日本新干线高铁动车组基本构造及技术

铁道概论精品在线开放课程动车组目录Contents1概述2动车组基本构造及技术特点3动车组检修1、概述学习目标什么是动车组？

由若干带动力的车辆（动车）和/或不带动力的车辆（拖车）组成、固定编组、以单元为单位进行设计的一组列车。

“动车组”：“单元式组合”。“单元”是这种中最突出和最核心的概念。“单元”指若干车辆以特定方式连挂以实现特定功能的编组。单元制动单元自走单元随走单元运营单元特殊单元一、概述T：Trailer拖车M：Motor动车C：Cabin驾驶室车K：Kitchen带酒吧车S：Special一等车P：Pantograph受电弓

动车组以固定编组运营，不能解编。往返不需调头。一、概述一、概述动车组的优越性大功率牵引传动系统是实现高速的原动力，VVVF交流传动系统是理想选择；具备优越高速动力学的转向架，以实现高速的安全、可靠与舒适性；大容量、高可靠性的制动系统；优良的空气动力学性能轻量化设计；控制噪声，提高气密性，改善空调与通风；安全保障与监控技术。1234动车组分类按牵引动力分：电动车组

内燃动车组

磁悬浮动车组一、概述动车组分类一、概述按动力配置方式分：动力集中型动车组：是指将列车电器和动力设备集中安装于位于列车两端的动力车上，仅动力车的轮对是动力轮对，动力车不载客的动车组。

动力集中系动车组非常少见，目前已知只有德国ICE1的2动车12拖车编组动力分散型动车组：是将由电机驱动的动力轮对分散布置在列车的全部或部分轮对上，同时将列车的主要电器和机械设备吊挂在车辆下部，列车全部车辆可载客的列车模式。

动力分散动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向。一、概述一、概述我国和谐号动车组引进动车组技术—CRH系列两种速度等级的四种动车组:200公里级：CRH1、CRH2、CRH5300公里级：CRH2-300、CRH3一、概述我国和谐号动车组庞巴迪-青岛动车组——CRH1四方/川崎动车组——CRH2唐山/西门子动车组——CRH3长春/阿尔斯通动车组——CRH5一、概述我国和谐号动车组主要用于城际间的中短途运输。CRH1原型车Regina庞巴迪最高运营时速200公里；在北欧地区使用广泛，运营数量大，技术成熟；理想的中短途客运和城际交通用车。13CRH1CRH1CRH1动车组由8辆车组成，5动3拖，首尾设司机室，可双向驾驶。全车设一等车、二等车、餐车等，配备有残疾卫生间。定员668人，两列重联编组或提供1336个座席。全部动力在车底下，动力分散，起动加速很快，停车也快。CRH115CRH2原型车E2-1000川崎重工设计时速315公里，运营时速275公里；代表日本新干线最先进的动车组技术；可满足中国铁路高速客运需要。主要配属在北京以南地区CRH2CRH2CRH2动车组由8辆车组成，4动（M）4拖（T），定员610人，首尾设司机室，可双向驾驶，运营时速200～250公里，铝合金车体，轴重小于14吨。CRH3CRH3原型车Velaro-E西门子设计时速350公里，运营时速350公里；代表西门子最先进的动车组技术；可满足中国铁路高速客运需要。CRH3动车组为4动4拖8辆编组，定员601人，。CHR5原型车SM3阿尔斯通设计时速220公里；技术成熟、是欧洲广泛使用的列车之一；适合高寒地区使用。18CRH519CRH5CRH5主要配属在北方地区，由8辆车组成，5动3托，定员622人，首尾设司机室，可双向驾驶，运营时速200～250公里。以CaTiO3为例讨论其配位关系Ca2+Ti4+O2-结构描述Ca2+位置O2-位置Ti4+位置CNCa2+=12(O)CNO2-

=6(4A+2B)CNTi4+=6(O)O2-和半径较大的Ca2+共同组成立方紧密堆积(面心结构)，Ti4+填充在位于体心的八面体间隙中。电气主接线概述牵引变电所（包括分区所、开闭所）的电气主接线是指由隔离开关、互感器、避雷器、断路器、主变压器、母线、电缆等高压一次电气设备，按一定顺序连接的用于表示接收和分配电能的电路。它反映了牵引变电所的基本结构和性能，在运行中表明电能的输送和分配关系、一次设备的运行方式，成为实际运行操作的依据。

