动车组概论1概述

1、1/59 动车组概论 2/59 讲座内容 第一章：概论 第二章：动车组车体技术 第三章：动车组转向架技术 第四章：动车组牵引供电 第五章：国产动车组技术 3/59 第一章 概论 第一节 高速铁路概况 第二节 世界主要国家高速铁路发展简介 第三节 动车组的组成及其技术特点 第四节 国外高速列车简介 4/59 一、铁路分类 二、高速铁路高新技术 三、高速铁路客运特点 四、高速铁路线路特点 第一节 高速铁路概况 5/59 一、铁路分类 根据铁路线路允许运行的最高时速作以下 划分： 普通铁路：100160km/h 快速铁路：160200km/h 高速铁路：200km/h(既有线改 造) 250km/h

2、(新建线) 6/59 二、高速铁路高新技术二、高速铁路高新技术 高速铁路是当代新技术的集成，是一个庞大 而复杂的系统工程。包括： 高速列车高速铁路新 技术的核心 高速铁路线路实现高 速的基础 高速铁路安全运行管理系 统高速铁路的神经中枢 7/59 1. 1. 高速铁路线路高速铁路线路 高标准的平、纵断面设计 高速无渣轨道新结构 高速道叉 高速路基、路桥过渡段 高速铁路桥梁 高速铁路隧道 高速牵引供电系统等 8/59 2. 2. 高速铁路安全运行管理系统高速铁路安全运行管理系统 高速列车速度控制技术（ATC） 无线列车控制系统移动闭塞（ETCS） 高速综合调度中心（CTC） 高速铁路线路监测诊断

3、系统 自然灾害报警系统（地震、泥石流、台风、大雪、暴风雨） 高速列车定期检修系统（整列动车组架车检修） 高速铁路旅客服务系统（安全、舒适、正点、便利）等 9/59 3. 3. 高速列车高速列车 - 优良的空气动力学外形设计 - 车体结构轻量化设计 - 高性能转向架技术 - 复合制动技术 - 密接式车钩缓冲装置 - 交流传动技术 - 列车自动控制及故障诊断技术 - 车厢密封隔声与集便处理技术 - 高速受流技术 - 倾摆式车体技术等 10/59 三、高速铁路客运特点 (1) 节省旅客送达时间 在851058km范围内，乘坐高速列车一般比乘坐其他公共交通工具节省时 间。 (2) 安全性和舒适度 19

4、85年统计,联邦德国铁路、公路和民航运输的事故率（每百万人公里的伤 亡人数）之比大致为1:24:0.8。 就高速铁路而言，日本近40年，法国10多年从未发生过列车颠覆和旅客死 亡事故。 11/59 (3)准时性 日本平均误点0.60.8分，如果晚点超过1分钟，既为晚点列车 ICE平均正点率达90%，到站误差小于5分钟 (4)能源消耗低(每人公里消耗能源比) 高速铁路 小汽车 飞 机 1 5.79 5.25 12/59 (5)占用土地少 一条双向四车道高速公路占地面积是双线高速铁路的1.3倍1.6倍 一个大型飞机场占地面积相当于1000km双线高速铁路 (6)运输能力大 日本东海道新干线年运量1

5、.7亿人次，是航 空10倍，高速公路5倍，但运输成本只是其 1/5及2/5。 13/59 (7)环境污染轻 污染物质排放量（kg/人公里) 污染物 公路 铁路 CO 0.902 0.109 噪声污染：日本以航空运输每千人公里产生 的噪声为1，则： 小轿车 大轿车 高速铁路 1 0.2 0.1 14/59 (8)效率和效益 日本和法国的实践证明，其直接投资收益都在12以上，一般在10年之内 即可还请全部贷款，其社会收益率也在20以上。 据日本资料介绍，旅客由于从既有线改乘新干线高速列车，每年可节约旅行 时间3亿小时，其效益相当于当时修建东海道新干线所需的全部费用 （3800亿日元，约合现在的人民

