動(dòng)車組概論概述

動(dòng)車組概論概述第一頁，共五十八頁，2022年，8月28日1講座內(nèi)容第一章：概論第二章：動(dòng)車組車體技術(shù)

第三章：動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架技術(shù)第四章：動(dòng)車組牽引供電第五章：國產(chǎn)動(dòng)車組技術(shù)第二頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(jiǎn)介第三節(jié)動(dòng)車組的組成及其技術(shù)特點(diǎn)第四節(jié)國外高速列車簡(jiǎn)介第三頁，共五十八頁，2022年，8月28日3一、鐵路分類二、高速鐵路高新技術(shù)三、高速鐵路客運(yùn)特點(diǎn)四、高速鐵路線路特點(diǎn)第一節(jié)高速鐵路概況第四頁，共五十八頁，2022年，8月28日4一、鐵路分類根據(jù)鐵路線路允許運(yùn)行的最高時(shí)速作以下劃分：普通鐵路： 100～160km/h快速鐵路： 160～200km/h高速鐵路： ≥200km/h(既有線改造) ≥250km/h(新建線)第五頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(gè)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(shí)現(xiàn)高速的基礎(chǔ)高速鐵路安全運(yùn)行管理系統(tǒng)—高速鐵路的神經(jīng)中樞第六頁，共五十八頁，2022年，8月28日61.高速鐵路線路高標(biāo)準(zhǔn)的平、縱斷面設(shè)計(jì)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鐵路隧道高速牽引供電系統(tǒng)等第七頁，共五十八頁，2022年，8月28日72.高速鐵路安全運(yùn)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(dòng)閉塞（ETCS）高速綜合調(diào)度中心（CTC）高速鐵路線路監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)自然災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)（地震、泥石流、臺(tái)風(fēng)、大雪、暴風(fēng)雨）高速列車定期檢修系統(tǒng)（整列動(dòng)車組架車檢修）高速鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)（安全、舒適、正點(diǎn)、便利）等第八頁，共五十八頁，2022年，8月28日83.高速列車優(yōu)良的空氣動(dòng)力學(xué)外形設(shè)計(jì)車體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)高性能轉(zhuǎn)向架技術(shù)復(fù)合制動(dòng)技術(shù)密接式車鉤緩沖裝置交流傳動(dòng)技術(shù)列車自動(dòng)控制及故障診斷技術(shù)車廂密封隔聲與集便處理技術(shù)高速受流技術(shù)傾擺式車體技術(shù)等第九頁，共五十八頁，2022年，8月28日9三、高速鐵路客運(yùn)特點(diǎn)(1)節(jié)省旅客送達(dá)時(shí)間在85～1058km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(shí)間。(2)安全性和舒適度1985年統(tǒng)計(jì),聯(lián)邦德國鐵路、公路和民航運(yùn)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。第十頁，共五十八頁，2022年，8月28日10(3)準(zhǔn)時(shí)性日本平均誤點(diǎn)0.6～0.8分，如果晚點(diǎn)超過1分鐘，既為晚點(diǎn)列車ICE平均正點(diǎn)率達(dá)90%，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(jī)

15.795.25第十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(gè)大型飛機(jī)場(chǎng)占地面積相當(dāng)于1000km雙線高速鐵路(6)運(yùn)輸能力大日本東海道新干線年運(yùn)量1.7億人次，是航空10倍，高速公路5倍，但運(yùn)輸成本只是其1/5及2/5。第十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日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

CO0.9020.109噪聲污染：日本以航空運(yùn)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

