第01章--动车组基本知识(构造)

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1、,兰州交通大学机电学院 商跃进,欢迎学习动车组构造与设计,课程简介,（1）课程性质及地位 专业必修课 专业课的先导 （2）课程目标及方法 掌握动车组车辆的结构特点和原理。 （看长相、记名字、找关系） 掌握轨道交通车辆的相关理论知识。 （识现象、找原因、选参数） 掌握轨道交通车辆零件相关设计知识。（定载荷、选方法、搞设计）,参考文献,教 材： 动车组车辆构造与设计 参考资料： 严隽耄.车辆工程； 鲍维千.机车总体； 网上资料；期刊资料等。,内容提要,第一部分 动车组基础知识 高速铁路基础知识 动车组车辆概要 铁路限界与线路概要 第二部分 动车组车辆构造与原理 转向架结构原理 车体结构及内装设备

2、车端连接装置 第三部分 轨道交通车辆相关理论 牵引理论 动力性能分析理论 结构强度设计理论 第四部分 轨道交通车辆设计方法 车辆总体设计 动力性能设计 零部件强度设计,学 时： 80 考核方式： 1、作业、 提问、出勤占20% 20分 2、实验占10% 10分 3、笔试闭卷（百分制）成绩占70% 70分,考核方式,第一章 动车组基础知识,第一节 高速铁路基础知识 第二节 动车组简介 第三节 动车组车辆概要 第四节 铁路限界与线路概要,第一节 高速铁路基础知识,一、何谓高速铁路？ 二、高速铁路的特点 三、高速铁路建设与运营模式 四、高速铁路发展,一、何谓高速铁路？,铁路车辆速度分类 时速1001

3、20：常速 时速120160：中速 时速160200：准高速 或 快速 时速200400：高速 时速400以上 ：特高速 高速铁路一般指营运时速200公里以之铁路系统。,高速铁路简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时至少250公里的铁路系统。 国际上根据铁路线路允许运行的最高时速对列车作如下划分： 普通铁路：最高运行速度100一160 km/h； 快速铁路（准高速）：最高运行速度160200 km/h； 高速铁路：最高运行速度 200km/h(既有线改造) 205km/h(新建线),

4、最高时速,试验之最高速度 钢轮式 574.8 km/h ：法国，TGV- LGV东欧线(2007年) 487.3 km/h ：中国，CRH380BL- 京沪客运专线(2011年1月) 486.1 km/h ：中国，CRH380AL- 京沪客运专线(2010年12月) 443 km/h ：日本，JR500型电车- 东海道新干线山阳新干线(1996年7月) 425 km/h ：日本，952型953型电车- 上越新干线(1993年12月) 416.6 km/h ：中国，CRH380A- 沪杭客运专线(2010年9月) 406 km/h ：德国，ICE(1988年) 365 km/h ：日本，新干线(

5、2005年) 352.4 km/h ：韩国，KTX(2004年) 319 km/h ：意大利，TAV(1988年) 磁浮式 581 km/h ：日本，JR磁浮MLX01(2003年) 501 km/h ：德国，TransrapidTR-08(2003年),营业最高速度 钢轮式 330 km/h 德 国：ICE - LGV东欧线 320 km/h 法 国：TGV - LGV东欧线 300 km/h 日 本：500系(16两编成) - 山阳新干线 300 km/h 中 国：CRH380A/CRH380B - 京沪高铁 300 km/h 台 湾：台湾高速铁路 240 km/h 俄罗斯：俄罗斯高速铁道

6、Sokol 210 km/h 美 国：Acela特快 200 km/h 瑞 典：X2000列车200 km/h 磁浮式 430 km/h 中国：上海磁浮示范运营线,二、高速铁路的特点,（1）速度快，旅行时间短。高速铁路的试验速度已经超过500公里/小时, 最高运行时速300公里，可极大地缩短旅行时间。除最高运行速度外，旅客更关心的是旅行时间。以北京至上海为例，在正常天气情况下旅行全程时间，乘飞机（含市区至机场、候检等全部时间）为5小时左右，乘高速直达列车为56小时，既有铁路列车需要1516小时；若与高速公路比较，以上海到南京为例，沪宁高速公路274公里，旅行全程时间为5小时，而乘高速列车，则仅

