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高速铁路及高速动车组技术


高速铁路及高速动车组技术

西南交通大学机械工程学院 傅 茂 海 E-mail: fmhai@163.com Tel: 028-87634032
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主 要 内容
z 高速铁路概述 z 高速动车组的发展 z 我国高速动车组的总体参数 z 高速动车组技术 z 摆式动车组技术

z 高速铁路的防灾预警

及应急处理系统 z 高速铁路的环境保护
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1. 高速铁路概述
1.1 高速铁路的定义
国际上根据铁路线路允许运行的最高时速作以下划分 普通铁路 100~160km/h 快速铁路 160~200km/h 高速铁路 >200km/h(既有线改造) >250km/h(新建线)
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高速铁路发展历程
1964年 1981年 1990年 1991年 1992年 1992年 1994年 2002年 日本东海道新干线诞生 法国东南线开通 法国创造515.3km/h世界记录 德国两条高速铁路开通 西班牙首条高速铁路开通 意大利首条高速铁路开通 英法海峡高速海底隧道开通 9个国家5435km高速线投入运营
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1.2 提高旅客列车速度的途径
? 高速列车 ? ? ? ? ? 线路好 列车速度高 舒适 投资大 周期长 ? 摆式列车 ? ? ? ? 既有线路提速 投资少 见效快 提速幅度有限

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1.3 高速铁路的基本模式
? ? ? ? 日本新干线模式 全部修建新线, 旅客列车专用 法国TGV模式 部分修建新线, 部分旧线改造,旅客列车专用 德国ICE模式 全部修建新线, 旅客列车和货物列车混用 英国APT模式 既不修建新线,也不对既有线路进行大量改造,主 要依靠摆式列车提速,旅客列车和货物列车混用
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1.4 高速铁路的主要技术特征
(一) 、线路长度 1、干线客运专线 z 一般线路长度大于200km,或是长大客运 专线的一部分,如上海----杭州 z跨地区干线客运铁路网 z大城市----另一大城市
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1.4 高速铁路的主要技术特征
(一) 、线路长度 2、地区铁路 z 一般大于50km小于300km z 地区中心 z 县级市
城市经过小城镇

县级市

另一县级市 另一中心城市
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z 经济区域内中心城市

z 县级市至经济繁荣、人口较多的城镇

1.4 高速铁路的主要技术特征
(一) 、线路长度

3、城市轨道交通 z 以市区中心为圆心,半径为15km左右 z 线路长度一般不超过30km(城市环线除外)

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1.4 高速铁路的主要技术特征
(一) 、线路长度 4、郊区城轨(郊区铁路) z 线路长度一般不超过50km z 大于70km,站间距大于4km的远郊铁路属 地区铁路范围
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1.4 高速铁路的主要技术特征
(二 )、平均站间距离 1. 干线客运专线大于 2. 地区(城际)铁路 3. 郊区铁路 4. 市区轨道交通 5. 市区轻轨列车 (现代化有轨电车) 30km 5~10km 2~4km 1~1.5km 0.5~1.0km
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1.4 高速铁路的主要技术特征
(三) 、列车最高运行速度 1. 高速客运专线 2. 地区(城际)铁路 3. 郊区铁路 4. 市区轨道交通 5. 市区轻轨列车 200~300km/h 120~200km/h ≤120km/h ≤80km/h ≤70km/h
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1.5 高速铁路的优越性
? 运送时间短 不同交通工具的优势距离S如下: S < 200 km S > 1000 km V=250km/h,S=250~600 km V=300km/h,S=200~800 km V=350km/h,S=180~1100 km
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小汽车: 航 空:

高速列车:V=210km/h,S=300~500 km

1.5 高速铁路的优越性
? 运送时间短 经统计: 行程在85km以上,比乘长途汽车快 行程在205km以上,比乘小轿车快 行程在1058km内, 比乘飞机快 因此, 在85~1058km范围内,乘座高速列车 比乘座其它交通工具节省时间。
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1.5 高速铁路的优越性 ? 安全、舒适 ? 准确性高 ? 能源消耗低
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

