動(dòng)車組概述講解

第五章高速動(dòng)車組2009年10月第5章高速動(dòng)車組何洲紅第一節(jié)動(dòng)車組概述

動(dòng)車組是自帶動(dòng)力、固定編組、兩端均可操作駕駛、穿梭運(yùn)行的旅客列車。下圖為CRH高速動(dòng)車組。第5章高速動(dòng)車組何洲紅動(dòng)車組是城際和市郊鐵路實(shí)現(xiàn)小編組、大密度的高效運(yùn)輸工具，以其編組靈活、方便、快捷、安全，可靠、舒適為特點(diǎn)備受世界各國(guó)鐵路運(yùn)輸和城市軌道交通運(yùn)輸?shù)那嗖A。使用動(dòng)車的比重以日本為最大，占87%；荷蘭、英國(guó)次之，分別占83%和61%；法國(guó)、德國(guó)又次之，分別占22%和12%。動(dòng)車組稱得上是鐵路旅客運(yùn)輸?shù)纳姟Ｒ?、?dòng)車組分類第5章高速動(dòng)車組何洲紅動(dòng)車組按照牽引動(dòng)力來(lái)源的不同，可分為電動(dòng)車組和內(nèi)燃車組；按照牽引動(dòng)力的分布方式又可分為動(dòng)力分散式和動(dòng)力集中式兩類，如下圖所示，左側(cè)為動(dòng)力集中式，右側(cè)為動(dòng)力分散式。動(dòng)力分散式電動(dòng)車組是當(dāng)今世界高速動(dòng)車組技術(shù)發(fā)展的方向。第5章高速動(dòng)車組何洲紅動(dòng)力分散電動(dòng)車組的優(yōu)點(diǎn)是,動(dòng)力裝置分布在列車不同的位置上,能夠?qū)崿F(xiàn)較大的牽引力,編組靈活。由于采用動(dòng)力制動(dòng)的輪對(duì)多,制動(dòng)效率高,且調(diào)速性能好,制動(dòng)減速度大,適合用于限速區(qū)段較多的線路。另外,列車中一節(jié)動(dòng)車的牽引動(dòng)力發(fā)生故障對(duì)全列車的牽引指標(biāo)影響不大。動(dòng)力分散的電動(dòng)車組的缺點(diǎn)是:牽引力設(shè)備的數(shù)量多,總重量大。動(dòng)力集中的動(dòng)車組也有其優(yōu)點(diǎn),動(dòng)力裝置集中安裝在2～3節(jié)車上,檢查維修比較方便,電氣設(shè)備的總重量小于動(dòng)力分散的電動(dòng)車組。動(dòng)力集中布置的缺點(diǎn)是動(dòng)車的軸重較大,對(duì)線路不利。第5章高速動(dòng)車組何洲紅二、高速動(dòng)車組對(duì)牽引功率的需求

高速動(dòng)車組需要的牽引功率N為右圖所示：式中Q－動(dòng)車組總質(zhì)量（t）；ω－動(dòng)車組的單位阻力（N/t）；νmax－動(dòng)車組的最高運(yùn)行速度（km/h）；k－裕量系數(shù)。第5章高速動(dòng)車組何洲紅動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)的阻力由動(dòng)車組運(yùn)行基本阻力和各種附加阻力組成。動(dòng)車組基本阻力是指動(dòng)力車及其拖車的運(yùn)行基本阻力，它由動(dòng)車組的空氣阻力和機(jī)械阻力所組成。動(dòng)車組的基本阻力隨運(yùn)行速度的不同而異。低速運(yùn)行時(shí)，以機(jī)械摩擦阻力為主；運(yùn)行速度達(dá)到200km/h左右時(shí)，空氣阻力占運(yùn)行基本阻力的70％；如果運(yùn)行速度進(jìn)一步提高，空氣阻力所占的比例還將增大?？諝庾枇εc動(dòng)車組運(yùn)行速度的平方值成正比。動(dòng)車組之所以需要很大的牽引功率，就是因?yàn)閯?dòng)車組運(yùn)行速度越高，空氣阻力越大。而這一隨運(yùn)行速度提高而迅速增大的空氣阻力就成為高速動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)的主要阻力。第5章高速動(dòng)車組何洲紅三、高速動(dòng)車組的主要技術(shù)特點(diǎn)我們將最高運(yùn)行速度大于等于200km/h的動(dòng)車組稱為高速動(dòng)車組，與普通動(dòng)車組相比，高速動(dòng)車組有其突出特點(diǎn)：頭型流線化車體結(jié)構(gòu)輕量化氣密性和隔聲性能好采用高性能轉(zhuǎn)向架技術(shù)采用密接式車鉤緩沖器采用交流傳動(dòng)技術(shù)采用復(fù)合制動(dòng)技術(shù)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制及故障診斷技術(shù)第5章高速動(dòng)車組何洲紅四、擺式動(dòng)車組

