德國ICE高速動車組及其檢修技術(shù)

1、相同列車長度下,座位數(shù)有所增加。對粘著因數(shù)要求低,可 以在惡劣的天氣下保證正點。采用多電流制式供電,在歐洲范圍內(nèi)都可 以運行。對環(huán)境的影響減小。首先是采用 了以壓縮空氣為冷卻介質(zhì) 的空 調(diào)裝 置,然 后 是 采用 了很 多 降噪措施,使得型列車以 運行時的噪聲和 型列車以運行時相當(dāng)。采用了先進的通信系統(tǒng)。型列車采用一數(shù)字通信系統(tǒng),列車與指揮中心之間聯(lián)系更加可靠。另外列車工作人員都配有無線電話,可 以很方便地與司機聯(lián)系。由于 型列車具有許多優(yōu)點,德國鐵路決定將型列車作為今后 高速列車的發(fā)展方 向,不再訂購 型和型列車。因此,本文主要介紹 型列車。性能測試的樣車 于 年投入運行。與 一樣,中間加掛

2、 了 個測試車,有 個測試點,對動車組在運行中的主要性能都做了測試動力轉(zhuǎn) 向架及走行部性能試驗驅(qū)動及懸掛系統(tǒng)性能試驗新型受 電弓及高壓保護裝置性能試驗空氣動力學(xué)及聲學(xué)試驗主變流器及冷卻裝置性能試驗體積小的牽引變壓器及冷卻裝置性能試驗牽引電機及通風(fēng)性能試驗電器設(shè)備抗干擾性能試驗輔助系統(tǒng) 供電性能試驗空氣作介質(zhì)的空調(diào)冷卻系統(tǒng)性能試驗空氣動力學(xué)壓力波的測試 隧道、會車以上 個方面的測試對 的設(shè)計和生產(chǎn)起了很大的作用。動車組的技術(shù)特點總體布置新型 動車組 個基本牽引單元的電氣設(shè)備分布在節(jié)車輛上 動 拖。以這 節(jié)車輛為基礎(chǔ)加掛中間拖車構(gòu)成基本編組單元 如圖。由 節(jié)車組成,在兩端各有個由 節(jié)車構(gòu)成的基本牽

3、引單元,受電弓裝在每端基本牽引單元的 中間變壓器車上。多電流制需要增加受電弓,交流電弓都裝在變壓器車上,而直流受電弓則裝在變流器車上。整列車的 節(jié)變壓器車之間有 條 母線相連。與 一樣,端部頭車裝有 自動車鉤,車鉤設(shè)有連接控制、信息傳輸和壓力空氣線路的連接器。個 基本牽引單元可 以連掛中間拖車在一起形成 列車,并只通過 個駕駛室操縱。列 的牽引功率為,其最大設(shè)計載重為,此時比功率為,為 的 倍。這將有助于確保有更高的加速度,顯著減少旅行時間。牽引和制動設(shè)備的最大設(shè)計速度為。在直流供電線路上,不 管額定 電壓 為或,最大設(shè)計速度都為。牽引設(shè)備的設(shè)計適用于歐洲大陸普遍采用 的 種電流制。車體構(gòu)造和

4、機械部件車體采用整體鋁合金結(jié)構(gòu)。車地板 由擠壓空心板首尾焊接而成,通過沿兩側(cè)的縱梁 固定。鋁合金型材的下側(cè)帶有承載軌和導(dǎo) 向軌,用于承載安裝在底板下 的各種設(shè)備和部件。側(cè)墻和垂直窗戶固定架都由雙層蜂窩板以及橫梁構(gòu)成,位于短連接端的端墻 由金屬板和擠壓板構(gòu)成,并用作與車輛之間連接的平順過道。車頂 由空心鋁合金板構(gòu)成,內(nèi)有空 調(diào)系統(tǒng)的進氣和排氣通道。端部動力車車頭 的形狀設(shè)計是一項難度較大的工作,除要滿足空氣動力學(xué)性能外,還要 在可采用 的制造技術(shù)與設(shè)計間求得最佳平衡。最后應(yīng)用來 自航空 工業(yè) 的最新冶金技術(shù)成果,找到了解決的方案,并在 上采用。為了提高 頭部撞擊時吸收能量的能力,端部采用了特殊的

