《动车组概述》PPT课件

动车组概述辅导课件主讲：孟玉静（助工）,太原铁路学习中心2015年9月,1,第一章高速铁路基本知识,一、高速铁路发展沿革1.国际上根据铁路线路允许运行的最高时速对列车如下划分：普速铁路：最高运行速度100160km/h；快速铁路：最高运行速度160200km/h；高速铁路：最高运行速度200km/h。,2,2.日本高速铁路,（1）1964年10月1日，日本东海道新干线东京大阪高速铁路正式开通，其最高运行速度达210km/h。（2）特点：高速安全、准时、舒适、运量大、污染小、能源省及占地少等特点。（3）截止2002年，日本新干线运送旅客约65.78亿人次，日均约80万人次，每天有750列高速列车运行，约是日本国内航空客运量的4倍。,3,2.法国高速铁路,（1）法国国营铁路公司成立于1938年，当时国家资本占51%，私人资本占49%。（2）1982年，国家收购了全部私人股份，法铁公司成为国内唯一的铁路运营者。（3）按运输方式分为干线运输、区域运输、高速铁路运输和巴黎大区运输。干线及TGV为发帖公司直管。,4,(4)法国高速铁路对速度目标值的追求是独具特色和遥遥领先的。现已研制出性能更高、速度可达350km/h的第四代动力分散式AGV型高速列车。该车试验速度达到574.8km/h。（5）法国高速铁路自起步就采用较高的速度目标值，主要基于以下几方面的考虑：客观上的必要性；技术上的可能性；经济上的合理性。,5,4.德国高速铁路,德国已建成的高速铁路共有四条：（1）汉诺威-维尔茨堡高速铁路这条线采用客货混合运输模式。（2）汉诺威-柏林高速铁路这条线采用客货混合运输模式。（3）科隆-莱茵高速铁路这条线路是客运专线。（4）纽伦堡-慕尼黑高速铁路,6,二、高速铁路的客运特点,旅客旅行时间短；安全性和舒适度高；准时性好；能源消耗低；占用土地少；综合造价低；,7,二、高速铁路的客运特点,运输能力高；环境保护效果好；经济效益和社会效益好。,8,第二节动车组组成及其技术特点,1.铁道运输的运载工具是铁道车辆。铁道车辆的特点是：（1）自行导向；（2）低运行阻力；（3）成列运行；（4）严格的外形尺寸限制。,9,2.铁道车辆的组成,（1）车体（2）走行部（3）制动装置（4）连接、缓冲装置（5）车辆内部设备,10,3.铁道车辆的技术参数,（1）自重、载重；（2）最高试验速度、最高运行速度；（3）轴重、每延米轨道载重；（4）通过最小曲线半径；（5）车辆定距、转向架固定轴距；（6）车辆最大宽度、最大高度；（7）车钩高。,11,二、动车组的组成及动力配置,动车组就是由动力车和拖车或全部由动力车长期固定地连挂在一起组成的车组。按动力配置方式分为动力集中和动力分散两种方式。动力集中方式在两端配置动力车，而中间全部为拖车。动力分散方式动车组的动力配置有两种模式:一种是完全分散模式，一种是相对分散模式。,12,1.动车组通常由几下部分组成：,车体转向架车辆连接装置制动装置车辆内部设备牵引传动系统辅助供电系统,13,三、动车组对牵引功率的需求,动车组需要的牵引功率N为：,其中：Q-列车总质量，t；w-列车的单位阻力，N/t；v-列车的最高运行速度，km/h;k-裕量系数。,14,四、动车组的主要技术特点,优良的空气动力学外形；车体结构轻量化；高性能转向架技术；复合制动技术；密接式车钩缓冲装置；,15,四、动车组的主要技术特点,交流传动技术；列车自动控制及故障诊断技术；高速受流技术；倾摆式车体技术。,16,第三节高速铁路限界及线路构造特点,一、铁路限界基本知识铁路限界由机车车辆限界和建筑限界组成，两者间相互制约与依存。建筑限界和机车车辆限界均指在平直线路上两者中心线重合时的一组尺寸约束所构成的极限轮廓。,17,理论上，由于机车车辆限界包括空间的多少而可以分成三种不同的限界。（1）无偏移限界；（2）静偏移限界；（3）动偏移限界。其中，无偏移限界空间利用率最低；而动偏移限界空间利用率最高。,18,二、UIC动态限界简介,UIC动态限界是为国际铁路联盟各成员国的列车能够在该联盟所属范围内实现国际联运而制定的。它对动车、无动力装置的客车、货车分别规定了动态限界。它把车辆停车时的净空称为静态限界，把车辆运行时的净空称为车辆动态限界。,19,三、高速铁路线路特点,超高与曲线半径；缓和曲线线型及长度；夹直线；正线线间距及交会列车净距；最大坡度；竖曲线半径,20,第四节各国高速动车组简介,1.日本高速动车组日本高速列车全部采用动力分散方式。2.法国高速动车组法国目前的高速路网主要包括巴黎东南线、大西洋线、北方线和东部线四大干线。3.德国高速动车组牵引方式有动力集中、动力分散、内燃。,21,第二章动车组转向架结构原理,支承车体并使之在轨道上运行的装置称为转向架，亦称走行部。转向架是车辆的一个独立部件，在转向架与车体之间应尽可能减少联结件，并要求结构简单、装拆方便，以便于转向架可单独制造与检修。保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。,22,一、动车组转向架的组成,1.轮对轴箱装置轴箱与轴承装置是联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动。通常情况下，轮对采用空心车轴，整体轧制车轮、磨耗型车轮踏面。,23,2.