第4章-高速铁路车辆(1、2节-11级).ppt

1、铁路运输设备,第4章 高速铁路车辆,车门,车 窗,车内装饰,座椅,车内电器,电器控制 广播系统 显示系统 照明系统,空调装置,车端连接、风挡装置,车钩及缓冲器装置,缓冲器,车钩,电连接器,连接座,受电弓装置,本章主要内容,4.1 高速列车概述 4.2 高速动车组的关键技术 4.3 高速动车组的车体及车内设施 4.4 高速动车组车端连接装置 4.5 高速动车组转向架 4.6 高速牵引传动技术 4.7 高速动车组制动技术 4.8 高速动车组运用及维修,4.1 高速列车概述,一、高速列车的定义,高速铁路,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列车称为动车组，允许运行速度为200k

2、m/h及以上的称为高速动车组，是高速列车最常见的一种。 高速列车还有摆式动车组、磁悬浮列车等。,高速列车,高速动车组,4.1 高速列车概述,二、高速动车组的构成及特点,1、基本构成,车体 车辆内部设备 转向架 车辆连接装置 制动装置 牵引传动系统 辅助供电系统,司机室,司机室,转向架,车体,供电与牵引系统,车端连接,车下悬吊设备,空调系统,车顶设备,制动系统,车内设备,网络,辅助供电系统,4.1 高速列车概述,二、高速动车组的构成及特点,2、动车组的技术特点,动车组的特点： 固定编组 动力集中或动力分散 密接车钩 整体运用 整体保养检修 大修前不解体 采用网络控制 交流传动/液力传动 制动系统

3、完整设计,走行部,安全、平稳、可靠,车体及内装,动力系统,牵引及制动系统,列车控制系统,组成,目标,轻量化、美观、经济、实用,轻量化、环保、节能,交流化、智能化,数字化、智能化、信息化,司机室,车体结构,高速动车组车体：轻量化技术+铝合金/不锈钢 低车内、车外噪声,车顶设备,空调机组 制动变阻器 受电弓,空调机组,制动变阻器,受电弓,车下悬吊设备,牵引变压器 牵引和辅助变流器 牵引电机 制动模块 空气压缩机 水箱 污物箱 蓄电池箱 充电机 空气弹簧辅助风缸,车钩及缓冲器,动车组两端设全自动车钩。 车辆间由半自动车钩联接。 缓冲器采用基层橡胶方式，位于车钩后端。 车钩及缓冲器可以在不架起车体的情

4、况下拆装和检修。,转向架结构,动力转向架,一系悬挂,二系悬挂,轮对轴箱装置,车辆信息控制系统,列车信息控制示意图,车内设备,一等车,二等车,风-水-电-冷-暖-门-窗-座-架-旅客信息系统,卫生间,小便间,盥洗室,车内设备,残疾人卫生间,大件行李间,多功能室,座椅,空调装置,供电及牵引传动系统,接负载,AC/DC,DC/AC,25kV，50Hz,单相交流 直流 交流,交流牵引电机,电力电子变流器,供电及牵引传动系统,供电牵引系统工作示意图,高速牵引系统：高速受流+交流传动+牵引电机驱动,制动和供风系统,司控器,基础制动,制动控制单元,总风管,空气压缩机,制动系统空气压缩机,长：1128.5mm

5、 宽：832.5mm 高：605mm 重量：416kg 排气压力：880kPa排气量：2m3/min 方式: 往复式,高速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。,高速列车需要的牵引功率N为： 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。,4.1 高速列车概述,三、高速动车组的动力分布方式,1、动力集中（欧洲）将列车动力集中在列车两端的动力车上，动力车之间为数量不等的拖车（无动力的客车），推挽牵引。 特点：牵引动力集中在两台动车上，牵引电机和电器数量少，列车制造和维护费用低；受电弓数

6、量少，全列车最多只需两组（每动车一受电弓），甚至可用一台动车上的一组受电弓，高压电缆贯穿列车顶部将两动力车相联，有利于列车高速行驶，并减轻接触网导线的磨损；容易变更动车车型以适应不同路况的需要。 列车编组调整较困难，不易适应运量变化，运用灵活性较差；粘着利用等指标不如动力分散式。,4.1 高速列车概述,三、高速动车组的动力分布方式,高速运行的关键问题之一是高速铁路的动力问题，它包含牵引动力的形式和具体实现方法。 高功率需求（速度高，阻力大等） 牵引动力形式有动力集中式和动力分散式两大类。,4.1 高速列车概述,三、高速动车组的动力分布方式,高速运行的关键问题之一是高速铁路的动力问题，它包含牵引