5、能量吸收部件,這些部件為柱形變形部件,當(dāng)頭部發(fā)生撞擊時,它們以可控制的方式被壓縮,最大限度地保護車廂 中部乘客的安全。為 了降低噪聲,車體底架上涂有吸收噪聲涂層。動力和非動力轉(zhuǎn) 向架在設(shè)計原理上是相 同的。一系懸掛 由螺旋彈簧和橡膠元件組成,二 系懸掛采用空氣彈簧懸掛。牽引電機彈性懸掛在轉(zhuǎn)向架上,并且通過齒形聯(lián)軸器將功率傳遞到輪對齒輪上。牽引設(shè)備動車組的牽引設(shè)備沿列車分散布置,并且絕大多數(shù)都安裝在車體底板下。采用三相交流傳動,其每臺牽引變壓器的設(shè)計容量均為。牽引變壓器和線性濾波器都裝在 個柜與牽引變壓器車相鄰 的 輛 車從獨 立 的牽引繞組獲得 路 電壓。這 節(jié)車上都裝有變流單元,由四象限變流

6、器、最大電壓為的直流中間電路和給 臺牽引電機供電的脈沖逆變器構(gòu)成。傳動控制單元的核心是系統(tǒng)。中間直流電路也給渦流制動提供穩(wěn)定的電壓。在多電流制情況下,最大的不 同是牽引變壓器車。為使動車組能在直流供電線路上運行,四象限變流器設(shè)計成升壓或降壓的斬波器,并與安裝在牽引變壓器車上的其他線性濾波器和其他開關(guān)設(shè)備協(xié)同工作。直流中間電路和脈沖逆變器不管是在直流或交流供 電線路上,都以完全相 同的方式運行。制動裝置按照 標(biāo)準(zhǔn),電子制動控制裝置 與電空制動控制相聯(lián)合,這樣 即使在制動電子 電路故障的情況下,列車也可 以全速運行。制動控制裝置首先啟動再生制動,然后 緊接著啟動機械制動。的機械和動力制動裝置與 基

7、本相同,不同點在于其零磨耗 和連續(xù)線性調(diào)整 的渦流制動裝置。這種制動裝置作為一種系列設(shè)備首次安裝在 上。的所有 個非動力轉(zhuǎn) 向架上都裝有制動磁鐵,它們從 中間直流 電路中獲得相應(yīng) 的脈沖電流。節(jié)編組的列車的制動裝置吸收的最大功率為。每個非動力轉(zhuǎn) 向架都留有 個 長的安裝磁鐵的空間。這意味著每列 節(jié)編組的列車由線性渦流制動產(chǎn)生 的最大制動力為。制動繞組已經(jīng)過改進,大幅度減少 了它對信號轉(zhuǎn)換元件 的干擾。在軌道和列車之間保持正常的行車間隔的情況下,渦 流制動引起的鋼軌變熱可 以保持在臨界值以下。車載電源裝備了 直流車載供電網(wǎng)絡(luò)。列車母線由牽引變壓器車上 的 自備變流器供電。這種 變流器 由牽引變壓

8、器上的 個獨立繞組供電,具有 內(nèi)置冗余,總功率為。在 節(jié)編組列車中,如果其中 臺變流器發(fā)生故障,個相鄰牽引單元的 母線將連在一起。每節(jié)車上的用 電設(shè)備由接在 母線上 的變流器供電,變流器的頻率可 固定不變或可變。主加熱器和輔助加熱器都直接 由 線路供電,三相設(shè)備的逆變器的功率都統(tǒng)一設(shè)計成,它在發(fā)生故障情況下也能提供足夠備用能量。但在這樣 的條件下,不能變頻運行。臺 穩(wěn)壓器 電池充電器復(fù)合裝置向 母線供電,該母線再向車內(nèi)照明設(shè)備、車門、制動控制裝置、旅客信息系統(tǒng) 以 及牽引和列車控制裝置供 電?？照{(diào) 系統(tǒng)長期以來,飛機空調(diào)裝置是采用空氣作為中間氣體 冷卻空氣裝置。西 門子公司 年開始研究 以空氣

