高速铁路及动车组牵引动力新技术简介.ppt

各位同学新学期好 牵引动力新技术 第一节高速铁路概述 随着时代的发展 铁路也发生着巨大的变化 我们旅行时可供选择的方式也多样化 就如铁路 有慢车 普快 快速 特快 动车 高铁等 那么究竟何为高铁 一 何为高铁 目前国际上是通过线路上允许的最高运行速度进行划分 时速100 120公里称为常速 时速120 160公里称为中速或准高速 时速160 200公里称为快速 时速 200公里 既有线改造 250公里 新建线路 称为高速铁路 时速 400公里称为特高速 中国高铁crh chinarailwayhighspeed 二 高速铁路的要求 高平顺性高平顺性是高速铁路对钢轨的最根本的要求 也是建设高速铁路的控制性条件 轨道不平顺 对机车及钢轨的损害是相当大的 严重制约着列车速度的提升 因此 为保障高速行车的平稳 安全和舒适 必须严格要求控制轨道的平顺性 高可靠 长寿命高可靠性主要指轨道结构保持平顺 维持线路运营的正常能力 避免发生晃车 高速列车的载荷的主要特点是高频冲击和振动 这种冲击和振动容易造成扣件松动 冲碎有渣轨道中的轨枕 无渣轨道的混凝土轨枕承轨槽 长寿命指的是轨道结构有较长的维修和大修周期 由于高铁行车密度大 速度高 所以其维修周期必须长才能保证列车的正常运行 线路曲线半径大高速列车通过隧道问题 三 高铁轨道一些关键设备 钢轨钢轨是轨道的主要结构之一 是直接和列车轮对接触并直接将各种力传递给轨枕 因此对钢轨本身要求其有足够的强度 韧度 耐磨性 稳定性和平顺性 在经济上要能保证合理的大修轴系 减少养护维修工作量 无缝钢轨目前修建的线路采用无缝钢轨 所谓无缝钢轨是将长为25m的钢轨焊接成1 2 1 5 长的钢轨 最长的达到了60 4 为了防止热胀冷缩现象 采用了伸缩接头 钢轨的重量日本新干线 法国tgv和德国ice均采用60 我国京沪高铁也采用的是60 的钢轨 轨枕轨枕有有木枕和混凝土枕 木枕具有良好的缓冲性能与钢轨连接简单 但是易腐蚀浪费木材 不适合高速铁路 混凝土枕使用寿命长 并且其形状尺寸都比较标准 可靠性比较高 因此世界各国高铁均采用混凝土轨枕 道床道床是轨道机构的重要组成部分 由于无渣轨道平顺性高 刚度均匀 维护工作量显著减少 所以高速铁路及地铁大部分采用的是无渣轨道 四 高铁相对普通铁路有什么优势 1 提高运输能力 极大地缩小两个城市之间的旅行时间 目前各国高速铁路几乎都能满足最小行车间隔4分钟及其以下 日本可达3分钟 2 安全性好 高速铁路由于在全封闭环境自动化运行 又有一系列完善的安全保统 所以其安全程度是任何交通工具无法的 3 能源消耗低 环境影响轻如果以 人 公里 单位能耗来进行比较的话 高速铁路为1 则小轿车为5 大客车为2 飞机为7 高速列车利用电力牵引 不消耗宝贵的石油等液体燃料 可利用多种形式的能源 4 受气候条件影响较小 五 高速铁路机车车辆发展情况 高速铁路的发展并不是机车车辆的发展 它是一项系统工程 我我们在这里探讨高速机车车辆只是其中的一个方面而已 国外高速机车车辆 法国tgv电动车组 第一代tgv se动车组 基本参数 动力分散m 8t m 长200m 总功率12 525kw 轴重16t 一般速度越高 要求轴重越小 6个转向架 动车四个转向架 相邻拖车共用一个转向架 可以再两种制式下工作 25kv 50hz及直流1500v 直流串励电机 机车电阻制动 拖车盘形制动 关节式连接车辆 车辆的连接处共用一个转向架 列车的走行阻力更低 相同质量的列车总体质量小 提高旅客列车的舒适度 第三代tgv se动车组 最高速度300km h 总功率8800kw 