高速动车组分解
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第三章 高速动车组技术
西南交通大学 赵丽平
lpzhao@swjtu.cn
问 题
1
什么是高速动车组？
2
高速动车组采用了哪些技术？
3.1 什么是动车组?
2007年4月18日，中国高速—时速200km动车组CRH (China Railway High-speed)。 所谓动车，就是具有牵引动力装置的铁道车辆。 分两种：一种只给列车提供动力，不载客或载货的机车（火车头）； 另一种牵引动力装置安装在车厢底部，同时兼备载客或载货的车辆。
动车组的分类
分类方法 动力源 动车组类别 a. 内燃 b. 电力 c. 电力-内燃双动力源 d. 燃气轮 e. 动力复合式 a. 动力集中式 b. 动力分散式 a. 直流电力传动 b. 交流电力传动
动力配置 牵引电传动方式
用途
速度
a. 客运 b. 货运 c.公务
a. 普速 b. 准高速 c. 高速
CRH2型高速动力车转向架
3.2.3 高性能的转向架 性能
结构设计是否合理直接影响车辆运行品质、动力性能和行车安全。 作为执行机构，高速转向架在保证列车高速稳定运行时承担列车的 减振降噪作用；作为承载结构，在各种振动工况下应确保结构的强 度安全可靠性。 “稳定性”是评定转向架走行性能最重要的指标。车辆一旦失稳， 轮对在横向对钢轨产生严重冲击，轻则损坏车轮和钢轨，导致车体 严重振动，重则造成轨距扩大、轨排横移、车辆脱轨等。转向架还 必须具有如下功能： 承载——承受转向架以上各部分的重量（车辆自重、旅客载重、水 及动态载荷等），并使轴重均匀分配； 转向——保证车辆顺利通过曲线； 缓冲——缓和线路不平顺对车辆冲击，保证具有良好运行平稳性； 牵引（动力转向架）——保证必要的轮轨粘着，并把轮轨接触处产 生的轮周牵引力传递给车体、车钩，牵引列车前进； 制动——产生必要的制动力，使车辆在规定的距离内减速或停车。
动力转向架重量（t） 非动力转向架重量（t） 运营速度（km/h）
2070
8.2 6.3 200
2000
7.5 6.8 200
2000
9.5 7.Βιβλιοθήκη Baidu 300
2000
8.0 7.6 200
最高试验速度（km/h）
250
250
330
250
3.2.4 牵引电传动系统
由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机等组成。 受电弓从接触网获取单相交流电——我国25kV/50Hz，经过装载在车 辆上的牵引变压器、牵引变流器等电能变换装置后，驱动牵引电动 机。牵引电动机的转矩通过减速齿轮传递给轮对，车轮受驱动转矩 作用后，在车轮和钢轨之间产生粘着力，钢轨对车轮的粘着反作用 力形成轮周牵引力，所有动轮（牵引电动机驱动的车轮）的轮周牵 引力之和形成列车的总牵引力，驱动动车组前进。 高速动车组采用三种电动机驱动：直流电动机、三相交流异步和三 相交流同步电动机。1989年以前绝大多数采用直流电动机；其后基 本采用交流电动机，法国TGV系列绝大多数使用同步电动机驱动， 而日、德等国家使用异步电动机驱动。 直流电机驱动方式具有起动力矩大、只需控制电机电压即可简单调 节电机转速等显著优点。缺点：电机体积大、单位输出功率重量重 。致命的是，直流电机在构造上必须有电刷和机械换向器，两者都 需要经常性的维护保养。 摆脱直流电动机驱动伴随的换向器与电刷带给我们的烦恼！
世界高速列车元老0系动车组
高速动车组的组成
3.2 高速动车组的组成及基本原理 3.2.1 高速动车组的组成
流线形车体，既是容纳乘客和司机—司机室在列车两头—地方，又 是各种设备和部件依附的基础。 动车组是通过车顶上的受电弓与接触线的滑动接触来获取电网上的 电能。把受电弓从接触线获取电能称作受流，也称受流装置。 让动车组加速需要牵引力，让动车组减速则需要制动力。由谁提供 呢？是动车组的牵引电传动系统和制动系统。 车厢下部，类似于一台小车似的装置——转向架，具有导向功能。 置于车体和轨道之间，用来牵引和引导车辆沿轨道行驶，承受和传 递来自车体和线路的各种载荷，并缓和其动态作用力。 动车组运行过程中各种装置的运行状态，实时显示在司机驾驶台液 晶显示屏上，列车网络控制系统。远不止装置状态监测、故障诊断 这些，还具有牵引与制动控制、自动门控制和空调控制、车载试验 等功能。 还包括：为空调、空气压缩机、照明等供电辅助供电系统；车辆连 接装置；车内电气、供水、通风、取暖、车门、行李架等设备。
