動車組概論概述

1、動車組概論概述第1頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二1講座內(nèi)容第一章：概論 第二章：動車組車體技術(shù) 第三章：動車組轉(zhuǎn)向架技術(shù)第四章：動車組牽引供電第五章：國產(chǎn)動車組技術(shù) 第2頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二2第一章 概論第一節(jié) 高速鐵路概況 第二節(jié) 世界主要國家高速鐵路發(fā)展簡介第三節(jié) 動車組的組成及其技術(shù)特點第四節(jié) 國外高速列車簡介 第3頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二3一、鐵路分類二、高速鐵路高新技術(shù)三、高速鐵路客運特點四、高速鐵路線路特點第一節(jié) 高速鐵路概況第4頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星

2、期二4一、鐵路分類 根據(jù)鐵路線路允許運行的最高時速作以下劃分：普通鐵路：100160km/h快速鐵路：160200km/h高速鐵路：200km/h(既有線改造) 250km/h(新建線)第5頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二5二、高速鐵路高新技術(shù) 高速鐵路是當(dāng)代新技術(shù)的集成，是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。包括：高速列車高速鐵路新技術(shù)的核心 高速鐵路線路實現(xiàn)高速的基礎(chǔ)高速鐵路安全運行管理系統(tǒng)高速鐵路的神經(jīng)中樞第6頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二61. 高速鐵路線路高標準的平、縱斷面設(shè)計高速無渣軌道新結(jié)構(gòu) 高速道叉高速路基、路橋過渡段高速鐵路橋梁高速

3、鐵路隧道高速牽引供電系統(tǒng)等第7頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二72. 高速鐵路安全運行管理系統(tǒng)高速列車速度控制技術(shù)（ATC）無線列車控制系統(tǒng)移動閉塞（ETCS）高速綜合調(diào)度中心（CTC）高速鐵路線路監(jiān)測診斷系統(tǒng)自然災(zāi)害報警系統(tǒng)（地震、泥石流、臺風(fēng)、大雪、暴風(fēng)雨）高速列車定期檢修系統(tǒng)（整列動車組架車檢修）高速鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)（安全、舒適、正點、便利）等第8頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二83. 高速列車優(yōu)良的空氣動力學(xué)外形設(shè)計 車體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計高性能轉(zhuǎn)向架技術(shù)復(fù)合制動技術(shù)密接式車鉤緩沖裝置交流傳動技術(shù)列車自動控制及故障診斷技術(shù)車廂密封隔聲與集

4、便處理技術(shù) 高速受流技術(shù) 傾擺式車體技術(shù)等第9頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二9三、高速鐵路客運特點(1) 節(jié)省旅客送達時間在851058km范圍內(nèi)，乘坐高速列車一般比乘坐其他公共交通工具節(jié)省時間。(2) 安全性和舒適度1985年統(tǒng)計,聯(lián)邦德國鐵路、公路和民航運輸?shù)氖鹿事剩堪偃f人公里的傷亡人數(shù)）之比大致為1:24:0.8。 就高速鐵路而言，日本近40年，法國10多年從未發(fā)生過列車顛覆和旅客死亡事故。第10頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二10(3)準時性 日本平均誤點0.60.8分，如果晚點超過1分鐘，既為晚點列車 ICE平均正點率達90%，

5、到站誤差小于5分鐘 (4)能源消耗低(每人公里消耗能源比) 高速鐵路 小汽車 飛 機 1 5.79 5.25第11頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二11(5)占用土地少一條雙向四車道高速公路占地面積是雙線高速鐵路的1.3倍1.6倍一個大型飛機場占地面積相當(dāng)于1000km雙線高速鐵路(6)運輸能力大 日本東海道新干線年運量1.7億人次，是航空10倍，高速公路5倍，但運輸成本只是其1/5及2/5。第12頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二12(7)環(huán)境污染輕污染物質(zhì)排放量（kg/人公里) 污染物 公路 鐵路 CO 0.902 0.109噪聲污染：日本以