3309.6

能 耗 J/人 .km

2998.8

571.2

403.2
普通铁路

583.8

高速铁路

高速公路公共汽车

小轿车

飞机
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1.5 高速铁路的优越性 ? 占地少
高速铁路仅为高速公路的1/3 高速铁路仅为航空用地的1/2~1/3

? 运输价格低
平均运价率 分/人.km
120 100 80 60 40 20 0
高 速 铁 路 硬 座

100

50 7
高 速 铁 路 软 座

11

24

25 10
小 型 公 共 汽 车 飞 机 国 内 航 线

高 速 铁 路 软 高 卧 速 公 路 豪 华 大 客 车

小 轿 车

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1.5 高速铁路的优越性
? 运输能力强
高速铁路的运能远大于航空,而且也大于高速公路。

?

环境影响小
有害物质的换算排放量,公路约为铁路的8倍。高速 列车产生的噪声污染约为飞机和小轿车的1/10。

?

劳动生产率高
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1.6 高速线路的基本特点
? 高平顺性 ? 高稳定性 ? 高精度、小残变、少维修 ? 宽大、独行的线路空间 ? 高标准的环境保护 ? 平直、曲线半径大 ? 线间距宽、隧道截面积大
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1.7 高速铁路的主要结构
?高标准的平纵断面设计 ?高速轨道新结构——无碴轨道 ?高速道岔 ?高速路基、路桥过渡段 ?高速铁路桥梁 ?高速铁路隧道 ?高速牵引供电系统
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2. 高速动车组发展
2002年前已投入运营 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 合计 国 家 日 本 法 国 德 国 西班牙 意大利 比利时 法国/英国 丹麦/瑞典 丹 麦 长度/km 2175 1520 796 471 246 142 52 18 15 5435 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2007年计划建成 国家或地区 日 本 韩 国 中国台湾 德 国 法 国 法国/意大利 意大利 西班牙 英 国 比利时 比利时/荷兰 合 计 长度/km 415 426 345 171 302 79 586 651 72 62 158 3267
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2.1 日本高速列车发展
东北·上越·山形·北陆 秋田 0系 东 海 1964 [951试验车] [961试验车] 200系 100系 400系 STAR21 E1 E2 1999 700系 E3 E4
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1985

100N系

1992 300系 300X 300N系 500系 WIN350

E2-1000型
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CRH2 动车组
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2.2 法国高速列车发展
第一代 东南线 TGV-PSE 1981

第二代 大西洋线 TGV-A 1989 1990.5.18创515.3km/h记录 AVE 高速联线、北方线 TGV-R 1993 TGV-TMST TGV-PBKA 1996 TGV-2N 1994英、比、法三国国际线 1992西班牙高速线用

1996法、荷、比、德四国国际线 TGV-K 第三代 双层高速列车,东南线、地中海线 第四代 TGV 2006 法国东部线
24

1997韩国高速线用

TGV-2N
25

2.3 德国高速列车

ICE-3
26

2.3 德国高速列车

CRH3
27

2.4 意大利高速列车

ETR500
28

2.5 西班牙高速列车

AVE
29

2.6 韩国高速列车

KTX

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2.7 我国高速铁路的发展及应用概况
90年代开始认识到建设干路客运专线网的重要性,提出 建设京沪高速铁路,并建成了我国第一条200km/h等级的秦 沈客运专线。 我国计划修建客运专线: 2010年 9800 km

2020 年 14500 km
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32

CRH系列动车组

CRH 1 BSP

按照国务院提出的“引进先进技 术,联合设计生产,打造中国品牌” 的要求,积极采用“先进、成熟、经 济、适用、可靠”的技术和标准,引 进了世界一流动车组技术。国产化工 作进展顺利。CRH(China Railway High-speed)系列动车组每列8辆编 组,并可实现两列车联挂运行。

