高速铁路及客运专线车辆选型的研究

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研制出来的交—直—交传动电动车组有动力分散型的 “中 原 之 星 ” 和 “先 锋 ” 号、 动 力 集 中 型 的“蓝 箭 ” 号和 “中华之星” 号。国内电动车组的主要技术性能指标详 见表 " 。
表"
“中华之星” 号 编组方式 车组总定员 Y 人
# 引言
由于国内 &## XH Y 3 以上速度的车辆 (电动车组) 目前还没有一种基本定型的产品,在我国高速铁路设 计中, 相关专业 (尤 其 是 行 车 、 供电、 线路) 就无法开展设计, 无法通过牵 引计算来确认行车速度、 制定运输组 织, 无法确定线路坡度、 供电容量、 供 电臂长度等。在武广、 郑西客运专线 预可研工作中, 我们对车辆选型进行 了一定深度的研究, 对一些大的原则 作了论述。 本文在此基础上对有关内 容进行归纳、 总结、 完善, 进一步明确 观点及选型原则, 谨供参考。
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以动力集中型居主导地位。 经分析, 两种列车的主要技 术不同点见表 $ 。
动力集中式和动力分散式动车组的主要技术不同点
动力集中式 列车轴重利用少, 黏着性能低, 起动、 加速、 制动性能低。 动车轴重较大, 对线路冲击、 噪声大。 部分动力损坏后, 速度可能有所损失。 动力相对集中, 出现故障相对少而集中, 维修保养点相对 少而集中。 振动噪声低, 舒适度、 安全性好
收稿日期:&##,*#&*")
我国铁路上运行的动车组, 编组车辆数较少, 速度 载客量小, 轴重大, 可靠性有待 一般在 &## XH Y 3 以下, 提高, 还不能适应我国高速客运的要求。
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国外高速电动车组现状 国外高速电动车组较发达的国家是法国、 德国、 意
大利、 瑞典及日本。 这些国家的高速电动车组有其各自
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要:通过对国内外高速铁路车辆的了解, 主要技术参数的分析及必要的理论计算, 提出了高速铁路
及客运专线车辆 (动车组) 的主要技术指标、 选型原则及选型建议。 关键词:高速铁路;车辆;电动车组;选型 中图分类号: %&!#’" 文献标识码: ( 文章编号: (&##,) "!)&*""+) #$*###,*#,
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( 动车) !&" !"+ ( 拖车) !"U’U
" 国内外电动车组现状
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国内电动车组现状 我国首列 “春 城 ” 号 电 动 车 组 于 "WWW 年 U 月 投 入 商业运营, 同年 "# 月“大白鲨” 号也投入商业运营, 这 两种车组都采用了传统的交—直 流 传 动 方 式 。 目 前
表$
动力分散式
作业时间长, 占用咽喉次数多, 途经接轨站时有折角走 行现象, 需改换牵引方向。若采用电动车组, 咽喉占用 少, 辅助作业时间短, 折角走行不需摘挂机头, 节省了 列车的站停时间,故高速列车几乎全部采用固定编组 的电动车组。
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动力集中式和动力分散式动车组分析比较 日本的高速列车以动力分散型居多,而西欧各国
论: 在 $"":&"" ;< 范围内, 旅行时间在不到或最多为 高 速 列 车 可 占 ="> 的 市 场 份 额 , 旅行时间在 ! 2 时, 旅行时间在 # 2 时仍可占 ! 2 $" <?0 时可占 )@> 份额, 这说明高速是一种社会需求, 也是抢占 @"> 市场份额。 运输市场份额的关键因素。同时在确定列车速度时还 应注意到列车速度与能耗的关系。 据德国铁路的试验, 在站间距为 %"" ;< , 高速列车质量为 $$= 1 时, 列车能 从图中分析可知, 列 耗与运行时间的关系如图 % 所示。 车速 度 从 !"" ;< ’ 2 开 始 分 别 提 高 到 !@" , $"" , 列车速度平均提高 % ;< ’ 2 , 耗电增加分 $@" ;< ’ 2 时, 呈上升趋势, 增加幅度不 别 为 =A#", =A=!, %"AB# ;C2, 大。运行时间则分别减少 @A!, )AB, %%A$ <?0 。从运行时 间每 减 少 % <?0 所 增 加 的 耗 电 量 来 看 分 别 为 ))A) , 其耗电增加幅度也不是很大。但是 %%#A%, %#!A@ ;C2 , 若从 !"" ;< ’ 2 到 $@" ;< ’ 2 分成 $ 个速度段来分析: 从 !"" ;< ’ 2 增加到 !@" ;< ’ 2, 运行时间每减少 % <?0 所增加 的 耗 电 量 为 ))A) ;C2 ; 从 !@" ;< ’ 2 增 加 到
列车轴重利用好, 黏着性能好, 起动、 加速、 制动性能好。 平均轴重较小, 对线路冲击、 噪声小。 部分动力损坏后, 仍可坚持运行。
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对引进国外高 我国高速动车组
动力分散, 出现故障的机率多, 维修作业点多。 振动噪声稍大
速电动车组的建议
还刚刚起步,特别是 $"" -. / 0 以上的电动车组还未 确定出一个技术性能较好的车型, 无论从质量上、 技术 性能上,还是从数量上都无法满足高速铁路的运营需 求。因此建议 $"" -. / 0 以上的高速电动车组应该引 进先进、 成熟、 经济、 适用、 可靠的产品和技术, 把技术 引进与自主创新结合起来,通过系统地引进发达国家 的关键技术,并与国外机车车辆生产厂家进行技术合 作, 消化吸收和系统合成, 从而实现我国机车车辆技术 装备现代化和技术跨越。
作者简介:徐银光 ("W!U* ) , 男, 高级工程师, 现任铁道第二勘察设计院机动处总工。 "W+) 年获西南交通大学机车车辆及测试技术专业硕士学位,
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徐银光・高速铁路及客运专线车辆选型的研究・ !""# 年第 $ 期
的特点, 其主要技术性能参数详见表 ! 。
表!
