动车高铁

发布时间:2011-10-18 21:47:21   来源:文档文库   
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动车

18085026 黄珍宇

动车定义

动车一般指承载运营载荷并自带动力的轨道车辆;但在近现代的动力集中动车组中,动车更接近传统列车中的机车的角色,这类动车一般不承载运营载荷。

技术瓶颈

一,增大电力机车功率。

  否定原因:在当时,小功率电力机车尚属于高新技术,大功率电力机车只存在于科幻中。

二,多个电力机车牵引。

  否定原因:机车之间无法联控,难以协调操作,频繁的加减速一旦操作不当造成前堵后拥──脱轨去吧。

三,减少车厢。

  否定原因:这其实是变相实现前两条,但铁路公司不干──一旦速度加起来,不需要继续加速时,机车的牵引能力就会大大富余,又不能把司机座卖给乘客收票钱,铁路公司运营成本大大增高。

  其实,即使前面两条技术上能实现,也会被第三条的经济规律卡下来──资本家不做亏本买卖。矛盾客观存在,乘客和铁路公司闹别扭解决不了问题,于是有人动起了脑筋,把机车拆散,组装到列车中的各节车厢上,每节车厢都有了机车的自力行驶功能──动车诞生啦!

机车构造

动车的结构兼有客车和柴油机车或电力机车的特点。车体、底架和走行部跟客车基本相同。主要差别在于动车车体两端都有驾驶控制设备和了望窗,有一端的驾驶台后面是机器间,内装柴油机和传动装置。底架比普通客车的轻些。功率较小的动车走行部一般只有一个驱动转向架,另一个与普通客车的相同。电力传动动车的驱动转向架上安装有牵引电动机和车轴驱动齿轮箱。机械传动动车的驱动转向架上装有车轴驱动齿轮箱和万向轴。液力传动的驱动转向架有两种方式:一种同于机械传动动车;另一种是将柴油机和液力传动装置都安装在转向架上,使得结构紧凑。柴油机安装在车体地板的一个洞内,伸入车体下部。这个伸入部分同前面的司机操纵台之间、同后面的座席之间用隔声、隔热墙板隔开,形成机器间,柴油机的辅助设备全都装在机器间内。这种布置占用车体面积较小。有的动车为了多设座席,采用功率在360千瓦以下的卧式柴油机,并将柴油机、传动装置和冷却器等辅助设备装在动车底架下部。功率小些的采用机械传动装置,功率大的采用液力传动装置驱动一台转向架的车轮;功率更大的用两套卧式柴油机和传动装置分别驱动前后转向架的车轮。电力动车除车体内设座席外,其他部分与电力机车基本相同,但功率较小。

动力系统

  把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引力,又可以载动车客,这样的客车车辆便叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组。带动力的车辆叫动车,不带动力的车辆叫拖车组.动车组技术源于地铁,是一种动力分散技术。一般情况下,我们乘坐的普通列车是依靠机车牵引的,车厢本身并不具有动力,是一种动力集中技术。而采用了动车组的列车,车厢本身也具有动力,运行的时候,不光是机车带动,车厢也会自己跑,这样把动力分散,更能达到高速的效果。作为一种适合铁路中短途旅客运输的现代化交通工具,动车组的分类有多种:按照传动类型,可分为电动车组和内燃动车组;按照动力形式,可分为动力集中型和动力分散型;按照传动方式,又可划分为电传动和液力传动两种类型。由于动车组可以根据某条线路的客流量变化进行灵活编组,可以实现高密度小编组发车以及具有安全性能好、运量大、往返不需掉转车头、污染小、节能、自带动力等优点,受到国内外市场的青睐,被誉为21世纪交通运输的新宠儿。内燃动车组通常两端是动力车,部分带客室。国内常见的动车组都是这一类的,如神州号,四方厂、唐山、戚厂、长客的动车。电力动车组分为动力集中型和分散型,两年前的DDJ1和蓝箭就是动力集中型。而春城号和中原之星是动力分散型。通常的电力动车组都要由客车厂家、使用单位和株厂或株所联合研制。

动车分类

  按照动力排布:动力集中,动力分散

  按照用途:客运,货运(比如日本M250法国TGV行邮),特殊用途(轨道检测等)

  按照性能:高性能,低性能。动车的结构从总体布置看,与普通客车不同处是车厢两端设有驾驶台并配有驱动装置。

  