CRH 2 四方股份 CRH 3 唐山工厂 CRH 5 长客股份

动车组制造情况表
项目阶段

批 次
制造企业

整车进口 3列 0 0 0 3列 3列

散件组装 6列 0 0 0 6列 0

国内制造 51列 60列 20列 20列 51列 57列

四方股份/ 川崎重工

第一批 第二批 第一批 第二批 第一批 第二批

BSP/ 庞巴迪 长客股份/ 阿尔斯通 唐山工厂/ 西门子

3. 我国高速动车组总体参数
CRH1动车组组成 庞巴迪-四方-鲍尔(BSP)生产,原型是庞巴迪为瑞典AB提供的Regina

1 MC1

2 TP1

3 M1

4 M3

5 Tb

6 M2

7 TP2

8 MC2

z5M+3T,8节编组 zMc+Tp+M+M+T+M+Tp+Mc
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CRH1动车组编组情况

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CRH1动车组主要参数

z主电源: 25kv,50Hz,单相交流 z运行速度: z牵引总功率: z起动加速度: z空车编组重量: z定员载荷重量: 200km/h 5300KW 0.406 m/s2 420t 474t
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CRH1动车组主要尺寸

z动车组总长:214000mm z车体最大长度:头车 26950mm z 中间车 26600m z车体最大宽度:3331mm z车体最大高度:4040mm z车门处地板面高度:1250mm z客室天花板高度:2250mm z轨距:1435mm z转向架中心距:19000mm z固定轴距:2700mm z轮径:915mm z中间车钩高度:940mm z端部车钩高度:880mm
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CRH2动车组组成及主要参数

z主电源:25kv,50Hz,单 相交流 z电动机:额定功率300kw z额定总功率:4800kW z总 长: 201.4 m z头车长度: 25.7 m z中间车长度: 25 m z车体宽度: 3.38 m z车体高度: 3.7 m z适应站台高度:1.25 m

z4M+4T,8节编组 zTc+M+M+Tp+T+Mp+M+Tc

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CRH2动车组编组结构图

CRH2动车组组成

CRH2动车组编组结构图

40

CRH2动车组主要尺寸 z车体最大长度 头车:25,700 z z全长: z车体最大宽度: z车体最大高度: z车门处地板面高度: z车厢天花板高度: z轨距: z转向架中心距: z固定轴距: z车轮径: z车钩中心线高度: 中间车:25,000 201,400 3,380 3,700 1,300 2,277 1,435 mm mm mm mm mm mm mm mm

17,500 mm 2,500 860 mm 1,000 mm
41

mm

下线的CRH2动车组

42

CRH2动车组客室

一 等 车

二 等 车

CRH2动车组驾驶室

44

通过台

就 餐 区

小卖部

CRH2动车组车内设备
45

盥洗间

卫生间

小便池

残疾人 卫生间

CRH2动车组车内设备
46

CRH2动车组由1辆一等车和7辆二等车(含1辆酒吧、二 等合造车)组成全列车定员610人,定员布置如下表:
序号 定员

1 55

2 100

3 85

4 100

5 55

6 100

7 51

8 64

驾驶动车平面布置图

中间车平面布置图

CRH2动车组定员、平面布置图 47

CRH2动车组速度提升的主要设计变化
动车组由4动4拖(总牵引功率4800kW)改为6动2拖(总牵引功率 7200kW)

4动4拖 非动力轴 动力轴 6动2拖

CRH3高速动车组

速度等级为时速300公里。

z4M+4T,8节编组 zMc+Tp+M+T+T+M+Tp+Mc。
CRH3动车组主要参数
1678.5

z总

长:

