《高速铁路概论》课程论文.doc

华东交通大学课程总结报告报告题目 高速铁路动车组及其关键技术 院 （系） 土木建筑学院 专 业 08道路与铁道工程 班 级 二班 姓 名 陈维纪 任课教师 张鹏飞 2011年11月 目录一、动车组定义3二、动车组的发展32.1世界动车组的发展历程32.2世界各国动车组的发展历程42.2.1日本42.2.2法国42.2.3德国52.2.4俄罗斯52.2.5意大利52.2.6瑞典52.3中国动车组的发展历程52.3.1抚顺电铁客车62.3.2 NC3动车组62.3.3和谐号动车组6三、动车组的组成及主要技术参数73.1 CRH1型动车组主要参数73.2 CRH2型动车组主要参数83.3 CRH3型动车组主要参数9四、动车组的关键技术104.1 牵引传动系统104.1.1 网压波动104.1.2 牵引电机负荷分配104.1.3 主电路结构、工作原理104.2 高压设备114.3 制动系统124.4 车间连接系统134.4.1连接系统内容134.4.2 车钩缓冲装置134.4.3车厢风挡144.4.4 车端减振装置144.4.5 风、电连接144.4.6防雨措施14参考文献：1515一、动车组定义“动车组”这个词流行之前，同样的事物也被称做“列车组”、“机车组”等。这个由国人创造出来的词在英文中没有明确的对应，最接近的翻译为“Train Set with Power Car”带有动车的列车编组，非常Chinglish(Chinese English 中国式英语）。 “动车组”其实是个非常简单的概念。动车组是按动力分布方式而命名的，其实就是动力分散式列车。 动力集中式列车的牵引力是机头产生，动力集中于一侧。具有牵引力的动车与无动力的拖车再加上机头，三者组合称为动车的组合，简称动车组。二、动车组的发展2.1世界动车组的发展历程早期的动车各节自成体系，不能相互操作，列车中每节动车都要有人操作。然而通勤线路九曲十八弯，通勤列车又走走停停，即使是经验丰富的老司机之间的配合也难免会出差错，一旦前车猛然减速而后车刚好加速，又寸到弯道上。 频繁的脱轨事故使得动车列车编组只能很小，这大大扼杀了动车编组灵活的优势。好在车到山前自有路，一项来自新型电力机车的技术重联砸碎了动车发展的枷锁。重联，指用特定手段将兼容机车的联系在一起，由一个司机室操纵。最常见的手段是用一组重联电缆连接多台同系列机车的操控系统或动力系统。动车由电力机车发展而来，产生于电力机车的重联技术也很快用于动车列车。从此，动车列车与无动力车厢混编的列车可以由一个司机全面操控了。1903年7月8日。在德国柏林，一种编组为“动车+无动力车厢+动车+动车+无动力车厢+动车” 的列车诞生了。这种无动力车厢不会隔断动车之间的联系，因为它也安装了重联线。与动车相对，这种专门为动车组准备的无动力车厢叫从车，中文翻译为拖车尽管有时候它是被夹着走或者推着走。 8月14日，由接触网供电的单相交流电动车组问世。 10月28日，西门子公司制造的三相交流电动车组进行高速试验，首创时速210.2公里的历史性记录。 一战结束，内燃机车开始普及，内燃动车出现。 二战结束，内燃机车也能重联了，内燃动车组出现。 60年代，日本决心新建高速客运铁路网，于是有了世界上首列运营用高速动车组新干线-0系。 70年代，法国试制了燃气轮机高速动车组TGV-0。 80年代，高速铁路网在欧洲延伸，风驰电掣的各系TGV以300km/h的速度成为法国人的骄傲。 90年代，TGV试验速度突破500km/h。 新世纪，TGV试验速度突破570km/h。 然而在大多数场合，动车组担负的都是市内、市郊、城际通勤任务。大多数轻轨、地铁及国外大多数城际列车都是动车组。高速列车在动车组中只占很小比例。 