高速铁路设备系列介绍之二十一——动车组轻量化技术介绍
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高速铁路设备系列介绍之二十一——动车组轻量化技术介绍
第一篇:高速铁路设备系列介绍之二十一——动车组轻量化技术介绍高速铁路设备系列介绍之二十一——动车组轻量化技术介绍:
高速铁路列车重要技术之一是要运用车辆轻量化技术。
传统的车体材料是碳素钢,其份量重,再考虑腐蚀的预留量较大,因此车辆自重大和寿命短。
另外,随着车辆的速度的提高,轨道承受的负荷及能耗将随之增大,如列车以时速200公里运行的时候,每牵引一吨重的重量,大约要消耗电力12千瓦,到时速300公里的时候,每牵引一吨要消耗16至17千瓦,因此,世界各国都在轻量化的技术上进行研究。
要实现车辆的高速化,一定要使车辆轻量化。
其主要途径是采用高性能的新材料和改进车辆结构、缩小尺寸等优化构设计。
同时,采用了车辆轻型化技术,还可以有效地抑制地基振动的增加,降低噪声,减少因速度的提高而带来的空气动力声的显著增加。
在近代,高速车辆的车体材料主要有不锈钢、高强度耐候钢和铝合金。
用铝合金制造车体的尝试早在20世纪上半期就已经开始,最早用于地铁和市郊列车,后来应用于普通列车上。
自进入上世纪90年代,与车体等长的多品种大型中空挤压型材的出现,使铝合金成为生产高速列车的主导材料,由于铝合金的重量大大低于碳素钢,有利于高速列车减重提速。
因此,各国高速列车在车体设计制造中已基本采用铝合金挤压型材或不锈钢材质,使车体结构具有无涂装,免维修或少维修特点。
尤其是铝合金挤压型材,包括异型或大截面空腹断面型材,其优势主要有:制造工艺简单,节省加工费用;减重效果好;有良好的运行品质;耐腐蚀,可降低维修费。
于当时,日本新干线高速电动车辆,法国TGV、德国ICE列车等采用不锈钢、铝合金、复合材料,使车体大幅度轻量化,取得了显著效益。
不锈钢车辆具有高耐蚀性、美观、强度高等特点。
60年代初,日本率先研制出不锈钢车辆,其外板:不需涂装,防腐性好,尤其是轻量、节能,可提高列车牵引能力。
前苏联也相继研制出含镍或无镍的不锈钢车辆;德国生产的不锈钢客车车体也成功地应用于高速电气化铁路。
各类不锈钢车辆按照使用不锈钢的程度分为:全不锈钢车,除车底架部分零件外,均
采用不锈钢;半不锈钢客车,外皮或骨架、梁选用不锈钢;表皮不锈钢车,车的外壳为不锈钢三种。
法国生产的一部分TGV高速电气列车车体采用了半不锈钢结构,其骨架、车底架梁采用优质不锈钢(车体蒙皮用铝材),由于可以不考虑腐蚀的预留量。
我国生产的动车组,车体的重量比传统的客车减轻了一半,轻量化技术达到了世界先进水平。
为了进一步减轻重量,改善隔声性能,以及便于设计、制造,国外已开始试用纤维增强塑料夹层结构代替金属制造车体。
纤维增强塑料具有质轻,强度高,疲劳强度高、裂纹扩展速率低,较好的结构阻尼性、隔热和耐蚀性能等优点。
其缺点是弹性模量低,抗弯扭刚度比金属差,价格贵。
因此,当前大量采用高分子非金属材料作为车厢内部设备材料也有较好的减重效果。
如水箱、集便器、整体厕所、座椅等。
碳素纤维是在上世纪80年代的初期进入一级方程式赛车后,就完全取代了原来的铝合金车身,是给赛车运动带来革命性发展的材料。
若用碳素纤维(carbon fiber简称CF)制造动车组车体,又将比铝合金车体减重30%,这是下一代高速列车的理想材料。
这也是在国际上被誉为“黑色黄金”,它继石器和钢铁等金属后,被国际上称之为“第三代材料”,因为用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度,且超轻、耐高温高压。
其另一大好处在于它的加工的自由性,可以象裁缝一样将碳素纤维剪切成一块一块的,然后加上树脂层进行强化。
我国对碳素纤维的研究开始于20世纪60年代,80年代开始研究高强型碳纤维。
多年来进展缓慢,但也取得了一定成绩。
进入21世纪以来发展较快,安徽华皖碳纤维公司率先引进了500吨/年原丝、200吨/年PAN基碳纤维(只有东丽碳纤维T300水平),使我国碳纤维工业进入了产业化。
随后,一些厂家相继加入碳纤维生产行列。
第二篇:中国标准动车组介绍材料
中国标准动车组介绍材料
技术创新
