700 系新干线电动车空调、 换气系统的研制东尾 ? 英明 ( 日)提? 要? 介绍日本新干线 700系电动车用空调、 换气系统的结构及与 300 系电动车用空调、 换气系统的主要区别主题词? 电动车组? 空气调节设备? 日本自由词? 700系? 换气系统分类号? U270. 383Abstract? Introduced are the structures of the air ?conditioning and air removal systems on the 700 series Shinkan?son EMU in Japan and the main difference with the air ?conditioning and air removal systems on the 300 series EMU.Key words? EMU; air conditioning equipment; JapanFree words? 700 series; air removal systemSerial No. ? U270. 383图 1? 700 系与 300系空调系统各部位空气温度比较? ? 通常, 空气调节装置是将空气的温度、 湿度、 气流组织、 清洁度调 节成令人舒适的状态。
新干线电动车除了这些外, 在连续进行车内换气时, 还要防止车内外压力变动引起的? 刺耳 现象空调是为旅客提 供舒适的车内环境极其重要的设备为此, 提高空调性能是个极其重要的课题, 因而重新研制了 700 系新干线电动车用的空调、 换气系统研制的主要目的是, 在外温40 ! 的高温条件下, 亦能维持舒适 的室内温度以及降低车内噪声, 以期比目前的空调、 换气装置系统性能更好1? 空调装置概要为提高 700 系车辆的制冷能力, 将其制冷量由 300 系车辆的 6?16 kW( 5 300 kcal/ h) 提高到 6?75kW( 5 800 kcal/ h) 对于与 300 系车辆相同的空调系统, 要想提高制 冷量, 就必须提高循环风量, 因而不得 不 加 大 送 风 机 然 而 提 高循环风量后, 由于风机加大及风道收稿日期: 1999∀ 01∀ 21内的摩擦阻力变大, 增加了车内噪声为此, 700 系车辆用空调装置, 由原来的 1 级冷却方式, 改为 2 级冷却方式所谓 2 级冷却方式, 是在第 1级的冷却循环中换掉新风的热负荷后, 再与带有室内热负荷的回风混合, 然后在第 2 级冷却循环中换掉 室内热负荷的方式( 图 1、 图 2) 。
由于这种方式是单独有效地换掉新风的热负荷, 而且是 2 次换热, 因此可以降低循环风量, 从而降低车内噪20国外铁道车辆? 1999 年第 4期声另外, 在 1 辆车上安装 2 台空调机组, 可保证客室两端有足够的风量, 车内温度分布较均匀在检修方面, 与 300 系同样, 机组安装在车下, 便于工件装拆图 2? 空调装置结构示意图图 3? 换气装置结构图2? 空调系统对于 300 系车辆, 在断电区机组处于半运转, 而对于 700 系车辆,为提高舒适度, 确保了电源容量及配线容量, 即使在断电区也能全运 转3? 涡轮式换气装置概要700 系车辆更换了 300 系车辆上使用的西洛克风扇, 而研制采用了小型高速旋转的涡轮型离心式风扇, 其周围覆盖吸音材, 可以实现低 噪声化( 图 3、 表) 这种换气装置, 由于采用了在隧道内与对面来车错车等车外压力 变动时, 亦发挥换气能力的高转速(300 系为 3 600 r/ min、 700 系为 7500 r/ min) 涡轮型离心式风扇, 因此能够确保稳定的换气风量为使停 车、 低速运行时进一步降低车内噪声, 在车速 180 km/ h 以下时, 可使风扇的转速由 7 500 r/ min 降低到6 600 r/ min。
