车辆构造-摆式列车专题

汽缸
气压管路等组成。
压缩空气倾摆机构的特点
优点：——倾摆所用的压缩空气理论上来自于
列车总管，能源提供简单； ——没有环境污染； ——能量可利用蓄能器来贮存，总的能耗较低。 缺点：——压缩空气具有可压缩性，故倾摆控制精度不易 保证； ——倾摆系统响应慢，频响差； ——由于压缩空气的压力低，所以，作动器的直径尺寸较 大； ——系统（压缩泵、汽缸、蓄能器等）体积大。
牵引动力国家重点实验室
专题一 摆式列车
Topic One
Tilting Train
2
摆式列车的基本原理是列车通过曲线时利用主动（或被 动）车体倾摆技术推动车体绕一纵向中心线摆动，使车体向 曲线内侧倾斜一定角度，部分或全部抵消列车通过曲线时车 体未被平衡的离心加速度，以改善旅客的乘坐舒适度，提高 车辆通过曲线时的运行速度。
机电作动器的应用
坦克——德国、日本、俄罗斯（美国仍用液压）
19
摆式列车——德国VT611
德国ICT
法国ALSTOM
意大利FIAT-SIG 瑞士的ICN
机电作动器和控制器
20
控制系统
21
国外摆式列车
23
按车体倾摆方法和倾摆原理不同分为：
•被动式摆式车体（无源式或自然倾摆式摆式车体）
车体摆心在车体重心的上方，靠车辆在通过曲线时的离心力 作用，使车体绕其摆心转动向内侧倾斜，摆动角一般小于3.5o
摆式列车工作原理
3
R V F
4
在既有线上 进行提速的 有效手段
5
曲线限速及提速措施
常规列车在曲线上的最大速度
( h hd ) R 11 .8
Vh
摆式列车在曲线上的最大速度
Vh
( h hd ht ) R 11 .8
6
摆式列车在曲线上的最大速度限为：
Vh ( h hd ht ) R 11 .8
二、意大利ETR450
26
27
主动式摆式车体中，倾摆力的产生可通过三种方式来实现：液压式、 机电式和电气式。 ETR450型采用液压式的车体倾摆控制装置，车体安装在一个转动 的U形摇枕上，通过两组弹簧落在构架上，其倾摆机构包括装在转向架 上的两个液压缸。液压缸由微处理机—监控系统控制，闭环控制中的加 速度计（测离心力）和陀螺仪（测超高）控制液压倾摆机构，以便准确 的确定车体倾摆角度值。
我国研制摆式列车情况
我国研制的摆式列车
采用机电作动器方式
39
采用径向转向架——自导向和迫导向
2动6拖——内燃机车牵引头车不摆
今年年底完成
我校承担3个转向架的设计和倾摆系统的研制— —关键技术
我国摆式列车转向架
40
迫导向径向转向架 自导向径向转向架
摆式列车自导向转向架
41
转向架设计
•主动式摆式车体（有源式或强制式摆式车体）
通过附加作用力的方式使车体倾摆，摆动角一般在8o～10o
一、西班牙的Talgo—被动摆
24
25
TALGO摆式车体采用自然倾摆机构，带两个立柱的U形梁将两个自 由轮对装在一起，形成TALGO轮对，空气弹簧固定在这两根立柱的上 端。当通过曲线时，高度调整阀自动工作，空气弹簧根据车体的倾斜而 变形，直到使离心力平衡。
芬兰Sm2Fra Baidu bibliotek0等
机电倾摆机构
交流变频调速的电机作动器
17
变频器
控制器
作动器
机电倾摆机构的优点
工作效率提高——双向推力，效率高
18
频响特性高——不会有液压弹性效应
动力源方便而且节能——电
系统轻巧——体积小，结构简单
环境污染小——不会有泄露等问题 国产化易于实现——小功率变流
取h=125mm，hd=110mm 曲线限速
曲线半径 m 常规列车 摆式 列车 30 6.50
R250 R300 R350 R400 R500 R600 R1000 R1500
71 81 93
77 89 101
83 96 110
89 103 117
100 115 131
109 126 143
141 162 185
11
压缩空气倾摆机构的应用
滚子式倾摆系统为381系EMU摆式列车采用
12
空气弹簧式倾摆系统为300X试验列车采用
西班牙的Talgo也用空气弹簧形式。
液压倾摆机构
液压泵
13
冷却器
蓄能器 比例分配阀 电液伺服控制阀 作动器 管路等 作动器
液压倾摆机构的特点
优点：——作动器推力大，速度高；
172 199 226
采用摆式列车可提高曲线限速30-40%,提高旅行速 度15-20%。
7
在既有线上进行提速
倾摆机构的类型和特点
倾摆机构的类型（驱动方式） 压缩空气倾摆机构
9
液压倾摆机构
机电倾摆机构
压缩空气倾摆机构
有压缩空气泵站（或 列车压缩空气总管） 蓄能器 控制阀
10
三、意大利ETR460（液压倾摆）
28
ETR460
29
四、瑞士ICN（机电）
30
五、德国ICT
31
六、德国 ICT-VT605 SIEMENS
32
七、德国VT611
33
采用自导向转向架
八、法国TGV摆式列车
34
九、日本的摆式列车
35
滚子式倾摆机构
十、瑞典的X2000
36
37
人字型橡胶堆定位 柔性定位转向架
倾摆机构运动学分析
42
倾摆机构动力学分析
倾摆机构和作动器的参数优选
关键部件（构架、轴箱、吊杆、摆枕等）强度分 析
整车动力学和倾摆效果研究 径向转向架曲线通过性能分析
14
——较高的动态特性，频响快，控制精度高；
——技术比较成熟。
缺点：——系统复杂，制造成本高；
——能源消耗大；
——由于油液易渗漏，对环境有一定污染；
——系统（油压泵、冷却器、蓄能器、作动器等） 体积大，重量重。
ETR460的液压系统
15
蓄能器
电机 泵
油箱
冷却
大！
液压倾摆机构的应用
16
瑞典的X2000 意大利的ETR450、460、470 德国VT610 德国VT612