中国标准动车组的设计研制,遵循了安全可靠、简统化、系列化、经济性、节能环保等原则,在方便运用、环保、节能、降低全寿命周期成本、进一步提高安全冗余等方面加大了创新力度,具有创新性、
安全性、智能化、人性化、经济性等特点,实现高速动车组技术全面自主化,动车组整体性能及车体、转向架、牵引、制动、网络等关键系统技术达到国际先进水平。
标准创新。
中国标准动车组采用的标准涵盖了动车组基础通用、车体、走行装置、司机室布置及设备、牵引电气、制动及供风、列车网络标准、运用维修等10多个方面。
大量采用中国国家标准、行业标准、中国铁路总公司企业标准等技术标准,同时采用了一批国际标准和国外先进标准,使中国标准动车组具有良好的兼容性能。
中国标准动车组研制过程中,在运用安全、节能环保、降低全寿命周期成本、特别是进一步提高安全冗余等方面加大了科技创新力度。
为了确保运行安全,中国标准动车组进一步增加了主动安全与被动安全措施:一是列车设计严格遵循安全标准,包括防火、防碰撞、动力学等方面,提高列车可靠性,具备失稳检测、烟火报警、轴温监控、受电弓视频监视等安全防护功能,安全防护设计更为完善。
二是按照“故障导向安全”的原则,优化了智能化感知系统,能全面监测列车运行状况,实时感知列车状态。
列车出现异常时,可自动报警或预警,并能根据安全需求自动采取限速或停车措施。
为改善旅客乘车体验,中国标准动车组充分体现了人性化设计理念,进一步优化了旅客界面与司乘界面,在乘车空间、空调系统、行李架设置、车厢照明、无障碍设施等方面做了改善。
车厢内二等座椅间距统一加大到1020mm、一等座椅间距统一加大到1160mm,设置不间断的旅客用220V电源插座。
为适应节能环保要求,中国标准动车组整车采用全新低阻力流线型头型设计和车体平顺化设计,降低气动阻力,减少持续运行能量消耗,并统一零部件技术标准,实现各型号动车组相同零部件的互换使用,有效降低运用、检修等寿命周期成本
研制目的
一是科研创新、技术攻关的需要。
加强高速铁路关键技术的科学研究和技术攻关,使中国高铁技术保持世界领先水平。
二是统一标准,降低成本的需要。
针对不同型号的动车组,建立
统一的技术标准体系,实现动车组在服务功能、运用维护上的统一,提高效率,降低成本。
三是适应环境,全面兼容的需要。
适应不同地质条件和运用环境的需要,实现动车组技术的兼容性。
这也是中国标准动车组世界上独有的核心竞争优势。
实验验证
2012年开始,在中国铁路总公司主导下,集合国内有关企业、高校科研单位等优势力量,开展了中国标准动车组研制工作,2013年12月完成总体技术条件制定,2014年9月完成方案设计,2015年6月完成两列动车组组装、调试并下线。
中国标准动车组2015年6月1日下线,2015年7月,在中国铁道科学研究院环行试验基地,开展时速160公里及以下型式试验。
同年9月至2016年5月,在大同至西安高铁原平至太原高速综合试验段,开展型式试验和运用考核。
今年5月,在郑徐高铁开展运用考核。
7月,两列中国标准动车组在郑徐高铁从时速200公里逐级提速至时速420公里,并完成高速重联和交会试验。
近年来,随着我国高速铁路事业的快速发展,中国高速动车组技术也取得长足进步。
目前,我国铁路投入运营的动车组已有2395余组,居世界首位,安全运行里程超过37.4亿公里。
为适应中国高速铁路运营环境和条件更为复杂多样、长距离长时间连续高速运行等需求,打造适合中国国情、路情的高速动车组设计制造平台,实现高速动车组技术全面自主化。
第三篇:高速铁路和动车组课程论文
动车组技术论文 I
《动车组技术》课程论文
高速铁路和动车组浅析
班级:交通设备
姓名:学号:
任课老师:刘堂红
时间:2013/12/30
动车组技术论文
II
摘要
本文首先简要介绍了我国机车车辆的发展概况,导出发展高速动车组的必要性。
接着介绍各国高速铁路的概况,指出日、德、法等高速动车组技术领先国家最具特色的技术,引出中国从这些国家引进系列动车组关键技术并消化吸收再创新实现我国铁路跨越式发展的必然。
其次重点介绍了我国CRH系列动车组总体、转向架、交流传动、制动、节能环保等几大关键技术。
最后展望了中国高速铁路和动车组未来的发展方向。
关键词:机车车辆;动车组;高速铁路;技术;发展
动车组技术论文 III
