德国ICE高速动车组及其检修技术

1、相同列车长度下,座位数有所增加。对粘着因数要求低,可 以在恶劣的天气下保证正点。采用多电流制式供电,在欧洲范围内都可 以运行。对环境的影响减小。首先是采用 了以压缩空气为冷却介质 的空 调装 置,然 后 是 采用 了很 多 降噪措施,使得型列车以 运行时的噪声和 型列车以运行时相当。采用了先进的通信系统。型列车采用一数字通信系统,列车与指挥中心之间联系更加可靠。另外列车工作人员都配有无线电话,可 以很方便地与司机联系。由于 型列车具有许多优点,德国铁路决定将型列车作为今后 高速列车的发展方 向,不再订购 型和型列车。因此,本文主要介绍 型列车。性能测试的样车 于 年投入运行。与 一样,中间加挂

2、 了 个测试车,有 个测试点,对动车组在运行中的主要性能都做了测试动力转 向架及走行部性能试验驱动及悬挂系统性能试验新型受 电弓及高压保护装置性能试验空气动力学及声学试验主变流器及冷却装置性能试验体积小的牵引变压器及冷却装置性能试验牵引电机及通风性能试验电器设备抗干扰性能试验辅助系统 供电性能试验空气作介质的空调冷却系统性能试验空气动力学压力波的测试 隧道、会车以上 个方面的测试对 的设计和生产起了很大的作用。动车组的技术特点总体布置新型 动车组 个基本牵引单元的电气设备分布在节车辆上 动 拖。以这 节车辆为基础加挂中间拖车构成基本编组单元 如图。由 节车组成,在两端各有个由 节车构成的基本牵

3、引单元,受电弓装在每端基本牵引单元的 中间变压器车上。多电流制需要增加受电弓,交流电弓都装在变压器车上,而直流受电弓则装在变流器车上。整列车的 节变压器车之间有 条 母线相连。与 一样,端部头车装有 自动车钩,车钩设有连接控制、信息传输和压力空气线路的连接器。个 基本牵引单元可 以连挂中间拖车在一起形成 列车,并只通过 个驾驶室操纵。列 的牵引功率为,其最大设计载重为,此时比功率为,为 的 倍。这将有助于确保有更高的加速度,显著减少旅行时间。牵引和制动设备的最大设计速度为。在直流供电线路上,不 管额定 电压 为或,最大设计速度都为。牵引设备的设计适用于欧洲大陆普遍采用 的 种电流制。车体构造和

4、机械部件车体采用整体铝合金结构。车地板 由挤压空心板首尾焊接而成,通过沿两侧的纵梁 固定。铝合金型材的下侧带有承载轨和导 向轨,用于承载安装在底板下 的各种设备和部件。侧墙和垂直窗户固定架都由双层蜂窝板以及横梁构成,位于短连接端的端墙 由金属板和挤压板构成,并用作与车辆之间连接的平顺过道。车顶 由空心铝合金板构成,内有空 调系统的进气和排气通道。端部动力车车头 的形状设计是一项难度较大的工作,除要满足空气动力学性能外,还要 在可采用 的制造技术与设计间求得最佳平衡。最后应用来 自航空 工业 的最新冶金技术成果,找到了解决的方案,并在 上采用。为了提高 头部撞击时吸收能量的能力,端部采用了特殊的

5、能量吸收部件,这些部件为柱形变形部件,当头部发生撞击时,它们以可控制的方式被压缩,最大限度地保护车厢 中部乘客的安全。为 了降低噪声,车体底架上涂有吸收噪声涂层。动力和非动力转 向架在设计原理上是相 同的。一系悬挂 由螺旋弹簧和橡胶元件组成,二 系悬挂采用空气弹簧悬挂。牵引电机弹性悬挂在转向架上,并且通过齿形联轴器将功率传递到轮对齿轮上。牵引设备动车组的牵引设备沿列车分散布置,并且绝大多数都安装在车体底板下。采用三相交流传动,其每台牵引变压器的设计容量均为。牵引变压器和线性滤波器都装在 个柜与牵引变压器车相邻 的 辆 车从独 立 的牵引绕组获得 路 电压。这 节车上都装有变流单元,由四象限变流

6、器、最大电压为的直流中间电路和给 台牵引电机供电的脉冲逆变器构成。传动控制单元的核心是系统。中间直流电路也给涡流制动提供稳定的电压。在多电流制情况下,最大的不 同是牵引变压器车。为使动车组能在直流供电线路上运行,四象限变流器设计成升压或降压的斩波器,并与安装在牵引变压器车上的其他线性滤波器和其他开关设备协同工作。直流中间电路和脉冲逆变器不管是在直流或交流供 电线路上,都以完全相 同的方式运行。制动装置按照 标准,电子制动控制装置 与电空制动控制相联合,这样 即使在制动电子 电路故障的情况下,列车也可 以全速运行。制动控制装置首先启动再生制动,然后 紧接着启动机械制动。的机械和动力制动装置与 基