TGV-A：12节固定编组，列车前后各配1台同步电机驱动的电力机车， 中间配10节拖车，运行时，两台机车以前拉后推推挽方式运行，最高速度 达300km/h。列车在终端站往返无需调头，只需改变前后操纵端。
CRH2型高速动车组：8节固定编组，4节为车厢下带异步牵引电机的动 车，4节为拖车。4节动车不只提供动力，也负责载客—与机车不同。CRH2 列车前后各配司机室，在终端站无需调头。 首先，动车组是由具有牵引动力装置的动车和拖车组成的一个固定编 组。“固定编组”凸显动车组的鲜明特征，即动车组在正常运用和检修中 ，具有牵引动力装置的车辆与拖车如同形影不离的兄弟，从不解编。 其次，动车组可以双向行驶，在终端站没有调头的麻烦。
3.2 高速动车组的组成及基本原理 3.2.2 集美学与高科技于一身的车体技术
高速动车组最吸引人们注意力的部分是什么？毫无疑问就是那形态 各异的流线形车体了。的确，对于习惯了传统机车那方正、朴素的 外形的人们，怎不会对高速动车组那优雅漂亮的外形流连忘返呢？
不过，动车组外形固然漂亮，然而它毕竟不是单纯的美术品。为了 让动车组高速、安全、平稳、节能地运行起来，设计人员还得动用 很多高科技手段，来保证技术上的合理性。 高速动车组的车体设计需要重点解决如下三方面的技术问题： （1）空气动力学与车体外形设计； （2）车体轻量化； （3）气密。
3.2.3 高性能的转向架 定义
转向架就是安装在车体下面的类似于一台小车似的装置的总称，由 于它具有导向的功能，因此人们形象地称其为转向架。
以CRH2型动车组为例，最大长度3566mm，最大宽度为3102mm， 车轮直径860mm，另外还安有大量的部件：转向架构架、车轴、车 轮、弹簧、制动即俗称的刹车装置、减振器、减速齿轮装置，另外 动车还设有牵引电动机等等。 “H”型构架通过轴箱装置座在轮对上，轴箱悬挂也就是通常所说的 一系悬挂由一系弹簧和垂向减振器组成；车体和转向架之间通过二 系悬挂装置连接在一起，二系悬挂装置包括二系空气弹簧、横向减 振器、抗蛇行减振器等元件组成，有些二系悬挂中还包括二系垂向 减振器；动力转向架还包括牵引电动机悬挂系统。
CRH系列动车组转向架的主要参数
项目 轴距（mm） 车轮直径（mm） 空气弹簧中心距（mm） 轴承直径（mm） CRH1 2700 915 1860 130 CRH2 2500 860 2460 130 CRH3 2500 920 1900 130 CRH5 2500 890 2000 130
轴颈中心距（mm）
西南交通大学 赵丽平
lpzhao@swjtu.cn
问 题
1
什么是高速动车组？
2
高速动车组采用了哪些技术？
3.1 什么是动车组?
2007年4月18日，中国高速—时速200km动车组CRH (China Railway High-speed)。 所谓动车，就是具有牵引动力装置的铁道车辆。 分两种：一种只给列车提供动力，不载客或载货的机车（火车头）； 另一种牵引动力装置安装在车厢底部，同时兼备载客或载货的车辆。
动车组的分类
分类方法 动力源 动车组类别 a. 内燃 b. 电力 c. 电力-内燃双动力源 d. 燃气轮 e. 动力复合式 a. 动力集中式 b. 动力分散式 a. 直流电力传动 b. 交流电力传动
动力配置 牵引电传动方式
用途
速度
a. 客运 b. 货运 c.公务
a. 普速 b. 准高速 c. 高速
CRH2型高速动力车转向架
3.2.3 高性能的转向架 性能
结构设计是否合理直接影响车辆运行品质、动力性能和行车安全。 作为执行机构，高速转向架在保证列车高速稳定运行时承担列车的 减振降噪作用；作为承载结构，在各种振动工况下应确保结构的强 度安全可靠性。 “稳定性”是评定转向架走行性能最重要的指标。车辆一旦失稳， 轮对在横向对钢轨产生严重冲击，轻则损坏车轮和钢轨，导致车体 严重振动，重则造成轨距扩大、轨排横移、车辆脱轨等。转向架还 必须具有如下功能： 承载——承受转向架以上各部分的重量（车辆自重、旅客载重、水 及动态载荷等），并使轴重均匀分配； 转向——保证车辆顺利通过曲线； 缓冲——缓和线路不平顺对车辆冲击，保证具有良好运行平稳性； 牵引（动力转向架）——保证必要的轮轨粘着，并把轮轨接触处产 生的轮周牵引力传递给车体、车钩，牵引列车前进； 制动——产生必要的制动力，使车辆在规定的距离内减速或停车。
动力转向架重量（t） 非动力转向架重量（t） 运营速度（km/h）
2070
8.2 6.3 200
2000
7.5 6.8 200
2000
9.5 7.Βιβλιοθήκη Baidu 300
2000
8.0 7.6 200
最高试验速度（km/h）
250
250
330
250
3.2.4 牵引电传动系统