牵引方式

  动车组有两种牵引动力的分布方式:一种叫动力分散,一种叫动力集中。

  动力分散电动车组的优点是,动力装置分布在列车不同的位置上,能够实现较大的牵引力,编组灵活。由于采用动力制动的轮对多,制动效率高,且调速性能好,制动减速度大,适合用于限速区段较多的线路。另外,列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。动力分散的电动车组的缺点是:牵引力设备的数量多,总重量大。动力集中的电动车组也有其优点,动力装置集中安装在23节车上,检查维修比较方便,电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。动力集中布置的缺点是动车的轴重较大,对线路不利。

  动车的技术发展主要表现在功率、速度和舒适性的提高、单位功率重量的降低以及电子技术的应用等方面。动车组今后还将不断发展,特别是世界各国正在发展市郊铁路与地下铁道过轨互通,构成城市高速铁路网,动车组在其中将会起到主力军的作用。

技术方针

制造技术

  已经掌握了世界先进成熟的铁路机车车辆制造技术。法国阿尔斯通、日本川崎重工、加拿大庞巴迪、德国西门子、美国GEEMD等公司,都是世界著名的铁路技术装备制造企业,他们拥有当今世界一流的时速200公里及以上动车组和大功率电力、内燃机车设计制造技术。经过艰苦努力,我们成功实现了这些技术的转让引进,使我国铁路装备技术一下子跻身世界先进行列。

核心技术

  动车组和大功率机车的核心技术已为我所有。高速动车组的总成、车体、转向架、 牵引变流、牵引控制、牵引变压、牵引电机、列车网络控制和制动系统等核心技术,大功率电力机车的总成、车体、转向架、主变压器、网络控制、主变流器、驱动装置、牵引电机、制动系统等核心技术,大功率内燃机车的柴油机、主辅发电机、交流传动控制等核心技术,以及大量的配套技术,我们已经掌握。运用这些技术生产的时速200公里及以上动车组和大功率机车的国产化率可达到70%以上。

实现低成本

  我们引进的动车组和大功率机车技术,价格比其他国家低得多,动车组比西班牙14%、比韩国20%6轴大功率机车比欧洲同类产品市场价格低44%。之所以能够取得这样高的性价比,主要是我们充分利用了中国铁路巨大的市场优势,以及在铁道部主导下国内各企业的组合优势,再加上采取了灵活的谈判策略,实现了国家利益的最大化。

加快工业现代化

  了我国机车车辆制造工业现代化步伐。在这次大规模的技术引进中,国内共有十

多家机车车辆重点制造企业和几百家外围企业直接从中受益,实现了机车车辆制造水平的跨越,增强了市场竞争力,有力地推动了我国相关民族工业的发展壮大。在这些重点制造企业中,长春轨道客车股份有限公司受让阿尔斯通公司的技术,已经制造生产出了CRH5型动车组;四方机车车辆股份有限公司受让日本川崎重工的技术,制造生产CRH2型动车组;青岛BSP公司受让加拿大庞巴迪公司的技术,制造生产CRH1型动动车车组;唐山机车车辆厂受让德国西门子公司的技术,制造生产CRH3型动车组;大连机车车辆公司受让日本东芝公司和美国EMD公司的技术,生产和谐3型大功率电力机车与和谐型大功率内燃机车;大同电力机车公司受让阿尔斯通公司的技术,生产和谐2D型大功率电力机车;株洲电力机车公司受让德国西门子公司的技术,生产和谐2Z型大功率电力机车;戚墅堰机车车辆厂受让美国GE公司的技术,生产和谐型大功率内燃机车。永济电机厂、株洲机车车辆研究所和铁道科学研究院等企业,也受让了先进的牵引电机、牵引和辅助变流器、牵引控制系统等关键技术,形成了我国铁路新的机车车辆制造产业群。

创新工作

  是再已取得重要进展。动车组方面,正在全力推进大编组动车组、卧铺动车组等自主创新工作,同时在时速200公里的技术平台上,自主创新研制的时速300公里动车组即将下线,将在京津、武广、京沪等客运专线上投用,成为未来我国高速客运的主力车型。大功率机车方面,在6轴总功率7200瓦的技术平台上,正在组织实施牵引变流器、牵引电机、车体、转向架以及整车集成技术的自主创新,机车总功率可提高到9600千瓦,成为未来牵引货物列车的主力机型。

动车组内部设施

动车组使用电动门,在0号、1号车厢司机室和7号乘务室配备集中控制开关,使用专用钥匙操作,能够同时打开或关闭全列车的侧门,旅客可以很方便地进出。每辆车厢均设有紧急门开关,当列车运行时速达到5公里以上时,车门保护电路开始工作,车门将无法打开;当列车运行时速达到30公里以上时,车门压紧装置起作用,车门和车体密封,以保证车内气密性。车内使用全自动恒温空调系统,确保车厢温度保持在23.5