引用一份来自网络的统计，世界各国/地区的铁路系统中，使用动车/动车组最大的为日本，占87%；荷兰、英国次之，分别占83%和61%；法国、德国又次之，分别占22%和12%。 2.2世界各国动车组的发展历程2.2.1日本日本1964年10月1日，东海道新干线正式开通运营，运行速度达到210公里每小时，日均运送旅客36万人次，年运输量达1.2亿人次。这条专门用于客运的电气化标准轨距的双线铁路，代表了当时世界第一流的高速铁路技术水平。标志了高速铁路由试验阶段跨入了商业运营阶段。1971年日本国会审议通过了全关铁道新干线建设法掀起了高速铁路建设的新浪潮。1975年至1985年间，又依次开通了山阳新干线，东北新干线，上越新干线，列车最高时速300公里，基本形成了国内高速铁路网骨架，1997年北陆新干线通车运营，列车最高时速260公里。2.2.2法国法国高速铁路称TGV，1971年法国政府批准修TGV南线，（巴黎至昂，全长417公里，其中新建高速铁路线389公里），1976年10月正式开工，1983年9月全线建成通车，TGV 高速列车最高运行时速270公里，1989年和1990年，法国又建成了大西洋线，列车最高时速达到300公里。1993年，法国第三条高速铁路TGV北欧线开通运营，由巴黎为起点穿过英吉利海峡隧道通往伦敦，并与欧洲北部国家相连，是一条重要的国际通道，1999年，地中海线建成，最高时速350公里。法国TGV列车可以延伸到既有线上运行，所以其高速铁路虽然只有1282公里，但TGV高速列车的通行范围，已达5921公里，覆盖大半个法国国土，根据规划，法国将在21世纪的头十年内把东南线延伸至马赛，还要修建通向意大利和西班牙的南部欧洲线以及巴黎至德国斯特拉斯堡的东部欧洲线。2.2.3德国 德国高速铁路成为ICE，1979年试制成第一辆ICE机车。1982年德国高速铁路计划开始实施，1985年首次试车，以时速317公里打破德国150年来的记录，1988年创造了时速406.9公里的记录。但是德国的实用性高速铁路直到20世纪90年代初才开始修建，1991年曼海姆至斯图加特线建成通车，1992年汉诺威至维尔茨堡线通车运营。1992年德国铁路以29亿马克购买了60列ICE列车。其中41列运行第六号高速铁路，分别连接汉堡，法兰克福，斯图加特，运行速速280公里。2.2.4俄罗斯俄罗斯采用在既有线路上逐步提高旅客列车速度，使线路的改造和机车车辆的更新同步进行的方法。1984年3月，高速列车正式投入运用，采用了快速电动车组，平均运行时速为140公里，有两个区间时速达200公里。 2.2.5意大利意大利在20世纪70年代中期投入运用了带摆式车体的ERT401型的客车，最高运行时速为160公里180公里，20世纪80年代最高时速达到200公里。1988年1989年开始在米兰-罗马、威尼斯-罗马之间采用ETR450型摆式列车，最高运行时速250公里。 2.2.6瑞典瑞典的X2000摆式动车组由BombardierTransportation制造，运行于斯德哥尔摩-哥德堡之间457公里的铁路线上。该车主要特点是通过弯道处的速度比普通列车提高约40%，并以此来缩短营运时间2.3中国动车组的发展历程 高速铁路是世界铁路的一个发展方向，动车组是高速铁路最关键的技术装备之一。随着我国高速铁路的快速发展，依据速度等级，车辆编组，车辆品种等，我国对高速动车产品进行了规划并将逐步形成适合国情，路情的高速动车组。2.3.1抚顺电铁客车抚顺电铁是中国最大的地方性准轨电气化铁路网，修建于伪满时期，运营至今。早期运行在其上的客运列车是在中国可以追溯到的最早的动车组。 抚顺电铁客车早期运营编组为M+T+T+T+T+M，属于弱动力分散列车。按照现在的眼光看，这样的列车并不很适合通勤。