1、*,交通运输概论,目 录,铁路机车,3.1,铁路车辆,3.2,动车组,3.3,城轨车辆,3.4,汽车,3.5,其他运输工具,3.6,CONTENTS,动车组,03,什么制约了火车的速度？,牵引与制动能力,运动部件的疲劳,列车系统的稳定性,关键技术,牵引能力 动力配置；,制动能力 制动能耗容量。,为了克服列车运行阻力，随着列车运行速度的提高，必须提高列车单位重量的牵引力，即比功率。同理，要使初速度越高的列车制动，所需的制动能力就越大。但是，无论是牵引还是制动，其最大能力都要受到轮轨粘着的限制。,牵引与制动能力,列车速度与比功率,列车速度,Km/h,比功率,kW/t,实际参考值,60,1,我国货物列车的实际水平,120,3,我国旅客列车的实际水平,160,5,提速列车达到的水平,210,9,日本,0,系动车组为,11.5kW/t,230,11,日本,100,系动车组为,11kW/t,250,13,德国第,ICE2,列车为,12kW/t,270,15,法国,TGV-PSE,列车为,15.4kW/t,300,18,法国,TGVA,列车为,17.9kW/t,480,46,法国,1989,年试验列
2、车为,46kW/t,，创造,482.4km/h,纪录,500,52,法国,1990,年试验列车为,52kW/t,，创造,515.3km/h,纪录,575,73,法国,2007,年试验列车为,73kW/t,，创造,574.8km/h,纪录,动车组（动力集中）,动车组（动力分散）,机车牵引,100,比功率,kW/t,速度,km/h,300,200,500,400,600,0,10,60,50,40,30,20,根据我国及德、日、法试验结果绘制的列车运行速度与比功率关系图,为提高列车制动能力，高速列车一般采用电制动和机械制动联合作用的复合制动，同时还要采用制动同步装置。,图为轮盘制动、车轮制动动力试验和有限元温度场计算结果。,轮轨间匹配产生粘着，类似于齿轮齿条的啮合，牵引动力通过粘着产生对列车的牵引力，列车可能实现的最高速度由牵引阻力和粘着条件决定。,速度,160km/h,时，粘着系数约为,0.20,0.25,；,速度,250,300km/h,时，粘着系数约为,0.05,0.03,。,轮轨匹配粘着,齿轮齿条啮合,可能产生的最大牵引力（粘着力）,=,动轮荷载,轮轨间粘着系数,一般认为粘着铁路极
3、限速度约为,350km/h,，但是，随着机车车辆转向架构造的改善，交流电机驱动的使用，以及轨道结构的强化和轮轨材质的提高，粘着系数可以增大；又随着高速列车流线型程度的提高，空气阻力相应减少，极限速度随着科学技术的进步而有所增大。,年代,国家,列车,速度,1825,英国,蒸汽机车,24,1829,英国,火箭号蒸汽机车,47,1840,英国,120,1903,德国,电动车组,209,1903,英国,蒸汽机车,311,1964.10,日本,电动车组,210,1981.02,法国,TGV,电动车组,380,1988.05,德国,ICE,电动车组,406.9,1990.05.18,法国,TGV,电动车组,513.3,2007.04.03,法国,TGV,电动车组,574.8,3.3,动车组,-,关键技术,运动部件的疲劳,铁路发展的初期，列车运行速度比较低，通过提高牵引力，就可以直接提高列车运行速度。随着内燃机车和电力机车的发展，运动件（车轮、车轴等）发生疲劳破坏问题日益突出，直接危及运输安全。,疲劳破坏常发生在零部件截面突变处，破坏处的名义应力不高，低于材料的屈服极限。,车轴疲劳断裂,列车系统的稳
4、定性,车轮蛇行运动稳定,铁路车轮采用锥度踏面，这是人类的一个创造，它使在轨道上运行的车辆具备了良好的自动对中性能，但也产生了车辆蛇行运动的原因。,车轮蛇行运动失稳,随着速度的提高，在轨道不平顺激励下，如出现列车蛇行运动失稳，将导致轮轨滚滑接触并伴随轮轨冲击作用，严重时甚至将造成车辆脱轨。,牵引控制系统,牵引电机,制动系统,牵引变流器,牵引变压器,转向架,列车网络控制系统,铝合金、不锈钢车体,动车组系统集成,动车组九大关键技术,掌握九大关键技术的意义,在动车组成本中占有,50,以上；,是动车组的核心技术和技术先进性的标志；,是建立具有技术提升能力平台、提高国内企业自主创新能力、打造中国品牌的重要基础。,关键技术在项目总成本中的比例,1,、动车组系统集成技术,对动车组车体、转向架以及牵引变流、制动、网络控制、辅助供电、车辆连接等元素按有关参数进行合理选择设计，进而生产、组装、测试、试验的过程。,通过集成使动车组达到牵引、制动、车辆动力学、列车空气动力学、舒适性、安全性等性能要求。,轻量化铝合金车体,2,、车体技术,车体作为动车组所有设备的载体，设计与制造是关键技术。,动车组的高速化需要流线
5、化、车体减重；动力分散使得车体承载了众多设备；车体保证强度、刚度与轻量化是一对矛盾；铝合金,/,不锈钢车体制造技术。,减小空气阻力,减小动车组会车时的列车表面压力波幅值,减小动车组通过隧道时列车表面压力波幅值,控制气动升力,车体流线形,受电弓,封闭的底架,空气进口,转向架,突出部件,表面摩擦,流线型前端,小车辆间隙,3,、高速转向架,转向架是列车高速运行最重要的保障。,作为执行机构，高速转向架在保证列车高速稳定运行时还要承担列车的减振降噪作用；作为承载结构，高速转向架在各种振动工况下确保结构强度安全可靠性。,高速动车组转向架,4,、牵引传动与控制系统,包括牵引电机、牵引变压器、牵引与辅助变流器、牵引控制系统,牵引传动与控制技术五大要素,动力分散及控制技术,具有蠕滑控制功能的牵引力控制技术,新型绝缘材料和工艺的牵引电机技术,车体下悬挂芯式及壳式牵引变压器技术,大功率元器件的牵引变流器及控制技术,电机,整流器,/,逆变器,/3,整流器将牵引变压器次边输入的单相,交,流电变为直流电。,交,逆变器将中间直流电逆变为牵引电机所需要的可调频调压的三相,交,流电。,交,中间直流电路为逆变器提供一个稳定的,直,流电源。,直,4,、牵引传动与控制系统,牵引,高压设备,牵引变流,牵引驱动,高压电器,主变压器,四象限,中间电压,过压保护,牵引逆变器,牵引电机,齿轮箱,车轮,网侧变流控制器,电机侧变流控制器,车辆控制,接触网,受电弓,主变压器,变流器,牵引电机,钢 轨,牵引系统关系链,再生,牵引控制系统,A,B,B,A,B,B,车辆网,(MVB),动态配置,诊断系统,(TDS),车载计算机,(VCU),诊断系统,(TDS),网关,输入,/,输出单元,驱动控制单元,(DCU),车辆网,(MVB),动态配置,输入,/,输出单元,车载计算机,(VCU),驱动控制单元,(DCU),网关,列车网,(WTB),静态配置,驾驶动车,带弓拖车,中间动车,中间拖车,拖车 中间动车,带弓拖车,驾驶动车,5,、列车网络控制系统,6,、制动系统,
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