列車在曲線上行時(shí)，由于離心力的作用，車輛向外會(huì)產(chǎn)生很大的側(cè)向沖擊，不但使旅客感到不適，還會(huì)使車輛發(fā)生傾斜、甚至有顛覆的危險(xiǎn)。這種側(cè)向力的大小與列車運(yùn)行速度的平方成正比，與曲線半徑成反比。由此限制了列車通過(guò)曲線時(shí)的速度。要克服這個(gè)問(wèn)題，最好的辦法是新修客運(yùn)專線或徹底改造舊線，將曲線取直。但這樣做投資大，周期長(zhǎng)。因此，在利用既有線路并保留一定小半徑曲線的條件下開(kāi)行高速動(dòng)車組時(shí)，必須采用擺式動(dòng)車組車體。第5章高速動(dòng)車組何洲紅擺式動(dòng)車組車體可以隨運(yùn)行時(shí)所通過(guò)的線路曲線半徑和列車速度的變化作相應(yīng)的側(cè)向擺動(dòng)，使作用在車體的離心力與其重力的分力達(dá)到平衡狀態(tài)。擺式動(dòng)車組車體按照可傾擺的原理分為兩類：無(wú)源擺式與有源擺式。右圖為西班牙的Talgo無(wú)源擺式車體。

第5章高速動(dòng)車組何洲紅無(wú)源擺式車體擺動(dòng)的動(dòng)力，來(lái)源于作用在車體上的離心力。其主要特點(diǎn)是不需要?jiǎng)恿ρb置。如西班牙的Talgo擺式車體的傾擺機(jī)構(gòu)是帶兩根立柱的U形梁將兩個(gè)自由輪裝在一起，形成Talgo輪對(duì)（Talgo意即輕型結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)連接式客車組），空氣彈簧固定在兩根銅柱的上端，懸掛裝置大大高于重心，這樣便得到了適當(dāng)?shù)膬A擺力矩。當(dāng)通過(guò)曲線時(shí)，空氣彈簧根據(jù)車體傾斜而變形，直到使離心力平衡。無(wú)源列車擺式系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求低，成本低，可靠性及可維修性好，但由于受擺動(dòng)機(jī)構(gòu)阻力的影響，其擺動(dòng)幅度小，一般為2°～5°。對(duì)離心加速度的補(bǔ)償作用在50﹪以下，并有一定滯后作用。另外它的最大技術(shù)要求是擺動(dòng)中心不能與擺動(dòng)體的重心相重合，否則沒(méi)有力臂，形不成力矩，因而也就不能實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)作用。同時(shí)，車體擺動(dòng)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生橫向移動(dòng)，使乘客感覺(jué)到有橫向振動(dòng)。第5章高速動(dòng)車組何洲紅有源擺式是靠外部動(dòng)力強(qiáng)制車體傾斜，又稱主動(dòng)式擺式車體。如瑞典的X2000型擺式車體是依靠安放在二系懸掛之下的電液伺服機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)車體傾斜，傾斜角由安裝在轉(zhuǎn)向架上的加速度儀控制。加速度儀向傾擺機(jī)構(gòu)提供的信號(hào)與轉(zhuǎn)向架橫向加速度成正比。由于該信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器處理，從而避免了由于鋼軌不平順而引起的假信號(hào)。為了使曲線運(yùn)行速度能夠提高30%左右，則應(yīng)抵消70﹪～80﹪的橫向加速度，車體最大傾斜發(fā)度主到6°5‘，列車最大傾斜速率控制在4°/s，其舒適度水平可與普通旅客列車相同。由于有源擺式系統(tǒng)需要有驅(qū)動(dòng)裝置，所以需要有控制驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)采集和信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。因此，與無(wú)源復(fù)式系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，技術(shù)要求高，維修和運(yùn)用成本相對(duì)較高。其優(yōu)點(diǎn)是擺動(dòng)中心與擺動(dòng)體重心比較接近，甚至相互重合，因此在擺動(dòng)過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生橫向移動(dòng)，對(duì)輪機(jī)安全性沒(méi)有影響，對(duì)補(bǔ)償作用不產(chǎn)生滯后影響。第5章高速動(dòng)車組何洲紅早在20世紀(jì)30年代美國(guó)就用擺式車體車輛進(jìn)行了首次試驗(yàn)。在50年代和60年代，歐洲特別是法國(guó)、意大利、德國(guó)和英國(guó)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)。但投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)則很晚。歐洲首次投入運(yùn)營(yíng)的是1979年由意大利制造的“Pendolino”列車和1980年在西班牙投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的“Talgo

