第四章 动车组

1、* 第四章第四章 动车组动车组 * 上节课主要内容回顾：上节课主要内容回顾： 一、牵引供电系统一、牵引供电系统 （1 1）牵引变电所）牵引变电所 （2 2）接触网）接触网 二、电力机车二、电力机车 1. 1.电力机车的基本构造电力机车的基本构造 2. 2.电力机车的制动电力机车的制动 * 本章主要内容：本章主要内容： 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 动车组的基本构造及技术特点动车组的基本构造及技术特点 第三节第三节 我国我国“和谐号和谐号”动车组动车组 * 第一节第一节 概述概述 什么是动车组？什么是动车组？ 由若干带动力的车辆（动车）和由若干带动力的车辆（动车）和/ /或不带动力的车或

2、不带动力的车 辆（拖车）组成、固定编组、以单元为单位进行辆（拖车）组成、固定编组、以单元为单位进行 设计的一组列车。设计的一组列车。带动力的车辆叫带动力的车辆叫动车动车，不带动，不带动 力的车辆叫力的车辆叫拖车拖车。 * 动车组的特点：动车组的特点： 动力来源分布在各个车辆上的发动机，而不是集动力来源分布在各个车辆上的发动机，而不是集 中在机车上。中在机车上。 通过电机和传动装置带动车辆。通过电机和传动装置带动车辆。 动车组的司机驾驶室放在列车的两端。动车组的司机驾驶室放在列车的两端。 动车组一般用于高速、准高速、城市轨道交通的动车组一般用于高速、准高速、城市轨道交通的 车辆上。车辆上。 *

3、8 T2C 6 M2 7 M1S 3 M1 41 T1C 5 T2T1K 2 M2 T： Trailer拖车拖车 M：Motor动车动车 C：Cabin驾驶室车驾驶室车 K：Kitchen带酒吧车带酒吧车 S：Special一等车一等车 P：Pantograph受电弓受电弓 动车组以固定编组运营，不能解编。往动车组以固定编组运营，不能解编。往 返不需调头。返不需调头。 * 动车组的分类动车组的分类 1、动车组按牵引动力装置主要分为、动车组按牵引动力装置主要分为内燃动车组内燃动车组和和电力动车组电力动车组； 2、动车组按动力配置方式可分为、动车组按动力配置方式可分为动力分散型动力分散型和和动力集

4、中型动力集中型； 3、动车组按车辆转向架布置和车辆之间的连接方式，可分为、动车组按车辆转向架布置和车辆之间的连接方式，可分为 独立（转向架）式独立（转向架）式和和铰接（转向架）式铰接（转向架）式。 * 动力分散型动力分散型是指一定数量的动车和拖车组成单元，若干单元再编组为是指一定数量的动车和拖车组成单元，若干单元再编组为 列车，动力分散型动车组的动力配置也有两种模式，一种是完全分散列车，动力分散型动车组的动力配置也有两种模式，一种是完全分散 模式，另一种是相对分散模式。模式，另一种是相对分散模式。 动力集中型动力集中型是指动力车挂在两端，中间是拖车所编组的列车。是指动力车挂在两端，中间是拖车所

5、编组的列车。 动车组分类示意图动车组分类示意图 * 各国动车组的概况各国动车组的概况 日本的日本的 “新干线新干线” 日本的高速铁路日本的高速铁路“新干线新干线”诞生于诞生于1964年。当时的东年。当时的东 京至大阪京至大阪“东海道东海道”线仅用线仅用8年时间就收回全部投资。不仅年时间就收回全部投资。不仅 为日本经济的腾飞、社会的发展起到了举足轻重的作用，为日本经济的腾飞、社会的发展起到了举足轻重的作用， 而且也为铁路的复兴奠定了基础，为当时的而且也为铁路的复兴奠定了基础，为当时的“夕阳产业夕阳产业” 的铁路注入了巨大的活力，再次掀起与高速公路和航空运的铁路注入了巨大的活力，再次掀起与高速公路

6、和航空运 输竞争的态势。输竞争的态势。 “新干线新干线”已经构成了日本国内铁路网的主干部分。已经构成了日本国内铁路网的主干部分。 近近50年没有出过任何事故。年没有出过任何事故。 * * * TGV * * * 3、德国、德国ICE高速列车高速列车 ICE，Inter City Express的简称。的简称。 德国的德国的ICE则是目前高速铁路中起步最晚的项目。则是目前高速铁路中起步最晚的项目。 ICE研研 究开始于究开始于1979年，其内部制造原理和制式与法国年，其内部制造原理和制式与法国TGV有很有很 大相似之处，目前的最高时速是大相似之处，目前的最高时速是1988年创下的年创下的409公

