《轨道交通车辆系统》课件-9.1高铁车辆概述

动车组概论讲座内容概论01动车组车体技术02动车组转向架技术03Contents动车组牵引供电04国产动车组技术05第一章概论第一节高速铁路概况第二节世界主要国家高速铁路发展简介第三节动车组的组成及其技术特点第四节国外高速列车简介（略）第一节高速铁路概况铁路分类01高速铁路高新技术02高速铁路客运特点03高速铁路线路特点04一、铁路分类高速铁路≥200km/h(既有线改造)≥250km/h(新建线)03普通铁路100～160km/h01快速铁路200km/h02根据铁路线路允许运行的最高时速作以下划分二、高速铁路高新技术高速铁路线路实现高速的基础01.高速列车高速铁路新技术的核心02.高速铁路安全运行管理系统高速铁路的神经中枢03.高速铁路是当代新技术的集成，是一个庞大而复杂的系统工程。包括：1.高速铁路线路高标准的平、纵断面设计01高速无渣轨道新结构02高速道叉03高速路基、路桥过渡段04高速铁路桥梁05高速铁路隧道06高速牵引供电系统等072.高速铁路安全运行管理系统01高速列车速度控制技术02无线列车控制系统—移动闭塞（ETCS）03高速综合调度中心（CTC）04高速铁路线路监测诊断系统05自然灾害报警系统（地震、泥石流、台风、大雪、暴风雨）06高速列车定期检修系统（整列动车组架车检修）07高速铁路旅客服务系统（安全、舒适、正点、便利）等3.高速列车复合制动技术车体结构轻量化设计车厢密封隔声与集便处理技术交流传动技术优良的空气动力学外形设计01高性能转向架技术03密接式车钩缓冲装置05列车自动控制及故障诊断技术0704020806倾摆式车体技术等高速受流技术0910三、高速铁路客运特点节省旅客送达时间在85～1058km范围内，乘坐高速列车一般比乘坐其他公共交通工具节省时间。01.安全性和舒适度1985年统计,联邦德国铁路、公路和民航运输的事故率（每百万人公里的伤亡人数）之比大致为1:24:0.8。就高速铁路而言，日本近40年，法国10多年从未发生过列车颠覆和旅客死亡事故。02三、高速铁路客运特点11/5203准时性日本平均误点0.6～0.8分，如果晚点超过1分钟，既为晚点列车ICE平均正点率达90%，到站误差小于5分钟04.能源消耗低(每人公里消耗能源比)高速铁路

小汽车

飞机15.795.25三、高速铁路客运特点一条双向四车道高速公路占地面积是双线高速铁路的1.3倍～1.6倍一个大型飞机场占地面积相当于1000km双线高速铁路占用土地少05日本东海道新干线年运量1.7亿人次，是航空10倍，高速公路5倍，但运输成本只是其1/5及2/5。运输能力大06污染物质排放量（kg/人公里)污染物公路铁路CO0.9020.109噪声污染：日本以航空运输每千人公里产生的噪声为1，则：小轿车大轿车高速铁路

