动车组概述讲解

第五章高速动车组2009年10月第5章高速动车组何洲红第一节动车组概述

动车组是自带动力、固定编组、两端均可操作驾驶、穿梭运行的旅客列车。下图为CRH高速动车组。第5章高速动车组何洲红动车组是城际和市郊铁路实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全，可靠、舒适为特点备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐。使用动车的比重以日本为最大，占87%；荷兰、英国次之，分别占83%和61%；法国、德国又次之，分别占22%和12%。动车组称得上是铁路旅客运输的生力军。一、动车组分类第5章高速动车组何洲红动车组按照牵引动力来源的不同，可分为电动车组和内燃车组；按照牵引动力的分布方式又可分为动力分散式和动力集中式两类，如下图所示，左侧为动力集中式，右侧为动力分散式。动力分散式电动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向。第5章高速动车组何洲红动力分散电动车组的优点是,动力装置分布在列车不同的位置上,能够实现较大的牵引力,编组灵活。由于采用动力制动的轮对多,制动效率高,且调速性能好,制动减速度大,适合用于限速区段较多的线路。另外,列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。动力分散的电动车组的缺点是:牵引力设备的数量多,总重量大。动力集中的动车组也有其优点,动力装置集中安装在2～3节车上,检查维修比较方便,电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。动力集中布置的缺点是动车的轴重较大,对线路不利。第5章高速动车组何洲红二、高速动车组对牵引功率的需求

高速动车组需要的牵引功率N为右图所示：式中Q－动车组总质量（t）；ω－动车组的单位阻力（N/t）；νmax－动车组的最高运行速度（km/h）；k－裕量系数。第5章高速动车组何洲红动车组运行时的阻力由动车组运行基本阻力和各种附加阻力组成。动车组基本阻力是指动力车及其拖车的运行基本阻力，它由动车组的空气阻力和机械阻力所组成。动车组的基本阻力随运行速度的不同而异。低速运行时，以机械摩擦阻力为主；运行速度达到200km/h左右时，空气阻力占运行基本阻力的70％；如果运行速度进一步提高，空气阻力所占的比例还将增大。空气阻力与动车组运行速度的平方值成正比。动车组之所以需要很大的牵引功率，就是因为动车组运行速度越高，空气阻力越大。而这一随运行速度提高而迅速增大的空气阻力就成为高速动车组运行时的主要阻力。第5章高速动车组何洲红三、高速动车组的主要技术特点我们将最高运行速度大于等于200km/h的动车组称为高速动车组，与普通动车组相比，高速动车组有其突出特点：头型流线化车体结构轻量化气密性和隔声性能好采用高性能转向架技术采用密接式车钩缓冲器采用交流传动技术采用复合制动技术采用计算机网络自动控制及故障诊断技术第5章高速动车组何洲红四、摆式动车组

列车在曲线上行时，由于离心力的作用，车辆向外会产生很大的侧向冲击，不但使旅客感到不适，还会使车辆发生倾斜、甚至有颠覆的危险。这种侧向力的大小与列车运行速度的平方成正比，与曲线半径成反比。由此限制了列车通过曲线时的速度。要克服这个问题，最好的办法是新修客运专线或彻底改造旧线，将曲线取直。但这样做投资大，周期长。因此，在利用既有线路并保留一定小半径曲线的条件下开行高速动车组时，必须采用摆式动车组车体。第5章高速动车组何洲红摆式动车组车体可以随运行时所通过的线路曲线半径和列车速度的变化作相应的侧向摆动，使作用在车体的离心力与其重力的分力达到平衡状态。摆式动车组车体按照可倾摆的原理分为两类：无源摆式与有源摆式。右图为西班牙的Talgo无源摆式车体。