电气主接线概述

表明一次电气设备相互连接关系和工作原理的电气接线图，称为主接线图。主接线图用国标图形文字符号（见表3-1）画出。主接线一般用单线图表示。单线图是表示三相交流电气装置中一相连接顺序的图。局部图由于三相不完全相同，则用三线图表示。电气主接线概述学习电气主接线的目的：①了解牵引变电所的结构。②熟悉牵引变电所倒闸作业的内容、倒闸作业的原则、倒闸作业的安全操作步骤。③了解电气主接线对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护装置的设置、整定及主变压器可靠、经济、安全运行有密切关系。④掌握主接线的运行方式，主变压器、馈线断路器的备用方式。电气主接线概述牵引变电所内倒闸作用的安全操作步骤：①明确主接线正常运行时两回电源的供电状况及主接线中各开关的通断状况；②停电时，先停负荷，后停电源；送电时，先送电源，后送负荷；③隔离开关与断路器串联时，隔离开关应先合后分；④隔离开关与断路器并联时，隔离开关应先分后合；⑤隔离开关带接地闸刀时，送电时应先断接地闸刀，后合主闸刀。停电时应先断主闸刀，后合接地刀。变配电所的主接线我国铁路供电图纸中采用的电气元件文字符号比较混乱，虽然国家早就推荐使用国标，但大部分的图纸仍采用旧的文字符号，或者国标符号和旧符号混用，为了便于学习者阅读变电所的原始图纸，在表3-2中对变电所高压设备的文字符号、主要特点与作用进行说明。变配电所的主接线牵引变电所电气主接线高压侧（电源侧）接线方式变配电所的主接线AT所电气主接线

AT供电方式下，每隔10~15km设置一个AT所，AT所的位置有3种：供电臂首端，不单独设置AT所，置于牵引变电所内；供电臂之中，设置AT所，或者设置AT开闭所；供电臂末端，设置AT分区所。

变配电所的主接线分区所电气主接线课题1文件资料与技术准备1．图样会审和设计变更（1）

图样会审：图纸会审是由设计、施工、监理单位以及有关部门参加的图纸审查会，其目的有两个：一是使施工单位和各参建单位熟悉设计图纸，了解工程特点和设计意图，找出需要解决的技术难题，并制定解决方案；二是解决图纸中存在的问题，减少图纸的差错，使设计达到经济合理、符合实际，以利于施工顺利进行。图纸会审程序通常先由设计单位进行交底，内容包括：设计意图，生产工艺流程，建筑结构造型，采用的标准和构件，建筑材料的性能要求；对施工程序、方法的建议和要求以及工程质量标准与特殊要求等。钙钛矿晶体结构OAB钙钛矿结构中基本的(AO3)4-(111)面的密堆层氧八面体共顶点连接，组成三维网络，根据Pauling的配位多面体连接规则，此种结构比共棱、共面连接稳定。共顶连接使氧八面体网络之间的空隙比共棱、共面连接时要大，允许较大尺寸离子填入，即使产生大量晶体缺陷，或者各组成离子的尺寸与几何学要求有较大出入时，仍然能够保持结构稳定；并有利于氧及缺陷的扩散迁移。钙钛矿结构中的离子半径匹配应满足下面关系式：式中RA、RB、RO分别代表A、B、O的离子半径，t称为容差因子（ToleranceFactor）。t=1时为理想的结构，此时A、B、O离子相互接触。理想结构只有在t接近1或高温情况下出现。2）结构特点：t=0.77~1.1之间时，ABO3化合物为钙钛矿结构；t<0.77时，以铁钛矿形式存在；t>1.1时，以方解石或文石型存在。A、O离子半径比较相近，A与O离子共同构成立方密堆积。正、负离子电价之间应满足电中性原则，A、B位正离子电价加和平均为(+6)便可。由于容差因子t

范围很宽及A、B离子电价加和为(+6)便可，使结构有很强的适应性，可用多种不同半径及化合价的正离子取代A位或B位离子。

简单的：A1+B5+O3，A2+B4+O3，A3+B3+O3

复杂的：A(B

1-xB

x)O3,(A

1-xA

x)BO3,(A

1-xA

x)(B

1-yB

y)O3

例：由热运动引起的自发极化自发极化主要是由晶体中某些离子偏离了平衡位置，使单位晶胞中出现了偶极矩，偶极矩之间的相互作用使偏离平衡位置的离子在新的位置上稳定下来，同时晶体结构发生了畸变。BaTiO3：钙钛矿型结构••••••••

°°立方晶系（大于120oC）：晶胞常数：a=4.01A

氧离子的半径：1.32A

钛离子的半径：0.64钛离子处于氧八面体中，两个氧离子间的空隙为：4.01－2×1.32=1.37钛离子的直径：2×0.64=1.28钙钛矿降温过程中结构畸变，对称性下降：如果在一个轴向发生畸变（如c轴伸长或缩短）