6、航空運輸每千人公里產(chǎn)生的噪聲為1，則：小轎車 大轎車 高速鐵路 1 0.2 0.1 第13頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二13(8)效率和效益日本和法國的實踐證明，其直接投資收益都在12以上，一般在10年之內(nèi)即可還請全部貸款，其社會收益率也在20以上。據(jù)日本資料介紹，旅客由于從既有線改乘新干線高速列車，每年可節(jié)約旅行時間3億小時，其效益相當(dāng)于當(dāng)時修建東海道新干線所需的全部費用（3800億日元，約合現(xiàn)在的人民幣300億元）。第14頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二14四、高速鐵路線路特點1超高與曲線半徑 目前，除日本東海道新干線規(guī)定最大超高為20

7、0mm外，其余各線及其他國家高速干線最大超高均為180mm。 法 國德國意大利日 本TGV-PSETGV-A東海道山陽東北上越4000(3200)6000(4000)7000(5100)30002500(2000)4000(3000)40004000主要國家高速鐵路的曲線半徑（m） 京-滬高速鐵路和京-廣高速鐵路(武漢-廣州段) 最小曲線半徑為7000m。第15頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二152緩和曲線線型及長度 由三次拋物線緩和曲線發(fā)展為半波正弦曲線。即：與曲率相適應(yīng)的超高也按曲線變化，并規(guī)定適當(dāng)?shù)淖兓省?夾直線 列車通過同向或反向曲線時，受力情況極為復(fù)雜。因

8、此，必須在同向曲線或反向曲線之間加入一段夾直線段。夾直線應(yīng)盡量長些，對高速運營有利。第16頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二164線間距日本認為時速250km的列車交會時，作業(yè)人員站在兩車距離為0.8m的中間是安全的，從而規(guī)定線間距至少為4.2m，站內(nèi)線間距4.6m。法國認為在時速300km的情況下，4m線間距是可行的。但考慮未來發(fā)展，線間距規(guī)定為4.2m。德國則規(guī)定線間距為4.5m。 我國規(guī)定200350km/h時，線間距4.45.0m；第17頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二175最大坡度 高速最大坡度除與地形條件有關(guān)外，還與高速列車的牽引功

9、率、牽引特性和制動性能有直接關(guān)系。 東海道新干線的正線最大坡度為15，在2.5km以內(nèi)允許到18，列車回送線延長250m以內(nèi)最大坡度可不大于30，列車停車及解編線路最大坡度不大于3。 我國擬建高速鐵路區(qū)間最大坡度一般不超過12，困難條件下，不超過20。第18頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二186豎曲線半徑 在設(shè)計縱斷面時，相鄰坡段的坡度代數(shù)差應(yīng)盡量小些，不得超過允許的最大值。為保證行車的安全平順，超過時應(yīng)豎曲線來連接兩個相鄰的坡段。 我國擬建高速鐵路上的豎曲線半徑標準如下： 最高時速（km/h) 豎曲線半徑(m) 160250 15000 250300 20000第1

10、9頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二19東海道新干線山陽新干線東北新干線上越新干線北陸新干線山形新干線秋田新干線九州新干線第二節(jié) 世界主要國家高速鐵路發(fā)展簡介一、日本高速鐵路第20頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二20項 目東海道新干線山陽新干線東北新干線上越新干線北陸新干線山形小型新干線秋田小型新干線九州新干線運營公司JR東海公司JR西日本公司JR東日本公司JR東日本公司JR東日本公司JR東日本公司JR東日本公司JR九州鐵路公司營業(yè)里程/ km東京新大阪515.4新大阪博多553.7東京青森674.9大宮新瀉269.5高崎長野117.4福島新莊

11、148.6盛岡秋田127.3博多鹿兒島256.8開行時間1964.10.1岡山1972.3.15博多1975.3.10大宮盛岡1982.6.23上野大宮1985.3.14東京上野1991.6.20盛岡八戶2002.12.1全線通車2010.12.41982.11.151997.10.1福島山形1992.7.1山形新莊1999.121997.3.22新八代鹿兒島2004.3全線通車2011.3.12車站數(shù)量平均站間距離/ km1536.81832.62132.1933.7623.5617.4625.41221.4最高運行速度/ km/h210/270300275/3002402601301302

12、60車輛種類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系總長/ km約2663.6日本高速鐵路線路主要數(shù)據(jù)（參考）第21頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二東部線2007.6東南線大西洋線北方線東南延伸線地中海線巴黎聯(lián)絡(luò)線東部線二、法國高速鐵路發(fā)展概況第22頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二22法國高速鐵路線路主要數(shù)據(jù)（參考）線路名稱東南線大西洋線北方線聯(lián)絡(luò)線東南延伸線地中海線東部線區(qū) 間巴黎里昂