第5章高速动车组何洲红无源摆式车体摆动的动力，来源于作用在车体上的离心力。其主要特点是不需要动力装置。如西班牙的Talgo摆式车体的倾摆机构是带两根立柱的U形梁将两个自由轮装在一起，形成Talgo轮对（Talgo意即轻型结构的关节连接式客车组），空气弹簧固定在两根铜柱的上端，悬挂装置大大高于重心，这样便得到了适当的倾摆力矩。当通过曲线时，空气弹簧根据车体倾斜而变形，直到使离心力平衡。无源列车摆式系统具有结构简单，技术要求低，成本低，可靠性及可维修性好，但由于受摆动机构阻力的影响，其摆动幅度小，一般为2°～5°。对离心加速度的补偿作用在50﹪以下，并有一定滞后作用。另外它的最大技术要求是摆动中心不能与摆动体的重心相重合，否则没有力臂，形不成力矩，因而也就不能实现摆动作用。同时，车体摆动时还会产生横向移动，使乘客感觉到有横向振动。第5章高速动车组何洲红有源摆式是靠外部动力强制车体倾斜，又称主动式摆式车体。如瑞典的X2000型摆式车体是依靠安放在二系悬挂之下的电液伺服机构来实现车体倾斜，倾斜角由安装在转向架上的加速度仪控制。加速度仪向倾摆机构提供的信号与转向架横向加速度成正比。由于该信号经过低通滤波器处理，从而避免了由于钢轨不平顺而引起的假信号。为了使曲线运行速度能够提高30%左右，则应抵消70﹪～80﹪的横向加速度，车体最大倾斜发度主到6°5‘，列车最大倾斜速率控制在4°/s，其舒适度水平可与普通旅客列车相同。由于有源摆式系统需要有驱动装置，所以需要有控制驱动装置的信号采集和信号转换系统。因此，与无源复式系统相比，结构较为复杂，技术要求高，维修和运用成本相对较高。其优点是摆动中心与摆动体重心比较接近，甚至相互重合，因此在摆动过程中几乎不产生横向移动，对轮机安全性没有影响，对补偿作用不产生滞后影响。第5章高速动车组何洲红早在20世纪30年代美国就用摆式车体车辆进行了首次试验。在50年代和60年代，欧洲特别是法国、意大利、德国和英国进行了一系列的试验。但投入商业运营则很晚。欧洲首次投入运营的是1979年由意大利制造的“Pendolino”列车和1980年在西班牙投入商业运营的“Talgo

pendular”列车。进入80年代，摆式车体列车迅速发展，又有更多的列车投入运营。90年代，欧洲的摆式车体列车已被视为“时尚”，并在六个国家（德国、西班牙、芬兰、意大利、瑞士和瑞典）运行，还有一些国家（克罗地亚、法国、挪威、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、英国和捷克）计划采用。第5章高速动车组何洲红意大利菲亚特公司于1974年试制出ETR401型摆式车体电力动车组，以后又陆续试制出ETR450型、ETR460和ETR480型动车组用于罗马—佛罗伦萨高速线上，以后还计划用于新线上。客车车体的倾角8°，通过曲线时的速度比一般列车能提高20﹪，在直线上最高运行速度可达250km/h。瑞典ABB公司制造的X2型摆式车体动车组，1989年用于斯德哥尔摩一哥德堡干线，最高行速度为2000km/h。更先进的X2000型摆式车体列车列车1990年投入运营。西班牙的Talgo型摆式车体列车用于西班牙的11条铁路线上，运行时速为160km，最高可达到200km。德国是应用摆式车体列车最广泛的国家，凡开行时速达到160~250km的旅客列车都采用摆式车体客车。计划2000年全德6600km的线路上将行驶新造摆式客车120列，成为欧洲拥有摆式车体列车最多的国家。第5章高速动车组何洲红第5章高速动车组何洲红中国第一条准高速铁路——广深铁路自1994年开通后，取得了较好的效益，为进一步提高广九线（广州—深圳—香港九龙）的运输能力和吸引力，广深铁路股分有限公司于1998年4月从瑞典ABB戴姆勒—奔驰交通公司引进了“新时速”摆式车体列车。全列车总长（包括机车共7节）165m，列车总重365t，总座席数415个，最高运行时速210km，车体最大宽度3080mm，车顶距轨面高度43000mm，接触网电压25kV，最大持续功率3260kW，采用再生制动和磁轨制动的组合制动方式。第5章高速动车组何洲红右图为我国的“新时速”摆式车体动车组第5章高速动车组何洲红五、CRH系列动车组

