铁道机车专业教学武汉铁路黄秀川02课件

铁道机车专业教学资源库武汉铁路职业技术学院主讲：黄秀川《高速动车组技术》课程武汉铁路职业技术学院黄秀川高速动车组采用的主要技术目录CONTENTS01优良的空气动力学外形设计02车体结构轻量化设计03高性能转向架设计04复合制动技术05密接式车钩缓冲装置06交流传动技术07列车自动控制及故障诊断技术08车厢密封隔声与集便处理技术09高速受流技术10倾摆式车体技术高速铁路是现代化高新技术的综合集成，而高速动车组则是包括材料、机械、电工、电子、计算机和控制等现代技术的集中体现。高速动车组所需要解决的关键技术主要体现在：对于速度的提升而带来的革命性系列关键技术革新问题。动车组的主要技术特点有以下10个方面：高速动车组采用的主要技术一、优良的空气动力学外形设计二、车体结构轻量化设计三、高性能转向架设计高速动车组采用的主要技术四、复合制动技术五、密接式车钩缓冲装置高速动车组采用的主要技术高速动车组采用的主要技术六、交流传动技术七、列车自动控制及故障诊断技术高速动车组采用的主要技术八、车厢密封隔声与集便处理技术高速动车组采用的主要技术九、高速受流技术高速动车组采用的主要技术十、倾摆式车体技术优良的空气动力学外形设计随着列车运行速度的提高，空气的动力作用一方面对列车运行性能产生影响；同时，列车高速运行引起的气动现象对周围环境也产生影响。对于高速动车组来说，列车头形设计非常重要，好的头型设计可以有效地减少列车表面压力、列车空气阻力、会车压力波和隧道内列车表面压力和列车风等问题车体结构轻量化设计因此，国外各国高速列车车体的主要材料是铝合金和不锈钢，从发展趋势看，铝合金将成为动车组车体的主导材料。减轻为了节省牵引功率，降低高速所引起的动力作用对线路结构、机车车辆结构产生的损伤，以及提高旅客乘坐舒适度，需要最大限度地降低高速动车组的轴重。高性能转向架设计提高列车运行速度首先要解决好转向架运行的稳定性、平稳性和良好的曲线通过性能的问题。所以，列车高速运行就应有高性能转向架作为保证。对于高性能转向架，要求其具有高速运行的稳定性、平稳性、良好的曲线通过性能。稳定性也称安全性，即保证列车在设计规定的最高速度范围内，在规定的线路条件下，不会脱轨、倾覆和对轨道产生破坏的基本性能；平稳性是列车在规定的线路条件下、在设计最高速度范围内运行时，设备能平稳工作、乘客感到舒适的基本性能；列车通过曲线时，将产生过大的侧压力，造成轮、轨的剧烈磨损，因此，良好的曲线通过性能是保证列车安全的基本性能。复合制动技术高速列车对制动技术提出了严峻的挑战，因为列车的动能与速度的平方成正比，而在一定的制动距离条件下，列车的制动功率是速度的三次函数。因此，传统的空气制动能力远远不能满足需要。高速列车需要采用高性能的复合制动技术。复合制动技术复合制动的组成为：电气动力制动空气制动制动控制系统复合制动技术而电气动力制动包括：再生制动电阻制动涡流制动磁轨制动动车组制动时，优先采用电气动力制动，空气制动作为制动不足时的补充。空气制动通常是指列车上采用的大功率盘形制动。密接式车钩缓冲装置车钩缓冲装置在列车中起传递纵向力的作用。它直接影响列车纵向冲击力的大小，旅客的舒适性和列车的安全性。高速列车对车钩缓冲装置的安全可靠性提出更高的要求，尤其是车钩缓冲装置的强度、刚度和缓冲器特性要求非常重要。密接式车钩缓冲装置的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。交流传动技术早期的电力牵引传动系统均采用交一直传动，用直流电动机驱动。由于直流电动机的单位功率重量较大，使高速列车既要大功率驱动又要求减轻轴重，特别是减轻簧下部分的质量形成难以克服的矛盾。交流传动技术交流传动系统的变流装置是将单相交流电转变为调频调压的三相交流电。高速列车的交流传动技术经历了从直流传动到交流传动的发展过程。对于要求功率大，轴重轻，黏着利用较好，整车利用率很高的高速列车，交流传动技术发挥了显著优势。列车自动控制及故障诊断技术列车自动控制系统对保证高速列车安全运行有十分重要的作用，世界各国在发展高速铁路时都十分重视列车自动控制系统的研究和开发，研制了多种自动控制和诊断技术设备，例如列车超速防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、车载微机自动监测和诊断系统等。目前在世界高速铁路上的自动控制方式主要分为两类，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，以法国高速列车（TGV）为代表，主要采用TVM300型安全防护系统及改进的TVM430型安全防护系统，还有德国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。列车自动控制及故障诊断技术列车网络控制诊断技术主要是实现动车组的控制、监视、信息传输和故障诊断功能。通过列车网络完成对列车主要设备的管理、列车运行信息采集、列车运行状态的监视和故障诊断，从而保证列车安全可靠的运行，并为司乘人员、维护保养人员提供技术支持。车厢密封隔声与集便处理技术车体具有良好的密封性能也是高速列车必须要解决好的一项关键技术。动车组高速运行时，特别是两列动车组在隧道交会时，头、尾车外面的气流压力变化很大，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。许多国家先后在压力波对旅客舒适性的影响方面进行了研究。随着动车组运行速度的提高，所产生的噪声也将增大。噪声传到车内，将影响旅客的舒适度，同时造成铁路沿线的环境噪声污染。因此，削弱噪声源、提高车体的隔声性能也是高速动车组必须解决的关键技术。高速受流技术接触网-受电弓受流系统的受流过程是受电弓在接触网下，以列车行驶的速度与接触网之间滑动完成的，是一个动态过程，这一动态过程包括了多种机械运动形式及电气状态变化。因此，高速铁路中接触网受电弓受流具有新的特点，高速铁路的受流系统必须符合以下基本条件。首先，要保证功率传输的可靠性，必须保证动车组所需要的最低电压，保证动车组的可靠运行，高速列车的电流负荷特性较之常速列车有较大的区别，其特征是脉冲负荷占的比例大，整个牵引供电系统要适应高速列车对电压水平和电流负荷的要求；二是受流系统的运行安全性：三是良好的受流质量；四是保证受流系统的使用寿命。为了提高列车通过曲线的速度，国外发展了各种形式的摆式列车倾摆式车体技术通过各种措施，使列车车体在通过曲线时、可以向曲线内侧傾摆，使车体相对轨道平面转动一个角度，车体转动角和轨道超高角的转动方向一致