7、里。公里。 德国已建成的高速铁路共有四条：德国已建成的高速铁路共有四条： 汉诺威一维尔茨堡，全长汉诺威一维尔茨堡，全长327km； 曼海姆一斯图加特，全长曼海姆一斯图加特，全长107km； 汉诺威一柏林，全长汉诺威一柏林，全长264km； 科隆科隆法兰克福，全长法兰克福，全长219km。 * * * CRH，中国高速铁路，英文全称（，中国高速铁路，英文全称（China Railway High-Speed）。）。 CRH1：庞巴迪：庞巴迪-四方四方-鲍尔（鲍尔（BSP）生产，原型是庞巴迪为瑞典）生产，原型是庞巴迪为瑞典AB提供的提供的 Regina。200公里级别（营运速度公里级别（营运速度2

8、00km/h，最高速度，最高速度250km/h） CRH2：南车四方（联合日本川崎）生产。：南车四方（联合日本川崎）生产。200公里级别（营运速度公里级别（营运速度200km/h， 最高速度最高速度250km/h） CRH3：北车唐山机车厂（联合西门子）生产，原型：北车唐山机车厂（联合西门子）生产，原型ICE3。300公里级别（营运公里级别（营运 速度速度330km/h，最高速度，最高速度380km/h）。）。 CRH5：北车长春客车厂（联合阿尔斯通）生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供：北车长春客车厂（联合阿尔斯通）生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供 的的SM3型。型。200公里级别（营运速度公里

9、级别（营运速度200km/h，最高速度，最高速度250km/h）。）。 CRH2和和CRH5具备提速至具备提速至300km/h的条件。的条件。 和谐号和谐号CRH380型电力动车组型电力动车组 4、我国和谐号（我国和谐号（CRH）高速列车）高速列车 * * * 三三 动车组类型优缺点动车组类型优缺点 动力分散型与动力集中型的比较动力分散型与动力集中型的比较 * 四四 动车组的优越性动车组的优越性 一、经济节能一、经济节能 列车在运行中固定编组，车站折返或换向时不用摘挂机车，列车在运行中固定编组，车站折返或换向时不用摘挂机车， 可以节约停站时间，提高车的使用效率；分散动力，效率较高；可以节约停站

10、时间，提高车的使用效率；分散动力，效率较高； 二、快捷方便二、快捷方便 列车呈流线型，采用轻量化设计，轴重降低，加速度通常设列车呈流线型，采用轻量化设计，轴重降低，加速度通常设 置较大，通常时速可达到置较大，通常时速可达到200公里以上，一列车可以有一组或几公里以上，一列车可以有一组或几 组动车组成，编组灵活；组动车组成，编组灵活； 三、安全舒适三、安全舒适 动车组固定编组运行，列车密闭性和稳定性可以得到相应提动车组固定编组运行，列车密闭性和稳定性可以得到相应提 高，可获得较高的舒适度，由于动车组采用电空联合制动，制动高，可获得较高的舒适度，由于动车组采用电空联合制动，制动 时空走时间短，制动

11、距离短，有利于提高运行安全性。时空走时间短，制动距离短，有利于提高运行安全性。 * 第二节第二节 动车组的基本构造及技术特点动车组的基本构造及技术特点 动车组的基本组成包括两大部分：动车组的基本组成包括两大部分： 机械部分和电气部分机械部分和电气部分 机械部分有车体与车辆内部设备、转向架、车辆连接机械部分有车体与车辆内部设备、转向架、车辆连接 装置、制动装置等；装置、制动装置等； 电气部分有受流系统、牵引传动系统、列车网络控制电气部分有受流系统、牵引传动系统、列车网络控制 等部分等部分 * 1.车体车体 容纳运输对象之所， 安装设备之基。 2.走行部（转向架）走行部（转向架） 车体与轨道之间驱