7、动力的形式和具体实现方法。 高功率需求（速度高，阻力大等） 牵引动力形式有动力分散式和动力集中式两大类。,2、动力分散式（日本）是将列车的动力分散于各节车辆或大部分车辆上。由若干动车和拖车组成一个单元；若干单元组成列车，牵引动力分散在各个动车上，不再配有专门牵引的机车。 特点：动轴数量多、轴重轻、总功率大、牵引动力大、启动加速快、驱动动轴多、牵引粘着重量大，易于发挥牵引力以适应高速需要，动力车易于加长和缩短，运用较灵活，每台转向架的牵引装置功率小，体积重量较小，有利于实现转向架轻量化和低轴重； 每辆动车都装有全套牵引用电器和电机，增加了动车组的制造成本和维修费用， 必须采用多组受电弓，不利于接

8、触网的运用、维修，已成为限制车速提高的一个因素。 适用于铁路路基松软、站距短 的线路上。,一种是完全分散模式，即高速列车编组中的车辆全部为动力车，如日本的0系高速列车，16辆编组中全部是动力车。,日本的0系高速列车，16辆编组中全部是动力车,4.1 高速列车概述,三、高速动车组的动力分布方式,另一种是相对分散模式，即高速列车编组中大部分是动力车，小部分为无动力的拖车，如日本的100系、700系高速列车，16辆编组中有12辆动力车，4辆是拖车，即12动4拖。,日本的100系高速列车，12M4T,4.1 高速列车概述,三、高速动车组的动力分布方式,动 力 分 散,动力分散动车组优点: 牵引功率大

9、轴重小 启动加速性能好 可靠性高 列车利用率高 编组灵活,动力分散动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向。,动 力 集 中,4.1 高速列车概述,三、高速动车组的动力分布方式,4.1 高速列车概述,国务院提出要求：“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”,四、国产动车组的概况,四方股份,长客股份,B S P,引进,消化 吸收,川崎重工 E2-1000,阿尔斯通 SM3,庞巴迪 Regina,中国品牌,4.1 高速列车概述,四、国产动车组的概况,中国铁道部将所有引进国外技术、联合设计生产的CRH动车组车辆均命名为“和谐号”。通常用来指2007年4月18日起在中国铁路第六次提速调图后开行的C

10、RH动车组列车。CRH为英文缩写，全名China Railways High-speed，中文意为“中国铁路高速”，是中国铁道部对中国高速铁路系统建立的品牌名称。中国铁路开行的CRH动车组已知有CRH1，CRH2，CRH3，CRH5等型。,“和谐号”动车组普遍采用交流传动及动力分散式。“和谐号”车头为可降低空气阻力的流线形。运行时速达200公里以上，最高可达350公里。“和谐号”列车通过电脑控制行车，电子显示驾驶数据。 “和谐号”列车的座位划分为一等座及二等座。一等座为2+2排列方式，二等座为3+2排列方式。座椅可调节，座向可以转180度，附有可折叠的茶几。车内部设计注重人性化。自动调节温度的

11、空调。所有车门都是电动塞拉门。还有使用卧铺的型号用于较长途的线路。200公里级别车主要在既有线路上运行，300公里级别的车主要在高速专用线路上运行。,CRH1 中国南车集团四方机车车辆股份有限公司与加拿大庞巴迪并的合资公司青岛四方-庞巴迪铁路运输设备有限公司（BSP）生产。原型车以庞巴迪为瑞典AB提供的Regaina C2008为基础，CRH1A为8节车厢编组座车动车组，200公里级别（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h）。CRH1B为16节大编组座车动车组。CRH1E为16节车厢的大编组卧铺动车组。,四、国产动车组的概况,1、CRH1BSP动车组,主要参数如下：定员：670客室布

12、置：一等车2+2、二等车2+3最高运营速度：200km/h区最高试验速度：250km/h 传动方式：交直交牵引功率（kW）：5500编组重量及长度：213.5m，420.4t车体型式：不锈钢气密性：没有头车车辆长度（mm）：26950,编组结构 ：5M3T,编组型式：8辆编组，其中5辆动车3辆拖车；首尾车辆设有司机室，可双向驾驶，可两编组连挂运行动力配置：2（2M+1T）+（1M+1T）,4.1 高速列车概述,四、国产动车组的概况,1、CRH1BSP动车组,中间车辆长度（mm）：26600车辆宽度（mm）：3328车辆高度（mm）：4040空调系统：分体式空调系统转向架类型：无摇枕空气弹簧转向