ABSTRACT This article briefly describes the development of rolling stock, the need to export the development of high-speed EMU's move.Then introduce the countries high-speed rail overview, noting Japan, Germany, France and other EMU technology leader in the country's most distinctive technique, leads to China from these countries to introduce the series EMU key technologies and absorption and innovation to achieve China's railway leapfrog development inevitable.Secondly highlights of CRH series EMU overall, bogie, AC drive, braking, energy saving and environmental protection several key technologies.Finally, some future development direction of China's high-speed trains.Key words: rolling stock;EMU;high-speed rail;technology;development动车组技术论文 IV 目录
1、我国机车车辆的发展状况...............................
1
1.1 我国机车车辆的发展历程.................................
1
1.2 我国动车组的发展历程...................................
2、高速铁路及高速列车概论..................................
2.1 我国高速铁路概况.......................................
2.2 日本新干线.............................................
2.3 法国GTV..............................................
2.4 德国ICE...............................................
2.5 中国CRH..............................................
3、CRH关键技术............................................
4、我国高速铁路和动车组展望.............................
...
5、结束语..................................................
参考文献...................................................
1
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动车组技术论文 V
动车组技术论文 1
1.我国机车车辆的发展概况
1.1 我国机车车辆的发展历程
我国铁路机车车辆工业的发展,大体经历3阶段:
一是通过仿制起步,培育开发能力,闯过产业发展的幼稚期。
解放前,我国没有一辆自己制造的机车,少数工厂只能担当维修任务。
新中国成立后,从仿造国外机车着手,1952年制造出第1台蒸汽机车,1958年开始制造内燃机车和电力机车。
通过仿制,培养了中国自己的技术力量,建立了自己的机车车辆制造业。
60年代末,国产内燃、电力机车已经批量生产并投入运营,机车车辆工业成功地渡过了产业发展的幼稚期。
二是引进吸收,自主创新,渡产业发展的成长期。
伴随着我国改革开放,铁路机车车辆工业进入了成长期。