6、币300亿元）。 15/59 四、高速铁路线路特点 1超高与曲线半径 目前，除日本东海道新干线规定最大超高为 200mm外，其余各线及其他国家高速干线最大 超高均为180mm。 法法 国国 德国德国 意大意大 利利 日日 本本 TGV-PSETGV-PSETGV-ATGV-A东海道东海道山阳山阳东北东北上越上越 40004000 (3200)(3200) 60006000 (4000)(4000) 70007000 (5100)(5100) 30003000 25002500 (2000)(2000) 40004000 (3000)(3000) 4000400040004000 主要国家高速铁

7、路的曲线半径（m） 京-沪高速铁路和京-广高速铁路(武汉-广州段) 最小曲线半径为7000m。 16/59 2缓和曲线线型及长度 由三次抛物线缓和曲线发展为半波正弦曲线。即：与曲率相适应的超高也 按曲线变化，并规定适当的变化率。 3夹直线 列车通过同向或反向曲线时，受力情况极为复杂。因此，必须在同向曲线 或反向曲线之间加入一段夹直线段。夹直线应尽量长些，对高速运营有利。 17/59 4线间距 日本认为时速250km的列车交会时，作业人员 站在两车距离为0.8m的中间是安全的，从而 规定线间距至少为4.2m，站内线间距4.6m。 法国认为在时速300km的情况下，4m线间距 是可行的。但考虑未来

8、发展，线间距规定为 4.2m。 德国则规定线间距为4.5m。 我国规定200350km/h时，线间距4.4 5.0m； 18/59 5最大坡度 高速最大坡度除与地形条件有关外，还与高速 列车的牵引功率、牵引特性和制动性能有直接 关系。 东海道新干线的正线最大坡度为15，在 2.5km以内允许到18，列车回送线延长 250m以内最大坡度可不大于30，列车停车 及解编线路最大坡度不大于3。 我国拟建高速铁路区间最大坡度一般不超过 12，困难条件下，不超过20。 19/59 6竖曲线半径 在设计纵断面时，相邻坡段的坡度代数差应 尽量小些，不得超过允许的最大值。为保证行 车的安全平顺，超过时应竖曲线来

9、连接两个相 邻的坡段。 我国拟建高速铁路上的竖曲线半径标准如下： 最高时速（km/h) 竖曲线半径(m) 160250 15000 250300 20000 20/59 - 东海道新干线 - 山阳新干线 - 东北新干线 - 上越新干线 - 北陆新干线 - 山形新干线 - 秋田新干线 - 九州新干线 第二节 世界主要国家高速铁路发展简介 一、日本高速铁路 项项 目目 东海道东海道 新干线新干线 山阳山阳 新干线新干线 东北东北 新干线新干线 上越上越 新干线新干线 北陆北陆 新干线新干线 山形小型山形小型 新干线新干线 秋田小型秋田小型 新干线新干线 九州新干线九州新干线 运营公司运营公司 JR

10、JR东海东海 公司公司 JRJR西日本西日本 公司公司 JRJR东日本东日本 公司公司 JRJR东日本东日本 公司公司 JRJR东日本东日本 公司公司 JRJR东日本东日本 公司公司 JRJR东日本东日本 公司公司 JRJR九州铁路九州铁路 公司公司 营业里程营业里程 / km/ km 东京新大阪东京新大阪 515.4515.4 新大阪博多新大阪博多 553.7553.7 东京青森东京青森 674.9674.9 大宫新泻大宫新泻 269.5269.5 高崎长野高崎长野 117.4117.4 福岛新庄福岛新庄 148.6148.6 盛冈秋田盛冈秋田 127.3127.3 博多博多 鹿儿岛鹿儿岛

