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1、高速铁路先进技术及知识,莫继良 2009年11月,主要内容,高速铁路的牵引动力,实现高速行车的重要关键技术之一,更大牵引动力和新型动力及传动装置 分散或相对集中动车组 高速下的新型制动技术 高速电力牵引的高可靠度的受电技术和装备 车载微机控制的牵引,制动和智能诊断技术 满足高速行车的车体及行走结构以及低空气阻力的外形,一、高速列车对牵引功率的需求,N=QVmaxk /3600 (kW),N高速列车所需的牵引功率(kW) Q高速列车的总质量(t) 高速列车的单位阻力(N/t) Vmax高速列车的最高允许速度(km/h) K裕量系数,二、高速列车的阻力,基本阻力+各种附加阻力,基本阻力空气阻力+机
2、械阻力 附加阻力坡道/曲线/隧道,低速机械阻力为主 100 km/h机械/空气阻力各占一半 200 km/h空气阻力占70% 空气阻力与行车速度平方成正比,三、牵引动力及其配置,1、牵引动力的形式,电力、内燃,(1)牵引动力集中配置于一端 (2)牵引动力集中配置于两端 (3)牵引动力分散配置,2、牵引动力的配置,牵引动力集中配置与分散配置的比较,(1)轴重 (2)簧下质量 (3)黏着利用和加速性能 (4)列车总功率和轴功率 (5)制动距离 (6)受流 (7)外形流线化及运输组织,动力集中型动力车轴重最大,但平均较低 动力分散型最大轴重低,但平均轴重较高,动力集中或分散所需总功率基本一致 早期:
3、交直流,直流电机牵引 发展:交流同步电机 最新:交直交,交流异步电机,200m以内的间隔不允许第二个受电弓升起工作,主要内容,受电弓与传动装置,电力牵引条件下,机车或动力车: 受电弓与传动装置 车体 行走部 车钩缓冲装置 制动装置,波动特性变化,受电产生影响 高速,空气动态力 阻力、噪声、波动 数量受限,高速列车受电特点,高速下正常供电 耐磨耐蚀(腐蚀,电蚀) 结构布置要求高 更先进接触悬挂装置,接触网,弓线间的接触压力 接触网受电弓系统的动态特性、弓线之间的接触状态是高速受电的主要研究课题之一 接触导线的波动和噪声 离线问题,接触网受电弓系统的工作对受电产生的影响,恒定接触压力、更可靠的连续
4、电接触 减轻运动部分重量 滑板空气制动力缓解 滑板材料、形状、尺寸 升降弓时初始动作快, 终了动作慢,受电弓,传动方式与传动装置,电传动,直流电传动,交流电传动,同步,异步,直-直,交-直,交-直-交,交-交,主要内容,动力车车体及行走部,结构轻量化的困难 更多的附属设备(制动装置、测试和诊断装置),横截面受限,承载结构较长; 交流电传动,变流、变频装置不知在牵引变压器上方,列车中部重量集中,转向架中心距较大,车体承载结构的最大弯矩更大。 交流电传动,重量从转向架转移到车体上。 外形流线化,动力车车体: 车体结构轻量化和车体外形符合空气动力学性能要求,动车转向架 全部速度范围内保证平稳安全;
5、直线、曲线最高速运行时,垂直水平方向对线路动力作用最小; 不平、曲线时传给传动装置和车体的动力作用和冲击最小; 充分利用黏着质量; 耐磨耐蚀、适检适修。,行走部分: 安全性、耐久性和舒适性,转向架采用无摇枕结构,由中央空气弹簧直接支承车体重量,而采用 中心销和连杆仅起纵向牵引作用。 转向架构架为H型钢板焊接结构,取消了其端部的端梁。 转向架采用轻型轮对,车轴为空心轴,内孔为6Omm,车轮小型化,车轮直径由原来的910 mm,改为860mm。 采用铝合金制造的传动齿抡箱、轮对的轴箱。 日本在新干线 952/953型 STAR2l试验型高速列车上采用带缓冲装置的铰接式转向架后,转向架的重量得到显著
6、降低。,主要内容,制动技术,高速列车制动技术: 单一闸瓦制动方式无法满足要求,必须采用综合方式(多种制动协调使用)。 按动能消耗方式不同,制动方式分:摩擦制动和动力制动,摩擦制动 机械摩擦,动能转热能; 优点:与车速无关,高速列车最终停车须靠此方式; 缺点:制动力有限,热能散发有限; 包括:闸瓦制动(踏面制动)、盘型制动、摩擦式电磁轨道制动,制动电磁铁,通电励磁后吸压到钢轨,与钢轨产生机械摩擦制动。 励磁供电方式:蓄电池、动力车、接触网; 特点:不受轮轨黏着力限制;制动电磁铁在钢轨上滑行清扫轨面 改善轮轨黏着;不会发生轴重转移;明显缩短制动距离。 缺点:装置重量大;钢轨发热磨损加剧;不宜于运动
7、中调速制动, 目前只用于高速列车的紧急制动。,电磁轨道制动(磁轨摩擦制动),描述:这就是世界铁路高速记录的新贵4402号试验列车。由两节机车和3节双层车厢组成。共8个转向架,其中6个带动力,应该算是动力分散型配置了。特别编组名称“V150”,意为试验速度目标为每秒移动150米!在2007年24月间,“V150“多次与4404号POS列车重联,运载着技术人员,各界贵宾和媒体记者从巴黎东站出发,前往POS试验路段进行一次次激动人心的速度挑战。,描述:3月26号,“V150”以充满巴黎时尚艺术气息的新涂装在法国East European Technicentre向媒体公布,准备进行新一轮的运行试验。,在中国铁路第六次大提速前夕, 从欧洲高速铁路的发祥地法国传来令震惊世界的消息:由Alstom公司,法国铁路网公司RFF和法国国铁SNCF联合在巴黎东方高速新线POS进行的运行试验中,由POSDuplexAGV组成的4402号特别试验列车一举打破原TGV大西洋线325号列车保持了17年的记录,创造了世界轮轨铁路历史上时速574.8公里的里程碑。,谢谢,
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