12、动走行装置。 4.制动系统制动系统 车辆的减速停车装置。 5.车辆电气系统车辆电气系统 车辆电气系统包括车辆上的各种电气设 备及其控制电路。按其作用和功能可分 为主电路系统、辅助电路系统和控制电 路系统3个部分。 6.车辆内部设备（辅助系统）车辆内部设备（辅助系统） 服务于乘客的车内固定附属装置，如车内电气、 供水、通风、取暖、空调、座席、车窗、车门、 行李架、旅客信息服务系统等。 3.牵引缓冲连接装置牵引缓冲连接装置 车体之间的连接装置。 * 一、动车组车体、车内设备一、动车组车体、车内设备 车体车架是机车的骨架，它既是各种设备，如柴油机、变车体车架是机车的骨架，它既是各种设备，如柴油机、变

13、 压器等的安装基础，又要传递各个方向的力。即：压器等的安装基础，又要传递各个方向的力。即： 容纳之所：容纳之所：旅客乘坐、乘务员操纵、检修人员维修的场所。 安装之基：安装之基：主要用来安装各种机械、电气设备 遮风挡雨：遮风挡雨：除牵引电机外，几乎所有的大型电气设备都安装在车体内，避免了风沙 雨雪的侵袭。 承载传力：承载传力： 在运行中，车体除了将转向架产生的牵引力和制动力传递到车钩，对列 车进行牵引和制动外，还要承受垂直载荷、水平方向的冲击载荷和侧向力的作用。 * 车体要求：车体要求： 1.有足够的强度和刚度。即在允许的设计结构速度内，保证车体骨架结构有足够的强度和刚度。即在允许的设计结构速度

14、内，保证车体骨架结构 不发生破坏和较大变形，以确保运行安全和正常使用不发生破坏和较大变形，以确保运行安全和正常使用 ，以保证运行的安全，以保证运行的安全 和平稳性；和平稳性；(刚强足）刚强足） 2.为了提高速度，必须减轻车体的自重，而且要求在各个方向上做到重量为了提高速度，必须减轻车体的自重，而且要求在各个方向上做到重量 匀称、重心低；匀称、重心低； (轻量化）轻量化） 3.车体结构必须提供足够的空间保证设备安装、检查、保养以及检修更换车体结构必须提供足够的空间保证设备安装、检查、保养以及检修更换 的便利；的便利； (空间够）空间够） 4.车体必须纳人国家规定的机车车辆限界尺寸中。车体必须纳人

15、国家规定的机车车辆限界尺寸中。（限尺寸）（限尺寸） 5.完好的空气动力学外形：头尾部细长流线型，裙板平滑过渡，受电弓良完好的空气动力学外形：头尾部细长流线型，裙板平滑过渡，受电弓良 好的空气动力学性能。好的空气动力学性能。（阻力低）（阻力低） 6.严格的气密性要求：连续焊缝，气密性风挡。严格的气密性要求：连续焊缝，气密性风挡。 （密封好）（密封好） 7.严格的防火要求：耐火材料，防火设备。严格的防火要求：耐火材料，防火设备。（防火严）（防火严） 8在满足车体基本功能和空气动力学车体外形的基础上，应使车体外形设在满足车体基本功能和空气动力学车体外形的基础上，应使车体外形设 计美观、大方，富有时计

16、美观、大方，富有时代气息。代气息。 （外观美）（外观美） * 车体的密封技术：车体的密封技术： 列车的密封需要从车体结构和部件上给以考虑。当前世界各国在高速列车上列车的密封需要从车体结构和部件上给以考虑。当前世界各国在高速列车上 采用的密封技术主要有：采用的密封技术主要有： 1.车体结构采用连续焊缝以消除焊接气隙；对不能施焊的部位，必须用密封车体结构采用连续焊缝以消除焊接气隙；对不能施焊的部位，必须用密封 胶密封。胶密封。 2.采用固定式车窗，车窗的组装工艺要保证密封的可靠性和耐久性，同时保采用固定式车窗，车窗的组装工艺要保证密封的可靠性和耐久性，同时保 证在压力波造成的气动载荷下证在压力波造

17、成的气动载荷下(我国我国“高速列车密封技术暂行规定高速列车密封技术暂行规定”确定组成确定组成 后的车窗应能承受后的车窗应能承受6000Pa的气动载荷，的气动载荷，)不会造成变形和破坏。不会造成变形和破坏。 3.侧门采用密封性能良好的塞拉门；头、尾的端门要采用可充压缩空气的橡侧门采用密封性能良好的塞拉门；头、尾的端门要采用可充压缩空气的橡 胶条；通过台风挡采用橡胶大风挡，并注意处理好渡板处的密封问题。胶条；通过台风挡采用橡胶大风挡，并注意处理好渡板处的密封问题。 4.空调环控设备设立压力控制：如在客室进排气风口安装压力保护阀，在排空调环控设备设立压力控制：如在客室进排气风口安装压力保护阀，在排