弹性悬挂装置,转向架在轮对与构架之间和构架与车体之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置（第一悬挂），后者称为中央悬挂装置。弹性悬挂装置包括弹簧装置、减振装置和定位装置。通常情况下，第一系悬挂采用钢弹簧+液压式减振器+轴箱定位装置；第二系悬挂主要采用空气弹簧装置。,24,3.构架,构架是转向架的基础，它把转向架各零、部件组成一个整体。它不仅承受和传递各作用力和载荷，而且他的结构、形状和尺寸大小满足各零、部件的结构、形状及组装的要求。,25,4.轴箱定位装置,约束轮对与构架之间的相对运动的机构，称为轴箱定位装置。目前，动车组转向架的轴箱定位装置有单（双）拉板式、拉杆式、转臂式及采用橡胶弹簧等多种结构形式。,26,5.牵引装置,他是车体与转向架的连接装置，用以传递车体与转向架之间的水平力等，同时保证车体与转向架之间的回转运动。通常动车组转向架采用无摇枕装置。目前动车组转向架牵引装置主要采用拉杆方式。,27,6.回转阻尼装置,回转阻尼是抑制高速转向架蛇形运动的一个有效措施；一般采用以下两种装置：旁承支重结构和抗蛇形减振器。,7.抗侧滚装置,为防止通过曲线时车体的侧滚角过大，一般在高速转向架上设置抗侧滚扭杆。,28,8.制动装置,目前动车组采用复合制动，即电制动+空气制动。动力车采用电阻制动（或再生制动）+盘形制动。拖车采用涡流盘制动（磁轨制动）+盘形制动。,29,9.牵引电机,牵引电机为动车组提供牵引动力，其安装方式有三种：架悬式、体悬式和半架半体式。体悬式和半架半体式可降低簧下质量。,30,二、动车组转向架的分类,依据轴箱定位方式的不同区分不同类型的转向架,转向架轴箱定位装置有三种：1.拉板式定位2.转臂式定位3.橡胶弹簧定位,31,以上定位方式的特点：,便于轴箱定位刚度的选择实现轻量化部件数量较少便于轴箱定位装置的分解和组装无滑动部分，免维护,32,动车组转向架分为动力转向架和非动力转向架；按一台转向架动轴数不同，分为全动轴转向架和部分动轴转向架；CRH2型动车组动力转向架采用的就是全动轴转向架；CRH5型动车组动力转向架采用的就是部分动轴转向架。,33,三、高速转向架应具备的性能,高速运行的稳定性国外高速转向架的试验研究表明，当车辆的运行速度超过200km/h时，可能出现不稳定的蛇行运动。高速运行的平稳性车辆的垂向和横向运行平稳性随速度提高而下降。,34,高速运行的平稳性乘客舒适度是反映乘客在旅途中疲劳程度的综合性生理指标，影响舒适度的因素很多，不过，其中振动是车辆整个运行中始终存在的。高速通过曲线的性能一般来说，改善车辆的曲线通过性能与抗蛇行运动稳定性往往是矛盾的。,35,第二节轮对轴箱装置的组成及作用,轮对轴箱装置主要由车轮、车轴、轴箱、滚动轴承等组成。轮对的作用是承受车辆与线路间相互作用的全部载荷与冲击，与钢轨形成黏着产生牵引力或制动力。轴箱装置的作用是将轮对与构架联系在一起，使轮对沿钢轨的滚动转化为车体沿线路的运动。,36,一、轮对,轮对是转向架中重要部件之一，又是影响车辆运行安全的关键部件之一。轮对主要由车轮、车轴、制动盘、齿轮箱等组成。动车组车轮通常采用整体车轮，它包括踏面、轮缘、轮毂、幅板和轮辋等部分。车轮与钢轨的接触面称为踏面。,37,车轮踏面需要做成一定的斜度。根据车轮踏面的形状不同，可分为锥形踏面和磨耗型踏面。锥形踏面由两个斜度，即1：20和1:10。磨耗型踏面是在研究和改进锥形踏面的基础上发展起来的。磨耗型踏面可明显减小轮与轨的磨耗，减小轮轨接触应力，即能保证列车直线运行的横向稳定，又有利于曲线通过。,38,2.车轴,车轴是转向架轮对中重要部件之一，直接影响列车运行的安全性，又是转向架簧下质量的主要组成部分。高速列车车轴采用空心车轴。车轴主要由以下几部分组成：（1）轴颈（2）轮座（3）防尘板座（4）制动盘座（5）轴身,39,二、轴箱装置,轴箱装置是连接轮对与构架的活动关节，除了传递各个方向的力和振动外，轴箱必须保证轮对能够适应线路状况而相对于构架上下跳动和左右摆动。轴箱装置包括轴箱体、轴箱压盖、轴箱前盖、轴箱后盖、轴承组、橡胶弹性定位节点、轴温检测器及橡胶盖等部件。,40,转臂式轴箱定位装置可采用轴箱与转臂一体式结构，也可以采用轴箱与转臂分体式结构。CRH2转向架采用双列圆锥滚子轴承组，为油脂润滑，采用轻接触式的双唇自密封结构。轴箱端盖处共安装三种速度传感器，供AG43、AG37和LKJ2000用。,41,第三节弹性悬挂元件,列车在轨道上运行时，将伴随产生复杂的振动现象。为了减小有害的列车冲动，车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置，即弹簧减振装置。在轮对与构架之间的弹簧悬挂装置，称为一系悬挂装置。在车体和构架之间的弹簧悬挂装置，称为二系悬挂装置。,42,弹簧减振装置按其主要作用的不同，大体可分为三类：（1）主要起缓和冲动的弹簧装置，如轴箱的螺旋圆弹簧。（2）主要起衰减振动的减振装置，如垂向和横向减振器。（3）主要起定位作用的定位装置，如轴箱横、纵的弹性定位装置。,43,一、一系悬挂装置,CRH2转向架一系悬挂装置采用转臂式定位。它的特点如下：（1）轴箱与构架间无自由间隙和滑动部件。（2）构成的零件很少，分解、组装容易，且维修方便。