动车组二章复习

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主要比较 项目 编组粘 着特性 利用 (动 轴数比 2. 例)（最 系 粘 大利用 统 着 粘着系 结 和 数） 构 稳 上 定 的 运 差 行 确保粘 着的方 异 法
动力分散方式 (新干线300、500、700系) ◎可以调整牵引力、制动力 的配置，适应容易打滑的前 后头车的特性 (0系、500系：100% ，300 系：63%) (牵引/制动：0.06～0.10/常 用0.08，非常0.12） ○ 空传、滑行检测和再粘 着控制 ○ 全部车轮安装踏面清扫 装置、安装增粘着研磨瓦， 制动时动作没有噪声影响 ○ 把陶瓷粉在编组的2个地 方少量喷射(提高了在高速 度区的减速度，仅500、700 系)，没有噪声影响
2. 系 统 结 构 上 的 差 异
转向架回 转惯性矩 粘 着 和 稳 定 运 行
粘着 性能
◎ 动轴数较多，需要的粘着系 △ 仅动车是动轴，期望相当 数小，即使雨天也能保证良好 高的粘着特性，但在雨天时粘 的粘着。牵引制动性能稳定， 着不良，列车容易发生晚点 运行准时性高
机器故 ◎ 一部机器故障时，余下的性 △ 一部机器故障时，余下的 能也能稳定地运行，影响小 性能不能稳定地运行，影响大 障时
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表 动力分散方式和动力集中方式的特点比较与评价 (评价：优◎→○→△→×劣)
主要比较 项目 风土、沿 线条件 动力分散方式 (新干线300、500、700系) 高温、多湿、多雨、台风(强 风、大雨)路基松软，多发地 震、城市连续、接近沿线居 民、工厂。 多：东海道37万人，山阳18 万人（京沪约22万人） 多：东海道(东京)12列 （京沪约10列） 短：东海道、山阳：平均约 32km （京沪约33km） 动力集中方式 (TGV、ICE1) 气候干燥、稳定(雨天少)、 路基稳定、地震少、城市 分散，沿线人家、工厂非 常少 少：TGV南东线6万人， ICE全线7万人 中、少：TGV南东线6列， ICE—HW线3列 长：TGV高速线约90km， ICE高速线约60km
动车组——railcar set / train unit / powered car train set 3
二．动车组分类：
1. 按动车组的牵引动力类型分：
内燃动车组（DMU—Diesel Multiple Unit(s)） ——由柴油机（Diesel ）提供动力； 电力动车组（EMU—Electric Multiple Unit(s)） ——由牵引接触网提供动力。
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3. 按车体/或转向架结构特点和动力配置分类
A、独立式动力集中型（ICE1）
B、铰接式动力集中型（TGV-A）
C、独立式动力分散型（300系，ICE3）
D、铰接式动力分散型（AVG） 动力轮对，
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非动力轮对，
动力设备，
司机室
• 最具代表性的高速动车组
铰接式动力集中式高速动车组——TGV—R（编组L+8T+L）
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§1 动车组基本组成和分类
实现高速运行的关键问题之一是高速铁路的动 力问题——也就是高速动车组问题，它包含牵 引动力的形式和具体实现方法。
一．动车组的定义
那么，到底什么是动车组呢？也就是说动车组 的定义是什么？ 由若干带动力的车辆（动车）和/或不带动力 的车辆（拖车）组成的、在正常使用寿命周期 内始终以固定编组运行、不能随意更改编组的 一组特殊列车。
1. 动力集中式
动力集中式就是将列车的动力集中布置在列车两端的 动力车上，动力车之间为数量不等的拖车——即无动 力的客车，形成推挽式牵引。与常规意义上的机车牵 引若干车辆的列车相似。
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典型代表有德国ICE1/ ICE2 、法国TGV-PSE/TGV-A等。 其主要优点是： ① 制造和维护费用低——牵引动力集中在两台动车上，牵 引电机和电器数量少，列车制造和维护费用低。 ② 客室内舒适性较好——由于拖车不设置牵引电气、动力 机械设备，故客室内的噪音和振动小。 ③ 适应不同路况能力强——容易变更动车车型以适应不同 路况的需要。 其主要缺点是： ① 运用灵活性较差——列车编组调整较困难，不易适应运 量变化。 ② 载客量相对较少——由于动力车(即头/尾车)不载客，所 以使整列车相对载客量较少。 ③ 轮轨动作用力大——由于动力集中布置使动车轴重较 大，高速运行时的轮轨动作用力明显增大。