  7节车厢安有防火隔断门,列车一旦发生火灾,人可手动操作门板侧面拉手把隔断门拉出,将相邻的两节车厢隔断。每节车厢四角各设1个逃生窗,紧急情况下,旅客可使用破窗锤砸碎窗面爬出车外。

  车厢座椅全部为软座,可以随意调节朝向和斜度。旅客只需轻踩椅子下面的踏板,座椅即可进行360度旋转。椅背后各有一个黄色的头部靠垫,后面配有储物袋,扶手内备有可折叠茶几,便于旅客书写或放置东西。

  车厢座椅上部配备连续行李架,行李架上方安有反光板。行车中,旅客不用起立就可随时照看自己的行李。为方便旅客,除5号车厢外,其他车厢都设有大件行李存放处。

  双号车厢各有1个饮水机,为旅客免费提供饮水。单号车厢各有1个洗漱间、2个卫生间,每个洗漱间有2个洗面盆,洗面盆由光电传感器控制,自动出水、洗手液和干燥风。5号车厢设有酒吧和餐厅。

为什么动车的速度快

现代动力分散电力动车组动车,无法单独运行对于铁路车辆/列车,轨道为驱动轮对提供向运行方向的前进摩擦力(下文简称进摩),为非驱动轮对提供与运行方向相反的阻碍摩擦力(下文简称阻摩)。车轮发生空转前,轮轨之间是滚动摩擦,车轮踏面上与轨道接触的部位和轨道上与车轮踏面接触的部位不发生相对位移,因而在计算时可视作静摩擦。

在车轮与轨面之间就发生滑动之前施加在车轮上的驱动扭矩由小到大逐步增加,进摩也随之增大;而当施加在特定车轮上的扭矩大到超过轨道能为此车轮提供的静摩擦力时,车轮与轨面之间就会滑动,车轮开始空转,进摩几乎变成定值——这个滑动摩擦力仅由轮-轨压力和轮、轨自身的物理特性相关,而不再随驱动扭矩的增大而增大。

当进摩大于阻力时,车辆/列车速率增加(由静止起步或越跑越快);当进摩等于阻力时,车辆/列车速率不变(或停着不动);当进摩等小阻力时,车辆/列车速率减小(直到停止)——在非高速状态下,阻摩在车辆/列车运行时的阻力中占主导地位,直接影响阻力大小。

大部分动车所有轮对都是驱动轮对,剩下的小部分中的大部分,驱动轮对也占到全车轮对总数的一半或更多,也就是说,绝大多数动车全部或大部分重力压在驱动轮上,而传统列车只有机车的质量压在驱动轮上——一般机车重力在全列车中只占小头,其余全是累赘。

为方便说明问题,暂时取一列100吨的小编组常传统车(一台40吨轻型电力机车拖四节15吨市内客车,机车所有车轮均为驱动轮)和一列100吨由动车组成的列车(五节一样的20吨市内动车,每节动车的驱动轮均只承担一半的单节车厢重量)作为研究对象:

传统列车与钢轨间压力大小 = 980KN

动车列车与钢轨间压力大小 = 980KN

传统列车驱动轮与钢轨间压力大小 = 392KN (980KN x 40t / 100t)

现代动力集中内燃动车组动车动车列车驱动轮与钢轨间压力大小 = 490KN (980KN / 2)

轮轨动摩擦因数 = 0.1

传统列车能获得的最大进摩 = 39.2KN (392KN x 0.1)

动车列车能获得的最大进摩 = 49KN (490KN / 0.1)

→(实际极限静摩擦力比滑动摩擦力略大,本文计算时暂时算做与极限静摩擦力等大)

传统列车能获得的最大加速度 = 0.392m/s^2 (39.2KN / 100t)

动车列车能获得的最大加速度 = 0.49m/s^2 (49KN / 100t)

当传统列车机车提动的驱动扭矩使进摩达到39.2KN时,传统列车能获得0.392m/s^2的极限加速度;而一旦机车进一步提高输出扭矩,轨道便无法提供更大的摩擦力,驱动轮即开始空转,无论机车功率多大扭矩多大,进摩已不会再增大,甚至略有降低。