18、气风道中装设带节气阀的排风机，安装压力保护通风机等，主要目的是既保气风道中装设带节气阀的排风机，安装压力保护通风机等，主要目的是既保 证正常的通风换气又保证车内压力变化在限值之内。证正常的通风换气又保证车内压力变化在限值之内。 5.厕所、洗脸室的水不能采用直排式，而要通过密封装置排到车外；对直通厕所、洗脸室的水不能采用直排式，而要通过密封装置排到车外；对直通 车下的管路和电缆孔应采取必要的密封措施。车下的管路和电缆孔应采取必要的密封措施。 6.车辆出厂前都要通过整车气密性、水密性试验。车辆出厂前都要通过整车气密性、水密性试验。 * 良好的气动外形：良好的气动外形： * 二二 动车组转向架动车组

19、转向架概述概述 转向架是机车车辆最重要的组成部件之一，其结构是否转向架是机车车辆最重要的组成部件之一，其结构是否 合理直接影响机车车辆的运行品质、动力性能和行车安合理直接影响机车车辆的运行品质、动力性能和行车安 全。全。 高速列车在全世界各地的疾速奔驰，现代城轨车辆高速列车在全世界各地的疾速奔驰，现代城轨车辆 的飞速发展，无一不与转向架技术的进步发展息息相关的飞速发展，无一不与转向架技术的进步发展息息相关 。可以毫不夸张地说，转向架技术是。可以毫不夸张地说，转向架技术是“靠轮轨接触驱动靠轮轨接触驱动 运行的现代机车车辆运行的现代机车车辆”得以生存发展的核心技术之一。得以生存发展的核心技术之一。

20、 * 转向架的功能转向架的功能 （1）承载。承受车架以上各部分的重量（包括车体 、车架、动力装置和辅助装置等），并使轴重均匀分配。 （2）牵引（动力转向架）。保证必要的轮轨黏着， 并把轮轨接触处产生的轮周牵引力传递给车架、车钩，牵 引列车前进。 （3）缓冲。缓和线路不平顺对车辆的冲击，保证车 辆具有良好的运行平稳性和稳定性。 （4）导向。保证车辆顺利通过曲线。 （5）制动。产生必要的制动力，以使车辆在规定的 距离内减速或停车。 * （一）动车组转向架的技术性能（一）动车组转向架的技术性能 在设计制造高速转向架时，必须解决其高速运行在设计制造高速转向架时，必须解决其高速运行 时的时的稳定性、平稳

21、性和良好的曲线通过性能稳定性、平稳性和良好的曲线通过性能等关键技术等关键技术 问题，以保证告诉列车问题，以保证告诉列车安全行驶、乘坐舒适、减少维修安全行驶、乘坐舒适、减少维修。 （二）动车组转向架的类型与特点：（二）动车组转向架的类型与特点： 1 1、动车组转向架分为动力转向架（动车转向架）和、动车组转向架分为动力转向架（动车转向架）和 非动力转向架（拖车转向架）。非动力转向架（拖车转向架）。 2 2、动车转向架的结构特点：、动车转向架的结构特点： 动车转向架带有牵引电机，拖车转向架不带牵引电机，其动车转向架带有牵引电机，拖车转向架不带牵引电机，其 余部分基本一致余部分基本一致 * 拖车转向架

22、拖车转向架 车轮车轮 横向减振器横向减振器 二二系系悬悬挂挂 高度调整阀高度调整阀 转向转向架架构架构架 拖车车轴拖车车轴 夹钳夹钳式制动器式制动器 垂垂向减振向减振器器 接线盒接线盒 抗蛇行减振抗蛇行减振器器 * 动车转向架动车转向架 动车转向架上还安装了牵引电机、齿轮箱、联轴节等 设备 车轮车轮 横向减振横向减振 器器 二二系系悬悬挂挂 高度调整高度调整 阀阀 转向转向架架构构 架架 动轴动轴 轴箱减振器轴箱减振器 接线盒接线盒 抗蛇行减振抗蛇行减振 器器 夹钳式制动器夹钳式制动器 齿轮齿轮箱箱 牵引电机牵引电机 * CRH1转向架图转向架图动力转向架动力转向架 * 转向架的主要部件转向架