（3）轴箱的上下、左右及前后定位刚度可以各自独立设定，比较容易满足转向架悬挂系统的最佳设计要求。,44,1.轴箱弹簧装置轴箱弹簧装置是由一个圆弹簧组、上下弹簧夹板、橡胶座、绝缘座等组成。内、外弹簧的旋向相反。2.垂向减振器该减振器主要作用是防止转向架以较高的频率点头振动。,45,3.橡胶弹性定位节点,可以自由确定形状，使各个方向的刚度根据设计要求确定；可以避免金属间的磨耗，安装和拆卸简单，无需润滑；可减轻自重；具有较高内阻；它的缺点是耐高温、耐低温、耐油性比金属弹簧差。,46,二、二系悬挂装置,高速动车组通常采用空气弹簧装置的二系悬挂系统。CRH2转向架二系悬挂装置主要由空气弹簧系统、牵引装置、横向减振器、抗蛇行减振器及横向缓冲橡胶止挡等零部件组成。每辆车体以上所有重量通过四个空气弹簧传递给两个转向架。,47,2.空气弹簧装置,空气弹簧装置主要包括空气弹簧及其附属的高度调整阀、调整阀保温箱及差压阀等。空气弹簧采用自由膜式气囊，与下部的层叠橡胶堆组成一体。一般空气弹簧装置由列车主风管、T形支管、截断塞门、滤尘止回阀、空气弹簧贮风缸、连接软管、高度控制阀、空气弹簧本体、差压阀和附加空气室等组成。,48,3.空气弹簧结构,空气弹簧主要由橡胶气囊、上下盖板、橡胶堆等零部件组成。空气弹簧采用上进气设计，压缩空气经过高度调整阀进入橡胶气囊和构架内腔形成的附加空气室，空气弹簧的有效直径为525mm,橡胶气囊和附加空气室间设直径为14mm的固定节流孔。空气通过节流孔时产生的节流效应形成二系悬挂的垂向阻尼。,49,4.高度调整阀原理,为了保持车体距轨面的高度不变，在车体与转向架间装有高度控制阀，通过调节空气弹簧橡胶囊中的压缩空气，使车辆地板面不受车内乘客的多少和分布不均的影响，始终保持水平。CRH2采用LV5B-2型高度控制阀，其使用的工作油为硅油。,50,4.高度控制阀原理,高度控制阀的主要作用及要求是，维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度，在直线上运行时，车辆在正常的振动情况下部发生进、排气作用；在车辆通过曲线时，由于车体的倾斜，使得转向架左右两侧的高度控制阀分别产生进、排气的不同作用，从而减少车辆的倾斜。,51,5.差压阀,差压阀的工作原理为当左右两只空气弹簧压差小于某一定值时，左右两个阀都处于关闭状态，左右两只空气弹簧均不相通。若左边空气弹簧压力增高，并超过压差规定值时，阀中上室空气压力大于下室空气压力，右阀打开，使压力空气从上室流向下室。反之，下室压力高时，左阀打开，使压力空气从下室流向上室，使左右空气弹簧压差恢复到原来的规定值以下。,52,三、抗侧滚装置,当车辆通过道岔时，呈现车体侧滚角大，晃动次数大，使旅客感觉明显的不舒适，故需要在转向架中央悬挂装置中设置抗侧滚装置。当车体逆时针侧滚时，与摇枕连结的左、右拉杆分别向下、向上运动，通过扭臂使扭杆变形，产生扭矩，以抵抗车体的侧滚。,53,第四节减振元件的构造及作用,车辆上采用的减振器和弹簧一起构成弹簧减振装置。减振器的作用是减小振动，其作用力总是与运动的方向相反，起着阻止振动的作用。减振器按结构特点可分为摩擦减振器和液压减振器两种。,54,摩擦减振器结构简单，成本低，制造维修比较方便，故广泛应用于货车转向架。液压减振器主要利用液体粘滞阻力所做的负功来吸收振动能量。其优点在于它的阻力是振动速度的函数，振动的衰减量与幅值大小有关，振动大时，衰减量也大。液压减振器根据作用的不同，可分为垂向减振器、横向减振器和抗蛇行减振器。,55,液压减振器通常由活塞部分、进油阀部分、缸端密封部分、上下联接部分和油液等组成。液压减振器的工作原理为活塞把油缸分为上下两个部分，当车体或转向架振动时，使活塞杆随之运动，与油缸之间产生上下方向的相对位移。活塞上下两部分油液的压差迫使油液流经设置在活塞部分的节流孔产生阻力，起减振作用。,56,一、横向减振器,转向架设有两个横向减振器，分别位于转向架构架横梁连接梁与中央牵引拉杆座之间的前后位置，属水平横向布置。其作用是衰减车体与转向架间的横向振动。,57,二、抗蛇行减振器,抗蛇行减振器是为了防止动车组在高速运行时的蛇行失稳而专门设置的，它安装在转向架构架侧梁的外侧，呈纵向水平布置，也称纵向减振器。抗蛇行减振器节流孔的结构差异较大，这就造成其节流特性发生变化，即抗蛇行液压减振器的卸荷速度远远小于一般液压减振器的卸荷速度。,58,第五节CRH5转向架简介,CRH5动车组转向架是在TAV-S104转向架基础上发展而来的，源于意大利ETR系列摆式动车组转向架，由阿尔斯通公司与2002年设计，应用于西班牙动车组上。CRH5转向架主要是将二系悬挂由钢弹簧改为空气弹簧，为适应中国的线路，轮对内侧距由1360mm改为1353mm，车轮踏面形式采用XP55型车轮踏面。,59,CRH5转向架包括动力转向架和非动力转向架，其中动力转向架有三种类型，非动力转向架有两种类型。动力转向架采用一根动力轴和一根非动力轴，动力轴上装有两个制动盘和一组齿轮箱。非动力轴上装有三个制动盘，动力转向架构架比非动力转向架构架在横梁上多了一个齿轮箱拉杆座。,60,1.动力转向架,CRH5动力转向架主要由焊接构架、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、驱动装置、停站制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置、撒砂器和ATP信号接收系统与轮缘润滑系统等组成。