10.20.1第十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日13(8)效率和效益日本和法國的實(shí)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(qǐng)全部貸款，其社會(huì)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(shí)間3億小時(shí)，其效益相當(dāng)于當(dāng)時(shí)修建東海道新干線所需的全部費(fèi)用（3800億日元，約合現(xiàn)在的人民幣300億元）。第十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日14四、高速鐵路線路特點(diǎn)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200mm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。第十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(shí)，受力情況極為復(fù)雜。因此，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(duì)高速運(yùn)營有利。第十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日164．線間距日本認(rèn)為時(shí)速250km的列車交會(huì)時(shí)，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(rèn)為在時(shí)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200～350km/h時(shí)，線間距≥4.4～5.0m；第十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日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率、牽引特性和制動(dòng)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‰。第十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日186．豎曲線半徑在設(shè)計(jì)縱斷面時(shí)，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(shí)應(yīng)豎曲線來連接兩個(gè)相鄰的坡段。我國擬建高速鐵路上的豎曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)如下：最高時(shí)速（km/h)豎曲線半徑(m)160～25015000250～30020000第十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(jiǎn)介一、日本高速鐵路第二十頁，共五十八頁，2022年，8月28日20項(xiàng)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(yùn)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148.6盛岡－秋田127.3博多－鹿兒島256.8開行時(shí)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(yùn)行速度/km/h210/270300275/300240260130130260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）第二十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日東部線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)展概況第二十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(yùn)營時(shí)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第二十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日23三、德國高速鐵路發(fā)展概況漢諾威－柏林科?。ㄌm克福漢諾威－維爾茨堡曼海姆－斯圖加特紐倫堡－慕尼黑第二十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日24德國高速鐵路線路主要數(shù)據(jù)（參考）項(xiàng)目漢諾威－維爾茨堡曼海姆－斯圖加特漢諾威－柏林科?。ㄌm克福紐倫堡－慕尼黑線路里程/km327107264219171其中新建線里程/km3279917021989運(yùn)營開始日期部分1987，全部19911991199820022006最高運(yùn)行速度km/h250/280250/280250/280300/330300列車類型ICE-1ICE-2ICE-2ICE-3－總長/km約1088第二十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日25四、中國高速鐵路的崛起（第六次大提速）第二十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日26第三節(jié)動(dòng)車組組成及其技術(shù)特點(diǎn)一、動(dòng)車組對(duì)牽引功率的需求二、動(dòng)車組的動(dòng)力配置特點(diǎn)三、動(dòng)車組的組成三、動(dòng)車組的主要技術(shù)特點(diǎn)第二十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日27一、動(dòng)車組對(duì)牽引功率的需求1.動(dòng)車組：由動(dòng)力車和拖車或全部由若干動(dòng)力車長期固定地連掛在一起組成的車組。2.動(dòng)車組列車對(duì)牽引功率的需求是根據(jù)高速列車的總質(zhì)量、最高運(yùn)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(yùn)行速度（km/h）；

k－裕量系數(shù)。第二十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日28空氣阻力與列車運(yùn)行速度的平方值成正比。研究表明：速度提高到200km/h時(shí)，空氣阻力占70％，機(jī)械阻力只占30％；速度達(dá)到250km/h并平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，空氣阻力約占列車總阻力的80～90％以上。隨著運(yùn)行速度提高而迅速增大的空氣阻力將成為高速列車運(yùn)行時(shí)的主要阻力。第二十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日29二、動(dòng)車組的動(dòng)力配置特點(diǎn)動(dòng)車組動(dòng)力配置：指在動(dòng)車組中動(dòng)力車編組的數(shù)量和所處的位置