13、架转向架一系悬挂：单组钢弹簧单侧拉板定位+液压减振器转向架二系悬挂：空气弹簧+橡胶堆转向架轴重（t）：16 牵引变流器：IGBT水冷VVVF牵引电动机：265kW,4.1 高速列车概述,四、国产动车组的概况,1、CRH1BSP动车组,CRH2中国南车集团四方机车车辆股份有限公司联合日本川崎重工，引进川崎重工业的新干线E2-1000型动车组技术，南车四方机车车辆股份有限公司负责国内生产。CRH2A为8节车厢编组座车动车组，200公里级别（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h)。CRH2B为16节大编组座车动车组，CRH2E 为16节大编组卧铺动车组。CRH2C为8节车厢编组座车动车组，

14、300公里级别，作为京津城际高速铁路的用车，标称时速300公里，最高营运时速为350公里。,四、国产动车组的概况,2、CRH2四方川崎动车组,4.1 高速列车概述,四、国产动车组的概况,2、CRH2四方川崎动车组,CRH3中国北车集团 唐山轨道客车有限责任公司联合德国西门子，引进西门子ICE3（Velaro）技术，由北车唐山轨道客车有限责任公司负责国内生产。CRH3C为8节车厢编组座车动车组，300公里级别（营运速度330KM/h，最高速度380KM/h），作为京津高速铁路的用车。CRH3D为16节车厢的大编组座车动车组。,45,四、国产动车组的概况,3、CRH3唐山西门子动车组,CRH5中国

15、北车集团长春轨道客车股份有限公司联合法国阿尔斯通，引进法国阿尔斯通的Pendolino宽体摆式列车技术，取消了装设的摆式功能，车体以法国阿尔斯通为芬兰国铁提供的SM3动车组为原型。由北车长春轨道客车股份有限公司负责国内生产。CRH5A为8节车厢编组座车动车组，200公里级别（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h）。,四、国产动车组的概况,4、CRH5长客/阿尔斯通动车组,动车组的型号和编号构成（示例） CRH 2 0 4 0 A,动车组类型。,制造顺序第40列。,四方股份动车组。,中国高速铁路动车组,例如： CRH1012A CRH2105B CRH3014C CRH5036A,A：

16、200公里，8辆编组，座车 B： 200公里，16辆编组，座车 C： 300公里，8辆编组，座车 E: 200公里，16辆编组，卧车,动车组中车辆的车种和编号构成 X X X X X X X X,编组顺位代码，以两位阿拉伯数字表示，由1位头车至2位头车的代码为01、02、0300。00表示8车或16车,制造序列代码，同动车组。,技术序列代码，同动车组。,车种代码，以两位大定拉丁字母表示。,例如：ZE205901、ZY204807、ZE204600 尾号00表示与01车对应的另一端驾驶车,本章主要内容,4.1 高速动车组概述 4.2 高速动车组的关键技术 4.3 高速动车组的车体及车内设施 4.

17、4 高速动车组车端连接装置 4.5 高速动车组转向架 4.6 高速牵引传动技术 4.7 高速动车组制动技术 4.8 高速动车组运用及维修,高速动车组的主要技术特点,优良的空气动力学外形 车体结构轻量化 高性能转向架技术 复合制动技术 密接式车钩缓冲技术 交流传动技术 高速受流技术 列车自动控制及故障诊断技术,4.2 高速动车组的关键技术,引进动车组的主要关键技术,动车组系统集成,一、头型流线化 随着列车运行速度的提高，周围空气的动力作用一方面对列车和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，列车头型设计非常重要，好的头型设计可以有效地减少

18、运行空气阻力，列车交会压力波和解决好运行稳定性等问题。,2020/8/5,53,4.2 高速动车组的关键技术,流线化头型(500系),二、车体结构轻量化 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。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。,4.2 高速动车组的关键技术,三、高性能转向架技术 提高列车运行速度首先遇到的问题是转向架运行平稳性和安全性，所以，提高列车运行速度应具有高性能的转向架。对于高速转向架要求具有高速运行的稳定性，良好的曲线

19、通过性能，满足乘客乘坐舒适度的要求。,2020/8/5,55,4.2 高速动车组的关键技术,四、复合制动技术 高速列车的制动能量与速度的平方成正比，因此，传统的纯空气制动能力已不能满足需要。 因此高速列车必须采用能提供强大制动力并更好利用粘着的复合制动系统。该复合制动系统通常由制动控制系统、动力制动、空气制动(包括盘形制动和踏面制动)系统、微机控制的防滑器和非粘着制动装置等组成。,2020/8/5,56,4.2 高速动车组的关键技术,制动系统,五、密接式车钩缓冲装置 目前世界各国高速列车（如日本、德国）普遍采用密接式车钩连接装置，该装置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。,4.2 高速动车组的关键技术,ICE密接式车钩缓冲装置,六、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，形成难以克服的矛盾。 在交流转动系统中，交流牵引电动机较传统的直流牵引电动机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻及造价低等一系列优点。 交流牵引电动机没