9、作為鐵路空調(diào)裝置的中間介質(zhì),并在 年簽訂了包括其試驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)在 內(nèi)的開發(fā)合同,最后在運行的 車輛上進行 了試驗。年,決定在 上選擇以空氣作為制冷 中間介質(zhì)的空調(diào)裝置。與 上采用的傳統(tǒng)空調(diào)裝置相 比,每節(jié)車的空調(diào)設(shè)備質(zhì)量減小 了約。制冷在閉合環(huán)路中進行。這個環(huán)路 由電機 壓縮機、制冷裝置和環(huán)境 負載熱交換器等基本單元組成。每節(jié) 車上 的空 調(diào) 裝置都有其 自己 的控制和調(diào)節(jié) 系統(tǒng),控制和診斷數(shù)據(jù)通過車內(nèi)母線交換。測里、控 制和診斷裝置動車組有基于列車通信網(wǎng) 的測量和控制系統(tǒng)。列車和車輛母線都采用 冗余設(shè)計。測量和控制系統(tǒng)的核心是列車通信總線,它與 節(jié)端車的車輛總線通過連接器相連。該連接器也采用冗

10、余設(shè)計,并符合標(biāo)準(zhǔn)。列車每節(jié)車上所有 的計算機設(shè)備,如牽引和列車控制裝置、連續(xù)式列車 自動控制系統(tǒng) 和旅客信息系統(tǒng)的中央計算機,都直接與車輛總線相連。普通 的 控制電路 用于壓縮空氣裝置和控制開關(guān)信號 也通過輸人和輸出裝 置與車輛總線相連。每節(jié)端車都有 個 中央控制單元 天用于控制和監(jiān)測整個牽引單元的運行。它是最高層的電子 系統(tǒng)。該系統(tǒng)也用 于管理 組列車 內(nèi)和連掛的幾組列車之間的數(shù)據(jù)交換。中央診斷系統(tǒng) 的功能是處理各種診斷子系統(tǒng)記錄的事件,并對每個牽引單元、多單元組以及整個列車的診斷系統(tǒng)的信息進行分級處理后,傳給司機、乘務(wù)員 和車上 的技術(shù)員,也 可以通過無線通信直接將數(shù)據(jù)傳給維修車間。它

11、的主要優(yōu)越性表現(xiàn)在提高列車的可靠性 以及降低維修成本兩方面。正在工作的司機室 內(nèi)的顯示器可 以 向司機提供車輛部件 的故障信息。這些故障或者是 司機采取某些措施后 能夠解決的,或者是 由于特殊原因而司機無法解決的。司機和乘務(wù)員都能通過其工作的司機室 內(nèi)的終端或乘務(wù)員室 內(nèi)的終端 了解它們所負責(zé)區(qū)域 內(nèi)詳細 的故障情況。從這個顯示器也能獲得 已知故障的顯示。只 有那些實 際上 已 輸人 到系統(tǒng) 中的重大故障信息,才立 即被傳送到最高層診斷系統(tǒng) 中。旅客信息系統(tǒng)車內(nèi)通信列車內(nèi)部信息功能 由列車乘務(wù)員室 內(nèi)的旅客信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心控制,該中心包括車內(nèi)公共廣播系統(tǒng)、無線電話和車 內(nèi)應(yīng)急通信系統(tǒng)。每個終端