4? 空调装置与换气装置的协调控 制?? 空调装置与换气装置进行协调运转控制, 通常, 车速在 180 km/ h以下时, 降低了换气装置的风扇转速, 针对换气负荷的降低, 可使冷却 新风的冷却循环停止下来标准转速 7 500 r/ min 时, 冷却新风的冷却21700 系新干线电动车空调、 换气系统的研制? 东尾? 英明 (日)波状辐板车轮形状最优化分析赤间 ? 诚等 ( 日)提? 要? 用变形增长法对波状辐板车轮进行了优化分析, 并与实验结果进行了比较, 分析与实验取得了较好的一致性, 达到了车轮轻量化的要求主题词? 车轮? 优化? 日本分类号? U270. 33Abstract? The optimization analysis of the wheel shape with corrugated web plate is made using the growth ?strainmethod. It is compared with the results of experiment and fairly good consistence is obtained, which meets the require ?ments of wheel lightening.Key words? wheel; optimization; JapanSerial No. ? U270. 33? ? 波状辐板车轮是将辗钢车轮的辐板部制成放射形波状, 既可确保其刚性, 又实现了轻量化。
但是, 近 年来由于列车高速化的要求, 希望更轻量化另外, 车轮的使用条件越来越恶劣, 特别是踏面制动导致辐板的热应力变大, 缓和该应力也 成了重要课题本研究针对踏面制动时辐板产生较大热应力的 A 型波状辐板车 轮, 以相同的质量, 进行了提高辐板强度为目的的形状优化, 大幅度缓解了踏面制动时的热应力及轮重和横向压力作用产生的机械应力另 外, 对于比A 型重的 B 型车轮, 与A型轮同样进行了辐板部的优化, 得到了质量比 A 型辐板车轮更轻的形状1? A 型波状辐板车轮强度的提高现在使用的波状辐板车轮, 由收稿日期: 1999∀ 02∀ 01于使用车辆的差异而分为A 型和 B型A 型车轮在辐板部的应力为轮重产生的应力, 与横向压力产生的 应力相减, 与 B 型车轮比较, 其质量较轻但是, 最近发现由踏面制动产生的辐板部热应力, 比由轮重、横向压力产生的机械应力大数倍 故缓和 A 型车轮的热应力成了重要课题因此, 决定对 A 型波状辐板车轮, 在质量相同的条件下, 进行 以提高辐板部强度为目的的形状优化分析1. 1? 分析方法形状最优化分析时, 考虑到受制 造技术的制约, 不能作大的形状改变。
基于现用车轮的形状, 采用变形增长法, 进行辐板部形状的改变在车轮辐板部等强度条件下, 以同样的 质量,谋求强度的提高具体方法是分 2个步骤进行反复计算第 1 个步骤是对现用车轮形 状, 求出踏面制动时车轮的应力分布条件是制动开始后 600 s, 在车轮踏面中心表面下 10mm 处的温度大约达到 230 ! 时的减速制动这 是现在既有线路运行中使用的最恶劣的踏面制动的大致情况将这个条件下的温度场∀ ∀∀ 应力场作非线性分析考虑材料的温度特性, 应 用软件ABAQUS第 2个步骤是从第 1 个步骤求得的热应力分布, 求出辐板部的单 元平均体积的米赛斯应力对于辐板部各节点的米赛斯应力偏差与各节点产生的体积变形之间的比例关系以下式表示 ?? ? ??ij=- 00h!ij(1)式中 ? ∀∀∀ 米赛斯应力; 0∀∀ ∀按体积平均的米赛斯应力; h ∀∀ ∀增量比, 即每次增量与原尺寸之比, 本分析为 0?05; !ij∀ ∀∀ 克罗内克三角形据此分析变形, 输出模型, 用这一新的模型进行减速制动时的表? 换气装置主要技术数据比较表项? ? 目700系换气装置 ( 涡轮型离心式风扇)300 系换气装置 ( 西洛克风扇)总质量/kg380400转速/r#min- 1高速? 7 500 低速? 6 6003 600供、 排气量/m3#min- 1供气? 30 ? 排气? 30 ?供气? 30 排气? 26循环启动。
高温时, 即使车速在 180 km/ h 以下, 空调装置亦能进行全负荷运转高魁源? 译自∃R&m%1998,&10, 12~ 13王书傲? 校22国外铁道车辆? 1999 年第 4期。