7、需1.15小时 。 （2）客运量大。一条高速公路一年最大客运量不会超过1000万人次。日本的一条高速铁路一年客运量已达到1.5亿人次。 （3）准时性好，全天候。高速铁路全部采用自动化控制，可以全天候运营，除非发生地震。据日本新干线风速限制的规范，若装设挡风墙，即使在大风情况下，高速列车也只要减速行驶，比如风速达到每秒2530米，列车限速在160km/h；风速达到每秒3035米（类似11、12级大风），列车限速在70km/h，而无须停运。飞机机场和高速公路等，在浓雾、暴雨和冰雪等恶劣天气情况下，则必须关闭停运。 1997年东海道新干线列车平均晚点只有0.3分钟。 （4）安全舒适可靠。日本1985

8、年统计，每10亿人公里死亡人数，铁路为1.971人，汽车18.929人，飞机为16.006人。日本新干线建成运营三十多年，运输旅客35亿人次，法国巴黎到里昂的1100多公里高速铁路， 每年运输几千万人次，至今没有发生一起人员伤害事故。高速铁路一般每4分钟发出一列车，日本在旅客高峰时每3分半钟发出一列客车，旅客基本上可以做到随到随走，不需要候车。高速铁路运行车辆空间大，旅客卧、坐、行都比其它交通方式更加舒适。 （5）能耗低。研究表明：若以普通铁路每人公里消耗能源为1单位，则公共汽车为1.5，小汽车为8.8，飞机为9.8而高速铁路仅为1.3。 （6）污染轻。高速铁路没有粉尘、煤烟和其他废气污染，噪

9、音比公路要小5-10分贝。 （7）占地少。与四车道的高速公路相比，高速铁路的用地只有高速公路的一半。 （8）效益高。日本东海道新干线总投资为3800亿日元, 由于投入运营后客流量迅速增长, 而运输成本只有飞机的1/5， 因此正式投入运营的第七年便全部收回了投资。 1985年以来, 每年创利都在2000亿日元以上。,三、高速铁路建设与运营模式,随着高速铁路在全世界的不断延伸，逐渐形成了高速铁路建设与运营的四种模式： 日本新干线模式：即全部修建新线，旅客列车专用； 法国TGV模式：即部分修建新线，部分旧线改造，旅客列车专用； 德国ICE模式：即全部修建新线，旅客列车及货物列车混用； 英国APT模式

10、：即既不修建新线，也不对旧有线进行大量改造，主要采用由摆式车体车辆组成的动车组，旅客列车及货物列车混用。,四、高速铁路发展,（一）世界铁路发展史 （二）国外高速铁路的发展 （三）国内高速铁路的发展,（一）世界铁路发展史,世界铁路发展史大体上可分为四个时期： 萌芽期（18251900年） 蓬勃发展期（19001945年） 衰退期（19461964年） 复苏期（1964年以后） 日本是世界上第一个建成实用高速铁路的国家。1964年10月1日，东海道新干线正式投入运营，最高运行速度达到210km/h，使一度被贬为“夕阳产业”的铁路显示出强大的生命力，预示着“铁路第二个大时代”的来临。技术创新是世界铁

11、路复苏的重要动力，高速技术和信息技术带动了铁路整体技术的迅猛发展，使铁路这一传统产业面貌焕然一新，铁路市场竞争能力大大提高。,高速铁路系统的发展： 直到1964年日本的新干线系统开通，是史上第一个实现“营运速率”高于时速200公里的高速铁路系统。 第一次浪潮 （1964年1990年） 1964年10月1日世界上第一条真正意义上的高速铁路东海道新干线正式通车。标志着世界高速铁路新纪元的到来。随后法国、意大利、德国纷纷修建高速铁路。以日本为首的第一代高速铁路的建成，大力推动了沿线地区经济的均衡发展，促进了房地产、工业机械、钢铁等相关产业的发展，降低了交通运输对环境的影响程度，铁路市场份额大幅度回升

