我国铁路机车车辆现代化的关键技术

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采用空心车轴,内径60mm;

车轮小型化;

采用铝合金齿轮箱和轴箱;

采用交流牵引电机;

制动盘轻量化。

日本700系动车转向架重量只有6.6t,500系动车转向架重6.5t,但100系动车转向架重达9.8t.

五、 外型的空气动力学设计技术

1. 高速列车的空气动力学特性

与高速列车相关的空气动力学特性包括:

◆在开宽地区运行时列车的表面压力;

◆两列高速列车会车时表面压力;

◆隧道内列车表面压力;

◆隧道微气压波;

◆列车风对站台退避距离影响;

◆列车空气阻力。

2. 头型设计

各种头型的流线化主要目的是降低空气阻力,减少压力波、改善尾部涡流、减少列车交会时压力波动值。头型设计一般长细比越大,减少阻力越有效,但制造难度及制造成本相对增加。日本500系高速列车头型部分长度达15m, 700

系长9.2m,而300系长度6.0m,100系长度为5.5m,0系长度最小仅4.4m。空气动力学性能以500系为最优,以此类推。

3. 车体外形设计

车体外形设计关键是要求车体表面光滑平整,车厢间连接平滑过渡,最大程度减少空气阻力、交会压力波、气动侧向力。高速列车车体外形设计主要是横截面形状设计,当前以腰鼓形设计为多,有利于减少各种空气阻力。车底部

应设计有封闭外罩,可以有效减少紊流。

六、 的控制、监测和诊断技术

1. 高速列车控制、监测和诊断系统的技术功能

◆正确控制和监测列车安全运行;

◆保证每辆车内受控设备完全按司机操纵和行车指挥命令协调工作;

◆使司机及时发现各种故障,以便及时采取应急处理措施或通知地面维修部门;

◆传输信息的通信网络功能,

2. 控制技术

(1) 列车控制级

列车控制级主要由动力车上的主控单元执行以下任务:①将控制所需的状态信息送至各车辆的计算机接点,②实现本务动力车对其他动力车的重联控制;③自动牵引/电制动控制,④对各种制动设备进行制动力的分配,⑤控制拖车

侧门的开启和关闭;⑥收集诊断数据,并在显示屏上显示;⑦在通信故障时,司机仍能对列车进行常用制动和紧急制动的控制;⑧与旅客信息系统接口;⑨对信息传输实施管理。

(2) 动力车车厢控制级

动力车车厢总线控制级的主要任务是控制:①牵引控制单元;②空气制动控制单元;③对电气主要参数进行监测和安全联锁;④网侧变流器控制;⑤司机室空调控制及轴温检测;⑥电机侧变流器控制;⑦辅助变流器控制;⑧查知

本车各计算机装置的状态。

(3) 拖车车厢控制级

拖车控制的任务是:①拖车车门控制;②防滑控制;③轴温检测:;④车厢内压力和温度的空调控制;⑤拖车制动控制;⑥列车和拖车车厢供电控制。

3. 监测、诊断技术

(1) 监测和诊断系统的任务

监测和诊断的主要任务是:①各种信息(包括ATC)收集显示;②识别部件磨耗和偶发性故障,并记录故障信息;③在故障情况下提示运行方式;④提示迅速排除故障的维修方式;⑤在必要时提示紧急制动作用;⑥自动化整备作业

(2) 车载诊断系统分类

分为下列三个层次。

① 部件诊断;

② 单节车辆诊断;

③ 列车诊断;

(3) 诊断结果处理及显示

① 诊断结果作如下两种平行的处理:

◆行车过程中将诊断结果输入车载微机系统进行判断分类,然后向列车控制发出相关的指令;

◆在行车中或检修中将诊断结果送入列车状态数据存储装置或其他数据库,为维修提供信息。

② 显示:

◆在动车司机驾驶台的显示屏幕上显示主要的诊断结果;