反观动车列车,直到进摩达到49KN时才会出现空转,此时动车列车的加速度已经超过传统列车。

进一步推导和计算可知,最大加速度只由驱动轮承载的重量比例主导。对于市内、市郊通勤动车来说,动车的驱动轮承载的重量一般都会超过全车的一半,而传统列车的驱动轮承载的重量往往只及全车的1/10甚至更少,实际使用中,加速差距是相当明显的。

如果你的物理不好,或觉得以上说明过于无厘头,无法用想明白怎么回事,不妨做个试验:

穿上溜底的、不防滑的鞋子,找一个你拿得动的重物,再找一处结实、光滑的平面(真冰溜冰场最佳)。试试拖/推着重物起跑(模拟传统列车,只有机车重量压在驱动轮上——只有你的体重压在你的脚上)和背///举着重物起跑(模拟动车列车,所有重量压在驱动轮——你的脚上),看哪样加速更快。

动车由早期的电力机车和客运车厢发展而来,所以最早的动车是电力动车,而市内有轨电车即为动车活化石。为了充分利用富余动力,一些通勤列车动车中间会混编少量无驱动装置的车厢。动车列车和这种混编列车就是动车组的前身。

高速铁路

高铁定义

高速铁路是指通过改造原有线路(直线化、轨距标准化),使营运速率达到每小时200公里以上,或者专门修建新的高速新线,使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到速度一定标准外,车辆、路轨、操作都需要配合提升。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。

对高速铁路主要子系统的基本要求

1.高速铁路的基础设施

高速铁路的基础设施是确保高速行车的基础。前已论述,高速铁路与常规铁路相比最大的区别在于线路高平顺度特性方面。高平顺性最终体现是在轨道上,无论轨道是在路基上或在桥梁上,也无论是何种类型的轨道,都要求它不仅在空间要具有平缓的线型、高精度的允差、高光洁度的轨面,而在时间上还必须具有稳固的高保持性。由此决定了高速铁路基础设施各主要组成部分——路基、桥梁、隧道等的主要技术参数与技术规定,必须互相协调,使之整体上满足高速行车在运动学、动力学、空气动力学及运输质量方面各项技术指标。所有基础设施在运营管理方面还必须具备高可靠度与可维修、少维修的条件,以利降低成本及提高效能。

2.高速列车

  高速列车是高速铁路的运输载体,是实现高速铁路功能的关键。为确保高速行车主要功能指标的落实,高速列车在车型、牵引、制动、减振、列控、检测、供电等一系列专业技术上都要取得重大突破。建立在轮轨系基础上的各型高速列车吸取了当代相关高新技术,已做出为世人瞩目的成就。为满足更高的目标需求,仍在不断更新换代,其技术发展永无止境。

 

3.高速铁路的运行控制、行车指挥及运营管理

高速铁路运行控制、行车指挥及运营管理各系统是确保高速铁路列车运行安全有序、发挥效率与效益的核心体系。虽然高速铁路与常规铁路相似,其主要软硬技术都由区间轨道电路、自动闭塞、车站计算机联锁等所构成的调度系统支持,但由于运行速度大幅度的提高,列车密度增加,行车组织节奏明显增快,高速铁路的运行控制及调度系统应更加完备,运输组织与经营管理体系应更加严密。高速铁路调度指挥系统是以行车调度为核心,集动车底调度、电力调度、综合维修调度、客运服务调度、防灾安全监控为一体的综合自动化系统,该系统应能确保高速高密行车的安全与效能。高速铁路的经营管理从模式、体制到运作方法都要适应新的形势,必须结合国情与路情作出切合实际的选择,以促进高速铁路效能发挥。

中国目前高速铁路

京津城际昌九城际,石太客运专线,长吉城际铁路,胶济客运专线,沪宁高铁,武广客运专线,郑西高速铁路,温福线,汉宜线,京沪线,福厦铁路,成灌高铁,沪杭高铁,沪宁城际铁路,广珠城际铁路,海南东环铁路,2020年,计划用6万亿修建5万公里高速铁路。

高速铁路网主干线

  哈尔滨到大连的高速铁路线。哈大线全长950公里,建设标准300公里/小时。建成完工后,东北方向的几个大城市,如哈尔滨、长春、沈阳、大连等到北京,全部控制在三个小时左右,这必然将对整个东北经济产生深远的影响。

  由北京到上海的京沪高速铁路。京沪线全长1320公里,连接着经济最发达的东部沿海地区,线路覆盖的地区中,GDP排在前100位的县和市有30多个,覆盖人口有45亿。

  京沪高速铁路开通后的平均速度应该在330公里/小时以上,从北京到上海只需要四个小时甚至更短。这条线路将首都和整个长三角连接起来,对整个中国社会的影响将是巨大的。张曙光说。