pendular”列車。進(jìn)入80年代，擺式車體列車迅速發(fā)展，又有更多的列車投入運(yùn)營(yíng)。90年代，歐洲的擺式車體列車已被視為“時(shí)尚”，并在六個(gè)國(guó)家（德國(guó)、西班牙、芬蘭、意大利、瑞士和瑞典）運(yùn)行，還有一些國(guó)家（克羅地亞、法國(guó)、挪威、波蘭、葡萄牙、羅馬尼亞、英國(guó)和捷克）計(jì)劃采用。第5章高速動(dòng)車組何洲紅意大利菲亞特公司于1974年試制出ETR401型擺式車體電力動(dòng)車組，以后又陸續(xù)試制出ETR450型、ETR460和ETR480型動(dòng)車組用于羅馬—佛羅倫薩高速線上，以后還計(jì)劃用于新線上?？蛙囓圀w的傾角8°，通過(guò)曲線時(shí)的速度比一般列車能提高20﹪，在直線上最高運(yùn)行速度可達(dá)250km/h。瑞典ABB公司制造的X2型擺式車體動(dòng)車組，1989年用于斯德哥爾摩一哥德堡干線，最高行速度為2000km/h。更先進(jìn)的X2000型擺式車體列車列車1990年投入運(yùn)營(yíng)。西班牙的Talgo型擺式車體列車用于西班牙的11條鐵路線上，運(yùn)行時(shí)速為160km，最高可達(dá)到200km。德國(guó)是應(yīng)用擺式車體列車最廣泛的國(guó)家，凡開(kāi)行時(shí)速達(dá)到160~250km的旅客列車都采用擺式車體客車。計(jì)劃2000年全德6600km的線路上將行駛新造擺式客車120列，成為歐洲擁有擺式車體列車最多的國(guó)家。第5章高速動(dòng)車組何洲紅第5章高速動(dòng)車組何洲紅中國(guó)第一條準(zhǔn)高速鐵路——廣深鐵路自1994年開(kāi)通后，取得了較好的效益，為進(jìn)一步提高廣九線（廣州—深圳—香港九龍）的運(yùn)輸能力和吸引力，廣深鐵路股分有限公司于1998年4月從瑞典ABB戴姆勒—奔馳交通公司引進(jìn)了“新時(shí)速”擺式車體列車。全列車總長(zhǎng)（包括機(jī)車共7節(jié)）165m，列車總重365t，總座席數(shù)415個(gè)，最高運(yùn)行時(shí)速210km，車體最大寬度3080mm，車頂距軌面高度43000mm，接觸網(wǎng)電壓25kV，最大持續(xù)功率3260kW，采用再生制動(dòng)和磁軌制動(dòng)的組合制動(dòng)方式。第5章高速動(dòng)車組何洲紅右圖為我國(guó)的“新時(shí)速”擺式車體動(dòng)車組第5章高速動(dòng)車組何洲紅五、CRH系列動(dòng)車組