约200 25.70

m
3890 1260
50

z头车长度: z车体宽度: z车体高度:

m

z中间车长度: 25 m 3.3 m 3.89 m m

z适应站台高度:1.25

头车

变压器车

中间车

一等车

酒吧车

中间车

变压器车

头车

变压器 牵引变流器

辅助变流 双辅助变流器 制动电阻

充电器 电池

拖车轴 牵引轴

CRH3动车组编组结构图

51

CRH3动车组由1辆一等车和7辆二等车(含1辆酒吧 车)组成全列车定员601人,定员布置如下表:
序号 定员

1 73

2 87

3 87

4 50

5 57

6 87

7 87

8 73

驾驶动车平面布置图

中间车平面布置图
52 CRH3动车组定员、平面布置图

一等车

CRH3动车组客室

二等车

CRH3动车组驾驶室

54

CRH3动车组驾驶室

55

控制间

酒吧间

CRH3动车组车内设备

盥洗间

行李间
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CRH5动车组主要参数

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SM3型 z(3M+1T)+(2M+2T),8节编组 zMc+M+Tp+M+T+Tp+M+Mc。

57

4、高速动车组技术
? 高速动车组的基本模式 ? 高速动车组的主要技术要求 ? 高速动车组的基本组成 ? 高速动车组转向架

? 高速动车组试验、运用及检修
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4.1 高速动车组的基本模式
? 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。
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动力分散动车组优点:
? 牵引功率大,载客人数多 ? 轴重小,黏着力用合理 ? 启动快,加速性能好 ? 运用可靠,不需换向 ? 利用率高,适合公交化客运 ? 编组灵活,经济效益高

动 力 集 中

动 力 分 散

高速动车组发展趋势 由于动力分散动车组与动力集中动车组比较 在高速运用条件下有明显的优点,原采用动 力集中技术的国家在开发时速300公里及以上 高速动车组时,也选择了动力分散的技术。 动力分散是高速动车组的发展趋势。

4.2 高速动车组的主要技术要求
高速动车组的主要技术要求: ?有较高的运行稳定性 ?高的运行安全性 ?有好的舒适性 ?车体轻,轴重小 ?车体气密性好(如CRH2要求:车内压力从4kPa降到 1kPa时间大于50s) ?车体外形流线形,尽量减小运行阻力 ?采用集便装置等
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4.3 高速动车组关键技术
?交流传动技术 ?高性能转向架技术 ?复合制动技术 ?头型流线化 ?轻量化车体结构 ?列车自动控制及故障诊断技术 ?车厢密封及集便处理 ?密接式车钩缓冲器 ?高性能受电弓
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4.4 高速动车组的基本组成
? 车体和车内设施 ? 空气调节装置 ? 走行部 ? 牵引缓冲装置 ? 制动装置
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4.5 高速动车组的转向架技术
? 轮对轴重 ? 踏面型式 ? 轴箱悬挂及轮对定位方式 ? 构架结构型式 ? 中央悬挂模式 ? 车体支撑方式 ? 牵引方式 ? 电机配置及悬挂 ? 基础制动装置型式 ? 主动悬挂技术
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动车组转向架的基本要求
? 确保高速行驶时的运行稳定性 ? 良好的曲线通过性能 ? 乘座舒适性 ? 轻量化 ? 模块化 ? 良好的制动性能 ? 良好的保养、维修性能
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动车组转向架的主要技术特点
动车组转向架的主要技术特点
轻量化是高速动车组转向架的主要技术特色,表现为: ? 一般为无摇枕转向架(三无转向架); ? 高速稳定性和曲线通过性能; ? 轻量化结构; ? 采用轮盘或轴盘制动; ? 牵引电机小型化; ? 采用踏面清扫装置和电子防滑装置实现了降低运行噪声和提高轮轨粘着 性能。

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动车组转向架分类、组成及特点
?动力转向架 动车组转向架? ?非动力转向架

非动力转向架

动力转向架

68

动车组转向架分类、组成及特点
?有摇动台转向架(有摇枕) ? 动车组转向架? ?有摇枕 无摇动台转向架 ? ? ?无摇枕(三无转向架) ?