高速铁路及动车组概论
编著及讲解：王伯铭
联系方式（E—mail）： bill_starplus@
西南交通大学机械工程学院机车车辆系 2013年11月
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第二章 动车组的总体组成 及主要技术参数
§1 动车组基本组成和分类 §2 动车组的主要技术参数 §3 动车组粘着问题 §4 动车组轻量化技术 §5 CRH系列动车组总体综述
2. 系 统 结 构 上 的 差 异
主要动力 机器安装 在构成 方面定 员增加 方法
定 员 客室长/ ○ 300系、700系：75%， 列车长 1323人 （平均 ○ E4系(双层)：90%， 约400m） 1634人 定员
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主要比较 项目
动力分散方式 (新干线300、500、700系)
动力集中方式 (TGV、ICE1) △ 机车重量大，客车的轻量 化也不充分 (TGV-R，-D：约380t/200m。 ICE1：790t/358m) △ 列车定员少，相当于新干 线车辆1.5～2.5倍的人均重量 (TGV-R：1.1t， TGV-D：0.78t， ICE1：1.26t） × 机车轴重大，为确保牵引 力而使轻量化困难 △ 对轨道影响大，欧洲内国 际高速列车把轴重限制在17t 以下，TGV最大轴重遵守在 17t。 ICE1机车轴重19.5t，为此德 国开发了动车分散式的ICE3
动力集中方式 (TGV、ICE1) TGV-PSE，-R，-D(双层)： 2L8T(推挽)（×2）， ICE1：2L12T(推挽) 配置在机车车架上 ×动车上没有客室，定员减少。 △TGV-D(双层)轴重17t，限界 也充满，ICE1牵引力受限制， 定员和重量增加困难 △ ICE1( 2L12T)：64% ，669人 TGV-R：52%， 754人 △ TGV-D(双层)78% ，1090人
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④ 粘着利用差——粘着利用等指标不如动力分散式。 ⑤ 制动性能欠佳——动力制动只能有头部的动车实施， 能力受限，机械制动使用比率过高。
2. 动力分散式
动力分散式是将列车的动力分散置于各节车辆或大部 分车辆上，由若干动车和拖车组成一个动力单元，再 由若干动力单元组成列车。且整车的主要电气和机械 设备几乎全部吊挂在车底架的下部，列车所有车辆均 可以载客。牵引动力分散在各动车上，不再配有专司 牵引的机车。典型代表有日本的新干线动车组、德国 的ICE3、法国的AGV等。 动力分散式的最基本特点是动轴数量多且轴重轻。 其主要优点是： ① 载客量大——可以充分利用所有车厢载客。
○ 由于车体铝合金化，机器 空车重 大容量化等彻底轻量化 量/列车 (300系、500系、700系：约 长度 630t，E4系：850t /400m）
2. 系 统 结 构 上 的 差 异
平均乘 ◎ 列车定员多，0.5～0.6t/ 客重量： 人，很轻 （额定 列 重量/定 (300系、500系、700系约 0.54t，E4系0.51t) 车 员） 重 量 轴重减 ◎ 由于机器分散配置，轴重 轻,能够平均化 轻 最大轴 重对轨 道的影 响 ○ 对轨道、建筑物的影响 少，轨道保养费可以抑制， 建设费也可能降低 新干线环境措施与多数列车 适应，最大轴重彻底减轻 (300系约11t/轴)
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主要比较 项目
动力集中方式 (TGV、ICE1) △ 轴距大(3000mm)，曲线通 过性能不良，因轮缘磨耗大而 使用涂油器(滑行时撒砂) △ 由于电动机大型、大重 量，在高速时有必要安装在车 体上（即体悬式），驱动装置 也大型，构造复杂 △ 转向架大而重，即使电动 机安装在车体上，其惯性质量 也较大，对运行稳定性和轨道 影响不利
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主要比较 项目 重心高 列 度 车 重 量 进一步 轻量化 转向架簧下 重量（系统 结构上的差 异） 车轮直径/ 与钢轨的接 触面压力