中國(guó)鐵路高速動(dòng)車組是時(shí)速200公里及以上，動(dòng)力分散形式的電動(dòng)車組。具有安全、高速、高效、便捷、環(huán)保等顯著特點(diǎn)，是鐵路客車裝備的重要組成部分。青島四方-龐巴迪-鮑爾鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司生產(chǎn)的動(dòng)車組定為“1”型，四方機(jī)車車輛股份有限公司生產(chǎn)的動(dòng)車組定為“2”型，唐山軌道客車有限責(zé)任公司生產(chǎn)的動(dòng)車組定為“3”型，長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司生產(chǎn)的動(dòng)車組定為“5”型。第5章高速動(dòng)車組何洲紅中國(guó)鐵路高速動(dòng)車組簡(jiǎn)稱CRH。CRH是英文CHINARAILWAYHIGH-SPEED的簡(jiǎn)稱。有四層含義：標(biāo)志著中國(guó)鐵路已經(jīng)擁有了時(shí)速200公里及以上動(dòng)車組技術(shù)，展現(xiàn)了中國(guó)鐵路裝備現(xiàn)代化的重大成就。創(chuàng)立了中國(guó)鐵路高速動(dòng)車組的自有品牌，同時(shí)也與國(guó)際慣例接軌。表明了時(shí)速200公里及以上動(dòng)車組的資產(chǎn)歸鐵道部，是中國(guó)鐵路的自有產(chǎn)權(quán)。標(biāo)志著中國(guó)鐵路以此為起點(diǎn)，進(jìn)入全新的高速動(dòng)車組時(shí)代。第5章高速動(dòng)車組何洲紅青島四方-龐巴迪-鮑爾鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司（簡(jiǎn)稱BSP公司）通過(guò)公司內(nèi)部技術(shù)轉(zhuǎn)移，引進(jìn)了龐巴迪公司的REGINA型動(dòng)車組。最高運(yùn)營(yíng)時(shí)速200公里；在北歐地區(qū)使用廣泛，運(yùn)營(yíng)數(shù)量大，技術(shù)成熟；理想的中短途客運(yùn)和城際交通用車。下圖為REGINA動(dòng)車組。第5章高速動(dòng)車組何洲紅下圖為CRH1動(dòng)車組及其編組結(jié)構(gòu)圖。第5章高速動(dòng)車組何洲紅CRH1型動(dòng)車組——一等車與二等車第5章高速動(dòng)車組何洲紅CRH1型動(dòng)車組——餐車與酒吧第5章高速動(dòng)車組何洲紅四方機(jī)車車輛股份有限公司（簡(jiǎn)稱四方股份）引進(jìn)日本川崎重工的E2-1000型動(dòng)車組。設(shè)計(jì)時(shí)速315公里，運(yùn)營(yíng)時(shí)速275公里；代表日本新干線最先進(jìn)的動(dòng)車組技術(shù)；可滿足中國(guó)鐵路高速客運(yùn)需要。下圖為E2-1000型動(dòng)車組。第5章高速動(dòng)車組何洲紅下圖為CRH2動(dòng)車組。第5章高速動(dòng)車組何洲紅下圖分別為CRH2-300編組結(jié)構(gòu)圖：6動(dòng)2拖，牽引功率8200kW；CRH2編組結(jié)構(gòu)圖：4動(dòng)4拖，牽引功率4800kW。第5章高速動(dòng)車組何洲紅CRH2型動(dòng)車組——一等車與二等車第5章高速動(dòng)車組何洲紅CRH2型動(dòng)車組——司機(jī)室與就餐區(qū)第5章高速動(dòng)車組何洲紅長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司（簡(jiǎn)稱長(zhǎng)客股份）引進(jìn)法國(guó)阿爾斯通公司SM3型動(dòng)車組。設(shè)計(jì)時(shí)速220公里；技術(shù)成熟、是歐洲廣泛使用的Pendolino系列動(dòng)車組之一；適合高寒地區(qū)使用。下圖為SM3型動(dòng)車組。第5章高速動(dòng)車組何洲紅下圖為CRH5動(dòng)車組和編組結(jié)構(gòu)圖。第5章高速動(dòng)車組何洲紅CRH5型動(dòng)車組——一等車與二等車第5章高速動(dòng)車組何洲紅CRH5型動(dòng)車組——司機(jī)室與吧區(qū)第5章高速動(dòng)車組何洲紅唐山軌道客車有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱唐山工廠）引進(jìn)德國(guó)西門子公司VELARO-E型動(dòng)車組。設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，運(yùn)營(yíng)時(shí)速350公里；代表西門子最先進(jìn)的動(dòng)車組技術(shù)；可滿足中國(guó)高速鐵路客運(yùn)需要。下圖為VELARO-E型動(dòng)車組。第5章高速動(dòng)車組何洲紅下圖為CRH3動(dòng)車組。第5章高速動(dòng)車組何洲紅下圖為CRH3編組結(jié)構(gòu)圖。第5章高速動(dòng)車組何洲紅CRH3型動(dòng)車組——一等車與二等車第5章高速動(dòng)車組何洲紅CRH3型動(dòng)車組——司機(jī)室與酒吧主要技術(shù)參數(shù)CRH1型動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)時(shí)速：200km/h牽引功率：5300kW列車編組：每列8輛固定編組，5輛動(dòng)車，3