70年代,在引进、消化国外产品的基础上加强自主开发,研制了东风4型、韶山3型等第2代内燃、电力机车。
进入80年代,铁路抓住扩大开放的机遇,利用技贸结合的方式引进国外机车产品,通过消化吸收,自主创新,在内燃机车的柴油机、电力机车的控制技术、半导体技术等核心技术领域取得了突破,大幅度提高了国产电力、内燃机车的技术水平和工艺水平。
我国自行研制的东风
5、东风
6、东风
7、东风8型大功率内燃机车和韶山
4、韶山
6、韶山7型电力机车,以及应用新型转向架、制动机、车钩、缓冲器的客车和货车,技术含量不断提高,制造工艺日趋成熟,为铁路扩能、重载,提供了急需的技术装备。
90年代初,为了支持铁路运输业应对日趋激烈的竞争形势,机车车辆工业着手研制提速机车车辆,取得了重大突破。
与此同时,铁路机车车辆工厂通过密集投资,引进和自行研制了先进的工艺装备及生产线,进行了大规模的技术改造,制造工艺和开发能力上了一个新台阶。
三是适应铁路发展需要,全面提升产业技术水平,进入产业发展的成熟期。
进入90年代中期,我国已经形成了具有很强开发制造能力的机车车辆工业体系。
机车车辆工业在研制生产满足重载需要的机车车辆后,又相继开发成功东风4D、东风
11、韶山
8、韶山9等准高速机车和25型提速客车,适应了提速的需要。
1994年底,广深准高速铁路开行了时速160km旅客列车;此后不久,全路进行了4次大规模提速,旅客列车最高时速达到200km。
以批量生产重载、提速机车车辆为标志,我国机车车辆工业开始进入产业发展的成熟期。
2000年以来,具有我国自主知识产权的交流传动高速电力机车“奥星”号落成出厂;我国生产的“先锋”号交流传动电动车组在广深线创造了250km/h的试验速度。
这标志着我国在铁路牵引动力技术的前沿领域开始融入国际发展大趋势。
1.2 我国动车组的发展历程
我国于20世纪90年代开始研发动车组。
中国首列DMU型双层内燃动车组是一种理想的中、短途轨道运输工具。
唐山机车车辆厂于1998年自行开发研制成功,并于当年6月在南昌至九江间投入运行。
设计速度120km/h,总定员540人。
动车组技术论文 2 中国首列液力传动内燃动车组,1998年底由四方机车车辆厂研制,并于1999年2
月在南昌至九江和南昌至赣州间投入运行。
设计速度140km/h,总定员450人。
液力传动内燃动车组目前正在运行的有9组,其中2组在南昌铁路局,7组在哈尔滨铁路局。
“新曙光”号准高速双层内燃动车组于1999年8月由戚墅堰机车车辆厂和南京浦镇车辆厂联合研制完成,并于当年10月在沪宁线上投入商业运行。
最大运营速度180km /h,总定员1140人
“春城”号电动车组,长春客车厂为迎接“99”昆明世界园艺博览会开发制造的中国首列商业运行电动车组。
该电动车组为无污染的环保型绿色交通工具。
具有普通旅客列车所无法比拟的灵活编组、机动开行的优点,又具有公路交通工具无法比拟的速度快、运量大、效率高、投资省、安全性好的优点。
动车组总功率为2160kW,设计速度120km/h。
“先锋”号交流传动电动车组,是南京浦镇车辆厂负责总体研制的我国第一列交流传动动力分散电动车组,首列电动车组命名为“先锋”号。
列车运营速度200km/h,最高试验速度250km/h,总定员424人。
“中原之星”交流传动电动车组,适用于中、短途快速旅客运输。
由株洲电力机车厂、四方机车车辆股份有限公司、株洲电力机车研究所三家单位联合研制生产。
首列动车组于2001年10月生产下线,配属郑州铁路局,于郑武线上运营。
最高运营速度160km/h,总定员1178人。
“大白鲨”高速电动车组,株洲电力机车厂研制的中国第一台正式进入高速领域的动力集中式高速动车组,是我国强大机车家族的又一精心完美之作。
最大速度200km/h。
“蓝箭”交流传动高速电动车组是为满足广深线“小编组、高密度、高速度”的公交化客运要求,由株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所、长春客车厂和广铁集团于2000年共同研制的新一代交流传动高速电动旅客列车组。
基本编组定员为421人,连挂编组定员约800人。
最大速度220km/h。
“中华之星”高速电动车组,该电动车组将成为我国京沈快速客
