轨道交通车辆新技术 课件 项目六 既有线提速车辆技术

摆式列车：技术、分类与应用探索摆式列车的概述、分类及转向架介绍01认识摆式列车02摆式列车的概述CONTENTS03摆式列车的分类04摆式列车的转向架认识摆式列车认识摆式列车摆式列车是一种车体在转弯时可以左右倾斜摆动的列车，能够在普通路轨上的弯曲路段高速驶过而无需减速。摆式列车定义摆式列车由车体、走行部和倾摆系统3大部分组成，其中倾摆系统又由倾摆执行机构、作动器和控制系统组成。摆式列车组成摆式列车运行时,先由控制系统根据轨道的具体情况来控制作动器工作,然后输出给倾摆执行机构。摆式列车运行原理倾摆执行机构再使列车发生倾摆,最后仍然由控制系统对列车倾摆角进行检测,控制作动器的工作。摆式列车关键装置摆式列车的概述摆式列车的概述摆式列车组成摆式列车由车体、走行部和倾摆系统3大部分组成，其中倾摆系统又由倾摆执行机构、作动器和控制系统组成。摆式列车定义摆式列车是一种车体在转弯时可以左右倾斜摆动的列车，能够在普通路轨上的弯曲路段高速驶过而无需减速。摆式列车运行原理摆式列车运行时,先由控制系统根据轨道的具体情况来控制作动器工作,然后输出给倾摆执行机构。摆式列车的优势摆式列车所独有的一套装置，也是摆式列车的关键所在，可以提高列车的稳定性和乘坐舒适度。倾摆系统的重要性倾摆执行机构再使列车发生倾摆，最后仍然由控制系统对列车倾摆角进行检测，控制作动器的工作。摆式列车的分类自然倾斜式摆式车体结构简单应用实例目前西班牙Talgo、日本381系列为自然倾斜式，并且日本381还采用了加装控制风缸的办法，来辅助强制车体倾斜。倾斜方式自然倾斜式摆式车体是一种无源摆式车体，由滚轮装置和高位空气弹簧支承，当车辆通过曲线时，车体自然地向曲线内侧倾斜。倾斜角度自然倾斜式摆式车体倾斜角度可达到3.5°～5°，能提高常规列车曲线运行速度14%～16%。存在问题自然倾斜式摆式车体存在车体倾斜滞后现象，目前在进入曲线或驶出曲线时，车体倾斜滞后，影响乘坐体验。强制倾斜式摆式车体具有摆动角度大等优点强制倾斜式摆式车体是一种有源摆式车体，利用曲线检测装置、车载计算机控制装置和倾摆传动装置进行倾摆。倾斜方式强制倾斜式摆式车体的倾摆角度一般为8°，最高可达到10°，能够显著提高常规列车曲线运行速度，幅度可达30%～35%。倾摆角度强制倾斜式摆式车体具有摆动角度大、提速幅度大等优点，是摆式列车发展的重要方向，未来有希望得到更广泛的应用。倾摆系统摆式列车的转向架X2000转向架x2000是瑞典ABB公司开发成功的摆式列车，是目前世界上较为成功的摆式列车之一。柔性定位转向架X2000摆式列车转向架为一系柔性定位转向架，轮对摇头定位刚度较小，易于趋于径向。曲线通过能力强与普通的刚性较大的转向架相比，X2000摆式列车在通过曲线时轮对可较容易地趋于径向。瑞典X2000摆式列车转向架瑞典X2000摆式列车转向架123这种转向架在半径较大的曲线上趋于曲线径向的能力较好，但曲线半径较小时，导向效果不佳。导向效果不佳在摆枕和摇枕之间设置车体倾摆机构，属于簧间摆结构，倾摆机构布置在一、二系悬挂之间。倾摆机构设置采用簧间摆结构，二系弹簧和车体一起倾摆，二系弹簧受力不受倾摆的影响，受力状况较好。簧间摆结构瑞典X2000摆式列车转向架