,61,2.非动力转向架,CRH5非动力转向架主要由焊接构架、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、停站制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置和速度传感器装置等组成。,62,1.构架组成,构架由两个侧梁和两个横梁组焊为H形箱形结构。侧梁由6块钢板焊接而成的下凹U形结构。横梁为无缝钢管，材质为S355J2H，壁厚为14.2mm。侧梁和构架焊接后，加工之前，进行热处理以消除焊接内应力。,63,CRH5动力转向架和非动力转向架的构架主体结构尽可能通用。动力转向架构架比非动力转向架构架仅多出了齿轮箱吊座、砂箱座等驱动和辅助设备安装座。侧梁承载主体结构采用钢板焊接成封闭箱体。由于横、侧梁连接处存在刚度突变，结构应力较高，为了提高该部件的承载能力，采用整体模锻技术，设计了横侧两连接座。,64,2.轮对组成,轮对组成包括动力轮对组成和非动力轮对组成。动力轮对组成安装在动力转向架上，由一个动力轮对轴箱和一个非动力轮对轴箱组成。非动力轮对组成安装在非动力转向架上，由两个非动力轮对轴箱组成。,65,动力轮对轴箱装置采用动力车轴，车轴上安装有一个齿轮箱组成和两个制动盘。非动力轮对轴箱装置非动力车轴，车轴上安装有三个制动盘。动力轮对和非动力轮对轴箱装置均由轮对、轴箱及轴承等部分组成。车轴为空心车轴，车轮采用整体车轮，材质为R8T。,66,（1）车轴,轮对组成中车轴分为动力车轴和非动力车轴。车轴为空心轴动力转向架上一根动车轴一根拖车轴，非动力转向架上两根均为拖车轴。动车轴由轴颈、轮座、两个制动盘座、齿轮轴承座和轴身组成。,67,在对车轴加工时，加工表面尤其是结合处不得存在任何刀痕。制动盘与车轴采用压装的方式进行装配。制动盘在进行装配前，应将制动盘、车轮和车轴保持在相同温度情况下至少24h以保证所要求的过盈量。制动盘、车轮必须按50mm/min的恒速进行装配。,68,3.轴箱组成,轴箱和轴承均采用SKF产品。轴箱上有上下拉杆座和垂向减振器座。轴箱为铸造体，材质为球墨铸铁。轴箱上安装有轴温传感器，以及部分轴端安装有速度传感器。,69,4.一系悬挂轴箱定位装置,一系悬挂装置采用成熟的双拉杆轴箱定位结构。一系悬挂组成由两组螺旋钢弹簧、一系垂向减振器和定位装置组成。弹簧组成由内圈弹簧、外圈弹簧、上定位板、下定位板、弹性垫和调整垫组成。根据车型质量的不同，螺旋钢弹簧分为R型和F型。,70,5.二系中央悬挂装置,二系悬挂装置主要由空气弹簧组成、摇枕、牵引装置、抗侧滚扭杆等部件组成。每个转向架两个空气弹簧坐落在侧梁上，空气弹簧上设有摇枕，摇枕采用焊接结构，四角与车体连接。高度阀的作用是维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度。,71,6.牵引装置,车体与转向架间采用双牵引拉杆装置，传递牵引力和制动力。牵引装置成Z形连接，由一个均衡梁，两个带有弹性套牵引杆组成，均衡梁为锻铝件。,7.抗侧滚扭杆,抗侧滚扭杆由扭杆、两个扭臂和两个吊杆组成。,72,8.机械传动装置,机械传动装置仅动力转向架有。由齿轮箱、万向轴、安全装置和电机组成。CRH5动车组将牵引电机悬挂在车体底架上。这与将电机安装在转向架上相比，大大降低了簧下质量。,9.安全装置,安全装置的作用是当齿轮箱或电机发生故障时，产生过大扭矩对万向轴起保护作用。,73,10.基础制动装置,基础制动采用轴盘制动，动轴上2个，拖轴上3个。每个制动盘的制动缸和夹钳是传统形式的，所有制动夹钳都带有内置自动间隙调整器。制动闸片为粉末冶金型，设计成最大允许温度为600。,74,11.辅助装置,辅助装置包括轮缘润滑装置、扫石器、横向不稳定检测系统、撒砂装置、速度传感器等。横向不稳定检测仅装在第一列车上，每个转向架上都装有一个带加速度计的传感器箱。转向架轴装有防滑脉冲传感器，将信号传输至电子微处理器控制的防滑设备。,75,第三章动车组车体结构及车内设备,动车组运行阻力小、重量轻、气密性和防噪声性能好、防火性能高。对动车组的要求为跑得快、舒适度高、对线路的破坏作用小、维修工作量小。要达到上述的要求就需要采用大量新技术、新材料和新工艺。,76,一、列车空气动力学,动车组运行中列车的表面压力1.列车顶面与侧面从风洞试验结果来看，列车顶面与侧面空气压力可以分为三个区域：头车鼻尖部位正对来流方向为正压区。头部附近的高负压区。头车车身。,77,2.列车底部,由于列车底部有转向架及各种下部悬挂设备，使底部空气流场比较复杂，绕流比较紊乱。因此该部位的空气压力分布不象列车侧面那么有规律。最大负压绝对值一般大于车体侧面的。,78,3.列车连接处端墙部分,当在头车上布置空调装置及冷却系统进风口时，应布置在靠近鼻尖的区域内，此处正压较大，进风容易。而排风口则应布置在负压较大的顶部与侧面中间车体空调装置的进风口可设置在车体端墙上。,79,二、动车组会车时列车的表面压力,列车交会时产生的瞬间压力冲击对行车安全、旅客舒适度以及周围环境都会带来严重影响。