12、通過音頻線路直接與控制 中心 相連。應(yīng)急通信系統(tǒng)終端與每個車輛 的計算機相連,如果控制 中心發(fā)生故障,信息可 以直接傳到司機室。司機的車內(nèi)應(yīng)急通信終端既與控制中心相連,也與車內(nèi)應(yīng)急通信系統(tǒng)相連,這樣不管發(fā)生什么情況都可以發(fā) 出通告。與公共通信網(wǎng)絡(luò)的連接在旅客信息 系統(tǒng)的控制 中心也實現(xiàn)了與公共通信網(wǎng)絡(luò)的連接,可為所有 的車內(nèi)旅客提供如磁卡電話、傳真等公共通信服 務(wù)。為與公共通 信網(wǎng)絡(luò)連接,可 以 通過 網(wǎng)絡(luò)通路提供語音服務(wù),通過 通路提供語音和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。為了連接“ ”和“ ”網(wǎng)絡(luò)的私人蜂窩移動電話,將 轉(zhuǎn)發(fā)器調(diào)到了相應(yīng) 的頻率。娛樂設(shè)施視 聽裝置采用 了與家用視 聽傳輸系統(tǒng)相 同的原理?？?/p>

13、制 中心通過沿列車布置的高頻母線傳輸視 聽信息。車內(nèi)所有 座位都配有音頻接 收裝置,而視頻接收裝置 只 裝在頭等車的座椅背后,正對著后排座椅。數(shù)據(jù)通信旅客信息 系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 中心控制如下項 目 列車上 的所有顯示器 內(nèi)部和外部進路顯示器、大型 旅客信息顯示板、旅客信息 個人信息和服務(wù)呼 叫 座席預(yù)訂。內(nèi)部設(shè)施在端車的前 門和司機室之間,有個娛樂室,僅通過 個玻璃墻與司機室隔開,旅客可 以觀賞前方線路的景色。所有車輛的客廳都采用開放式結(jié)構(gòu),只有 的頭等車內(nèi)有幾個傳統(tǒng)的包間。配有餐車。相鄰的兩車之間的車間過道是 個雙層可伸縮的連接器 象個整體 和 個單邊底板。在車輛的兩端,車間過道通過連接機構(gòu)與相鄰

14、車的端墻相連。車輛兩端的滑動門可 以鎖閉,并可作為防火門。車門的臺階與 和 相同,并針對高度為 和 種標(biāo)準(zhǔn)的站 臺進行 了優(yōu)化設(shè)計。動車組的維修和保養(yǎng)動車組運用維修設(shè)施分布德國 動車組維修體制實行定期檢測、保養(yǎng)與狀態(tài)修相結(jié)合,采用部件互換修和主要部件集中修相結(jié)合的方法,可分為、 、類。類負責(zé)動車組 日常運行檢測和主要部件補充檢查 類負責(zé)動車組低級修或小規(guī)模修,并兼作臨修 類負責(zé)動車組高級修或大范 圍修理 如車體更新、油漆、座椅更換、大事故修復(fù)等。德國鐵路 動車組維修設(shè)施,類有 處 科隆、巴 塞爾、萊 比錫 類有 處 漢堡、柏林、慕尼黑 和一 、法蘭克福和一,另有正在建設(shè)中的多特蒙德 類有 處

15、紐倫堡。動車組修程動車組修程如表 所示。行檢查、整備及互換修 主要零部件 由紐倫堡工廠或相關(guān)生產(chǎn)廠承擔(dān)。段外設(shè)有動車組的外皮洗刷、輪對動態(tài)檢測和走行部的檢查坑等設(shè)施 段內(nèi)負責(zé)動車組的檢測、保養(yǎng)、檢修,轉(zhuǎn)向架和輪對更換,內(nèi)部清掃,餐車整備,上砂上水,集便接收等工作。慕尼黑動車段的檢修主庫為 線庫,主庫尺 寸 長 寬為。庫內(nèi)設(shè)有 層作業(yè)面 底層作業(yè)面的地平面標(biāo)高低于庫內(nèi)軌面標(biāo)高,檢查坑低于庫內(nèi)軌面標(biāo)高中層作業(yè)面與車輛地板面平齊,高于庫內(nèi)軌面標(biāo)高 車頂工作臺為移動式,作業(yè)面高于庫內(nèi)軌面標(biāo)高,工作臺設(shè)有伸臂吊,便于起吊動車組任何位置處的車頂設(shè)備。兩股道設(shè)有軌道橋,采用氣墊式設(shè)備可更換動車組轉(zhuǎn) 向架或輪