倾摆角不足一般情况下，不需要二系横向主动悬挂装置。缺点是在倾摆过程中，二系弹簧要变形，车体实际倾摆角小于理论倾摆角。倾摆机构组成车体倾摆机构由四根“八”字形吊杆和两个液压作动器组成，作动器一端位于摆枕上，另一端位于摇枕上。吊杆与作动器作用车体和倾摆机构的重量通过吊杆机构坐落在摇枕上，液压作动器负责提供倾摆力量，推动车体发生倾摆。德国VT611摆式动车组转向架VT611转向架在摇枕和构架之间有车体倾摆机构，车体倾摆机构为四根“八”字形吊杆和一个滚珠丝杆直线驱动的电动调节器。摇枕与构架横梁吊杆与构架横梁位于摆枕和构架横梁之间，车体和倾摆机构的重量通过吊杆机构坐落在构架横梁上。VT611摆式动车组转向架是带有机电式主动倾摆装置的转向架，该转向架是专门为VT611型摆式动车组而开发的。意大利ETR460摆式列车转向架ETR460转向架一系悬挂为两组螺旋弹簧，轮对采用带弹性节点的拉杆定位。ETR460转向架ETR460转向架的另外一个特点是二系横向采用了主动悬挂装置，能够提高列车的稳定性和乘坐舒适度。ETR460特点转向架设有一系垂向减振器、二系横向和垂向减振器以及抗蛇行减振器。横向主动悬挂倾摆机构置于转向架之内，车体通过吊杆吊挂在转向架的摇枕上。倾摆机构设置转向架二系采用高圆簧，满足车体倾摆所需要的垂向变形，使转向架具有较小的横向刚度。二系横向主动悬挂0201030405谢谢观看项目一轨道交通发展史变革轨道：跨时代的交通技术可变轨距技术01可变轨距技术的概述02可变轨距技术的发展现状CONTENTS03地面变轨装置04自动轨距转换安全保障关键技术可变轨距技术的概述全球轨距分布米轨（1000毫米）占据世界铁路的8%，是铁路轨道的一种制式。米轨占比窄轨铁路标准轨距宽轨窄轨铁路（1067㎜）占据世界的7%，是一种比标准轨距更窄的铁路制式。标准轨（1435毫米）占据世界铁路的59%，是应用最广泛的轨距标准。宽轨（大于1435毫米，6种轨距）占据世界铁路的22%，是轨距较宽的铁路制式。轨距间互联互通的方式直接换乘更换转向架和轮对采用第三线可变轨距列车人员下车，货物卸车，效率很低，特别是货物运输。在原轨道上多修一条轨，加入地面设备成本，需特殊信号机和道岔转辙机设备。把车辆架起来，更换不同轨距的转向架和轮对，技术含量低，实现效率较快。可变轨距转向架和配套的地面变轨装置，技术含量高，省时便捷，实现跨轨距不停车自动快速通行。可变轨距技术的发展现状日本铁路概况日本铁路以新干线为代表的1435mm准轨与以JR既有线为代表的1067mm窄轨两大轨距。都营新宿线都营新宿线上采用1372mm窄轨，比中国线路情况复杂，因此日本较早启动可变轨距技术研究。可变轨距转向架研究日本可变轨距转向架的研究使动力转向架具有实现可变轨距的可能性。日本日本可变轨距转向架研究方向日本可变轨距转向架研究分两大方向，一是车轮与牵引电动机一体化的独立车轮旋转方式转向架；二是采用平行万向轴驱动装置的左右车轮整体旋转式转向架。可变轨距车技术研究日本研究了三代可变轨距车技术，第一代实验车辆从1999年到2006年间，陆续在西日本与九州的区域间路线实验运行。可变轨距车技术第二代第二代轨距可变列车试验车以大型化以及高速安定为目标，2009年12月24日，在日本九州新干线川内车站至新水俣车站间，轨距可变列车试验车达成了时速270公里的速度试验。日本可变轨距车技术第三代第三代轨距可变列车试验车预定在2022年九州新干线长崎线通车时使用。日本存在的问题日本可变轨距技术存在的问题包括转向架重量过大、成本过高，轨距改变机构结构复杂，可靠性不能满足实用商业运行的需要。西班牙研究可变轨距技术：最早开始研究可变轨距技术的是欧洲的西班牙，拥有最成熟的可变轨距技术，并由两大厂家生产可变轨距技术产品。掌握专利技术：西班牙主要两个厂家生产可变轨距技术产品，Talgo-RD和CAFBRAVA，两大厂家技术成熟，控制着可变轨距的大量专利技术。CAF转向架产品：CAF是一家主要生产转向架的公司，其转向架产品可以和车体结合，为铁路车辆提供稳定的支撑和导向。Talgo可变轨距列车：Talgo是西班牙一家最早的可变轨距列车生产厂家，可追溯到1969年，并生产制造应用在低温环境下的俄罗斯铁路和应用在风沙特殊环境的哈拉曼高铁的车辆。