四方晶系如果在两个轴向发生畸变

正交晶系若沿体对角线[111]方向发生畸变

三方晶系菱面体格子由于畸变，使一些钙钛矿晶体结构中正、负电荷中心不重合，即晶胞中产生偶极矩，产生自发极化。2.2.2

压电和热释电效应在机械应力的作用下介质发生极化，形成晶体表面电荷的效应称为压电效应。反之，当外加电场于晶体，晶体发生形变的效应称为逆压电效应。逆压电效应也称电致伸缩效应。这样的性质称为晶体的压电性。具有压电效应的晶体称为压电体。热释电效应：具有自发极化的晶体在温度发生变化，其极化状态的发生改变，使电介质对外显电性。铁电晶体中存在着自发极化方向不同的小区域，那些自发极化方向相同的区域称为电畴。

2.2.3

铁电性自发极化的方向可以随着外加电场的方向改变而改变，从而使这种晶体具有铁电性，该晶体称为铁电晶体。钙钛矿(ABO3)型铁电体是为数最多的一类铁电体。在一定温度范围内，铁电体必然是压电体，而压电体则不一定是铁电体。铁电体的极化强度P与外电场E之间存在电滞回线，因而，可用是否存在电滞回线来判断是否是铁电体。对于自发极化而言，从宏观统计来看，晶体中存在着各个方向的自发极化和电畴，它们相互抵消，宏观上对外不呈现极性。外电场作用时，沿电场方向极化畴长大，逆电场方向的畴消失，其它方向分布的电畴转到电场方向，极化强度随外加电场的增加而增加，一直到整个结晶体成为一个单一的极化畴为止。如再继续增加电场只有电子与离子的极化效应，和一般电介质一样。边操作importnetworkxasnx

FG=nx.Graph()

FG.add_weighted_edges_from([(1,2,0.125),(1,3,0.75),(2,4,1.2),(3,4,0.275)])

forn,nbrsinFG.adjacency():

fornbr,eattrinnbrs.items():

data=eattr['weight']

print('(%d,%d,%0.3f)'%(n,nbr,data))也可以使用下述代码访问所有带权的边：foru,v,dinFG.edges(data='weight'):print((u,v,d))带有权重的图importmatplotlib.pyplotasplt

importnetworkxasnx

G=nx.Graph()

G.add_edge('a','b',weight=0.6)

G.add_edge('a','c',weight=0.2)

G.add_edge('c','d',weight=0.1)

G.add_edge('c','e',weight=0.7)

G.add_edge('c','f',weight=0.9)

G.add_edge('a','d',weight=0.3)

elarge=[(u,v)for(u,v,d)inG.edges(data=True)ifd['weight']>0.5]

esmall=[(u,v)for(u,v,d)inG.edges(data=True)ifd['weight']<=0.5]

pos=nx.spring_layout(G)#positionsforallnodes

#nodes

nx.draw_networkx_nodes(G,pos,node_size=700)

#edges

nx.draw_networkx_edges(G,pos,edgelist=elarge,width=6)

nx.draw_networkx_edges(G,pos,edgelist=esmall,width=6,alpha=0.5,edge_color='b',style='dashed')

#labels

nx.draw_networkx_labels(G,pos,font_size=20,font_family='sans-serif')

plt.axis('off')

plt.show()图操作importnetworkxasnximportmatplotlib.pyplotaspltG=nx.DiGraph()G.add_edges_from([('n','n1'),('n','n2'),('n','n3')])G.add_edges_from([('n4','n41'),('n1','n11'),('n1','n12'),('n1','n13')])G.add_edges_from([('n2','n21'),('n2','n22')])G.add_edges_from([('n13','n131'),('n22','n221')])G.add_edges_from([('n131','n221'),('n221','n131')])G.add_node('n5')nx.draw(G,with_labels=True)plt.show()2.动车组基本构造2.1动车组车体动车组车体结构的要求车体的轻量化设计：铝合金、不锈钢良好的空气动力学性能：流线型车头严格的车辆气密性要求：密封胶条、气密性风挡其他：防火等钢结构安装准备单元概述：本单元讲述钢结构安装前图样会审、设计变更、施工组织设计、文件资料的准备，作业条件准备，人员、材料、机具、道路等的准备。学习目标：通过本单元的学习使学生了解钢结构安装前需作的准备工作，使学生做到心中有数，又充分准备进行安装施工。课题1文件资料与技术准备1．图样会审和设计变更（1）