有摇动台、有摇枕转 向架

无摇动台、无摇枕转 向架(三无)

无摇动台、有摇枕转 向架

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动车组转向架基本组成
?轮对、轴箱装置 ? ?轴箱悬挂(一系悬挂)及定位装置 ?构架 ? ?中央悬挂(二系悬挂)装置 动车组转向架组成? ?摇枕 ?驱动装置 ? ?车体支承及牵引装置 ? ?基础制动装置
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CRH1动车组转向架主要技术参数
固定轴距 车轮直径 轴承直径 轴颈中心距 空气弹簧中心距 基础制动形式 动车转向架重量 拖车转向架重量 正常运行速度 最高运行速度 最高试验速度 2700毫米 915毫米 130 毫米 2070 毫米 1860 毫米 动车 轮盘制动 拖车 轴盘制动 8.2吨 6.3吨 200公里/小时 220公里/小时 250公里/小时
71

CRH1动车组转向架

动 力 转 向 架

72

CRH1动车组转向架

73

CRH1动车组转向架

非 动 力 转 向 架
74

CRH1动车组转向架

75

CRH1动车组转向架一系悬挂
1 一系转臂 2 轴箱 3 底部压板 4一系垂向减振器 5 止挡管 6 凸台 7 弹簧套 8 螺旋弹簧 9 锥形套 10 拄形橡胶套 11 锥形销

76

CRH2动车组转向架主要技术参数

77

CRH2动车组动力转向架
空气弹簧 高度调整阀 二系横向减振器器 车轮 盘形制动单元

转向构架

抗蛇行减振器 车轴 一系垂向减振器 接线盒

78

CRH2动车组动力转向架

79

CRH2动车组非动力转向架
空气弹簧 高度调整阀 二系横向减振

构架组成

轴盘制动装置 非动力轮对 轴箱垂直减振器

轴箱弹簧

转臂定位装置 抗蛇行减振器

80

CRH2动车组非动力转向架

81

CRH2动车组转向架一系悬挂

82

国外动车组转向架

德国ICE1动车组动力车及客车转向架

德国ICE3动车组动力及非动力转向架
83

法 国 T G V 客 车 转 向 架

JACOBI
84

国外动车组转向架

法国TGV动车组动力及 非动力转向架

85

中华之星动车组转向架

我国中华之星SW-300非动力转向架
86

中华之星动车组转向架

我国中华之星CW-300非动力转向架
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动车组转向架主要零部件
? a 空气弹簧 ? 结构:
?气囊 ?气室 ?紧急弹簧 ?管路 ?节流阀 ?附加气室
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动车组转向架主要零部件
? a 空气弹簧
? 功能
? 垂向
? 支撑车体重量 ? 控制车体侧滚 ? 吸收车体振动能量 ? 满足轨道扭曲不平顺

? 横向
? 适应车体相对构架的纵、横向运动 ? 满足车辆通过曲线时的纵向及横向变形 ? 吸收振动 ? 提供转向架抗蛇行运动的刚度和阻尼

89

动车组转向架主要零部件
? a 空气弹簧
? 优点: ? 垂向非线形,刚度小,高度保持不变 ? 能满足横大纵向大变形的要求——代替摇枕 ? 能满足横向大变形的要求——代替摇动台 ? 安装节流阀,可代替二系垂向减振器 ? 重量轻 ? 成本低 缺点: ? ? ? ? ? 需要较大的空间 抗侧滚刚度低 寿命较短(相对于钢簧) 一旦失效对车辆性能影响大 产品参数与设计参数差别较大

?

90

动车组转向架主要零部件
? a 空气弹簧
? 相关配件: ? 高度调整阀 ? 差压阀 ? 高度调整阀

91

动车组转向架主要零部件
? a 空气弹簧
为什么动车组转向架中二系悬挂广泛采用空气弹簧?