10.20.1环境污染轻07日本和法国的实践证明，其直接投资收益都在12％以上，一般在10年之内即可还请全部贷款，其社会收益率也在20％以上。据日本资料介绍，旅客由于从既有线改乘新干线高速列车，每年可节约旅行时间3亿小时，其效益相当于当时修建东海道新干线所需的全部费用（3800亿日元，约合现在的人民币300亿元）。效率和效益08四、高速铁路线路特点法国德国意大利日本TGV-PSETGV-A东海道山阳东北上越4000(3200)6000(4000)7000(5100)30002500(2000)4000(3000)40004000主要国家高速铁路的曲线半径（m）1.超高与曲线半径目前，除日本东海道新干线规定最大超高为200mm外，其余各线及其他国家高速干线最大超高均为180mm。京-沪高速铁路和京-广高速铁路(武汉-广州段)最小曲线半径为7000mTexthereTexthereTexthereTexthereTexthereTexthereTexthere20XX0.000.000.000.000.000.0020XX0.000.000.000.000.000.00Unifiedfontsmakereadingmorefluent.Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.Fusceposuere,magnasedpulvinarultricies,puruslectusmalesuadalibero,sitametcommodomagnaerosTexthereUnifiedfontsmakereadingmorefluent.Supportingtexthere.Supportingtexthere.Supportingtexthere.Supportingtexthere.Copypastefonts.Choosetheonlyoptiotoretaintext.Unifiedfontsmakereadingmorefluent.Supportingtexthere.Unifiedfontsmakereadingmorefluent.Supportingtexthere.Unifiedfontsmakereadingmorefluent.Supportingtexthere.四、高速铁路线路特点2.缓和曲线线型及长度由三次抛物线缓和曲线发展为半波正弦曲线。即：与曲率相适应的超高也按曲线变化，并规定适当的变化率。3.夹直线列车通过同向或反向曲线时，受力情况极为复杂。因此，必须在同向曲线或反向曲线之间加入一段夹直线段。夹直线应尽量长些，对高速运营有利。4.线间距日本认为时速250km的列车交会时，作业人员站在两车距离为0.8m的中间是安全的，从而规定线间距至少为4.2m，站内线间距4.6m。法国认为在时速300km的情况下，4m线间距是可行的。但考虑未来发展，线间距规定为4.2m。德国则规定线间距为4.5m。我国规定200～350km/h时，线间距≥4.4～5.0m；四、高速铁路线路特点5．最大坡度高速最大坡度除与地形条件有关外，还与高速列车的牵引功率、牵引特性和制动性能有直接关系。东海道新干线的正线最大坡度为15‰，在2.5km以内允许到18‰，列车回送线延长250m以内最大坡度可不大于30‰，列车停车及解编线路最大坡度不大于3‰。我国拟建高速铁路区间最大坡度一般不超过12‰，困难条件下，不超过20‰。6.竖曲线半径在设计纵断面时，相邻坡段的坡度代数差应尽量小些，不得超过允许的最大值。为保证行车的安全平顺，超过时应竖曲线来连接两个相邻的坡段。我国拟建高速铁路上的竖曲线半径标准如下：最高时速（km/h)竖曲线半径(m)160～25015000250～30020000第二节世界主要国家高速铁路发展简介东海道新干线山阳新干线东北新干线上越新干线北陆新干线山形新干线秋田新干线九州新干线一、日本高速铁路日本高速铁路线路主要数据（参考）项目东海道新干线山阳新干线东北新干线上越新干线北陆新干线山形小型新干线秋田小型新干线九州新干线运营公司JR东海公司JR西日本公司JR东日本公司JR东日本公司JR东日本公司JR东日本公司JR东日本公司JR九州铁路公司营业里程/km东京－新大阪515.4新大阪－博多553.7东京－青森674.9大宫－新泻269.5高崎－长野117.4福岛－新庄148.6盛冈－秋田127.3博多－鹿儿岛256.8开行时间1964.10.1冈山1972.3.15博多1975.3.10大宫－盛冈1982.6.23上野－大宫1985.3.14东京－上野1991.6.20盛冈－八户2002.12.1全线通车2010.12.41982.11.151997.10.1福岛－山形1992.7.1山形－新庄1999.121997.3.22新八代－鹿儿岛2004.3全线通车2011.3.12车站数量平均站间距离/km1536.81832.62132.1933.7623.5617.4625.41221.4最高运行速度/km/h210/270300275/300240260130130260车辆种类0系,100系300系,500系700系0系,100系300系,500系700系200系,400系E1系,E2-1000,E3系.E4系,E5系200系,E1系E4系E2系400系E3系800系总长/km约2663.60系(直流）100系(直流）200系(直流）300系800系500系(18240kW)700系400系(直流，带双层车厢）22/52E3系E1系（双层）E2-1000系（CRH2原型车）E4系（双层，定员1634）23/52编组方式：8M+2T最高营运速度：320km/h最高设计速度：360km/h载客量：731人头车长：27000mm制造年份：2009年投入时间：2011年E5系主要技术参数第二节世界主要国家高速铁路发展简介东南线大西洋线北方线东南延伸线地中海线巴黎联络线东部线二、法国高速铁路发展概况东部线2007.6法国高速铁路线路主要数据（参考）线路名称东南线大西洋线北方线联络线东南延伸线地中海线东部线九州新干线区间巴黎－里昂巴黎－图尔巴黎－勒芒巴黎－里尔巴黎－加莱环巴黎里昂－瓦朗斯瓦朗斯－马赛巴黎-斯特拉斯堡巴黎－里昂修建里程/km417282333128148295420417运营时间/年南段1981.9北段1983.9到勒芒1989.9到图尔1990.1到里尔1993.5到加莱1994.10南部1994西部1996北段1992南段199420012007.6南段1981.9北段1983.9最高营业速度/km/h270300300300300350320/350270高速列车类型TGV-PSETGV-ATGV-NTGV-TMSTTGV-RTGV-2NTGV-2NTGV-R翻新AGVTGV-PSE总长/km约2023TGV-PSE（直流，25kV/AC+1.5kV/DC+15kV/AC）TGV-ATGV-2NTGVThalys（四种制式）TGVRéseau（三种制式）28/52AGV（6、7、9、10、12）铰接式车体结构TGVTMST（2M+18T，三种制式）第二节世界主要国家高速铁路发展简介三、德国高速铁路发展概况汉诺威－柏林科隆－法兰克福汉诺威－维尔茨堡曼海姆－斯图加特纽伦堡－慕尼黑德国高速铁路线路主要数据（参考）项目汉诺威－维尔茨堡曼海姆－斯图加特汉诺威－柏林科隆－法兰克福纽伦堡－慕尼黑线路里程/km327107264219171其中新建线里程/km3279917021989运营开始日期部分1987，全部19911991199820022006最高运行速度km/h250/280250/280250/280300/330300列车类型ICE-1ICE-2ICE-2ICE-3－总长/km约1088ICE-1(2M+12T)ICE-2(1M+6T＋1Tc)ICE-3（CRH3原型车）ICE-T（倾摆式）ICE-TD（内燃）第二节世界主要国家高速铁路发展简介四、中国高速铁路的崛起（第六次大提速）第三节动车组组成及其技术特点动车组对牵引功率的需求01动车组的动力配置特点02动车组的组成03动车组的主要技术特点04一、动车组对牵引功率的需求