16、對 股道之間還設(shè)有集便接收裝置 為了提高工作效率,工人在庫 內(nèi)用 自行車作為交通 和小件運輸工具進行聯(lián)系,包括一些零件的取送。檢修庫設(shè)有地下室,地面低于庫內(nèi)軌面標(biāo)高,上下水管道、排污管道、采暖管道等均設(shè) 于地下室 內(nèi)。慕尼黑動車段分倉庫、動 力及空調(diào)、通信及信息、車內(nèi)設(shè)備、牽引高壓設(shè)備、走行部及制動等 個生產(chǎn)班組。共有生產(chǎn)人員 人左右。其中 人三班倒,做 級和 級的檢修工作,每 檢修一列 人兩班倒,做、 、及 的檢修工作,每 檢修一列。動車組裝有先進的列車故障診斷系統(tǒng),能 自動記錄全部 電氣故障信息,并且 以 編碼形式把列車乘務(wù)人員發(fā)現(xiàn)的其他故障一起輸入該診斷 系統(tǒng) 中。通過動 拖 車總線、列

17、車總線及列 車無線 電,把采 集 的所有 故 障信息一 起 通 過一網(wǎng),將數(shù)據(jù)快速、及時地傳輸?shù)絼榆嚩?段內(nèi)又借助于高效電子數(shù)據(jù)處理裝置,能在動車組進人維修前約,制訂下一 步維修措施 使用調(diào)度程序?qū)⒃\斷結(jié)果轉(zhuǎn)換成工作指令打印出來,該工作指令含有維修人員所需 的包括材料及 圖紙 的編號在 內(nèi)的全部資料 維修人員工作結(jié)束后,將信息再逐級反饋 回列車故障診斷系統(tǒng)。列車在人檢修庫之前進行輪對檢查診斷,列車以一的速度通過人庫線。為了加強對車輪踏面的診斷工作,進行清洗的所有列車都要通過診斷裝置進行檢查,以檢查出輪對踏面的裂紋、磨損和 不 圓度。該裝置設(shè)在清洗設(shè)備的后面,首先通過激光檢測車輪的外形幾何尺寸,

18、然后通過一段測量輪對的專用設(shè)備,測量出車輪的不 圓度及擦傷、剝離等情況 檢查后將結(jié)果傳至設(shè)在維修廠 內(nèi)的 記錄系統(tǒng) 同時 列車的故障診斷系統(tǒng)也會將信息提前發(fā)送至 記錄系統(tǒng)。慕尼黑動車段調(diào)度根據(jù) 記錄系統(tǒng)的信息對班組 和工人進行分工。列車設(shè)有污水真空排除裝置。高速列車裝有封閉式廁所系統(tǒng),拖車地板下設(shè)有不小于 的污水箱。高速列車每次在檢修段停留時,必須通過污水真空排除裝置,將污水箱內(nèi)的污水排凈,并將污水排入城市下水道。為了排除污水,段 內(nèi)還設(shè)有排污管道、真空 中心及污水處理系統(tǒng)。列車外部清洗。列車外皮清洗作業(yè)通 常在列車完成一次運行后進行,清洗設(shè)備可確保對整個列車外皮進行清洗列車清洗運行速度為,采用推或拉方式通過清洗設(shè)備。清洗庫設(shè)有水 回收設(shè)備。下上接第 頁輪對及轉(zhuǎn)向架更換。當(dāng)高速列車的拖車和動車輪對與轉(zhuǎn)向架出了故障時,應(yīng)進行更換。更換輪對和轉(zhuǎn)向架采用軌道橋架空軌結(jié)構(gòu)。其中更換輪對還采用了氣墊式設(shè)備。逆變器的維修保養(yǎng)。其半導(dǎo)體元件本身不需要檢修,如有損壞可直接更換。逆變器都帶有檢測設(shè)備,隨時檢測其狀態(tài),發(fā)生問題及時更換。逆變器的保養(yǎng)主要是運動件的保養(yǎng),如冷卻系統(tǒng)的風(fēng)扇、軸承、過濾器等。當(dāng)然,逆變器也可隨著其他部件的解體檢修而一同拆卸檢查。交流電機的檢修。交流電機本身檢修工作量很小。這部分主要