中国铁路高速动车组是时速200公里及以上，动力分散形式的电动车组。具有安全、高速、高效、便捷、环保等显著特点，是铁路客车装备的重要组成部分。青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司生产的动车组定为“1”型，四方机车车辆股份有限公司生产的动车组定为“2”型，唐山轨道客车有限责任公司生产的动车组定为“3”型，长春轨道客车股份有限公司生产的动车组定为“5”型。第5章高速动车组何洲红中国铁路高速动车组简称CRH。CRH是英文CHINARAILWAYHIGH-SPEED的简称。有四层含义：标志着中国铁路已经拥有了时速200公里及以上动车组技术，展现了中国铁路装备现代化的重大成就。创立了中国铁路高速动车组的自有品牌，同时也与国际惯例接轨。表明了时速200公里及以上动车组的资产归铁道部，是中国铁路的自有产权。标志着中国铁路以此为起点，进入全新的高速动车组时代。第5章高速动车组何洲红青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司（简称BSP公司）通过公司内部技术转移，引进了庞巴迪公司的REGINA型动车组。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。下图为REGINA动车组。第5章高速动车组何洲红下图为CRH1动车组及其编组结构图。第5章高速动车组何洲红CRH1型动车组——一等车与二等车第5章高速动车组何洲红CRH1型动车组——餐车与酒吧第5章高速动车组何洲红四方机车车辆股份有限公司（简称四方股份）引进日本川崎重工的E2-1000型动车组。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。下图为E2-1000型动车组。第5章高速动车组何洲红下图为CRH2动车组。第5章高速动车组何洲红下图分别为CRH2-300编组结构图：6动2拖，牵引功率8200kW；CRH2编组结构图：4动4拖，牵引功率4800kW。第5章高速动车组何洲红CRH2型动车组——一等车与二等车第5章高速动车组何洲红CRH2型动车组——司机室与就餐区第5章高速动车组何洲红长春轨道客车股份有限公司（简称长客股份）引进法国阿尔斯通公司SM3型动车组。设计时速220公里；技术成熟、是欧洲广泛使用的Pendolino系列动车组之一；适合高寒地区使用。下图为SM3型动车组。第5章高速动车组何洲红下图为CRH5动车组和编组结构图。第5章高速动车组何洲红CRH5型动车组——一等车与二等车第5章高速动车组何洲红CRH5型动车组——司机室与吧区第5章高速动车组何洲红唐山轨道客车有限责任公司（简称唐山工厂）引进德国西门子公司VELARO-E型动车组。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；可满足中国高速铁路客运需要。下图为VELARO-E型动车组。第5章高速动车组何洲红下图为CRH3动车组。第5章高速动车组何洲红下图为CRH3编组结构图。第5章高速动车组何洲红CRH3型动车组——一等车与二等车第5章高速动车组何洲红CRH3型动车组——司机室与酒吧主要技术参数CRH1型动车组运营时速：200km/h牵引功率：5300kW列车编组：每列8辆固定编组，5辆动车，3

辆拖车。列车定员：668人。其中：一等座车144人，二等座车524人。何洲红第5章高速动车组车体结构：不锈钢筒形结构制动距离：平直道上紧急制动时，初速200km/h，小于2000m；初速160km/h，小于1400m。轴重：小于16吨动车组总长：214000mm

适应站台高度：800～1250mm何洲红第5章高速动车组车体最大长度:头车26950mm

中间车26600mm车体最大宽度：3331mm车体最大高度：4040mm受电弓位置：2号车和7号车

何洲红第5章高速动车组CRH2型动车组（时速200km/h）运营时速：200km/h牵引功率：4800kW列车编组：每列8辆固定编组，4辆动车，4

辆拖车。列车定员：610人。其中：一等座车51人，二等座车559人。何洲红第5章高速动车组车体结构：铝合金筒形结构制动距离：平直道上紧急制动时，初速200km/h，小于2000m；初速160km/h，小于1400m。轴重：小于14吨动车组总长：201400

mm

适应站台高度：1100～1250mm何洲红第5章高速动车组车体最大长度:头车25700mm

中间车25000mm车体最大宽度：3380mm车体最大高度：3700mm受电弓位置：4号车和6号车何洲红第5章高速动车组CRH2型动车组（时速300km/h）运营时速：300km/h牵引功率：7200kW列车编组：每列8辆固定编组，6辆动车，2

辆拖车。其它主要技术参数与时速200公里动车组一致。何洲红第5章高速动车组CRH3型动车组运营时速：300km/h牵引功率：8800kW列车编组：每列8辆固定编组，4辆动车，4

辆拖车。列车定员：600人。其中：一等座车72人，二等座车528人。何洲红第5章高速动车组车体结构：铝合金筒形结构制动距离：平直道上紧急制动时，初速300km/h，小于3700m；初速200km/h，小于2000m；初速160km/h，小于1400m。轴重：小于17吨动车组总长：200670

mm

适应站台高度：1100～1250mm何洲红第5章高速动车组车体最大长度:头车25520mm

中间车24175mm车体最大宽度：3265mm车体最大高度：3890mm受电弓位置：2号车和7号车何洲红第5章高速动车组CRH5型动车组运营时速：200km/h牵引功率：5500kW列车编组：每列8辆固定编组