试验研究和计算表明，动车组会车压力波幅值大小与下列因素有关：（1）当列车静止或等速交会时的压力波幅值与交会列车运行速度的平方成正比，因,80,此随着会车速度的大幅度提高，会车压力波的强度将急剧增大。（2)当两车以不同运行速度交会时，低速车的压力波幅值远大于高速车，而且两交会车运行速度差越大，压力波幅值相差也越大。（3）会车压力波幅值随着头部长细比的增大而近似线性地显著减小。,81,（4）会车压力波幅值随会车动车组侧墙间距增大，高速铁路正线间距要求达到5000mm（5）列车运行交会时，会车压力波幅值随会车长度增大而近似成线性地明显增大。（6）会车压力波幅值还受到列车编组形式的影响，不同形状车体截面混编的列车将使列车交会压力波增大。,82,三、隧道行驶时的空气力学问题,1.动车组通过隧道时列车的表面压力列车进入隧道内，由此在隧道内形成压缩波。这种压缩波在隧道内传播，在隧道出口处又被反射回隧道内。列车在往复于隧道内的这种压力波中行驶时，隧道内的压力变动引起车内压力变动，使乘客耳朵产生疼痛感。为了消除这种耳痛，车辆配置了连续换气装置，采取了将车内压力变动控制在一定水平以下的措施。,83,2作用于车辆的非恒定力列车在隧道内高速行驶时，会发生左右方向的车辆振动，成为影响乘坐舒适度的问题，而这一问题是在隧道外区间行驶时观测不到的。根据现车试验结果得知，差压的绝对值呈现出从车头向车尾逐渐增加，随后达到一定的大小，在车尾部骤然变大的倾向。为解决列车在隧道内行驶时的左右摇摆问题，采用了在车间安装抗蛇行减震器和半主动悬挂、主动悬挂等措施。,84,3.微气压波列车进入隧道时产生的压缩波以音速在隧道内传播，到达隧道出口时，其压力波中的一部分变为脉冲状压力波，辐射到隧道外。此压力波称为隧道微气压波，会在隧道口附近产生爆破音，使隧道口附近居民的门窗发生振动，造成环境问题。车辆方面的相对措施有车辆段面积的缩小以及车头形状的最优化等方法。,85,四、列车风,由于空气的黏性作用，当列车高速行驶时将带动列车侧面、底部及尾部周围的空气随着运动，形成一种特殊的非定常流动，这就是列车风。在同一列车运行速度下，人体受到的气动力与人和列车侧壁之间的距离成反比；而处于一定位置的人体受到的气动力,86,与列车运行速度平方成正比。同时当速度一定时，列车风的风速与列车侧向距离成反比，而位置一定时，列车风风速与列车通过速度成正比。我国推出了关于列车风的安全退避距离的建议值为：（1）人体允许承受的气动力和风速建议值。对站台而言，人体允许承受的最大气,87,动力值为100N；对线路作业而言，人体允许承受的最大气动力值为130N.站台旅客和线路作业人员承受的列车风风速为14m/s。（2）200km/h等级线路在列车通过时的人体安全退避距离，站台人员距站台边缘2m，线路作业人员据轨侧3m。,88,五、列车空气动力学的力和力矩,空气阻力一般来说，动车组的运行阻力主要由空气阻力和机械阻力组成，研究表明，空气阻力和速度的平方成正比，机械阻力则和速度成正比。随着速度的提高，空气阻力在运行阻力中所占的比例急剧增加。速度提高到200km/h时，空气阻力占70%。,89,升力动车组车辆由于上下表面的外形不同，使空气流速不同，导致各车辆上下表面压力分布出现较大的差异，形成车辆空气压差升力。升力也与列车速度的平方成正比，动车组的升力不可忽视。因此希望车辆空气压差升力尽可能接近于零，可采取的措施是合理设计列车外形。,90,横向力动车组运行中遇到横向风时，车辆将受到横向力和力矩的作用，当风载荷达到一定的程度时，横向力及其侧滚力矩、扭摆力矩将影响车辆的倾覆安全性。车辆受横向风的气动阻力特性，不仅与车辆形状也与桥梁、路基等的形状有关。,91,二、动车组头形设计,典型的列车头部形状主要有四类：扁宽形、椭球形、梭形和钝体形。头、尾车阻力系数与流线型头部的长度直接有关。有关研究表明：头、尾车的阻力系数，升力系数的绝对值均随流线型头部长度增加而减小。其中头车阻力系数与流线型头部长度几乎呈线性关系。,92,第二节动车组车体的轻量化设计,轴重对轨道损伤的影响随着轴重的增加，钢轨承受轮载而产生的轮轨接触应力、轨头内部的剪切应力、局部应力和弯曲应力将相应的增加，同时疲劳荷载作用下的应力水平也将随着提高，从而大大缩短了钢轨的使用寿命。研究表明，钢轨头部损伤几乎全是疲劳损伤，钢轨折损率随轴重的增加而增加。,93,列车运行中，如果存在车轮偏心或扁疤，或者遇到轨道不平顺时，将产生轮轨间的冲击载荷，这种载荷属于“动态作用力”牵引动力集中配置的动车组，动力车的轴重为最大。牵引动力分散配置的动车组，由于其大部或全部为动力车，因而最大轴重要低于牵引动力集中配置的，但平均轴重要高于它。,94,日本高速列车有较低的轴重和较小的簧下质量，减轻了车辆对线路的冲击，减少了钢轨的磨耗和损伤，降低了线路的基建投资和维护费用；同时减轻了轮轨之间产生的噪声，改善了环境，大大提高了列车的运行品质。降低轴重受机车车辆结构设计、制造水平的限制，但降低对线路的损伤和动力作用出发，应要求实现车辆的轻量化。,95,二、车体结构的轻量化设计,实现结构轻量化的途径主要有两个：一个采用新材料，二是合理优化结构设计。目前，国外高速车辆的车体材料主要有高强度耐候钢、不锈钢和铝合金。铝合金车体的优势为：（1）制造工艺简单、节省加工费用。（2）减重效果好。,96,（3)良好的运行品质。（4）耐腐蚀，可降低维修费。