鐵道機(jī)車專業(yè)教學(xué)武漢鐵路黃秀川02課件

鐵道機(jī)車專業(yè)教學(xué)資源庫武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講：黃秀川《高速動(dòng)車組技術(shù)》課程武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃秀川高速動(dòng)車組采用的主要技術(shù)目錄CONTENTS01優(yōu)良的空氣動(dòng)力學(xué)外形設(shè)計(jì)02車體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)03高性能轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)04復(fù)合制動(dòng)技術(shù)05密接式車鉤緩沖裝置06交流傳動(dòng)技術(shù)07列車自動(dòng)控制及故障診斷技術(shù)08車廂密封隔聲與集便處理技術(shù)09高速受流技術(shù)10傾擺式車體技術(shù)高速鐵路是現(xiàn)代化高新技術(shù)的綜合集成，而高速動(dòng)車組則是包括材料、機(jī)械、電工、電子、計(jì)算機(jī)和控制等現(xiàn)代技術(shù)的集中體現(xiàn)。高速動(dòng)車組所需要解決的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在：對于速度的提升而帶來的革命性系列關(guān)鍵技術(shù)革新問題。動(dòng)車組的主要技術(shù)特點(diǎn)有以下10個(gè)方面：高速動(dòng)車組采用的主要技術(shù)一、優(yōu)良的空氣動(dòng)力學(xué)外形設(shè)計(jì)二、車體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)三、高性能轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)高速動(dòng)車組采用的主要技術(shù)四、復(fù)合制動(dòng)技術(shù)五、密接式車鉤緩沖裝置高速動(dòng)車組采用的主要技術(shù)高速動(dòng)車組采用的主要技術(shù)六、交流傳動(dòng)技術(shù)七、列車自動(dòng)控制及故障診斷技術(shù)高速動(dòng)車組采用的主要技術(shù)八、車廂密封隔聲與集便處理技術(shù)高速動(dòng)車組采用的主要技術(shù)九、高速受流技術(shù)高速動(dòng)車組采用的主要技術(shù)十、傾擺式車體技術(shù)優(yōu)良的空氣動(dòng)力學(xué)外形設(shè)計(jì)隨著列車運(yùn)行速度的提高，空氣的動(dòng)力作用一方面對列車運(yùn)行性能產(chǎn)生影響；同時(shí)，列車高速運(yùn)行引起的氣動(dòng)現(xiàn)象對周圍環(huán)境也產(chǎn)生影響。對于高速動(dòng)車組來說，列車頭形設(shè)計(jì)非常重要，好的頭型設(shè)計(jì)可以有效地減少列車表面壓力、列車空氣阻力、會(huì)車壓力波和隧道內(nèi)列車表面壓力和列車風(fēng)等問題車體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)因此，國外各國高速列車車體的主要材料是鋁合金和不銹鋼，從發(fā)展趨勢看，鋁合金將成為動(dòng)車組車體的主導(dǎo)材料。減輕為了節(jié)省牽引功率，降低高速所引起的動(dòng)力作用對線路結(jié)構(gòu)、機(jī)車車輛結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的損傷，以及提高旅客乘坐舒適度，需要最大限度地降低高速動(dòng)車組的軸重。高性能轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)提高列車運(yùn)行速度首先要解決好轉(zhuǎn)向架運(yùn)行的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性和良好的曲線通過性能的問題。所以，列車高速運(yùn)行就應(yīng)有高性能轉(zhuǎn)向架作為保證。對于高性能轉(zhuǎn)向架，要求其具有高速運(yùn)行的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性、良好的曲線通過性能。穩(wěn)定性也稱安全性，即保證列車在設(shè)計(jì)規(guī)定的最高速度范圍內(nèi)，在規(guī)定的線路條件下，不會(huì)脫軌、傾覆和對軌道產(chǎn)生破壞的基本性能；平穩(wěn)性是列車在規(guī)定的線路條件下、在設(shè)計(jì)最高速度范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備能平穩(wěn)工作、乘客感到舒適的基本性能；列車通過曲線時(shí)，將產(chǎn)生過大的側(cè)壓力，造成輪、軌的劇烈磨損，因此，良好的曲線通過性能是保證列車安全的基本性能。復(fù)合制動(dòng)技術(shù)高速列車對制動(dòng)技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因?yàn)榱熊嚨膭?dòng)能與速度的平方成正比，而在一定的制動(dòng)距離條件下，列車的制動(dòng)功率是速度的三次函數(shù)。因此，傳統(tǒng)的空氣制動(dòng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。高速列車需要采用高性能的復(fù)合制動(dòng)技術(shù)。復(fù)合制動(dòng)技術(shù)復(fù)合制動(dòng)的組成為：電氣動(dòng)力制動(dòng)空氣制動(dòng)制動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)合制動(dòng)技術(shù)而電氣動(dòng)力制動(dòng)包括：再生制動(dòng)電阻制動(dòng)渦流制動(dòng)磁軌制動(dòng)動(dòng)車組制動(dòng)時(shí)，優(yōu)先采用電氣動(dòng)力制動(dòng)，空氣制動(dòng)作為制動(dòng)不足時(shí)的補(bǔ)充?？