13、巴黎圖爾巴黎勒芒巴黎里爾巴黎加萊環(huán)巴黎里昂瓦朗斯瓦朗斯馬賽巴黎-斯特拉斯堡修建里程/km417282333128148295420運營時間/年南段1981.9北段1983.9到勒芒1989.9到圖爾1990.1到里爾1993.5到加萊1994.10南部1994西部1996北段1992南段199420012007.6最高營業(yè)速度/km/h270300300300300350320/350高速列車類型TGV-PSETGV-ATGV-NTGV-TMSTTGV-RTGV-2NTGV-2NTGV-R翻新AGV總長/km約2023第23頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二23三、德國

14、高速鐵路發(fā)展概況漢諾威柏林科隆法蘭克福漢諾威維爾茨堡曼海姆斯圖加特紐倫堡慕尼黑第24頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二24德國高速鐵路線路主要數(shù)據(jù)（參考）項 目漢諾威維爾茨堡曼海姆斯圖加特漢諾威柏林科隆法蘭克福紐倫堡慕尼黑線路里程/km327107264219171其中新建線里程/km3279917021989運營開始日期部分1987，全部19911991199820022006最高運行速度 km/h250/280250/280250/280300/330300列車類型ICE-1ICE-2ICE-2ICE-3總長/ km約1088第25頁，共58頁，2022年，5月20

15、日，16點22分，星期二25四、中國高速鐵路的崛起（第六次大提速）第26頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二26第三節(jié) 動車組組成及其技術(shù)特點一、動車組對牽引功率的需求二、動車組的動力配置特點三、動車組的組成三、動車組的主要技術(shù)特點第27頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二27一、動車組對牽引功率的需求1.動車組：由動力車和拖車或全部由若干動力車長期固定地連掛在一起組成的車組。2.動車組列車對牽引功率的需求是根據(jù)高速列車的總質(zhì)量、最高運行速度和在該速度下的列車單位阻力來確定的：式中 Q列車總質(zhì)量（t）； 列車的單位阻力（N/t）； 列車的最高運行速度

16、（km/h）； k裕量系數(shù)。第28頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二28空氣阻力與列車運行速度的平方值成正比。研究表明：速度提高到200km/h時，空氣阻力占70，機械阻力只占30；速度達到250km/h并平穩(wěn)運行時，空氣阻力約占列車總阻力的8090以上。隨著運行速度提高而迅速增大的空氣阻力將成為高速列車運行時的主要阻力。第29頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二29二、動車組的動力配置特點動車組動力配置：指在動車組中動力車編組的數(shù)量和所處的位置 1. 動力集中配置 列車編組中兩端為動力車（或一端是動力車，另一端是控制車），中間為拖車。第30頁，共

17、58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二302. 動力分散配置 列車編組中全部為動力車或大部分是動力車，小部分為拖車。動力分散配置動力集中配置第31頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二313. 動力分散動車組主要優(yōu)點動力車同時可以載客，增加了動車組的載客量。將牽引動力設(shè)備和牽引電機的功率及重量分散到各個車輛，較易實現(xiàn)高速列車減輕軸重的要求。牽引力分散在各個動力車輪上，可解決高速列車大牽引力與軸重限制（17t）之間的矛盾?？梢猿浞掷脛恿χ苿庸β?，列車具有較好的制動性能。第32頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二32三、動車組的組成 (1)

18、車體動車組車體分為帶司機室車體和不帶帶司機室車體兩種。(2)轉(zhuǎn)向架動車組轉(zhuǎn)向架分動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架。(3)車輛連接裝置包括車鉤、緩沖器和風(fēng)擋等。(4)制動裝置包括動力制動系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)及電子防滑器等。第33頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二33(5)車輛內(nèi)部設(shè)備車輛內(nèi)部設(shè)備是指服務(wù)于乘客的車內(nèi)固定附屬裝置。如車內(nèi)電氣裝置、供水、通風(fēng)、取暖、門窗、座席、行李架、旅客信息服務(wù)系統(tǒng)等。(6)牽引傳動系統(tǒng)主電路、高壓設(shè)備、受電弓、主斷路器、其它高壓設(shè)備、主變壓器、牽引變流器、牽引電機、及電傳動系統(tǒng)的保護等。(7)輔助供電系統(tǒng)指除為牽引動力系統(tǒng)之外的所有需要用電力的負載