式中Q－列车总质量（t）；－列车的单位阻力（N/t）；－列车的最高运行速度（km/h）；

k－裕量系数。

01动车组:由动力车和拖车或全部由若干动力车长期固定地连挂在一起组成的车组。02动车组列车对牵引功率的需求是根据高速列车的总质量、最高运行速度和在该速度下的列车单位阻力来确定的：

空气阻力与列车运行速度的平方值成正比。速度提高到200km/h时，空气阻力占70％，机械阻力只占30％速度达到250km/h并平稳运行时，空气阻力约占列车总阻力的80～90％以上。随着运行速度提高而迅速增大的空气阻力将成为高速列车运行时的主要阻力。Unifiedfontsmakereadingmorefluent.SupportingtexthereSupportingtexthereSupportingtexthereUnifiedfontsmakereadingmorefluent.SupportingtexthereSupportingtexthereSupportingtexthere二、动车组的动力配置特点动车组动力配置：指在动车组中动力车编组的数量和所处的位置

1.动力集中配置列车编组中两端为动力车（或一端是动力车，另一端是控制车），中间为拖车。37/522.动力分散配置列车编组中全部为动力车或大部分是动力车，小部分为拖车。38/52动力分散配置动力集中配置3.动力分散动车组主要优点动力车同时可以载客，增加了动车组的载客量。将牵引动力设备和牵引电机的功率及重量分散到各个车辆，较易实现高速列车减轻轴重的要求。牵引力分散在各个动力车轮上，可解决高速列车大牵引力与轴重限制（≤17t）之间的矛盾。可以充分利用动力制动功率，列车具有较好的制动性能。39/52三、动车组的组成(1)车体—动车组车体分为带司机室车体和不带带司机室车体两种。(2)转向架—动车组转向架分动力转向架和非动力转向架。(3)车辆连接装置—包括车钩、缓冲器和风挡等。(4)制动装置—包括动力制动系统、空气制动系统及电子防滑器等。40/52(5)车辆内部设备—车辆内部设备是指服务于乘客的车内固定附属装置。如车内电气装置、供水、通风、取暖、门窗、座席、行李架、旅客信息服务系统等。(6)牵引传动系统—主电路、高压设备、受电弓、主断路器、其它高压设备、主变压器、牵引变流器、牵引电机、及电传动系统的保护等。(7)辅助供电系统—指除为牵引动力系统之外的所有需要用电力的负载设备提供电能的系统，如蓄电池系统等。(8)列车控制及网络系统（讨论）41/52四、动车组的主要技术特点1.优良的空气动力学外形设计对于高速动车组来说，列车头型设计非常重要，好的头型设计的优点：42/52减少高速动车组运行的空气阻力；减小列车交会压力波变化；保证高速动车组运行稳定等。2.车体结构轻量化设计节省牵引功率；最大限度地降低高速动车组的轴重；降低高速所引起的动力作用对线路结构、机车车辆结构的损伤；提高旅客乘坐舒适度。43/523.高性能转向架技术具有高速运行的稳定性具有高速运行的平稳性