12、，企业经济效益明显好转。 第二次浪潮（1990年至90年代中期） 法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国等欧洲大部分发达国家，大规模修建该国或跨国界高速铁路，逐步形成了欧洲高速铁路网络。这次高速铁路的建设高潮，不仅仅是铁路提高内部企业效益的需要，更多的是国家能源、环境、交通政策的需要。 第三次浪潮（从90年代中期至今） 在亚洲（韩国、中国台湾、中国）、北美洲（美国）、澳洲（澳大利亚）世界范围内掀起了建设高速铁路的热潮。主要体现在：一是修建高速铁路得到了各国政府的大力支持；二是修建高速铁路的企业经济效益和社会效益，得到了更广层面的共识，特别是修建高速铁路能够节约能源、减少土地使用面

13、积、减少环境污染、交通安全等方面的社会效益显著，以及能够促进沿线地区经济发展、加快产业结构的调整等等。,（二）国外高速铁路的发展,国际上已开行时速200公里以上高速列车的国家：中国、日本、法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国、美国、俄罗斯等10多个国家，全部选择了轮轨技术。 正在积极建设或规划建设的还有：瑞士、奥地利、丹麦、加拿大、澳大利亚、韩国、印度等国。 最早进行摆式列车试验的国家是德国、意大利和瑞典，1997年以来摆式列车因为价格便宜和制造工艺相对简单，尤其是能够充分利用现有线路，不必铺设全新的铁路网络的优势，而逐渐能够在高速列车的竞争上与高速轮轨和磁悬浮分庭抗礼。 国际

14、趋势来看，摆式列车很有可能是一种在大规模成熟铁路网基础上完成提速，而且性价比较高的高速铁路技术。 磁悬浮列车快速、低耗、安全、舒适、经济、无污染：常导磁悬浮列车可达400至500公里小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。,1、日本的 “新干线” 2、法国的TGV 3、德国的ICE,1、日本的 “新干线”,日本的高速铁路“新干线”诞生于1964年。为当时的“夕阳产业”的铁路注入了巨大的活力，再次掀起与高速公路和航空运输竞争的态势。 “新干线”已经构成了日本国内铁路网的主干部分。 近40年没有出过任何事故。 日本：运

15、营2600多公里。其中日本新干线东海道新干线：东京站至新大阪站，全长515.4 公里。 山阳新干线：新大阪站至博多站，全长553.7 公里。 东北新干线：东京站至新青森站，全长674.9 公里。 上越新干线：大宫站至新潟站，全长269.5 公里。 北陆新干线：高崎站至长野站，全长117.4 公里。 九州新干线：博多站至鹿儿岛中央站，全长256.8 公里 秋田新干线：盛冈站至秋田站，全长127.3 公里。 山形新干线：福岛站至新庄站，全长148.6 公里。,特急，急行，快速，普通， 新干线电车在编制上属特急,2、法国的TGV,TGV是Train a Grande Vitesse（法语“高速铁路”

16、的）简称。 第一条TGV是1981年的开通的巴黎至里昂线。 从法国第一条高速铁路TGV东南线全线通车2001年法国高速铁路新线里程已达1576 km，主要包括6条高铁线： 法国TGV东南线：巴黎至里昂。 大西洋线：巴黎至图尔和勒芒。 北线：巴黎至加来和比利时边境。 罗纳-阿尔卑斯线：东南线至瓦朗斯。 地中海线：瓦朗斯至马赛。 东线：巴黎至斯特拉斯堡 。,3、德国的ICE,ICE，Inter City Express的简称。 德国的ICE则是目前高速铁路中起步最晚的项目。 ICE研究开始于1979年，其内部制造原理和制式与法国TGV有很大相似之处，目前的最高时速是1988年创下的409公里。 德国已建成的高速铁路共有四条： 汉诺威一维尔茨堡，全长327km； 曼海姆一斯图加特，全长107km； 汉诺威一柏林，全长264km； 科隆法兰克福，全长219km。 正在建设的1条：纽伦堡一慕尼黑 。,（三）国内高速铁路的发展,广铁公司引进