（5）外表平滑美观。为了进一步减轻自重，国外已经开始尝试纤维增强塑料夹层结构代替金属制造车体。纤维增强塑料具有质轻、强度高、隔热和耐腐蚀等优点。缺点是弹性模量低、价格贵。,97,铁道车辆常用的铝合金系,5000系合金Mg添加少用于装饰材料，添加多为结构材料6000系合金合金强度、耐腐蚀性好，能作为结构用材。7000系合金在铝合金中具有最高强度。,98,铝合金车体的结构特点,铝合金车体有利于车体结构的轻量化目前，世界各国的铝合金车体有以下三种结构：（1）大型中空挤压铝型材焊接结构（2）采用骨架式铝合金车体结构（3）大型中空挤压铝型材与开口型材的混合结构,99,三、车内设备的轻量化技术,车内设备材料，首先应满足功能要求和防火阻燃要求，装饰板应有时代感，车内设备约占客车总重量的20%，轻量化具有重要意义。（1）车内设备如门、窗、座椅等；（2）车内装饰板材广泛采用薄膜铝合金墙板（3）其他设备的轻量化。,100,四、CRH2动车组车体结构,车体结构主要分为头车车体和中间车车体两种。CRH2车体侧墙采用大型中空挤压型材，不设车内侧立柱。头车车体一侧带有端墙，中间车两侧均带有端墙。底部封板主要结构为波纹状，材料为不锈钢。,101,第三节车体的密封隔声技术,压力波对旅客舒适性的影响车外压力的波动会反应到车厢内，使旅客感到不舒服，轻者压迫耳膜，重则头晕恶心，甚至耳膜破裂。为了减少压力波的影响，保证旅客的舒适度，需要采取措施提高车辆的密封性能。,102,1.对车体密封性的要求,我国在200km/h及以上速度级列车密封设计及试验鉴定暂行规定中要求：整车落成后的密封性能试验，要求达到车内压力从3600Pa降至1350Pa的时间大于18s；车体钢结构要求压力从3600Pa降至1350Pa的时间大于36S，组成后的车窗、车门、风挡应能在正负4000Pa的气动载荷作用下保持良好的密封性。,103,2.车体的隔声性能,列车行驶时的噪声一般可以按照发生源分为以下四类：（1）滚动噪声（2)建筑物噪声（3）集电系统噪声（4）车辆空气噪声,104,随着列车运行速度的提高，噪声也将增大。一般，速度每提高10km/h,噪声相应增加12dB（A）。车辆上部的空气噪声主要由车体结构突出部分产生的原因，尽量减少车体表面凹凸对降低噪音有帮助。车体设计光滑。车下噪声中转向架的噪声较大，其中头车前转向架的噪声特别高。,105,3.受电弓部的噪声,高速车辆的代表性噪声可以说是集电系统噪声。发生原因主要由三种噪声组合而成的。（1)受电弓在接触网上滑动时发出的摩擦声（2）受电弓离线时发出的电弧声。（3）受电弓在空气中高速移动时发出的空气噪声。,106,降低空气噪声的方法之一是降低碰撞受电弓的气流的速度。目前，流线型的长形受电弓整流罩已成为主流。国际铁路联盟（UIC）规定：客车车内噪声应小于65dB(A)。在隧道里，噪声可宽限。5dB(A)。在过道、厕所、其噪声水平不能超过75dB(A)。,107,二、车体的密封技术,采用连续焊缝以消除焊接气隙。采用固定式车窗。侧门采用密封性能良好的塞拉门。在空调换气系统中采用压力缓和装置。厕所、洗脸室的水不能采用直排式。车辆出厂前都要通过整车气密性、水密性试验。,108,三、车内噪声控制技术,削弱噪声源发出噪声强度的措施（1）在车轮上安装消音器和开发弹性车轮。（2）车体外形设计成流线型，车体表面平整、光滑。（3）采用橡胶风挡，可减小撞击声。（4）在空调系统上安装消音器，降低牵引电机风扇的噪声。,109,提高车体隔声性能的措施（1）采用双层墙结构（2）在车体金属表面涂刷防振阻尼层。（3）采用双层车窗（4）车内选用吸声效果好的高分子聚合材料（5）提高车体气密性的措施，同样可以起隔声作用。,110,第四节防火安全技术,一、防火系统设计原则1.系统集成2.预防为主3.应急对策4.以人为本,111,二、防火结构设计,车辆使用的耐火材料，主要指阻燃、低烟、低毒高分子材料和耐火涂料。根据车型和部位不同选择不同等级的防火、防烟毒材料。卧车包间内的隔墙全部采用防火板包上。车门有自动和手动开关功能。车窗上有应急手柄或应急手锤。,112,三、火灾预测和灭火装置设计,设置烟雾探测及失火报警装置烟雾报警器在明火火灾发生前做出预警。设置手动报警器在拖车乘务室设一个具有明显标志的失火警报按钮。设置灭火装置在拖车、动车上设喷雾灭火器和干粉灭火器,113,四、火灾发生时的对策,火警等级失火警信号可由自动或手动发出，自动分为预警、报警、紧急报警三级，通过网络传递，手动报警为一级，通过连线传递。失火对策按照三级报警分别采取相应的措施，目标是将火灾限制在区域内，最终实现旅客的安全转移。,114,第五节动车组类型,和普通客车不同的是，动车组均采用动力分散交流传动方式，运用速度为200km/h，可在铁路既有线路上运行。通常情况下动车组采用8辆编组，其前后两端都设有驾驶室，列车通常运行时在前端的驾驶室内操作。在特定情况下，两列动车组可采用16辆编组联挂运行。,115,一、CRH2的总体布置,CRH2的8辆编组中，包括1辆一等车、6辆二等车和一辆餐座合造车。其中司机室设在1号车和8号车。除7号车设两个侧拉门外，其他车均设四个侧拉门。在单号车车端部设卫生间和洗脸间。在双号车车端部设有饮水机。,116,7号车设残疾人卫生间、乘务员室和多功能室。车辆中部为客车区，客车两端设自动感应式内端门。