(1).高度不随载荷变化,具有较大的垂向当量挠度;
(2).有较大径向变形能力, 可以代替摇枕和摇动台,满足 通过曲线的安全性和旅客横向舒适度的要求,并且简化结构; (3).在气囊和附加气室之间安装空气节流阀,可产生垂向 减振阻尼,能取代二系垂向液压减振器; (4).重量轻,满足高速客车轻量化的要求。
92

动车组转向架主要零部件
? b 抗侧滚扭杆

? 结构
垂向联系杆,扭臂,扭杆,关节

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动车组转向架主要零部件
? b 抗侧滚扭杆 ? 为什么要使用抗侧滚扭杆
? 现代二系悬挂装置的需要 ? 空簧较软 ? 空簧横向跨距小 ? 高度阀由于有不感带和反应时间

? 功能
? 控制车体侧滚运动

? 安全保障
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动车组转向架主要零部件
? c 抗蛇行减振器
? 特性
? 饱和阻尼力Fo ? 卸荷速度Vo ? 高频: 截止频率

F(kN) F0

? 连接关节
? 连接关节的刚度的选择

V (m/s) V0

? 行程
? 最大行程范围
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动车组转向架主要零部件
? c 抗蛇行减振器
? 作用
? 提供转向架和车体之间高速运行所需的摇头阻尼,提高车辆蛇行 临界速度 ? 对曲线通过性能影响较小

? 应用
? 速度V≤ 160km/h,可采用摩擦阻力矩 ? 速度V≥ 160km/h,一般采用抗蛇行减振器

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动车组转向架主要零部件
? d 轴箱定位装置
轴箱定位装置至少约束轮对与构架之间的相对运动,其基本要求是: 应该在纵向和横向具有适宜的弹性定位刚度;结构形式应能保证良好 地实现弹性定位作用,性能稳定,结构简单可靠,无磨耗或少磨耗, 制造检修方便,重量轻,成本低。常见的有四种: 转臂式定位:定位臂一段与圆筒形轴箱体固接,另一端以橡胶弹性节 点与焊接在构架上的安装座连接。 拉板式定位:特殊弹簧钢材制成薄形定位拉板,一端与轴箱连接,另 一端通过橡胶节点与构架连接。 拉杆式定位:拉杆两端分别与轴箱和构架连接。拉杆中的橡胶垫、套 分别限制轴箱与构架之间的横向和纵向相对位移,实现弹性定位。 圆筒形橡胶弹簧定位:两侧采用橡胶弹簧,轴箱顶部采用钢圆弹簧。
97

动车组转向架主要零部件
? d 轴箱定位装置 ? 转臂定位

? 拉板定位

98

动车组转向架主要零部件
? d 轴箱定位装置 ? 单拉杆定位

? 橡胶定位

99

动车组转向架主要零部件
? e 止挡
? 作用 阻止(限制)车体或转向架出现过大的位移,起保 护作用 ? 类型 ? 二系横向止挡(弹性、刚性) ? 一系横向和纵向止挡
100

动车组转向架主要零部件
? f
车轮踏面
? LMa踏面

101

4.6 高速动车组试验、运用与维修 目前世界各国高速动车组的检修主要具 有以下趋势:
? 大量采用高新技术 ? 系统工程的维修观点 ? 设计中对维修全面考虑,保证列车良好的可维 修性。 ? 维修制度不断合理,定期修与状态修相结合 ? 设置大规模检修基地集中修理
102

5、摆式动车组技术
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 西班牙 意大利 瑞典 英国 德国 瑞士 加拿大 日本 美国 中国 ……… Talgo Pendular Pendolino X2000 APT,西海岸 Wegmann, VT611,VT612,Talbot, ICT-ET SIG(Neiko, Navigator), SIG/Fiat Bombardier (LRC) 281,381 系列 American fly 新时速(X2000)
103

德国VT611摆式动车组

104

德国VT612摆式动车组

105

瑞典X2摆式动车组

106

意大利ETR450摆式动车组

107

意大利ETR470摆式动车组

108

意大利ETR500摆式动车组

109

ICT高速摆式列车

110

英国西海岸线摆式列车

111

瑞士ICN2000摆式列车

112

葡萄牙Penduloso摆式列车

113

西班牙Talgo摆式列车

114

挪 威 N S B 摆 式 列 车

115

芬兰VR摆式列车

116

TGV高速摆式列车

117

TGV摆式列车

118

美国美洲飞人摆式列车

119

德国TALENT摆式轻轨动车组

120

中国X2000-新时速摆式列车

?