运通道的主型列车及未来高速铁路的中短途高速列车和跨线快速列车。
列车最高运营速度可达270km/h,是目前我国商业运行时速最快的电动车组。
2002年11月27日,“中华之星”在秦沈客运专线综合试验中,成功创造了中国铁路的最高速度321.5km/h。
该动车组广泛地采用了国内、外的先进技术,列车的整体技术性能达到国外同类产品的先进水平。
CRH和谐号动车组在后文重点介绍。
动车组技术论文 3 2.高速铁路及高速列车概论
2.1 我国高速铁路总述
高速铁路一般是指运行速度达200公里/小时以上的铁路,是由适合于高速运行的基础设施、固定设备、移动设备、完善且科学的安全保障系统和运输组织方法有机结合起来的庞大的系统工程,是当代高新技术的综合集成。
根据我国2004年制定的《中国铁路中长期发展规划》,到2020年,为满足快速增长的旅客运输需求,建立省会城市及大中城市间的快速客运通道,规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及四个城际快速客运系统。
建设客运专线1.2万公里以上,客车速度目标值达到每小时200公里及以上。
2008年,中国拥有了第一条时速超过300公里的高速铁路——京津城际铁路,拉开了中国高速铁路建设和运营的序幕,2009年中国又拥有了世界上一次建成里程最长、运营速度最高的高速铁路——武广客运专线。
而2010年—2012年,中国将建成以北京为中心的8小时高速铁路交通圈。
根据2008年新调整的中长期铁路网规划,到2012年,中国铁路营运里程将增加到11万公里,其中高速铁路客运专线建成1.8万公里。
到2020年,计划用6万亿修建5万公里高速铁路。
铁路“十二五”规划的总体目标是:铁路新线投产总规模达3万公里,“十二五”末全国铁路运营里程将由现在的9.1万公里增加到12万公里左右,其中,快速铁路4.5万公里左右,西部地区铁路5万公里左右,复线率和电化率分别达到50%和60%以上。
按照这个规模,“十二五”期间将安排投资2.8万亿元。
与“十一五”相比,铁路投产新线增长87.5%,完成投资增长41.4%。
要赶快形成北京为中心到各
个省会八小时高速铁路网,整体规模还以2008年调整过的(中长期铁路网)规划为准。
动车组需求也将迅速放出。
到2015年,我国将建成5万公里的快速铁路网,全路投入运营的动车组达到1500列以上,到2010年底全国动车存量估计约500标准列,整个十二五期间投入运营的动车组数量将远超过1000列,按5万公里快速铁路里程计算,每公里0.7节动车组,每8节动车组组成一列计算,我们预计2020年动车组总量约4350列,远期存量将达到5000-6000列。
目前中国拥有的高速铁路有京津城际,昌九城际,哈大线,武广客运专线,郑西高速铁路,温福线,京石线,汉宜线,港深广,京沪线等。
其中京沪高铁已于5月11日开始进入运行试验阶段,预计6月底正式开通运营。
而4月25日,我国昆明至新加坡的高速铁路开工建设。
据悉,这条泛亚高铁线路应在2020年建成通车,届时从昆明到新加坡,坐火车只要10多个小时。
截至2010年底,中国新建高铁营业里程5149公里,另有在建里程1.7万公里。
营业里程已经达到7531公里,是全世界高铁运营里程最长、在建规模最大的国家。
同时也是技术最全、集成能力最强、运行速度最高的国家。
目前全世界投入实际运营的最高速度,仍是京津城际高铁的350公里。
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。
中国仅仅用了5年时间,就跨越了发达国家半个世纪的高速铁路发展历程。
目前全国高铁里程为8358公里,2011年将有12条高速铁路线建成使用,新增里程4715公里,全年投资额为6393亿元。
除了2011年新增高铁里程4715公里外,铁道部已经细化了整个“十二五”期间的高铁投资计划,其中,2012年预计新增高铁里程3038公里,投资安排为3303亿元;2013年预计新增高铁里程2667公里,投资安排为3650亿元;2014年预计新增高铁里程为4421公里,投资安排为5429亿元;2015年预计新增高铁里程3847公里,投资安排为3434
亿元。
动车组技术论文 4 2.2日本新干线