11、256.8256.8 开行时间开行时间1964.10.11964.10.1 冈山冈山 1972.3.151972.3.15 博多博多 1975.3.101975.3.10 大宫盛冈大宫盛冈 1982.6.231982.6.23 上野大宫上野大宫 1985.3.141985.3.14 东京上野东京上野 1991.6.201991.6.20 盛冈八户盛冈八户 2002.12.12002.12.1 全线通车全线通车 2010.12.42010.12.4 1982.11.151982.11.151997.10.11997.10.1 福岛山形福岛山形 1992.7.11992.7.1 山形新庄山形新庄

12、1999.121999.12 1997.3.221997.3.22 新八代新八代 鹿儿岛鹿儿岛 2004.32004.3 全线通车全线通车 2011.3.122011.3.12 车站数量车站数量 平均站间平均站间 距离距离/ km/ km 1515 36.836.8 1818 32.632.6 2121 32.132.1 9 9 33.733.7 6 6 23.523.5 6 6 17.417.4 6 6 25.425.4 1212 21.421.4 最高运最高运 行速度行速度 / km/h/ km/h 210/270210/270300300275/300275/30024024026026

13、0130130130130260260 车辆种类车辆种类 0 0系系,100,100系系 300300系系,500,500系系 700700系系 0 0系系,100,100系系 300300系系,500,500系系 700700系系 200200系系,400,400系系 E1E1系系, E2-1000, E2-1000, E3E3系系.E4.E4系系, E5, E5系系 200200系系,E1,E1系系 E4E4系系 E2E2系系400400系系E3E3系系800800系系 总长总长/ km/ km约约2663.62663.6 日本高速铁路线路主要数据（参考） 22/59 东部线 2007.6

14、 - 东南线 - 大西洋线 - 北方线 - 东南延伸线 - 地中海线 - 巴黎联络线 - 东部线 二、法国高速铁路发展概况 23/59 法国高速铁路线路主要数据（参考） 线路名称线路名称东南线东南线大西洋线大西洋线北方线北方线联络线联络线 东南东南 延伸线延伸线 地中海线地中海线东部线东部线 区区 间间 巴黎里巴黎里 昂昂 巴黎图巴黎图 尔尔 巴黎勒巴黎勒 芒芒 巴黎里尔巴黎里尔 巴黎加莱巴黎加莱 环巴黎环巴黎 里昂里昂 瓦朗斯瓦朗斯 瓦朗斯瓦朗斯 马赛马赛 巴黎巴黎- -斯斯 特拉斯堡特拉斯堡 修建里程修建里程 /km/km 417417282282333333128128148148295

15、295420420 运营时间运营时间 / /年年 南段南段 1981.91981.9 北段北段 1983.91983.9 到勒芒到勒芒 1989.91989.9 到图尔到图尔 1990.11990.1 到里尔到里尔 1993.51993.5 到加莱到加莱 1994.101994.10 南部南部19941994 西部西部 19961996 北段北段19921992 南段南段19941994 200120012007.62007.6 最高营业最高营业 速度速度/km/h/km/h 270270300300300300300300300300350350320/350320/350 高速列车高速列车

16、 类型类型 TGV-PSETGV-PSETGV-ATGV-A TGV-NTGV-N TGV-TMSTTGV-TMST TGV-RTGV-RTGV-2NTGV-2NTGV-2NTGV-2N TGV-RTGV-R翻新翻新 AGVAGV 总长总长/km/km约约20232023 24/59 三、德国高速铁路发展概况 汉诺威柏林 科隆法兰克福 汉诺威维尔茨堡 曼海姆斯图加特 纽伦堡慕尼黑 25/59 德国高速铁路线路主要数据（参考） 项项 目目 汉诺威维尔汉诺威维尔 茨堡茨堡 曼海姆斯曼海姆斯 图加特图加特 汉诺威汉诺威 柏林柏林 科隆法兰科隆法兰 克福克福 纽伦堡慕纽伦堡慕 尼黑尼黑 线路里程线路里