23、的主要部件 1.构架构架，固定转向架上各种设备的基础同时用于 传递牵引力及制动力，承受垂向力. 2.轮对轮对，承受轴重载荷，符合EN规范. 3.一系悬挂一系悬挂，轮对的三相定位由一系悬挂决定， 一系悬挂保证列车高速平稳运行. 4.二系悬挂二系悬挂，采用空气弹簧和和辅助橡胶弹簧组 成.主要作用，支撑车体重量. 5.齿轮箱及机械传动装置齿轮箱及机械传动装置，完成电动机与驱动轴 之间的速度转换.将机械功率由电机传至轮轴，再 生制动期间将机械功率传至电机. 6.其他部件其他部件；基础制动装置基础制动装置，安全和速度检测安全和速度检测， 接地接地，扫石器扫石器 * （一）牵引传动系统的能量传递与转换（一

24、）牵引传动系统的能量传递与转换 CRH1的受电弓从接触网接受的受电弓从接触网接受25KV 50Hz高压交流电能，高压交流电能， 经过安装在车底架上的主变压器降成经过安装在车底架上的主变压器降成900V 50Hz交流电，交流电， 降降 压后的交流电经网侧变流器转换成压后的交流电经网侧变流器转换成1650V DC直流电能，该直流电能，该 直流电再由牵引逆变器转换成可变频率可变电压的三相交流直流电再由牵引逆变器转换成可变频率可变电压的三相交流 电送给牵引电机，将电能转换成牵引列车的机械能。电送给牵引电机，将电能转换成牵引列车的机械能。 三、动车组牵引传动装置三、动车组牵引传动装置 * CRH1列车基

25、本单元列车基本单元 M3 Tb Mc1 M1 Tp1 Mc2 M2 Tp2 TBU3TBU3TBU1TBU1TBU2TBU2 传传 动动 系系 统统 * 牵引传动系统的能量传递与转换过程示意图牵引传动系统的能量传递与转换过程示意图 牵 引 逆 变 器 主 变 压 器 牵 引 逆 变 器 高 压 侧 变 流 器 * （二）传动装置主要设备：（二）传动装置主要设备： 1.1.高压电器设备高压电器设备 2.2.牵引变压器牵引变压器 3.3.牵引变流器牵引变流器 4.4.牵引电机牵引电机 * 牵引变流器牵引变流器 CI11型牵引变流器，一个基本动力单元型牵引变流器，一个基本动力单元2个，全列共计个，全

26、列共计4个。个。 采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式。主电路结构为电压型采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式。主电路结构为电压型3电平电平 式，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成，不设式，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成，不设2次谐振次谐振 滤波装置和网侧谐波滤波器，采用滤波装置和网侧谐波滤波器，采用 PWM方式控制。中间直流方式控制。中间直流 电压为电压为2600V3000V（随起牵引电机输出功率进行调整）。（随起牵引电机输出功率进行调整）。牵牵 引逆变器输出电压引逆变器输出电压0 02300V2300V，频率，频率0 0220Hz220Hz可控的三相交流电供可控的三相交流电供 给异步牵引电

27、动机。给异步牵引电动机。 1个牵引变流器采用矢量控制原理控制个牵引变流器采用矢量控制原理控制4台并联的牵引电机。台并联的牵引电机。 * 牵引电机牵引电机 MT205型牵引电机，每节动力车型牵引电机，每节动力车4个（并联），一个基本个（并联），一个基本 动力单元动力单元8个，全列共计个，全列共计16个。牵引电机为个。牵引电机为4极三相鼠笼式异极三相鼠笼式异 步电机，采用架悬、强迫风冷方式，通过弹性齿型联轴节连步电机，采用架悬、强迫风冷方式，通过弹性齿型联轴节连 接传动齿轮。接传动齿轮。 * 四、列车制动及控制系统四、列车制动及控制系统 （一）高速列车的制动系统（一）高速列车的制动系统 1.高速列车制动系统的要求高速列车制动系统的要求 （1）制动能力的要求）制动能力的要求 （2）舒适性的要求）舒适性的要求 （3）安全可靠性的要求）安全可靠性的要求 2.制动控制系统的组成制动控制系统的组成 * 第三节第三节 我国我