諝庵苿?dòng)通常是指列車上采用的大功率盤形制動(dòng)。密接式車鉤緩沖裝置車鉤緩沖裝置在列車中起傳遞縱向力的作用。它直接影響列車縱向沖擊力的大小，旅客的舒適性和列車的安全性。高速列車對車鉤緩沖裝置的安全可靠性提出更高的要求，尤其是車鉤緩沖裝置的強(qiáng)度、剛度和緩沖器特性要求非常重要。密接式車鉤緩沖裝置的兩車鉤連接面的縱向間隙一般都小于2mm，上下、左右偏移也很小，對提高列車的運(yùn)行平穩(wěn)性和電氣線路、風(fēng)管的自動(dòng)對接提供了保證。交流傳動(dòng)技術(shù)早期的電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)均采用交一直傳動(dòng)，用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于直流電動(dòng)機(jī)的單位功率重量較大，使高速列車既要大功率驅(qū)動(dòng)又要求減輕軸重，特別是減輕簧下部分的質(zhì)量形成難以克服的矛盾。交流傳動(dòng)技術(shù)交流傳動(dòng)系統(tǒng)的變流裝置是將單相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)頻調(diào)壓的三相交流電。高速列車的交流傳動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了從直流傳動(dòng)到交流傳動(dòng)的發(fā)展過程。對于要求功率大，軸重輕，黏著利用較好，整車?yán)寐屎芨叩母咚倭熊?，交流傳?dòng)技術(shù)發(fā)揮了顯著優(yōu)勢。列車自動(dòng)控制及故障診斷技術(shù)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)對保證高速列車安全運(yùn)行有十分重要的作用，世界各國在發(fā)展高速鐵路時(shí)都十分重視列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)，研制了多種自動(dòng)控制和診斷技術(shù)設(shè)備，例如列車超速防護(hù)系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車載智能控制系統(tǒng)、車載微機(jī)自動(dòng)監(jiān)測和診斷系統(tǒng)等。目前在世界高速鐵路上的自動(dòng)控制方式主要分為兩類，一類是以設(shè)備為主，人控為輔的控制方式，以日本新干線采用的ATC（列車自動(dòng)控制）方式為代表。另一類是人機(jī)共用、人控為主的方式，以法國高速列車（TGV）為代表，主要采用TVM300型安全防護(hù)系統(tǒng)及改進(jìn)的TVM430型安全防護(hù)系統(tǒng)，還有德國ICE高速列車采用的FRS速差式機(jī)車信號(hào)和LZB型雙軌條交叉電纜傳輸式列車控制設(shè)備等。列車自動(dòng)控制及故障診斷技術(shù)列車網(wǎng)絡(luò)控制診斷技術(shù)主要是實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組的控制、監(jiān)視、信息傳輸和故障診斷功能。通過列車網(wǎng)絡(luò)完成對列車主要設(shè)備的管理、列車運(yùn)行信息采集、列車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視和故障診斷，從而保證列車安全可靠的運(yùn)行，并為司乘人員、維護(hù)保養(yǎng)人員提供技術(shù)支持。車廂密封隔聲與集便處理技術(shù)車體具有良好的密封性能也是高速列車必須要解決好的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。動(dòng)車組高速運(yùn)行時(shí)，特別是兩列動(dòng)車組在隧道交會(huì)時(shí)，頭、尾車外面的氣流壓力變化很大，車外壓力的波動(dòng)會(huì)反應(yīng)到車廂內(nèi)，使旅客感到不舒服，輕者壓迫耳膜，重則頭暈惡心，甚至造成耳膜破裂。許多國家先后在壓力波對旅客舒適性的影響方面進(jìn)行了研究。隨著動(dòng)車組運(yùn)行速度的提高，所產(chǎn)生的噪聲也將增大。噪聲傳到車內(nèi)，將影響旅客的舒適度，同時(shí)造成鐵路沿線的環(huán)境噪聲污染。因此，削弱噪聲源、提高車體的隔聲性能也是高速動(dòng)車組必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。高速受流技術(shù)接觸網(wǎng)-受電弓受流系統(tǒng)的受流過程是受電弓在接觸網(wǎng)下，以列車行駛的速度與接觸網(wǎng)之間滑動(dòng)完成的，是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，這一動(dòng)態(tài)過程包括了多種機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式及電氣狀態(tài)變化。因此，高速鐵路中接觸網(wǎng)受電弓受流具有新的特點(diǎn)，高速鐵路的受流系統(tǒng)必須符合以下基本條件。首先，要保證功率傳輸?shù)目煽啃?，必須保證動(dòng)車組所需要的最低電壓，保證動(dòng)車組的可靠運(yùn)行，高速列車的電流負(fù)荷特性較之常速列車有較大的區(qū)別，其特征是脈沖負(fù)荷占的比例大，整個(gè)牽引供電系統(tǒng)要適應(yīng)高速列車對電壓水平和電流負(fù)荷的要求；二是受流系統(tǒng)的運(yùn)行安全性：三是良好的受流質(zhì)量；四是保證受流系統(tǒng)的使用壽命。為了提高列車通過曲線的速度，國外發(fā)展了各種形式的擺式列車傾擺式車體技術(shù)通過各種措施，使列車車體在通過曲線時(shí)、可以向曲線內(nèi)側(cè)傾擺，使車體相對軌道平面轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，車體轉(zhuǎn)動(dòng)角和軌道超高角的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致