图样会审：图纸会审是由设计、施工、监理单位以及有关部门参加的图纸审查会，其目的有两个：一是使施工单位和各参建单位熟悉设计图纸，了解工程特点和设计意图，找出需要解决的技术难题，并制定解决方案；二是解决图纸中存在的问题，减少图纸的差错，使设计达到经济合理、符合实际，以利于施工顺利进行。图纸会审程序通常先由设计单位进行交底，内容包括：设计意图，生产工艺流程，建筑结构造型，采用的标准和构件，建筑材料的性能要求；对施工程序、方法的建议和要求以及工程质量标准与特殊要求等。然后，由施工单位（包括建设、监理单位）提出图纸自审中发现的图纸中的技术差错和图面上的问题，如工程结构是否经济、合理、实用，对设计图中不合理的地方提出改进建议；各专业图纸各部分尺寸、标高是否一致，结构、设备、水电安装之间，各种管线安装之间有无矛盾，总图与大样之间有无矛盾等，设计单位均应一一明确交底和解答。会审时，要细致、认真地做好记录。会审时施工等单位提出的问题由设计解答，整理出“图纸会审记录”，由建设、设计和施工、监理单位共同会签，“记录”作为施工图纸的补充和依据。不能立刻解决的问题，会后由设计单位发设计修改图或设计变更通知单。项目技术负责人组织各专业技术人员认真学习设计图纸，领会设计意图，做好图纸审查会前的图纸自审，一般采用先粗后精，先建筑后结构，先大后细，先主体后装修，先一般后特殊的方法。在自审图纸时，还应注意：一是图样与说明要结合看，要仔细看设计总说明和每张图纸中的细部说明，注意说明与图面是否一致，说明问题是否清楚、明确，说明中的要求是否切实可行；二是基础图与钢结构安装图要结合看，要对照土建和机、电、水等图纸，核对基础安装之间有无矛盾，预埋铁件、预留孔洞位置、尺寸和标高是否相符等，并提前将自审意见集中整理成书面汇总。总结图样会审的内容一般包括：1）设计单位的资质是否满足，图样是否经设计单位位正式签署；2）设计单位做设计意图说明和提出工艺要求，制作单位介绍钢结构主要制作工艺；3）各专业图样之间有无矛质；4）各图样之间的平面位置、标高等是否一致，标注有遗漏；5）各专业工程施工程式序和施工配合有无问题；6）安装单位的施工方法能否满足设计要求。（2）设计变更

在施工图样在使用前、使用后均会出现由于建设单位要求，或现场施工条件的变化，或国家正策法规的改变等原因而引起的设计变更。设计变更不论何原因，由谁提出都必须征得建设单位同意并且办理书面变更手续。设计变更的出现会对工期和费用产生影响，在实施时应严格按规定办事以明确责任，避免出现索赔事件不利于施工。2．施工组织设计工程项目明确后，应该认真编写施工组织设计，编写要突出钢结构安装的特点，对施工组织及部署的科学性、施工工序的合理性、施工方法选用的技术性、经济性和实现的可能性进行科学的论证；能够达到科学合理地指导现场，组织调动人、机、料、具等资源完成装配式安装的总体要求；针对一些技术难点提出解决问题的方法。专项施工组织设计的基本内容应包括以下几项：（1）施工组织设计的编制依据

1）合同文件。上级主管部门批准的文件，施工合同，供应合同等。

2）设计文件。设计图、施工详图、施工布置图、其他有关图样。

3）调查资料。现场自然资源情况（如气象、地形）、技术经济调查资料（如能源、交通）、社会调查资料（如政治、文化）等。

4）技术标准。现行的施工验收规范、技术规程、操作规程等。５）其他。建设单位提供的条件、施工单位自有情况、企业总施工计划、国家法规等其他参考资料。（2）施工组织设计的内容

1）工程概况及特点介绍；工程总体简介：工程名称、地址、建筑规模和施工范围；建设单位、设计、监理单位；质量和安全目标。工程设计结构及建筑特点：结构安全等级、抗震等级、地质水文、地基与基础结构以及消防、保温等要求。同时，要重点说明钢结构的体系形式和工艺特点，对工程难点和关键部位要有清晰的预判。

2）施工部署。合理划分流水施工段是保证钢结构工程施工质量和进度以及高效进行现场组织管理的前提条件。对于钢结构应该编制预制构件明细表。钢构件明细表的编制和施工段的划分为预制构件生产计划的安排、运输和吊装的组织提供了非常重要的依据。2.动车组基本构造2.1动车组车体2.动车组基本构造2.2动车组转向架2.动车组基本构造2.2动车组转向架2.动车组基本构造2.2动车组转向架2.2动车组转向架2.动车组基本构造车钩装置采用机械、风管、电气三者均能同时实现连接的柴田式密接车钩。车钩装置主要由钩体和缓冲器等组成。车钩装置包括端部车钩装置和中间车钩装置。端部车钩为全自动式，中间车钩为半自动式。此外还有救援和回送时使用的过渡车钩。缓冲器装在车钩后端，端部和中间缓冲器的吸震性能不同。2.动车组基本构造2.3车钩装置密接式自动车钩及缓冲器密接式车钩及缓冲器车头罩内。车钩上方设置了电