紧急制动距离3000m 采用交 直 交传动 电机为三相异步电动机 悬挂弹簧采用空气弹簧 双层设计 增加了45 的座位 能在两种电压制式下工作 日本新干线电动车组win350 25kv 60hz 最高速度350km h 交 直 交传动 主电路采用gto全控桥 再生制动 电机为三相异步电机 车体轻量化 德国ice ice3动力分散 4m 4t8000kw最高速度330km h 六 我国的高速动车组概况 90年代开始意识到建设干线客运专线的重要性 提出建设京沪高速铁路 并建成我国的第一条200km h等级的秦沈客运专线 并在第六次大提速之后 规划客运分离 充分扭转我国铁路运输运力不足的局面 但是在高速动车组交流传动关键技术上我国技术不成熟 为此按照国务院提出的 引进先进技术 联合设计生产 打造中国品牌 的要求 积极采用 先进 成熟 经济 适用 可靠 的技术和标准 引进了世界一流动车组技术 国产娿进展顺利 引进动车组情况 crh1动车组组成 crh1主要技术参数 主电源25kv 50hz运行速度200km h牵引总功率5300kw空车编组重量 420t总长 214000牵引传动系统 动车组中有2动1拖和1动1拖两种基本动力单元 每个基本动力单元的牵引传动系统主要由网测高压电气设备 1个牵引变压器 l或2个牵引变流器 4或8台三相交流异步牵引电动机等组成 全列共计2个受电弓 3个牵引变压器 5个牵引变流器 20台牵引电动机 列车正常时升单弓运行 另一个受电弓备用 主断路器一个基本动力单元1个 全列共计3个 主断路器为真空型 有较高的断路能力并有内部过流保护 主断路器开关采用压缩空气控制 避雷器 由一个基本动力单元1个 全列共计3个 高压电流互感器 一个基本动力单元1个 全列共计3个 安装在高压电缆组件上 用于测量接触网电流以进行监控及各种控制 高压电压互感器 一个基本动力单元1个 全列共计3个 安装在车顶上 壳体由树脂制成 用于对接触网电压和频率进行监控及各种控制 crh2动车组组成及主要参数 主电源25kv 50hz编组4m 4t或者6m 2t三相异步电机300kw 额定总功率4800kw运营速度200km h crh2动车组速度提升的主要设计变化 crh3动车组 4m 4t8节编组 西门子技术 现应用于京津城际铁路牵引电机功率562kw设计时速350公里 运营时速300公里 crh3主要技术参数 总长 约200m头车长度 25 70m中间车长度 24 825m车体宽度 3 265m车体高度 3 89m适应站台高度 1 25m crh5动车组主要参数 该动车组由长春轨道客车股份有限公司与国外合作伙伴阿尔斯通公司提供 数量60列 长客动车组是以阿尔斯通公司为芬兰国铁vr提供的sm3动车组为原型车经改变设计而成的 其编组为8辆编组 5动3拖 由两个动力单元组成 其中 一个动力单元由3个动车和1个拖车 m m t m 组成 另一个动力单元由2个动车和2个拖车 t t m m 组成 设计时速200km h 且适合高寒地区使用 目前主要配备北方地区使用 其编组如下图 牵引传动系统 动车组内包括两个基本动力单元 3动1拖动力单元和2动2拖动力单元 基本动力单元的牵引传动系统主要由1套网侧高压电气设备 1个牵引变压器 3 2个牵引变流器 6 4台三相交流异步牵引电动机等组成 全列共计2个受电弓 动车组正常时升单弓运行 另一个受电弓备用 高压主断路器一个基本动力单元1个 并另设一个以便对两个受电弓进行隔离 全列共计3个 主断路器为真空型 额定开断容量为440mva 额定电流为1000a 额定断路电流为16000a 额定开断时间小于0 025 0