但抚顺电铁的运营速度很低，即使列车加速能力不那么强，也足以在短时间内加到运营速度。 目前正在运行的主型电铁客车均类似国铁的30/31型客车，头车前脸类似DF4D，但仍然由少量翻修后的老车开行。由于客流萎缩目前电铁客车新车主要编组形式缩减为M+T+T或M+T，末端拖车有和动车相似的前脸和司机室；老车编组为M+T+T+M。自90年代一列带有流线形前脸的客车加入后，不再有新的客车加入。 近年，部分列车被重新涂装，前脸安装了“和谐号”三个大字。 2009年7月1日，抚顺电铁停运。 2.3.2 NC3动车组 动车组NC3内燃动车组，于1962年从匈牙利进口8组，交付原北京内燃机务段使用，担当北京到天津的客运任务；到1975年5月全部调到兰州铁路局。 1987年全部报废。 2.3.3和谐号动车组中国铁路第六次大提速上线运行的动车组名称为“和谐号”。原名CRH系列，CRH 是China Railway High-speed（中国高速铁路）的缩写，目前有CRH1CRH5几种型号。这些型号分别从日本、德国、法国等国引进先进技术，并消化吸收及国产化，成为“具有我国自主知识产权”的动车组产品系列。和谐号动车组具体型号： CRH1 CRH2 CRH3 CRH5 CRH380A CRH380B CRH380C CRH380D CRH6三、动车组的组成及主要技术参数3.1 CRH1型动车组主要参数一 基本组成 CRH1型动车组是由青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司和瑞典庞巴迪运输有限公司合作，引进EMC技术，合作生产，采用一200KM每小时的运行速度为动力分散式交-直-交传动方式的动车组。编组型式：列车编组由5辆动车和3辆拖车公8辆车为一个编组，可俩辆编组连挂运行。动力配置：2（2m+1T）+(1m+1T)车种：一等车、二等车、酒吧坐车合造车定员（人）：670客室布置：一等车2+2、二等车2+3 最高运营速度：（千米每小时）：200 最高试验速度（千米每小时）：250 适应轨距（mm）：1435适应站台高度(mm):5001200 传动方式：交直交牵引功率（kw）：5500 编组重量及长度：213.5,420.4t车体型式：不锈钢 气密性：没有 （牵引电动机）头车车辆长度（mm）:26950 中间车辆长度（mm）:26600车辆宽度（mm）:3328 车辆高度（mm）:4040空调系统：分体式空调系统 转向架类型：无摇枕空气弹簧转向架转向架一系悬挂：单组钢弹簧单侧拉板定位+液压减振器转向架二系悬挂：空气弹簧+橡胶堆 转向架轴重（t）:=16转向架轮径（mm）:915/835 转向架固定轴距（mm）：2700受流电压：AC25kv,50hz 牵引变流器：IGBT水冷VVVF牵引电动机：265KW 启动加速度：（m/s2）:0.6制动方式：直通式电空制动 紧急制动距离（m）(制动初速度km/h)：=2000 辅助供电志士：三相AC380V 50HZ DC100V3.2 CRH2型动车组主要参数一 基本组成：CRH2型动车组为唐山工厂制造，运营时速200公里以上。动力分散式车组。具备安全、高速、便捷、环保等显著特点。采用动力分散式和交直交传动方式，以及IGBT大功率模块与变频变压调速等先进技术。代表了世界高速列车发展方向。在集成电路、车体、转向架。牵引传动与控制、列车网络控制和列车制动等方面体现了当今铁路机车车辆制造的先进技术成果。CRH2动车组以4辆做动车和4辆做拖车构成一个动车组，俩组可以重联运行。