5号车为餐座合造车，设置餐饮区。全列车定员610人。CRH2动车组座椅采用可旋转180的结构。一等座椅靠背可手动控制8到30。,117,二等座椅靠背可手动控制到5到29.5，坐垫可向外滑动60mm。7号车为一等车，座椅采用2+2布置，座间距为1060mm，走廊宽度为600mm，座椅数为51。1、2、3、4、6、8为二等车，座椅采用2+3布置，座间距为980mm，走廊宽度为600mm。,118,2.餐座合造车,5号车为餐座合造车。一端为餐饮区，设有16个座椅、4个餐座。设有立食台、小卖部、送餐小车放置处及储藏室。二位端为二等车客室，座椅采用2+3布置，共55座，另外设有卫生间、小便间、洗脸间等设施。,119,第六节动车组供排水与卫生系统,一、典型供水系统的组成及工作原理供水系统为厕所和洗脸池供水。主要部件为水箱、水泵装置、水龙头螺旋管阀、光电池。通过供水管线，水箱里的水被传输到厕所和洗脸池。水泵将水传输至厕所和水龙头。光电池启动时，水自动流出。,120,二、卫生排污系统,在动车组上采用了各种形式的密封式厕所，主要包括以下几种:（1）真空保持式集便器（2）循环式集便器（3）真空推拉式集便器（4）免水冲集便器（5）喷射式集便器,121,(6)重力式集便器（7）真空在线式on-line集便器,122,第四章动车组司机室,铁路运输的核心是安全，安全的保障需要有良好的装备与素质优良的人员，作为人员与装备的直接界面，司机室可以认为是一个最重要的安全装备。司机室的设计要考虑充分的人-机-环境界面，是一个包括力学、声学、光学、传热学、美学和人机工程等综合性课题。,123,一、司机室概述,动车组司机室是整列列车的控制中心、信息中心和检修中心。现代动车组司机室是一个以人为中心的设计。司机室的加热装置必须能维持最低温度18度，该温度是指距离座椅中心61cm高度的位置温度，加热装置维持此温度的最短时间不能小于3h。,124,1.司机室空调环境,司机室风挡玻璃在恶劣环境下不应该影响司机室热环境。司机室热环境应考虑由于设备或侧墙热对流产生的热负荷。司机室在提供热源的同时应提供加湿功能，以提高舒适性。空调应使得司机室的温度维持在29摄氏度下。,125,空调环境下的温度从地板面到人头部位置的温度不应超过5摄氏度。加装的司机室空调系统不应该导致司机室使用空间的减少。司机室风窗应提供可移动的遮阳装置或防晒膜，以减少外界热辐射。采用空调系统应减少开窗和通风系统的使用，以减少内部噪声。,126,2.司机室的噪声环境,司机室的噪声建议控制在75dB以内。动车组以160km/h的速度运行时，在司机室内30min测量的等价连续噪声水平不得超过78dB（A）。当车速更高时，应当尽各种努力使噪声水平值维持在78dB(A）以下。测量噪声应在司机耳部平面高度。,127,二、司机室空间界面,司机室必须宽敞，在站立位置可接近的任何一点上，净空高度应不小于1850mm。司机室的宽度应保证乘务员可以通过侧窗来观察列车两侧。司机室前端应充分地嵌入底架中，这样在车头和车窗下边之间如果可以发生碰撞就可以产生足够的抵抗力。,128,建议牵引装置的前面部分能够吸引冲击能量的材料制造。为了防止车辆内部的惯性影响，司机室内部装备的设计必须能满足在速度突变时，乘务人员不被锋利的边缘、突出的物体等弄伤。如果无法避免，这些物体必须用减振材料覆盖。对车内的安装设备必须满足在正面冲击的时候能承受至少3g的加速度。,129,车顶安装的金属、不带电零部件必须与车辆构架连接。在司机室必须至少有一个门或通道，使司机在紧急情况下易到达通向车辆另一端的纵向走廊。出口对于司机来讲必须易于到达。司机室侧墙上的门必须仅向内打开。扶手必须为圆形且不得有任何锋利的边缘，并把两端固定在机车侧。,130,司机室的地板必须平坦。司机室的地板必须覆盖防滑且易清洁的材料。司机室前窗的尺寸必须适合司机在规定条件下，能够正确地观察轨道和信号。司机室内所有车窗必须采用有特别的、不能擦掉的标记的安全玻璃。前窗必须安装可调遮阳帘、窗帘或其他装置，使工作人员可保护自己不被阳光、前灯等照射。,131,1.司机室的可见度和操作域,司机以松弛的坐姿坐定在座椅上，瞭望前方时，至少在水平视线左右各35摄氏度范围内，前窗结构应对视觉不产生干扰。雨刷对前窗的括扫面积，应能确保对前方的瞭望。司机室操纵台的设计以及操作设备和控制系统的布置、形式和动作方向首先以司机的人体测量值为基础。,132,2.司机室中的座椅,座椅必须牢固安装，以便充分稳定。座椅应有充分的纵向调节。必须能使司机迅速离开。应配置减振装置。尽可能扩大大人与座位之间接触面的支撑面积。靠背可自由调节。操纵器件便于使用。,133,3.司机室的色彩,司机室中乘务人员的手和腿不断或重复接触的零部件不得含有一种“寒冷金属”的感觉司机室表面结构不得产生镜面效果。反射光线必须被散射，不能聚集。必须尽力使靠近车窗附近的区域有较高级别的亮度。,134,三、司机室的操作界面,司机室操纵台布置的人机工程准则（1）重要性原则（2）频次性原则（3）功能性原则（4）顺序性原则（5）可达性原则,135,1.控制器与显示器的相互关系与布局,控制器与显示器的相互关系应是明显和不模糊的。控制器应邻近相关的显示器，通常在其下方或右方。