车型 运营时间 ・ 运营速度 / -. 0(+ 列车编组 编组合计 / 人 最大轴重 / ; 平均轴重 / ;
钢 异步电机
+!9#% + $!$ ++,! ++,+* +$ !""
铝合金 异步电机
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车组
高速列车宜采用电动 采用机车牵引旅客列
额定输出功率 / -< ++ "#" 车体结构 主电动机方式
车的输送方式有以下缺 点: 中途需换挂机车, 辅助
法国高速 线 上 的 电 动 车 组 以 动 力 集 中 式 为 主 , 其 中 的 %&’() 试 验 列 车 试 验 速 度 达 到 *+*,$ -. / 0 , 创 造了轮轨黏着式交通工具速度的最高记录, !" 世纪 1" 年代末又开发了 )&’ 动力分散电动车组。 德国是铁路 客运速度提高较快的国家,电动车组有动力集中和动 力分散两种。 日本的高速列车全部是动力分散式, 具有 大编组、 高功率、 小轴重、 定员多的特点。 上述国家高速铁路运营年代较久,动车组种类也 较多, 列车性能稳定可靠, 是我国在现阶段所无法相比 的。同时,在运营及 维修方面也积累了较 丰富的经验,值得我 国高速铁路建设借 鉴。
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日本 *"" 系
引功率的增加对列车的质
678($ +111 年 $$" #9#% #+* +# +!,* 4 """
铝合金 异步电机
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钢铝 异步电机
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构造速度 Y XH ・ 3*" &)# 总功率 Y XZ 电传动方式 电制动方式 轴重 Y :
&"# , +##
再生制动
&## , +##
再生制动
, +## [ &
交—直—交 再生 \ 空气制动
交—直—交 交—直—交 交—直—交
( 动车) !"W’U ( 动车) !"W’U ( 拖车) !"U’U ( 拖车) !!!!!"U’U
! 牵引种类及牵引方式比选
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高速列车应采用电力牵引 目前我国铁路干线上有内燃和电力两种牵引种 类, 而电力牵引更适宜高速列车的牵引。粗略估算, 列 车速度从 +"" -. / 0 增加到 $"" -. / 0 时, 列车的消耗
$,+
列车定员及编组辆数 为满足我国旅客运输的需求, 长编组定员可按
短编组定员可按 *""23"" 人 / 列, + """2+ !"" 人 / 列, 若平均每辆车载客量按 4" 人计, 长编组每列应为 +!2
"#"
电力机车与城轨车辆・ !""# 年第 $ 期
短编组为 &() 辆 ’ 列。 %& 辆 ’ 列,
在高密度行车区段 最高运营速度以 $"" ;< ’ 2 较合适; 或 @"" ;< 以下的城际间的高速列车由于停站相对较 多, 速度以 !"":!@" ;< ’ 2 左右为宜。
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列车运行速度的建议 国 际 铁 路 联 盟 (+,-) ./01234 566780934 的 调 查 结
从上述分析可以看出: 当动车组速度在 !*" -. / 0 以上且运行功率较大时, 宜采用动力分散式动车组, 速 度小于 !*" -. / 0 时可采用动力集中式动车组。
$ 对我国高速铁百度文库和 客 运 专 线 动 车 组 性 能 的 预测
我国客运专线的动车组应具备以下性能:列车有 较高的营业速度, 定员多, 轴重及簧下质量低, 起动、 加 速、 制动性能优异, 载重率大, 人均占有输出功率低, 采 用交流传动及再生制动技术, 能耗低, 对环境污染小, 列车编组自由、 灵活, 运用方便。
如此强大的动力装置用内燃牵引 功率将增加约 +# 倍, 是很难实现的。而电力牵
德国
国外高速电动车组主要技术性能参数
5"" 系 +115 年
(!4* ) !5" 法国 %&’() 欧洲之星
!!!!!!!!!!!!!!!!+"" 系 +14* 年 !$" +!9#% + $!+ +*," +#,*
钢 直流电机
国内电动车组的主要技术性能指标
“蓝箭” 号 “先锋” 号 “中原之星” 号“大白鲨” 号 “春城” 号
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再生制动
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交—直 电阻制动
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交—直 电阻制动
( 不带行李仓) ,&, ,U! ( 带行李仓) ,&#
第 &) 卷 第 $ 期 &##, 年 U 月 &# 日
电力机车与城轨车辆
Q8.2:172 R424H4:76./ S D0// M10;/7: T.3728./
T48’ &) V4’ $ D0@ &#:3 , &##,
高速铁路及客运专线车辆选型的研究
徐银光
(铁道第二勘察设计院 机动处,四川 成都 摘
钢铝 异步电机
量影响很小,可长距离运 行而不必补充燃料及水。 因此,高速列车最佳的牵 引方式为电力牵引。
+113 年 $"" +39 + $!# ++,+ +",1 +4 !#"
铝合金 异步电机
+141 年 $"" !:+"% #4* +5," +3," 4 4""
钢 同步机
+11# 年 $"" !:+4% 54# +5," +5," +! !""
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