7、本相同,不同点在于其零磨耗 和连续线性调整 的涡流制动装置。这种制动装置作为一种系列设备首次安装在 上。的所有 个非动力转 向架上都装有制动磁铁,它们从 中间直流 电路中获得相应 的脉冲电流。节编组的列车的制动装置吸收的最大功率为。每个非动力转 向架都留有 个 长的安装磁铁的空间。这意味着每列 节编组的列车由线性涡流制动产生 的最大制动力为。制动绕组已经过改进,大幅度减少 了它对信号转换元件 的干扰。在轨道和列车之间保持正常的行车间隔的情况下,涡 流制动引起的钢轨变热可 以保持在临界值以下。车载电源装备了 直流车载供电网络。列车母线由牵引变压器车上 的 自备变流器供电。这种 变流器 由牵引变压

8、器上的 个独立绕组供电,具有 内置冗余,总功率为。在 节编组列车中,如果其中 台变流器发生故障,个相邻牵引单元的 母线将连在一起。每节车上的用 电设备由接在 母线上 的变流器供电,变流器的频率可 固定不变或可变。主加热器和辅助加热器都直接 由 线路供电,三相设备的逆变器的功率都统一设计成,它在发生故障情况下也能提供足够备用能量。但在这样 的条件下,不能变频运行。台 稳压器 电池充电器复合装置向 母线供电,该母线再向车内照明设备、车门、制动控制装置、旅客信息系统 以 及牵引和列车控制装置供 电。空调 系统长期以来,飞机空调装置是采用空气作为中间气体 冷却空气装置。西 门子公司 年开始研究 以空气

9、作为铁路空调装置的中间介质,并在 年签订了包括其试验模型结构在 内的开发合同,最后在运行的 车辆上进行 了试验。年,决定在 上选择以空气作为制冷 中间介质的空调装置。与 上采用的传统空调装置相 比,每节车的空调设备质量减小 了约。制冷在闭合环路中进行。这个环路 由电机 压缩机、制冷装置和环境 负载热交换器等基本单元组成。每节 车上 的空 调 装置都有其 自己 的控制和调节 系统,控制和诊断数据通过车内母线交换。测里、控 制和诊断装置动车组有基于列车通信网 的测量和控制系统。列车和车辆母线都采用 冗余设计。测量和控制系统的核心是列车通信总线,它与 节端车的车辆总线通过连接器相连。该连接器也采用冗

10、余设计,并符合标准。列车每节车上所有 的计算机设备,如牵引和列车控制装置、连续式列车 自动控制系统 和旅客信息系统的中央计算机,都直接与车辆总线相连。普通 的 控制电路 用于压缩空气装置和控制开关信号 也通过输人和输出装 置与车辆总线相连。每节端车都有 个 中央控制单元 天用于控制和监测整个牵引单元的运行。它是最高层的电子 系统。该系统也用 于管理 组列车 内和连挂的几组列车之间的数据交换。中央诊断系统 的功能是处理各种诊断子系统记录的事件,并对每个牵引单元、多单元组以及整个列车的诊断系统的信息进行分级处理后,传给司机、乘务员 和车上 的技术员,也 可以通过无线通信直接将数据传给维修车间。它

11、的主要优越性表现在提高列车的可靠性 以及降低维修成本两方面。正在工作的司机室 内的显示器可 以 向司机提供车辆部件 的故障信息。这些故障或者是 司机采取某些措施后 能够解决的,或者是 由于特殊原因而司机无法解决的。司机和乘务员都能通过其工作的司机室 内的终端或乘务员室 内的终端 了解它们所负责区域 内详细 的故障情况。从这个显示器也能获得 已知故障的显示。只 有那些实 际上 已 输人 到系统 中的重大故障信息,才立 即被传送到最高层诊断系统 中。旅客信息系统车内通信列车内部信息功能 由列车乘务员室 内的旅客信息系统数据中心控制,该中心包括车内公共广播系统、无线电话和车 内应急通信系统。每个终端

12、通过音频线路直接与控制 中心 相连。应急通信系统终端与每个车辆 的计算机相连,如果控制 中心发生故障,信息可 以直接传到司机室。司机的车内应急通信终端既与控制中心相连,也与车内应急通信系统相连,这样不管发生什么情况都可以发 出通告。与公共通信网络的连接在旅客信息 系统的控制 中心也实现了与公共通信网络的连接,可为所有 的车内旅客提供如磁卡电话、传真等公共通信服 务。为与公共通 信网络连接,可 以 通过 网络通路提供语音服务,通过 通路提供语音和数据传输服务。为了连接“ ”和“ ”网络的私人蜂窝移动电话,将 转发器调到了相应 的频率。娱乐设施视 听装置采用 了与家用视 听传输系统相 同的原理。控

13、制 中心通过沿列车布置的高频母线传输视 听信息。车内所有 座位都配有音频接 收装置,而视频接收装置 只 装在头等车的座椅背后,正对着后排座椅。数据通信旅客信息 系统的数据 中心控制如下项 目 列车上 的所有显示器 内部和外部进路显示器、大型 旅客信息显示板、旅客信息 个人信息和服务呼 叫 座席预订。内部设施在端车的前 门和司机室之间,有个娱乐室,仅通过 个玻璃墙与司机室隔开,旅客可 以观赏前方线路的景色。所有车辆的客厅都采用开放式结构,只有 的头等车内有几个传统的包间。配有餐车。相邻的两车之间的车间过道是 个双层可伸缩的连接器 象个整体 和 个单边底板。在车辆的两端,车间过道通过连接机构与相邻