日本的高速列车以动力分散为主,大编组、高功率、小轴重。
1964年10月,日本先于其他国家开通了世界第一条高速铁路--东海道新干线(东京--新大阪的高速客运专线),最高运行时速为210公里。
至今已40多年过去,高速列车从东海道新干线的0系,发展了100系、200系、300系、400系、500系、700系、El系(MAX)、E2系、E3等。
新干线里最受关注的车辆,是运营速度最快,体现出九十年代高科技水准的500系电动车组。
生产于1995-1998年,16辆编组,最高运行时速为300公里。
500系的车头流线型可谓十足,弯曲部分长达9米多。
远远看过去,500系就象一条细长的蛇。
所有新干线车辆中,流线型最好的就数500系了。
700系名为铁路之星Rail Star,这是日本最新也是最先进的一款电动车组。
正式投入运行是在1999年3月11日。
700系C sets模式每组车有16节车厢,E sets 模式有8节车厢。
最高运营时速为285km/h。
由于车体采用了中空铝型材,700系重仅708吨。
车的编组方式为12动4拖,功率13200kw。
700系全长约400米,共载1323名乘客。
700系的车体是用铝合金压制成的中空外壳,内部填充的是吸音,防震的复合材料。
日本高速铁路的发展有以下几个特点:高速列车采用动力分散型,轴重小,这样的设计使得列车的安全性增强;线路中桥隧比重大,线路的标准不断提高;列车运行密度大,定员多,旅客输送量大;安全性能好,旅客死亡事故少
2.3 法国GTV 法国高速铁路线上采用的电动车组在牵引动力上的布置与日本不同,它采用的是动力集中式,只在列车两端的头车(或与头车相临的客车的一端)装有牵引动力装置。
法国第一条铁路线(巴黎东南新干线)于1972年动工,1983年投入运用。
运用TGV-PSE电动车组,最高运行时速为270公里。
在巴黎东南新干线通车后,法国继续扩大高速铁路线,1990年大西洋新干线(巴黎--勒芒、图尔)正式通车,采用TGV-A电动车组,最高运行时速为300公里。
“欧洲之星”高速
列车是法国TGV列车的派生系列,目前运行在伦敦至巴黎和布鲁塞尔之间、该车载客量794人、12根动轴,总功率12000kw,时速达300km/h,编组型式为2L18T,铰接式转向架。
法国高速铁路发展的特点是:动车组采用动力集中方式及铰链式车厢;多电流制供电与简单链型悬挂接触网,能使用一般线路的1500V3000V直流供电,也能使用高速线25KV交流供电;采用符合ETCS标准的TVM列车控制系统;注重系统的安全性与可靠性;线路要求高标准高质量。
2.4 德国ICE
德国是铁路客运速度提高较快的国家之一。
1962年德国研制的“莱茵金子”号客车的构造速度已达160km/h,1974年ET403型电动车组的最高运行速度为160km/h,1977年提高到200km/h。
1985年制造出ICE型高速列车。
由5辆车组成的ICE列车于1985年交付试验。
头车和尾车为动车,各长20.8m,自重78.2t,采用三相交流牵引装置,每辆动车的功率为4200kw。
中间3辆拖车的长度均为24.34m。
德国的ICE第一代列车(ICE1)于1988年就跑出了400km/h的速度,列车编组为2 辆动力头车牵引10--14节客车不等。
该列车的设计把乘客的舒适度放在首位,由于德国铁路穿越隧道较多,故对列车的密封性设计也仿效日本新干线列车进行设计,为欧洲第一代气密性列车,动车组技术论文5 随后改进制成ICE第二代(ICE2)和ICE第三代(ICE3)产品。
由于ICE3要在莱茵-科隆间线路上运行,该线路设计坡度为40‰、并以300km/h运行,为了有足够的粘着力,故该车采用动力分散型。
德国高速铁路发展有其一定特点:它采用三相交流传动技术;计算机控制列车制动;轻型车体构造;列车有自诊断技术;统一调度指挥。
2.5 中国CRH 中国铁道部将所有引进国外技术、联合设计生产的CRH动车组车辆均命名为“和谐号”。
通常用来指2007年4月18日起在中国铁路第六次提速调图后开行的CRH动车组列车。
CRH 为英文缩写,全名China Railways High-speed,中文意为“中国铁路高速”,是中国铁道部对中国高速铁路系统建立的品牌名称。
中国铁路。