輛拖車。列車定員：668人。其中：一等座車144人，二等座車524人。何洲紅第5章高速動(dòng)車組車體結(jié)構(gòu)：不銹鋼筒形結(jié)構(gòu)制動(dòng)距離：平直道上緊急制動(dòng)時(shí)，初速200km/h，小于2000m；初速160km/h，小于1400m。軸重：小于16噸動(dòng)車組總長(zhǎng)：214000mm

適應(yīng)站臺(tái)高度：800～1250mm何洲紅第5章高速動(dòng)車組車體最大長(zhǎng)度:頭車26950mm

中間車26600mm車體最大寬度：3331mm車體最大高度：4040mm受電弓位置：2號(hào)車和7號(hào)車

何洲紅第5章高速動(dòng)車組CRH2型動(dòng)車組（時(shí)速200km/h）運(yùn)營(yíng)時(shí)速：200km/h牽引功率：4800kW列車編組：每列8輛固定編組，4輛動(dòng)車，4

輛拖車。列車定員：610人。其中：一等座車51人，二等座車559人。何洲紅第5章高速動(dòng)車組車體結(jié)構(gòu)：鋁合金筒形結(jié)構(gòu)制動(dòng)距離：平直道上緊急制動(dòng)時(shí)，初速200km/h，小于2000m；初速160km/h，小于1400m。軸重：小于14噸動(dòng)車組總長(zhǎng)：201400

mm

適應(yīng)站臺(tái)高度：1100～1250mm何洲紅第5章高速動(dòng)車組車體最大長(zhǎng)度:頭車25700mm

中間車25000mm車體最大寬度：3380mm車體最大高度：3700mm受電弓位置：4號(hào)車和6號(hào)車何洲紅第5章高速動(dòng)車組CRH2型動(dòng)車組（時(shí)速300km/h）運(yùn)營(yíng)時(shí)速：300km/h牽引功率：7200kW列車編組：每列8輛固定編組，6輛動(dòng)車，2

輛拖車。其它主要技術(shù)參數(shù)與時(shí)速200公里動(dòng)車組一致。何洲紅第5章高速動(dòng)車組CRH3型動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)時(shí)速：300km/h牽引功率：8800kW列車編組：每列8輛固定編組，4輛動(dòng)車，4

輛拖車。列車定員：600人。其中：一等座車72人，二等座車528人。何洲紅第5章高速動(dòng)車組車體結(jié)構(gòu)：鋁合金筒形結(jié)構(gòu)制動(dòng)距離：平直道上緊急制動(dòng)時(shí)，初速300km/h，小于3700m；初速200km/h，小于2000m；初速160km/h，小于1400m。軸重：小于17噸動(dòng)車組總長(zhǎng)：200670

mm

適應(yīng)站臺(tái)高度：1100～1250mm何洲紅第5章高速動(dòng)車組車體最大長(zhǎng)度:頭車25520mm

中間車24175mm車體最大寬度：3265mm車體最大高度：3890mm受電弓位置：2號(hào)車和7號(hào)車何洲紅第5章高速動(dòng)車組CRH5型動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)時(shí)速：200km/h牽引功率：5500kW列車編組：每列8輛固定編組