14、车的端墙相连。车辆两端的滑动门可 以锁闭,并可作为防火门。车门的台阶与 和 相同,并针对高度为 和 种标准的站 台进行 了优化设计。动车组的维修和保养动车组运用维修设施分布德国 动车组维修体制实行定期检测、保养与状态修相结合,采用部件互换修和主要部件集中修相结合的方法,可分为、 、类。类负责动车组 日常运行检测和主要部件补充检查 类负责动车组低级修或小规模修,并兼作临修 类负责动车组高级修或大范 围修理 如车体更新、油漆、座椅更换、大事故修复等。德国铁路 动车组维修设施,类有 处 科隆、巴 塞尔、莱 比锡 类有 处 汉堡、柏林、慕尼黑 和一 、法兰克福和一,另有正在建设中的多特蒙德 类有 处

15、纽伦堡。动车组修程动车组修程如表 所示。行检查、整备及互换修 主要零部件 由纽伦堡工厂或相关生产厂承担。段外设有动车组的外皮洗刷、轮对动态检测和走行部的检查坑等设施 段内负责动车组的检测、保养、检修,转向架和轮对更换,内部清扫,餐车整备,上砂上水,集便接收等工作。慕尼黑动车段的检修主库为 线库,主库尺 寸 长 宽为。库内设有 层作业面 底层作业面的地平面标高低于库内轨面标高,检查坑低于库内轨面标高中层作业面与车辆地板面平齐,高于库内轨面标高 车顶工作台为移动式,作业面高于库内轨面标高,工作台设有伸臂吊,便于起吊动车组任何位置处的车顶设备。两股道设有轨道桥,采用气垫式设备可更换动车组转 向架或轮

16、对 股道之间还设有集便接收装置 为了提高工作效率,工人在库 内用 自行车作为交通 和小件运输工具进行联系,包括一些零件的取送。检修库设有地下室,地面低于库内轨面标高,上下水管道、排污管道、采暖管道等均设 于地下室 内。慕尼黑动车段分仓库、动 力及空调、通信及信息、车内设备、牵引高压设备、走行部及制动等 个生产班组。共有生产人员 人左右。其中 人三班倒,做 级和 级的检修工作,每 检修一列 人两班倒,做、 、及 的检修工作,每 检修一列。动车组装有先进的列车故障诊断系统,能 自动记录全部 电气故障信息,并且 以 编码形式把列车乘务人员发现的其他故障一起输入该诊断 系统 中。通过动 拖 车总线、列

17、车总线及列 车无线 电,把采 集 的所有 故 障信息一 起 通 过一网,将数据快速、及时地传输到动车段 段内又借助于高效电子数据处理装置,能在动车组进人维修前约,制订下一 步维修措施 使用调度程序将诊断结果转换成工作指令打印出来,该工作指令含有维修人员所需 的包括材料及 图纸 的编号在 内的全部资料 维修人员工作结束后,将信息再逐级反馈 回列车故障诊断系统。列车在人检修库之前进行轮对检查诊断,列车以一的速度通过人库线。为了加强对车轮踏面的诊断工作,进行清洗的所有列车都要通过诊断装置进行检查,以检查出轮对踏面的裂纹、磨损和 不 圆度。该装置设在清洗设备的后面,首先通过激光检测车轮的外形几何尺寸,

18、然后通过一段测量轮对的专用设备,测量出车轮的不 圆度及擦伤、剥离等情况 检查后将结果传至设在维修厂 内的 记录系统 同时 列车的故障诊断系统也会将信息提前发送至 记录系统。慕尼黑动车段调度根据 记录系统的信息对班组 和工人进行分工。列车设有污水真空排除装置。高速列车装有封闭式厕所系统,拖车地板下设有不小于 的污水箱。高速列车每次在检修段停留时,必须通过污水真空排除装置,将污水箱内的污水排净,并将污水排入城市下水道。为了排除污水,段 内还设有排污管道、真空 中心及污水处理系统。列车外部清洗。列车外皮清洗作业通 常在列车完成一次运行后进行,清洗设备可确保对整个列车外皮进行清洗列车清洗运行速度为,采用推或拉方式通过清洗设备。清洗库设有水 回收设备。下上接第 页轮对及转向架更换。当高速列车的拖车和动车轮对与转向架出了故障时,应进行更换。更换轮对和转向架采用轨道桥架空轨结构。其中更换轮对还采用了气垫式设备。逆变器的维修保养。其半导体元件本身不需要检修,如有损坏可直接更换。逆变器都带有检测设备,随时检测其状态,发生问题及时更换。逆变器的保养主要是运动件的保养,如冷却系统的风扇、轴承、过滤器等。当然,逆变器也可随着其他部件的解体检修而一同拆卸检查。交流电机的检修。交流电机本身检修工作量很小。这部分主要