司机室操纵台上的可视显示板、司机台的其他部件、周围环境的亮度比应分为1:3:10.,136,四、CRH1动车组司机室,CRH1动车组有两个司机室，一前一后地分别位于动车组的MC1和MC2车上，便于列车的双向驾驶。司机室设计为一人操作。司机的挡风玻璃视野宽阔，能见度良好。为防止冬天挡风玻璃上结冰，挡风玻璃上装有前窗加热系统。,137,为保证司机的视野，挡风玻璃前还装有雨刷及冲洗器。雨刷速度控制有4级：关、时间间隔、普通速度及高速。司机室内的主要设施有司机操纵台、司机座椅和两个电气柜。为保证司机室内的安全，司机室内还备有逃生用绳。,138,1.司机室的布置,司机室的前部有司机操纵台，操纵台的前方有一块宽大的挡风玻璃。挡风玻璃的内侧上方有一块电动遮阳板，以遮挡太阳光的直射。操纵台后方有司机座椅。在司机室的左右两侧分别装有侧墙。,139,在司机室的后墙左右两侧各有一个电器柜K1和K2，分别容纳电气件和附件。司机室和客室之间的墙体也作防火墙用。手动拉门是防火墙体的一部分，位于后墙的中部。门上有机械关门装置。司机室的照明在司机室顶板中央。司机室顶板设有通风口、关学烟雾等装置。,140,为降低司机室的噪声，司机室的顶板填有一层黑色的吸音呢绒覆层。司机室的侧墙板为玻璃钢。采暖通风与空调系统的主要功能是为车辆和司机室提供经过过滤的、加热的或是冷却的车外空气，以使车内温度保持在预设的水平。在司机操作台底部和地板之间的空间还装有加热器。,141,第四章动车组司机室,铁路运输的核心是安全，安全的保障需要有良好的装备与素质优良的人员，作为人员与装备的直接界面，司机室可以认为是一个最重要的安全装备。司机室的设计要考虑充分的人-机-环境界面，是一个包括力学、声学、光学、传热学、美学和人机工程等综合性课题。,142,一、司机室概述,动车组司机室是整列列车的控制中心、信息中心和检修中心。现代动车组司机室是一个以人为中心的设计。司机室的加热装置必须能维持最低温度18度，该温度是指距离座椅中心61cm高度的位置温度，加热装置维持此温度的最短时间不能小于3h。,143,1.司机室空调环境,司机室风挡玻璃在恶劣环境下不应该影响司机室热环境。司机室热环境应考虑由于设备或侧墙热对流产生的热负荷。司机室在提供热源的同时应提供加湿功能，以提高舒适性。空调应使得司机室的温度维持在29摄氏度下。,144,空调环境下的温度从地板面到人头部位置的温度不应超过5摄氏度。加装的司机室空调系统不应该导致司机室使用空间的减少。司机室风窗应提供可移动的遮阳装置或防晒膜，以减少外界热辐射。采用空调系统应减少开窗和通风系统的使用，以减少内部噪声。,145,2.司机室的噪声环境,司机室的噪声建议控制在75dB以内。动车组以160km/h的速度运行时，在司机室内30min测量的等价连续噪声水平不得超过78dB（A）。当车速更高时，应当尽各种努力使噪声水平值维持在78dB(A）以下。测量噪声应在司机耳部平面高度。,146,二、司机室空间界面,司机室必须宽敞，在站立位置可接近的任何一点上，净空高度应不小于1850mm。司机室的宽度应保证乘务员可以通过侧窗来观察列车两侧。司机室前端应充分地嵌入底架中，这样在车头和车窗下边之间如果可以发生碰撞就可以产生足够的抵抗力。,147,建议牵引装置的前面部分能够吸引冲击能量的材料制造。为了防止车辆内部的惯性影响，司机室内部装备的设计必须能满足在速度突变时，乘务人员不被锋利的边缘、突出的物体等弄伤。如果无法避免，这些物体必须用减振材料覆盖。对车内的安装设备必须满足在正面冲击的时候能承受至少3g的加速度。,148,车顶安装的金属、不带电零部件必须与车辆构架连接。在司机室必须至少有一个门或通道，使司机在紧急情况下易到达通向车辆另一端的纵向走廊。出口对于司机来讲必须易于到达。司机室侧墙上的门必须仅向内打开。扶手必须为圆形且不得有任何锋利的边缘，并把两端固定在机车侧。,149,司机室的地板必须平坦。司机室的地板必须覆盖防滑且易清洁的材料。司机室前窗的尺寸必须适合司机在规定条件下，能够正确地观察轨道和信号。司机室内所有车窗必须采用有特别的、不能擦掉的标记的安全玻璃。前窗必须安装可调遮阳帘、窗帘或其他装置，使工作人员可保护自己不被阳光、前灯等照射。,150,1.司机室的可见度和操作域,司机以松弛的坐姿坐定在座椅上，瞭望前方时，至少在水平视线左右各35摄氏度范围内，前窗结构应对视觉不产生干扰。雨刷对前窗的括扫面积，应能确保对前方的瞭望。司机室操纵台的设计以及操作设备和控制系统的布置、形式和动作方向首先以司机的人体测量值为基础。,151,2.司机室中的座椅,座椅必须牢固安装，以便充分稳定。座椅应有充分的纵向调节。必须能使司机迅速离开。应配置减振装置。尽可能扩大大人与座位之间接触面的支撑面积。靠背可自由调节。操纵器件便于使用。,152,3.司机室的色彩,司机室中乘务人员的手和腿不断或重复接触的零部件不得含有一种“寒冷金属”的感觉司机室表面结构不得产生镜面效果。反射光线必须被散射，不能聚集。必须尽力使靠近车窗附近的区域有较高级别的亮度。,153,三、司机室的操作界面,司机室操纵台布置的人机工程准则（1）重要性原则（2）频次性原则（3）功能性原则（4）顺序性原则（5）可达性原则,154,1.控制器与显示器的相互关系与布局,控制器与显示器的相互关系应是明显和不模糊的。控制器应邻近相关的显示器，通常在其下方或右方。司机室操纵台上的可视显示板、司机台的其他部件、周围环境的亮度