动力分散方式 (新干线300、500、700系)
动力集中方式 (TGV、ICE1)
2. 系 统 结 构 上 的 差 异
△ 机车在地板上安装机 ○ 机器安装在地板下，重心 器，客车在地板下机器少， 低，对侧向风安全，对平稳 重心高，客车如轻量化，对 性影响好 横向风不安全，导致平稳性 降低 ◎ 由于Power Electronics的 发展，有可能使轻量化效果 在全编组上灵活运用 主要与机车有关，机车为确 保牵引力不能轻量化
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主要比较 项目 轴距/轮缘 磨耗 驱动装置 结构
动力分散方式 (新干线300、500、700系) ○ 轴距短(2500mm)，曲线通 过性能好，轮缘磨耗少 ○ 由于电动机小型、轻量，可 以悬挂于转向架上（即架悬 式），驱动装置也小型，构造 简单 ○ 转向架轻量小型，即使电动 机安装在转向架上，其惯性质 量也较小，对运行稳定性和轨 道影响有利
动力集中方式 (TGV、ICE1) × 容易打滑的前头车需要大 的牵引力和制动力，容易发 生空转、滑行 (TGV 2L8T：31%，ICE 2L12T：14%) (牵引/制动：TGV： 0.16/0.14，ICE：0.26/0.21） ○ 空转、滑行检测和再粘着 控制 △ TGV机车上使用铸铁踏面 闸瓦，但对踏面损伤和噪声 的影响大，从TGV-D开始废 止 △ 在TGV和ICE机车上都设 置撒砂装置，通常砂子大量 散布，有噪声影响
独立式动力分散式高速动车组——ICE3 （编组4M+4T）
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另外，动力分散式与动力集中式相比， 到底孰优孰劣？
事实上这两种牵引动力形式很难比较出绝对的优势， 它们都经过了长期的试验和运营考验，技术上都取得 了很大的成功。 但当高速动车组运行速度超过300km/h时，由于受轮 轨粘着和功率因素等限制，动力集中式的缺点暴露无 疑，而动力分散式的优点更加突出，因此世界各国时 速超过300km的高速动车组都趋向于采用动力分散式。 例如德国的ICE3和法国的AGV。
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② 轮轨粘着状态易保证——牵引粘着重量大，需要粘着 系数较小，易于发挥牵引力以适应高速需要。 ③ 运用灵活——动力车组易于加长或缩短，运用较灵活。 ④ 易实现轻量化和低轴重——每台转向架的牵引装置功 率小，体积重量较小，有利于实现转向架轻量化和低 轴重。 ⑤ 制动性能明显改善——能充分发挥动车的再生制动能 力，改善制动性能，大大减少制动闸瓦或闸片的消耗。 其主要缺点是： ① 制造成本和维修费用较大——每辆动车都装有全套牵 引用电器和电机，增加了动车组的制造成本和维修费 用。 ② 车内噪音和振动较大——每辆动车车底架下面吊装有 动力设备，对车内乘客的舒适性有一定影响。
△ 较重，对运行稳定性不 ○由于轻量，运行稳定性 好，对轨道的影响小 利，对轨道影响大。 (300系、500系：3.4t/转向架) (TGV：4.3t/转向架， ICE1：3.8t/转向架) ○ 因为轴重轻，与钢轨的接 △ 因为轴重大，与钢轨的 触面压力低，有可能采用小 接触面压力大，牵引力也 直径车轮并由此带来轻量化 大，车轮直径缩小会增加踏 面的疲劳龟裂
1. 运 行 状 况
平均输送 人员/日 每小时最 大发车列 数 站间距离
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主要比较 项目 编组构成： (例)
动力分散方式 (新干线300、500、700系) 300系：2M1T×5+1T， 500系：4M×4， 700系：3M1T×4 配置在包括前头车的地板下 ◎包含先头车的全列车上有 客室，定员多。 ○ 采用宽车体更增加定员， 而且轴重和牵引力有余裕。
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按动车组的牵引动力配置形式
可分为动力分散式和动力集中式两大类。 我国引进或合作生产并已投入运用的CRH系列动车 组均为动力分散式交流传动电动车组。 其中： CRH1、CRH2和CRH5属于200km/h速度 级； CRH3和CRH2-300 属于300km/h速度级。
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动力集中式与动力分散式结构比较