由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机等组成。 受电弓从接触网获取单相交流电——我国25kV/50Hz，经过装载在车 辆上的牵引变压器、牵引变流器等电能变换装置后，驱动牵引电动 机。牵引电动机的转矩通过减速齿轮传递给轮对，车轮受驱动转矩 作用后，在车轮和钢轨之间产生粘着力，钢轨对车轮的粘着反作用 力形成轮周牵引力，所有动轮（牵引电动机驱动的车轮）的轮周牵 引力之和形成列车的总牵引力，驱动动车组前进。 高速动车组采用三种电动机驱动：直流电动机、三相交流异步和三 相交流同步电动机。1989年以前绝大多数采用直流电动机；其后基 本采用交流电动机，法国TGV系列绝大多数使用同步电动机驱动， 而日、德等国家使用异步电动机驱动。 直流电机驱动方式具有起动力矩大、只需控制电机电压即可简单调 节电机转速等显著优点。缺点：电机体积大、单位输出功率重量重 。致命的是，直流电机在构造上必须有电刷和机械换向器，两者都 需要经常性的维护保养。 摆脱直流电动机驱动伴随的换向器与电刷带给我们的烦恼！
世界高速列车元老0系动车组
高速动车组的组成
3.2 高速动车组的组成及基本原理 3.2.1 高速动车组的组成
流线形车体，既是容纳乘客和司机—司机室在列车两头—地方，又 是各种设备和部件依附的基础。 动车组是通过车顶上的受电弓与接触线的滑动接触来获取电网上的 电能。把受电弓从接触线获取电能称作受流，也称受流装置。 让动车组加速需要牵引力，让动车组减速则需要制动力。由谁提供 呢？是动车组的牵引电传动系统和制动系统。 车厢下部，类似于一台小车似的装置——转向架，具有导向功能。 置于车体和轨道之间，用来牵引和引导车辆沿轨道行驶，承受和传 递来自车体和线路的各种载荷，并缓和其动态作用力。 动车组运行过程中各种装置的运行状态，实时显示在司机驾驶台液 晶显示屏上，列车网络控制系统。远不止装置状态监测、故障诊断 这些，还具有牵引与制动控制、自动门控制和空调控制、车载试验 等功能。 还包括：为空调、空气压缩机、照明等供电辅助供电系统；车辆连 接装置；车内电气、供水、通风、取暖、车门、行李架等设备。
TGV-A：12节固定编组，列车前后各配1台同步电机驱动的电力机车， 中间配10节拖车，运行时，两台机车以前拉后推推挽方式运行，最高速度 达300km/h。列车在终端站往返无需调头，只需改变前后操纵端。
CRH2型高速动车组：8节固定编组，4节为车厢下带异步牵引电机的动 车，4节为拖车。4节动车不只提供动力，也负责载客—与机车不同。CRH2 列车前后各配司机室，在终端站无需调头。 首先，动车组是由具有牵引动力装置的动车和拖车组成的一个固定编 组。“固定编组”凸显动车组的鲜明特征，即动车组在正常运用和检修中 ，具有牵引动力装置的车辆与拖车如同形影不离的兄弟，从不解编。 其次，动车组可以双向行驶，在终端站没有调头的麻烦。
3.2 高速动车组的组成及基本原理 3.2.2 集美学与高科技于一身的车体技术
高速动车组最吸引人们注意力的部分是什么？毫无疑问就是那形态 各异的流线形车体了。的确，对于习惯了传统机车那方正、朴素的 外形的人们，怎不会对高速动车组那优雅漂亮的外形流连忘返呢？
不过，动车组外形固然漂亮，然而它毕竟不是单纯的美术品。为了 让动车组高速、安全、平稳、节能地运行起来，设计人员还得动用 很多高科技手段，来保证技术上的合理性。 高速动车组的车体设计需要重点解决如下三方面的技术问题： （1）空气动力学与车体外形设计； （2）车体轻量化； （3）气密。
3.2.3 高性能的转向架 定义
转向架就是安装在车体下面的类似于一台小车似的装置的总称，由 于它具有导向的功能，因此人们形象地称其为转向架。
以CRH2型动车组为例，最大长度3566mm，最大宽度为3102mm， 车轮直径860mm，另外还安有大量的部件：转向架构架、车轴、车 轮、弹簧、制动即俗称的刹车装置、减振器、减速齿轮装置，另外 动车还设有牵引电动机等等。 “H”型构架通过轴箱装置座在轮对上，轴箱悬挂也就是通常所说的 一系悬挂由一系弹簧和垂向减振器组成；车体和转向架之间通过二 系悬挂装置连接在一起，二系悬挂装置包括二系空气弹簧、横向减 振器、抗蛇行减振器等元件组成，有些二系悬挂中还包括二系垂向 减振器；动力转向架还包括牵引电动机悬挂系统。
CRH系列动车组转向架的主要参数
项目 轴距（mm） 车轮直径（mm） 空气弹簧中心距（mm） 轴承直径（mm） CRH1 2700 915 1860 130 CRH2 2500 860 2460 130 CRH3 2500 920 1900 130 CRH5 2500 890 2000 130
轴颈中心距（mm）