121

摆式列车基本原理
1.摆式列车的提出: 限制列车曲线通过速度的因素: 安全性 舒适性 列车通过曲线时,如果车体能够向曲线 内侧倾摆一定角度,相当于增加曲线外轨超 高,可提高列车通过曲线速度而不降低旅客 舒适度 摆式列车
122

Kruckenberg 1928 年构思的摆式列车

123

124

? 摆式列车为什么能提高通过曲线时的速度
? 普通列车
V= R ( h + Δh ) 11.8 (1)

摆式列车
V= R (h + Δh + 2Stanφ) (2) 11.8

? ? ? ? ? ?

式中: v——列车通过曲线速度,km/h R ——曲线半径,m H ——曲线外轨超高,mm

Δh ——容许欠超高,mm 2s ——左右滚动圆间距,2s=1493mm Φ—— 车体倾摆角,deg

? 相同条件下,摆式列车能提高列车曲线通过速度 125

普通列车、被动及主动摆式列车 曲线通过速度比较
200 180 160

倾摆 8度 倾摆 6.5度 倾摆 3.5度 不倾摆

V(km/h)

140 120 100 80 60 200 400 600

800

1000
126

R (m)

普通列车、被动及主动摆式列车提速效果
50



45 40

倾摆 8° 倾摆 6.5°

比 分 百

35 30 25 20



倾摆 3.5°

15 10 5 0 200 400 600
R(m)



800

1000
127

为什么采用车体倾摆技术可以提高旅客列车的旅行速度?

(1). 采用车体倾摆技术可以弥补线路欠超高,以提 高列车通过曲线的速度; (2).列车曲线通过速度提高后,减少了由于曲线限速 所需要的制动和加速过程所占用的时间; (3).基于上述两点,采用车体倾摆技术后,缩短了旅行 时间,提高了旅客的旅行速度。
128

? 摆式列车转向架的关键技术
? ? ? ? 关键技术: 1. ? ? ? ? ? 难点: 1. 既有线路高速运行——线路质量差 2. 曲线通过速度高 3. 增加倾摆机构, 结构复杂 选择并设计适合线路特点的轮对径向装置 ——柔性定位、自导向、迫导向 2. 倾摆机构设计及优化 3. 构架结构设计及优化 4. 中央悬挂及牵引装置设计 5. 悬挂装置参数优化
129

径向转向架的基本原理
?
? ? ? ?

普通转向架:
轮对定位刚度大 冲角大、轮轨力大、轮轨磨耗 严重、安全性差

?
? ? ? ?

径向转向架:
存在导向装置 轮对中心线处于曲线径向位置、 轮轨力小、磨耗少、安全性好
130

径向转向架
? 定义:车辆通过曲线时,所有轮对都有趋于曲线径向位置的能力的转向 架,称为径向转向架。 ? 分类:根据导向原理不同,可分为自导向径向转向架和迫导向径向转向架 两种。 ? 优点:便于车辆通过曲线,减少轮轨磨耗、噪音和环境污染,提高安全 性。 ? ? 用途:用于曲线多、曲线半径较小的线路。 实例:重载货车转向架(南非SHEFFEL自导向转向架) 摆式客车转向架(德国VT612、瑞士ICN摆式转向架
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6. 高速铁路的防灾预警及应急处理系统

6.1 高速铁路防灾监控系统概况 6.2 国外高速铁路防灾监控系统 6.3 高速铁路防灾监控系统基本组成

132

6.1 高速铁路防灾监控系统概况
高速铁路防灾安全监控系统是综合调度中心 的一个分系统,负责安全信息的综合处理。它 监控全线的自然灾害(风、雨、雪、洪水及地 震等)、特殊环境的突发事故等危及行车安全 的情况,提供预防预警信息,并通过综合调度 中心下达行车、救援、维修管理等命令。
133