  北京经武汉到广州的京广高速铁路。京广线全线2200多公里,将分几段修建。现在已经开通建设的武汉到广州980公里,另外,从北京到石家庄、石家庄到郑州、郑州到武汉的高速铁路也已经进入了审批和规划完成的阶段。预计2012年前后建成,届时,从北京到广州坐火车只要不到9个小时,将把我国的华北地区、华中地区,以及华南地区连接起来。

  从长三角沿东南沿海一直到珠三角,修成一个沿海通道,这个沿海通到现在已经全面开工。张曙光说,东南沿海的经济社会发展非常快,但是东南部的大部分城市和地区之间没有直接铁路联系,这条沿海通道的建成,将对我国东南沿海地区的综合发展以及城市间人流、物流产生革命性的影响。

沿江通道,从上海开始经长三角沿长江一直到成都地区。我们将这条线路分为上海到武汉和武汉到成都两段建设,上海到武汉现在已经全线铺通。再过两三年,武汉到成都这条南北大通道将会建成。张曙光介绍说。

优势

输送能力大

输送能力大是高速铁路的主要技术优势之一。目前各国高速铁路几乎都能满足最小行车间隔4分钟及其以下 (日本可达3分钟)的要求。

速度快

速度是高速铁路技术水平的最主要标志,各国都在不断提高列车的运行速度。法国、日本、德国、西班牙和意大利高速列车的最高运行时速分别达到了300公里300公里280公里270公里250公里

安全性好

高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行,又有一系列完善的安全保障系统,所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。高速铁路问世35年以来,日、德、法三国共运送了50亿人次旅客。除德国199863ICE884高速列车行驶在改建线上发生事故外,各国高速铁路都未发生过重大行车事故,也没有因事故而引起人员伤亡。

受气候变化影响小,正点率高

  高速铁路全部采用自动化控制,可以全天候运营,除非发生地震。

舒适方便

高速铁路一般每4分钟发出一列车,日本在旅客高峰时每3分半钟发出一列客车,旅客基本上可以做到随到随走,不需要候车。为方便旅客乘车,高速列车运行规律化,站台按车次固定化等。这是其他任何一种交通工具无法比拟的。高速铁路列车车内布置非常豪华,工作、生活设施齐全,座席宽敞舒适,走行性能好,运行非常平稳。减震、隔音,车内很安静。乘坐高速列车旅行几乎无不便之感,无异于愉快的享受。

能源消耗低

  如果以/公里单位能耗来进行比较的话。高速铁路为1,则小轿车为5,大客车为2,飞机为7

高速列车利用电力牵引,不消耗宝贵的石油等液体燃料,可利用多种形式的能源。

环境影响轻

当今,发达国家对新一代交通工具选择的着眼点是对环境影响小。高速铁路符合这种要求,明显优于汽车和飞机。

经济效益好

  高速铁路投入运行以来,倍受旅客青睐,其经济效益也十分可观。日本东海道新干线开通后仅7年就收回了全部建设资金,自1985年以后,每年纯利润达2000亿日元。德国ICE城市间高速列车每年纯利润达10.7亿马克。法国TGV年纯利润达19.44亿法郎。

中国高铁改变世界

  2008331,时速350公里的首列国产化CRH3高速动车组唐车下线,进入测试运行。

  之前有外国宣称试验了500公里的高速列车,但目前全世界投入实际运营的最高速度,仍是武广高铁最高时速394。事实上,中国的高铁速度代表了目前世界的高铁速度。作为中国第一条真正意义上的高速铁路,京津高铁从一问世就站在世界前沿,创造了运营速度、运量、节能环保、舒适度四个世界第一。

  2010123,在京沪高铁枣庄至蚌埠段进行综合试验的和谐号”CRH380A新一代高速动车组试车最高时速达486.1公里!大大超过此前沪杭高铁416.6公里的纪录。 中国再度刷新世界铁路运营速度纪录,演绎高铁奇迹

  目前,中国已投入运营的高速铁路营业里程达到7531公里,居世界第一位,已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。现在,中国每天开行的动车组就有1000多列,运送旅客约百万人次。

  根据中长期铁路网规划,到2020年,铁路营业里程将达到12万公里以上。其中,新建高速铁路将达到1.6万公里以上;加上其他新建铁路和既有线提速线路,我国铁路快速客运网将达到5万公里以上,连接所有省会城市和50万人口以上城市,覆盖全国90%以上人口。

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/4cf477126c175f0e7cd13778.html

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