17、程/km/km327327107107264264219219171171 其中新建线里程其中新建线里程 /km/km 32732799991701702192198989 运营开始日期运营开始日期 部分部分19871987，全，全 部部19911991 19911991199819982002200220062006 最高运行速度最高运行速度 km/hkm/h 250/280250/280250/280250/280250/280250/280300/330300/330300300 列车类型列车类型ICE-1ICE-1ICE-2ICE-2ICE-2ICE-2ICE-3ICE-3 总长总长/

18、 km/ km约约10881088 26/59 四、中国高速铁路的崛起（第六次大提速） 27/59 第三节 动车组组成及其技术特点 一、动车组对牵引功率的需求 二、动车组的动力配置特点 三、动车组的组成 三、动车组的主要技术特点 28/59 一、动车组对牵引功率的需求 1.动车组：由动力车和拖车或全部由若干动力车 长期固定地连挂在一起组成的车组。 2.动车组列车对牵引功率的需求是根据高速列车 的总质量、最高运行速度和在该速度下的列车 单位阻力来确定的： )( 3600 max kW kvQ N 式中 Q列车总质量（t）； 列车的单位阻力（N/t）； 列车的最高运行速度（km/h）； k裕量系数

19、。 max v 29/59 空气阻力与列车运行速度的平方值成正比。 研究表明： 速度提高到200km/h时，空气阻力占70，机械 阻力只占30； 速度达到250km/h并平稳运行时，空气阻力约占列 车总阻力的8090以上。 随着运行速度提高而迅速增大的空气阻力将成 为高速列车运行时的主要阻力。 附加阻力附加阻力 机械阻力机械阻力 空气阻力空气阻力 基本阻力基本阻力 列车阻力列车阻力 30/59 二、动车组的动力配置特点 动车组动力配置：指在动车组中动力车编组的数 量和所处的位置 1. 动力集中配置 列车编组中两端为动力车（或一端是动力车， 另一端是控制车），中间为拖车。 31/59 2. 动力

20、分散配置 列车编组中全部为动力车或大部分是动力车， 小部分为拖车。 动力分散配置 动力集中配置 32/59 3. 动力分散动车组主要优点 动力车同时可以载客，增加了动车组的载客量。 将牵引动力设备和牵引电机的功率及重量分散到各个车辆，较易实现高速列 车减轻轴重的要求。 牵引力分散在各个动力车轮上，可解决高速列车大牵引力与轴重限制（17t） 之间的矛盾。 可以充分利用动力制动功率，列车具有较好的制动性能。 33/59 三、动车组的组成 (1)车体动车组车体分为带司机室车体和不带带 司机室车体两种。 (2)转向架动车组转向架分动力转向架和非动力 转向架。 (3)车辆连接装置包括车钩、缓冲器和风挡等

21、。 (4)制动装置包括动力制动系统、空气制动系统 及电子防滑器等。 34/59 (5)车辆内部设备车辆内部设备是指服务于乘 客的车内固定附属装置。如车内电气装置、 供水、通风、取暖、门窗、座席、行李架、 旅客信息服务系统等。 (6)牵引传动系统主电路、高压设备、受电弓、 主断路器、其它高压设备、主变压器、牵引 变流器、牵引电机、及电传动系统的保护等。 (7)辅助供电系统指除为牵引动力系统之外的 所有需要用电力的负载设备提供电能的系统， 如蓄电池系统等。 (8)列车控制及网络系统（讨论） 35/59 1.优良的空气动力学外形设计 对于高速动车组来说，列车头型设计非常重 要，好的头型设计的优点：

22、减少高速动车组运行的空气 阻力； 减小列车交会压力波变化； 保证高速动车组运行稳定等。 四、动车组的主要技术特点四、动车组的主要技术特点 36/59 2.车体结构轻量化设计 节省牵引功率； 最大限度地降低高速动车组的轴重； 降低高速所引起的动力作用对线路结 构、机车车辆结构的损伤； 提高旅客乘坐舒适度。 37/59 3.高性能转向架技术 具有高速运行的稳定性 具有高速运行的平稳性 具有高速通过曲线的性能 38/59 4.复合制动技术 复合制动系统通常由制动控制系统、动力 制动、空气制动系统、微机控制的防滑器和非 粘着制动装置等组成。 39/59 5.密接式车钩缓冲装置 采用密接式车钩连接装置，