Talgo可变轨转向架设计要点：Talgo可变轨转向架设计的几个要点包括轮对不共轴、独立旋转，变轨器带有自动锁定轮对/解锁装置，变轨器一端宽一端窄，分别对应两种目标轨距，轮对被强行挤到目标轨距。0102030405中国启动时速400公里可变轨距高速列车研究中国于2016年10月启动了时速400公里可变轨距高速列车研究，旨在满足“一带一路”沿线国家跨国联运需求，实现不同轨距铁路上运营，为“一带一路”沿线国家的互联互通提供技术支撑。下线时速400km/h可变轨高速动车组2020年10月21日，中国成功下线了时速400km/h的可变轨高速动车组，实现了转向架地面自动变轨距，使列车能够自由驰骋在不同轨距的铁路线上。变轨距转向架地面变轨装置中车四方所研发了“变轨距转向架地面变轨装置”，是其中重难点关键装备。中车四方所历时近2年，从零开始，迎难而上，打破国外技术封锁，先后攻克多项关键技术。地面变轨装置地面变换装置基本结构可变轨距技术的地面装备和转换基本原理类似，地面变换装置基本可分成准轨引路、轨距变换部、窄轨引路三部分。地面变换装置组成当列车经过时，轴箱支承轨会承受列车的重量，数百个辊子组成的轴箱支承轨能够确保列车平稳行驶。轴箱支承轨作用通过解锁导轨打开轴箱锁销，车轮处于可以左右移动的状态，导向轨将车轮横向推到指定的位置后锁销锁紧。锁销打开与关闭完成转向架轨距变化后，车轮重新接触铁轨，列车就可以继续在邻国的土地上驰骋，节省了数个小时的等待时间。转向架轨距变化转换原理与关键技术锁销锁紧与行驶当导向轨将车轮横向推到指定位置后，锁销锁紧，转向架轨距变化完成，车轮重新接触铁轨，列车继续行驶。地面变轨装置作用地面变轨装置是一种特殊轨道，安装在两种不同轨距铁轨的衔接处，用于支撑列车重量并实现轨距变换。轴箱支承轨支撑当列车经过时，地面变轨装置将列车重量转移到轴箱支承轨上，使车轮悬空，为后续的轨距变换做准备。导向轨横向推车地面变轨装置的导向轨将车轮横向推到指定的位置，确保车轮处于可以左右移动的状态，为后续的锁销锁紧做准备。全自动完成轨距的转换地面变轨装置是一种特殊轨道，安装在两种不同轨距铁轨的衔接处，用于支撑列车重量并实现轨距变换。地面变轨装置功能当导向轨将车轮横向推到指定位置后，锁销锁紧，转向架轨距变化完成，车轮重新接触铁轨，列车继续行驶。锁销锁紧与行驶当列车经过时，地面变轨装置将列车重量转移到轴箱支承轨上，使车轮悬空，为后续的轨距变换做准备。轴箱支承轨支撑地面变轨装置的导向轨将车轮横向推到指定的位置，确保车轮处于可以左右移动的状态，为后续的锁销锁紧做准备。导向轨横向推车自动轨距转换安全保障关键技术横向对中技术控制列车在变轨装置上走直线，使3m宽的列车行进中左右偏差仅0.5mm。轨距控制技术精确控制轨距变换到指定数据，偏差小于0.5mm。垂向承载无冲击转换技术使500个独立辊子的平顺度控制在0.1mm内，乘客无颠簸感觉。位移控制技术——毫米级的精准控制变轨动态横向应力监测技术0.001s内客观判断变轨是否卡滞，及时预警。轮对内侧距在线智能监测技术实时反馈变轨动态，判断变轨的准确性。智能实时监测技术——不遗毫发的智能实时监测能够承载近70吨的整车重量（单辆），同时还要通过匀速滚动控制列车前行。水杯大小的辊子体现了辊子的高强度和轴箱支承轨的承载能力，节约了大量的人力物力。小体格大力气高强度轴箱支承轨——力拔千钧的承载力装置全程动态自动变轨，24h运用，无人值守，节约了大量的人力物力。全程动态自动变轨可实现双向平顺通过，避免重复投资，进一步提高了装置的实用性和便捷性。双向平顺通过全程自动变轨装置——自动智能的便捷性设备机械电气系统均采用-50℃耐