19、設(shè)備提供電能的系統(tǒng)，如蓄電池系統(tǒng)等。(8)列車控制及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（討論）第34頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二341.優(yōu)良的空氣動力學(xué)外形設(shè)計 對于高速動車組來說，列車頭型設(shè)計非常重要，好的頭型設(shè)計的優(yōu)點：減少高速動車組運行的空氣阻力；減小列車交會壓力波變化；保證高速動車組運行穩(wěn)定等。四、動車組的主要技術(shù)特點第35頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二352.車體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計節(jié)省牽引功率；最大限度地降低高速動車組的軸重；降低高速所引起的動力作用對線路結(jié)構(gòu)、機車車輛結(jié)構(gòu)的損傷；提高旅客乘坐舒適度。第36頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分

20、，星期二363.高性能轉(zhuǎn)向架技術(shù) 具有高速運行的穩(wěn)定性具有高速運行的平穩(wěn)性具有高速通過曲線的性能 第37頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二374.復(fù)合制動技術(shù) 復(fù)合制動系統(tǒng)通常由制動控制系統(tǒng)、動力制動、空氣制動系統(tǒng)、微機控制的防滑器和非粘著制動裝置等組成。第38頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二385.密接式車鉤緩沖裝置 采用密接式車鉤連接裝置，兩車鉤連接面的縱向間隙一般都小于2mm，上下、左右偏移也很小，對提高列車的運行平穩(wěn)性和電氣線路、風(fēng)管的自動對接提供了保證。 第39頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二396.交流傳動

21、技術(shù)交直傳動系統(tǒng)，采用直流電動機驅(qū)動；交流傳動系統(tǒng)，采用交流牽引電動機驅(qū)動。電機整流器/逆變器/3第40頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二407.列車自動控制及故障診斷技術(shù)兩大類自動控制方式：一類是以設(shè)備為主、人控為輔的控制方式，以日本新干線采用的ATC(列車自動控制)方式為代表。另一類是人機共用、人控為主的方式，以法國TGV高速列車為代表。德國ICE高速列車采用的FRS速差式機車信號和LZB型雙軌條交叉電纜傳輸式列車控制設(shè)備等。故障診斷技術(shù)，如：振動診斷技術(shù)、聲診斷技術(shù)、鐵譜分析技術(shù)、光電圖像檢測技術(shù)等。第41頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二

22、418.車廂密封隔聲與集便處理技術(shù) 車外壓力的波動會反應(yīng)到車廂內(nèi)，使旅客感到不舒服，輕者壓迫耳膜，重則頭暈惡心，甚至造成耳膜破裂。較常用的全封閉式廁所有以下兩種形式：循環(huán)式廁所 真空式廁所 第42頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二429.高速受流技術(shù) 接觸網(wǎng)與受電弓的波動特性；在高速運行時的空氣動態(tài)力也是高速受電的一個重要因素；受電弓從接觸網(wǎng)大功率受電問題。第43頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二4310.傾擺式車體技術(shù) 列車通過曲線時，未被平衡的離心加速度超過允許限度時會對乘客產(chǎn)生不舒適感。 采用擺式列車可以在既有線路條件下使列車通過曲線時的速

23、度提高約30。 第44頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二44一、日本高速列車二、法國高速列車三、德國高速列車第四節(jié) 國外高速列車簡介第45頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二45一、日本高速列車 200系400系E1E2E3E4STAR210系100系300系700系951試驗車961試驗車198519921999300X100N系300N系500系WIN350東北上越山形北陸秋田東海道山陽1964第46頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二46日本高速列車主要技術(shù)特征 第47頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二47日本高速列車主要技術(shù)特征 第48頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二480系(直流）100系(直流）200系(直流）300系第49頁，共58頁，2022年，5月20日，16點22分，星期二49800系500系(18240kW)700系400系(直流，帶雙層車廂）第50頁，共58頁，2022年，5月20日，