23、两车钩连接面 的纵向间隙一般都小于2mm，上下、左右偏 移也很小，对提高列车的运行平稳性和电气线 路、风管的自动对接提供了保证。 40/59 6.交流传动技术 交直传动系统，采用直流电动机驱动； 交流传动系统，采用交流牵引电动机驱动。 电机 整流器 / 逆变器 /3 41/59 7.列车自动控制及故障诊断技术 两大类自动控制方式： - 一类是以设备为主、人控为辅的控制方式，以日 本新干线采用的ATC(列车自动控制)方式为代表。 - 另一类是人机共用、人控为主的方式，以法国 TGV高速列车为代表。德国ICE高速列车采用的 FRS速差式机车信号和LZB型双轨条交叉电缆传输 式列车控制设备等。 故障

24、诊断技术，如：振动诊断技术、声诊断技 术、铁谱分析技术、光电图像检测技术等。 42/59 8.车厢密封隔声与集便处理技术 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 造成耳膜破裂。 较常用的全封闭式厕所有以下两种形式： -循环式厕所 -真空式厕所 43/59 9.高速受流技术 接触网与受电弓的波动特性； 在高速运行时的空气动态力也是高速 受电的一个重要因素； 受电弓从接触网大功率受电问题。 44/59 10.倾摆式车体技术 列车通过曲线时，未被平 衡的离心加速度超过允许 限度时会对乘客产生不舒 适感。 采用摆式列车可以在既有 线路条件下使列车通过曲 线时

25、的速度提高约30。 45/59 一、日本高速列车 二、法国高速列车 三、德国高速列车 第四节 国外高速列车简介 46/59 一、日本高速列车一、日本高速列车 200系 400系 E1 E2 E3 E4 STAR2 1 0系 100系 300系 700系 951试验车 961试验车 1985 1992 1999 300X 100N系 300N系 500系WIN35 0 东北上越山形 北陆秋田 东海道山阳 1964 47/59 日本高速列车主要技术特征 48/59 日本高速列车主要技术特征 49/59 0系(直流）100系(直流） 200系(直流）300系 50/59 800系 500系(1824

26、0kW) 700系 400系(直流，带双层车厢） 51/59 E3系 E1系（双层） E2-1000系（CRH2原型车） E4系（双层，定员1634） 52/59 编组方式：8M+2T 最高营运速度：320km/h 最高设计速度：360km/h 载客量：731人 头车长：27000 mm 制造年份：2009年 投入时间：2011年 E5系主要技术参数 53/59 二、法国高速列车 TGV- PSE TGV-A TGV-2N AGV 东南线 大西洋线 第二代 1981 1989 1990.5.18创515.3km/h纪录 AVE 1992西班牙高速线用 TGV-R 联络线 北方线 1993 TG

27、V- TMST 1994英、比、法三国国际线 TGV-PBKA 1996 法、荷、比、德四国国际线 TGV-K1997韩国高速线用 1996 第三代 双层高速列车，东南线、地中海线 第四代 2007.6.10 法国东部线， 2007.4.3创515.3km/h纪录 第一代 54/59 法国高速列车主要技术特征 55/59 TGV-PSE（直流，25kV/AC + 1.5kV/DC + 15kV/AC） 56/59 TGV-A TGV-2N TGV Thalys（四种制式） TGV Rseau （三种制式） 57/59 AGV（6、7、9、10、12） 铰接式车体结构 TGV TMST（2M+18T，三种制式） 58/59 德国高速列车主要技术特征 三、德国高速列车 59/59 IC