1.動(dòng)力集中配置列車編組中兩端為動(dòng)力車（或一端是動(dòng)力車，另一端是控制車），中間為拖車。第三十頁，共五十八頁，2022年，8月28日302.動(dòng)力分散配置列車編組中全部為動(dòng)力車或大部分是動(dòng)力車，小部分為拖車。動(dòng)力分散配置動(dòng)力集中配置第三十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日313.動(dòng)力分散動(dòng)車組主要優(yōu)點(diǎn)動(dòng)力車同時(shí)可以載客，增加了動(dòng)車組的載客量。將牽引動(dòng)力設(shè)備和牽引電機(jī)的功率及重量分散到各個(gè)車輛，較易實(shí)現(xiàn)高速列車減輕軸重的要求。牽引力分散在各個(gè)動(dòng)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?dòng)力制動(dòng)功率，列車具有較好的制動(dòng)性能。第三十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日32三、動(dòng)車組的組成(1)車體—?jiǎng)榆嚱M車體分為帶司機(jī)室車體和不帶帶司機(jī)室車體兩種。(2)轉(zhuǎn)向架—?jiǎng)榆嚱M轉(zhuǎn)向架分動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)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(dòng)裝置—包括動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)、空氣制動(dòng)系統(tǒng)及電子防滑器等。第三十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(dòng)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(jī)、及電傳動(dòng)系統(tǒng)的保護(hù)等。(7)輔助供電系統(tǒng)—指除為牽引動(dòng)力系統(tǒng)之外的所有需要用電力的負(fù)載設(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）第三十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日341.優(yōu)良的空氣動(dòng)力學(xué)外形設(shè)計(jì)對(duì)于高速動(dòng)車組來說，列車頭型設(shè)計(jì)非常重要，好的頭型設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：減少高速動(dòng)車組運(yùn)行的空氣阻力；減小列車交會(huì)壓力波變化；保證高速動(dòng)車組運(yùn)行穩(wěn)定等。四、動(dòng)車組的主要技術(shù)特點(diǎn)第三十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日352.車體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)節(jié)省牽引功率；最大限度地降低高速動(dòng)車組的軸重；降低高速所引起的動(dòng)力作用對(duì)線路結(jié)構(gòu)、機(jī)車車輛結(jié)構(gòu)的損傷；提高旅客乘坐舒適度。第三十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日363.高性能轉(zhuǎn)向架技術(shù)具有高速運(yùn)行的穩(wěn)定性具有高速運(yùn)行的平穩(wěn)性具有高速通過曲線的性能第三十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日37

4.復(fù)合制動(dòng)技術(shù)

復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)通常由制動(dòng)控制系統(tǒng)、動(dòng)力制動(dòng)、空氣制動(dòng)系統(tǒng)、微機(jī)控制的防滑器和非粘著制動(dòng)裝置等組成。第三十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日38

5.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(duì)提高列車的運(yùn)行平穩(wěn)性和電氣線路、風(fēng)管的自動(dòng)對(duì)接提供了保證。第三十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日396.交流傳動(dòng)技術(shù)交－直傳動(dòng)系統(tǒng)，采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；交流傳動(dòng)系統(tǒng)，采用交流牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)整流器～/－逆變器－/3~第四十頁，共五十八頁，2022年，8月28日40

7.列車自動(dòng)控制及故障診斷技術(shù)兩大類自動(dòng)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(dòng)控制)方式為代表。另一類是人機(jī)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(jī)車信號(hào)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(dòng)診斷技術(shù)、聲診斷技術(shù)、鐵譜分析技術(shù)、光電圖像檢測(cè)技術(shù)等。第四十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日418.車廂密封隔聲與集便處理技術(shù)車外壓力的波動(dòng)會(huì)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四十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日429.高速受流技術(shù)接觸網(wǎng)與受電弓的波動(dòng)特性；在高速運(yùn)行時(shí)的空氣動(dòng)態(tài)力也是高速受電的一個(gè)重要因素；受電弓從接觸網(wǎng)大功率受電問題。第四十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日4310.傾擺式車體技術(shù)列車通過曲線時(shí)，未被平衡的離心加速度超過允許限度時(shí)會(huì)對(duì)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(shí)的速度提高約30％。

第四十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日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(jiǎn)介第四十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日45一、日本高速列車

200系400系E1E2E3E4STAR210系100系300系700系[951試驗(yàn)車][961試驗(yàn)車]198519921999300X100N系300N系500系WIN350東北·上越·山形·北陸·秋田東海道山陽1964第四十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日46日本高速列車主要技術(shù)特征第四十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日47日本高速列車主要技術(shù)特征第四十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日480系(直流）100系(直流）200系(直流）300系第四十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日49800系500系(18240k