其总重由11 5吨降为7吨 等等 16 转向架结构轻量化技术 l 构架结构轻量化 采用焊接构架可比铸钢结构减重50 左右 2 轮对轻量化 采用空心车轴和小直径车轮 减轻转向架重量 3 轴箱和齿轮箱采用
8、铝合金制作 铝合金轴箱的重量只有原来的40 左右 齿轮箱亦减到原来的56 17 车体结构 高速动车组车体 轻量化技术 铝合金 不锈钢低车内 车外噪声 18 日本100系和300系车辆重量比较单位 t 19 车顶设备 空调机组制动变阻器受电弓 空调机组 制动变阻器 受电弓 20 车下悬吊设备 牵引变压器牵引和辅助变流器牵引电机制动模块空气压缩机水箱污物箱蓄电池箱充电机空气弹簧辅助风缸 21 拖车车厢总线拓扑结构 门控制 2 压力 温度控制 3 防滑控制 4 制动控制 5 轴渐检测 VCU拖车控制单元 节点 MMI人机接口 22 车辆信息控制系统 动车组介绍 通过列车总线来传送信息控制传输部分为双重系统 系统有冗余性系统组成 信息中央装置信息终端装置列车信息显示器车内信息显示器 23 动车组监测诊断系统 实施车上监测和诊断的目的是提高其运营安全性和车辆运用率 优化运行管理 并便于运用和维修作业 为此 监测和诊断的主要任务是 1 识别部件磨耗和偶发性故障 并记录故障信息 2 尽量明确显示故障发生的部位和功能范围 3 在故障情况下提示运行方式 包括提出保持功能措施的建议 4 提示迅速排除故障的维修方式 5 在必要时提示紧急制动作用 6 自动化整备作业 包括全自动制动过程试验等 24