6.1 高速铁路防灾监控系统概况
防灾监控系统的主要功能: ( 1 )对强风、暴雨、洪水、轨温和地震等信息进行 分析处理后发出警报,提供包括灾害强度、线路状 态、行车规定和巡检要求等各类信息。根据处理规 程,警报可分为警戒、列车缓行和停车三级。 ( 2 )对地震强度超过限度值、突发事故、侵入限界 等突发灾害,及时发出警报,直接控制变电所停电或 通过ATC系统停车。 (3)汇总、储存灾害信息,提供信息参考。
134

6.2 国外高速铁路防灾监
日本新干线灾害监测及管制体系包括地震监测及其运行管 制、风速监测及其运行管制、雨量监测及其运行管制、洪水监 测及其运行管制、轨温监测及其运行管制、降雪运行限制和侵 入限界障碍等方面的监测。对长大隧道、长大桥梁和大型车站 等特殊地段相应设置监控系统。动车组的结构上尽可能的采用 不燃和阻燃材料,详尽的车载监控系统包括了轴温监测、车门 控制系统、防滑装置、供电系统(包括接触网诊断)、空调系 统、制动系统、火灾监测和走行部分监测等等。 法国高速铁路采用以动力车信号为主的列车自动控制系 统。 德国高速铁路采用防灾报警系统MAS90。
135

日本新干线 UrEDAS系 统的运行管 理规则

136

6.3 高速铁路防灾监控系统基本组成
6.3.1 固定设施监控系统
? ? ? ? 路基灾害监测 轨温监测 长大桥梁监测 长大隧道监控

6.3.2 移动设备监控系统

6.3.3 自然灾害监测系统

137

138

震级与震中距离关系曲线图
139

轨温监测系统构成

140

7. 高速铁路的环境保护
7.1 高速铁路环境保护的特点 7.2 高速铁路的噪声及其控制 7.3 高速铁路的振动及其控制 7.4 高速铁路的电磁干扰及其防护 7.5 高速铁路的生态保护
141

7.1 高速铁路环境保护的特点
高速铁路环境保护的重点是: ? 治理噪声环境 ? 控制振动污染 ? 防止电磁干扰 ? 保护生态环境
142

7.2 高速铁路的噪声及其控制
7.2.1 高速铁路的噪声源
? ? ? ? 轮轨噪声 空气动力噪声 集电系统噪声 建筑物噪声

143

7.2 高速铁路的噪声及其控制
7.2.2 噪声评价标准

7.2.3 噪声控制技术
? 对噪声源进行控制 ? 在传播过程中进行隔声 ? 对受声点进行噪声控制
144

7.3 高速铁路的振动及其控制
7.3.1 高速铁路振动影响因素
? 列车速度效应 ? 线路条件

7.3.2 环境振动控制标准
铁路干线两侧列车运行引起的环境振动标准 为80dB

7.3.3 环境振动控制技术
? 高速动车组方面 ? 线路方面
145

7.4 高速铁路的电磁干扰及其防护
7.4.1 高速铁路电磁干扰源
固定设备; 车载移动设备

7.4.2 电磁辐射控制标准 7.4.3 电磁干扰防护技术
? ? 电磁干扰源方面 受干扰体方面
146

7.5 高速铁路的生态保护
高速铁路的修建生态环境的影响与普通铁路工 程类似,仅限于线路两侧的局部范围。其主要影响 包括对水土流失的影响;对植被农田水利及农业生 产的影响;对城市生态环境的影响;施工对环境的 影等等。 为此需要在高速线路的选线开始,就需要考虑 这些生态方面的影响,多采用高架桥,少占用耕地 良田;进入城市规划区时注意与既有道路、市政工 程等的匹配;线路设计尽可能的减少植被的破坏, 加强绿化;土方施工中注意随挖、随运、随填,及 时回填各种基坑等等。
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谢谢!
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