客室布置：一等车2+2、二等车2+3 最高运营速度(km/h):200(具备提速到300km/h的条件) 最高试验速度（km/h）:250 适应轨距（mm）:1435适应站台高度 (mm):1200 传动方式：交直交牵引功率(kw):4800 编组重量及长度：204.9,345t车体型式:大型中空型材铝合金 车辆宽度(mm):3380 （CRH2型转向架） 气密性：车内压力从4kpa降到1kpa时间大于50s 头车车辆长度(mm):25700中间车车辆长度(mm):25000 车辆宽度(mm):3380车辆高度(mm)：3700 空调系统：准集中式空调系统转向架类型：无摇枕转向架 转向架一系悬挂：单组钢弹簧单侧拉板定位+液压减振器 转向架二系悬挂：空气弹簧+橡胶堆转向架轴重(t):=14 转向架轮径(mm):860/790转向架固定轴距(mm):2500 受流电压:ac25kv,50hz牵引变流器：IGBT水冷VVVF 牵引电动机:300kw启动加速度(m/s2):0.406 制动方式：直通式电空制动3.3 CRH3型动车组主要参数CRH3动车组基于西门子高速列车Velaro平台。Velaro平台的优势在于其动力分布式牵引技术，所有的设备分布于列车的底部，因此列车可以比其他同样长度列车多容纳25%的座位，车辆所有部件设计统一，低轴重使基础设施的维修成本更低。编组形式：4M4T,可两列重联 动力配置：2（2M+1T）+2T编组重量：380t 编组长度：200.67m总牵引功率：8800kw 动轴数：16 单电机功率：550 kw 吨均功率：21.05kw/t运营时速：350 kw/h 试验速度：=400km/h转向架轴重：15t 车辆宽度：2.950 m车辆高度：3.890m 中间车长度：24.775m头车长度：25.675m 转向架轴距：2.500m转向架中心距：17.375m 辅助供电制式：3相440v80Hz,Dc110V列车控制网络系统：车载分布式计算机网络系统四、动车组的关键技术4.1 牵引传动系统4.1.1 网压波动 在网压波动时，牵引传动系统能保证： 1.网压在22.529kV范围内发挥额定功率； 2.网压在22.519kV时功率线性下降至额定功率的84； 3.网压在1917.5kV时功率线性下降至零； 4.网压在2931kV时各设备能正常工作。4.1.2 牵引电机负荷分配四台牵引电机并联使用。四台牵引电机特性差异控制在5以内，以便电流负荷分配均匀。同时，对轮径差有如下要求。1.同一轮对（左右轮）：1 mm 以内2.同一转向架车轮间 ：3 mm 以内3.同一车辆转向架间：3 mm 以内（即管理两轴至四轴间最大轮径差应控制在3mm以内）4.1.3 主电路结构、工作原理4.2 高压设备 高压电缆，以下称高压电缆，以下称“ “车顶电缆 车顶电缆” ”将动车组两个将动车组两个牵引单元连接起来，这样通过电缆一个受电弓和 牵引单元连接起来，这样通过电缆一个受电弓和一个主断路器可以同时给两个牵引单元供电。两 一个主断路器可以同时给两个牵引单元供电。两个隔离开关（车顶电缆隔离开关）当列车发生故个隔离开关（车顶电缆隔离开关）当列车发生故障时可以将车顶电缆断开。 障时可以将车顶电缆断开。 如果一个牵引单元主如果一个牵引单元主系统发生故障，另一个牵引单元可以继续工作。 真空主断路器将受电弓接受的真空主断路器将受电弓接受的25 kV AC 25 kV AC供电 供电与车顶电缆连接。在受电弓的右后方有一个避雷与车顶电缆连接。在受电弓的右后方有一个避雷器防止空气过压，避雷器的下方是变压器，作为 器防止空气过压，避雷器的下方是变压器，作为从接触网获得的从接触网获得的25 kV AC 25 kV AC变压的传感器，主断路 变压的传感器，主断路器中集成了接地绝缘和电流互感器用于测量动车器中集成了接地绝缘和电流互感器用于测量动车组的电流，从电流互感器出来的信号通过中央控组的电流，从电流互感器出来的信号通过中央控制单元进行评估，而从变压器出来的信号通过中制单元进行评估，而从变压器出来的信号通过中央控制单元和牵引控制单元进行评估。 