◆在各控制级的故障读出端口处由维修人员使用便携机读出诊断结果。

(4) 控制、监测和诊断信息的传输

① 列车总线上的信息

◆动力车之间的交换信息

◆动力车和拖车间交换的信息

② 动车车厢总线上的信息

③ 拖车车厢总线上的信息

七、 车间密接式连接技术

1. 密接式车钩缓冲器技术

传统车钩在车辆连挂后,沿中心线方向(纵向)的间隙量最大可超过30mm。这样大的间隙在列车运行中无论起动、制动、调速都将产生很高的加速度和冲击力,对高速列车的运行平稳性极为不利。

目前世界各国高速列车密接式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。

高速列车的密接式钩缓装置应具有以下基本技术性能:

(1) 自动车钩连挂和分解功能,并具有手动连挂分解功能。

(2) 具有电器和风管自动连接或手动整体连接功能。

(3) 具有足够的强度和刚度。

(4) 缓冲器在满足容量要求的前提下,尽量减小初压力。

(5) 尽可能缩小体积和重量。

德国密接式车钩其基本特征参数为:车钩纵向间隙0~1.5mm;缓冲器容量10~25KJ;缓冲器行程为50~100mm;车钩最低抗压破坏强度不小于1500kN,电气连接线和风管随车钩自动连接。

日本用的密接式车钩其基本特征参数为:车钩纵向间隙小于1.5mm;缓冲器为复式橡胶缓冲器,最大容量10KJ;车钩强度为1600kN,风管随车钩自动连接,电气连接为整体手动连接。

2. 铰接式车体连接技术

以法国TGV为代表的铰接式高速列车,由于中间客车是两车体间共用一个转向架,所以两辆车体之间的连接结构与普通车辆之间的车钩缓冲装置的连接方式有着本质的区别。

八、 车厢密封减噪及集便排污技术

1. 车厢密封减噪技术

车厢密封技术包括下列方面;

◆车体的挤压型材或钢型材等采用连续焊接;

◆车窗采用气密性强的双层玻璃结构,夹层内充惰性气体,四周用多硫橡胶密封;

◆车门采用压力密封式塞拉门;

◆空调装置采用压力缓和装置,以防止车外气压突然变化时空调的进排气受到影响。

◆气密式风档。具有良好的气密性、水密性及伸缩性。

◆检查车厢密封的标准,日本高速列车采用车厢内最大压力变化不大于1000Pa,最大压力变化率新车小于200Pa/s,旧车小于300Pa/s。德国高速列车车厢内最大压力变化不大于1000Pa,最大压力变化率200~400Pa/s。

2. 集便排污技术

全封闭式厕所,在欧、美、日本等国高速列车上一直在使用。形式各有不同,主要有下列两种型式:

(1) 循环式厕所:使用经过化学剂杀菌,漂白及过滤的污水作为循环冲洗水,并依靠重力排放到便池下方的污物箱中,该形式又可分为气动循环式和电动循环式两种。

(2) 真空式厕所分为两种方式

污物箱带有部分时间为负压的系统,由真空泵生产污物负压。该系统是瑞典国家铁路与Electrolux公司共同研制的,在二十世纪八十年代已在瑞典铁路及世界各地得到应用。

另一种为污物箱负压由压力空气喷射产生。该系统是瑞典Evac公司生产的,已为欧洲之星等型高速列车、日本新干线以及法国新造车上使用。

九、 倾摆式车体技术

1. 高速列车倾摆式车体发展概况

20世纪60年代中期,英国、法国、德国、意大利、瑞典、加拿大等国先后分别研究摆式列车技术。目的是不对线路设施进行重大改造,而仅对机车车辆进行改造,以提高列车行车速度,以期大幅度降低改造费用。

主动式摆式列车以意大利的Pendolino(ETR450、ETR460等)、瑞典的X2000为代表。被动式以西班牙的Talgo Pendular为代表。这些列车的已得到广泛应用。

2. 倾摆式车体控制技术

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