央控制单元和牵引控制单元进行评估。 带有接地绝缘的真空断路器将受电弓和其牵带有接地绝缘的真空断路器将受电弓和其牵引单元主变压器原边绕组连接起来，同时通过车引单元主变压器原边绕组连接起来，同时通过车顶电缆与另一个牵引单元主变压器原边绕组连接顶电缆与另一个牵引单元主变压器原边绕组连接起来。真空主断路器中设置了装有弹簧的空气驱起来。真空主断路器中设置了装有弹簧的空气驱动作动器。主断路器只有当所有列车缓解条件满动作动器。主断路器只有当所有列车缓解条件满足后才被激活足后才被激活。电流互感器以及避雷器（分流变压器断开时 电流互感器以及避雷器（分流变压器断开时产生的过电压）通过电缆与变压器原边绕组连接产生的过电压）通过电缆与变压器原边绕组连接电流互感器相当于一个变压器原边绕组的输入电电流互感器相当于一个变压器原边绕组的输入电流的传感器。变压器的输出端通过接地电流互感 流的传感器。变压器的输出端通过接地电流互感器与运用地面连接，电流互感器采集变压器的输器与运用地面连接，电流互感器采集变压器的输出电流。每个牵引单元的中央控制控制单元通过出电流。每个牵引单元的中央控制控制单元通过比较两个电流互感器测得的电流差来判断两个电比较两个电流互感器测得的电流差来判断两个电流互感器间原边电路是否有接地故障。（如：主流互感器间原边电路是否有接地故障。（如：主变压器原边接地故障）变压器原边接地故障）. ( CRH3车顶高压设备分布图)4.3 制动系统高速动车组的刹车装置及安全装置从接到通知到紧急刹车程序操作完成，留给司机的有效时间非常短，否则就和前车撞上了。作为安全措施须在每列车上安装卫星通信装置，由全线总调度室主电脑每隔几秒通过卫星转播安全信号，当有状况时用卫星同步向所有列车下达刹车指令，机车电脑在接到信号后，规定时间内没检测到手动刹车操作，就转入自动刹车程序。对于隧道内接不到信号的问题，可以在每列车的车尾安装定向天线，本车刹车时向后发出刹车信号，后车在车头有接收天线。 和谐号CRH3型动车组最高时速为300公里，如此高的速度会使列车的抓地力减小，可在每节车箱的顶部安装由电脑控制的风翼（减速板），当检测到车轮压力非正常下降时，适当升起风翼（减速板），用高速时的风阻将列车压回地面。风翼（减速板）平时紧贴车顶以减小阻力，当紧急刹车时完全张开用高速时的风阻减速，让列车短时间内从高速降为中速，使车轮刹车装置工作时车轮不打滑。风翼（减速板）中央要留出动力电线的位置，防止风翼（减速板）升起后碰到动力电线。 制动盘和制动夹钳根据车型不同而不同，CRH2 动轴两轮盘，拖轴两轮盘两轴盘；CRH5 动轴上两个轴盘，拖轴上三个轴盘，每个轴盘一个制动夹钳(两个闸片)。 制动时，先是动车优先实施再生制动，当制动力不足时，相邻拖车再实施空气制动，如果还不足，动车再实施空气制动。 （动车组制动系统）4.4 车间连接系统4.4.1连接系统内容1.机械连接：车钩、风挡等；2.高压电器连接：车顶高压电缆、主电路电气设备的电缆连接等；3.辅助系统和列车供电连接：车电供电母线、直流供电母线等；4.控制系统连接：列车通讯和控制总线、制动控制线等。4.4.2 车钩缓冲装置 1.车钩及缓冲器可以在不架起车体的情况下拆装和检修。2.车钩中心高度：距轨面1000 mm3.救援时采用过渡车钩，满足牵引16辆编组的列车以70km/h运行的要求。4.回送时采用强化型过渡车钩，满足牵引16辆编组的列车以120km/h运行的要求。4.4.3车厢风挡 1.内风挡装置车厢间的连接处设有气密式内风挡。内风挡的内部贯通路上设有扶手，利用平