1、第三章第三章 高速动车组技术高速动车组技术西南交通大学西南交通大学 赵丽平赵丽平高速动车组采用了哪些技术？高速动车组采用了哪些技术？什么是高速动车组？什么是高速动车组？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。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
2、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。动车组的分类动车组的分类 分类方法分类方法动车组类别动车组类别动力源a.内燃 b.电力 c.电力-内燃双动力源 d.燃气轮e.动力复合式动力配置a.动力集中
3、式 b.动力分散式牵引电传动方式a.直流电力传动 b.交流电力传动用途a.客运 b.货运 c.公务速度a.普速 b.准高速 c.高速高速动车组的组成高速动车组的组成世界高速列车元老0系动车组3.2.1 高速动车组的组成高速动车组的组成w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。w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。w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。w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
4、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。w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。w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。3.2.2 集美学与高科技于一身的车体技术集美学与高科技于一身的车体技术 w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
5、不会对高速动车组那优雅漂亮的外形流连忘返呢？w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。w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：w（1）空气动力学与车体外形设计；w（2）车体轻量化；w（3）气密。定义定义 w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。w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
6、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。w“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。CRH2CRH2型高速动力车转向架型高速动力车转向架性能性能 w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。w“稳定
7、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：w承载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；w转向转向保证车辆顺利通过曲线；w缓冲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；w牵引牵引（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；w制动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。CRHCRH系列动车组转向架的主要参数系列动车组转向架的主要参
8、数 项目CRH1CRH2CRH3CRH5轴距（mm）2700250025002500车轮直径（mm）915860920890空气弹簧中心距（mm）1860246019002000轴承直径（mm）130130130130轴颈中心距（mm）2070200020002000动力转向架重量（t）8.27.59.58.0非动力转向架重量（t）6.36.87.57.6运营速度（km/h）200200300200最高试验速度（km/h）250250330250w由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机等组成。w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
9、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。w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。w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
10、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。w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！w“交-直-交”：变压器输出的交流电先通过整流器变换成直流电（交-直），再通过逆变器将直流电变换成驱动电机的交流电（直-交）。w在牵引力控制过程中，牵引电机的电源输出电压和频率是随列车速度的变化而不断变化的，即，牵引电机的力矩和速度的控制需要能够同时控制电压幅值和频率的交流电源。w受电弓从接触网获取恒定电压、恒定频率（恒压恒频）交流电。w牵引变压器只有降压的功能，输出是恒定电压恒定频率的交流电。把恒压恒频的交流电直接变换成可调压调频的交流电技术上较复杂，只要有合适的开关器件，把直流电
11、变换成可调压调频的交流电。w逆变器，通过控制GTO、IGBT等电力电子器件的反复导通和关断，把直流电“切割”成矩形电压脉冲波，驱动牵引电机旋转运行。w交-直-交电传动系统有3个显著优点：1）异步电机结构简单，体积小，单位输出功率的重量轻，日常维护工作量小；2）可实现再生制动，既减轻了车辆重量，又达到了节能的目的；3）PWM整流器的功率因数高约等于1.0，谐波电流小。w高速动车组上最重要的系统是什么？制动系统即刹车系统。w试想，时速200km以上、重达几百吨、载客数百人的高速动车组，如果在运行过程中它的制动系统一旦失灵了，后果不堪设想。w制动系统何时发挥作用呢？除了常规的到站停车、停车后防止列车
12、前后自然移动外，再有就是运行过程中的减速、下坡时抑制列车加速，此外还有紧急情况时的紧急停车，这些时候就必须制动系统发挥作用才行。由于与安全关系密切，制动系统本身必须有相当高的可靠性，即使制动系统某个设备发生故障，也必须保证列车能够安全停车。w对列车实施制动的过程，就是将列车动能转换为其他能量，并消耗掉的过程。由于列车的动能和列车的质量乘以速度的平方成正比，也就是说，如果列车速度增加一倍，则列车动能便变为原来的4倍，所以高速列车和中低速列车即使质量相等，高速列车的制动系统需要转换、消耗的动能要大得多。由此可见，高速动车组制动系统负担真不轻！w动车组动能转换成何种形式能量？一种是转换为热能，称机械
13、制动；另一种是转换为电能，称电制动。w机械制动多采用盘式制动。用金属材料锻造而成的制动盘，外形像一个盘子。盘式制动根据制动盘安装位置不同分两类：一种是制动盘安装在车轮的两侧面的轮盘式；另一种是制动盘安装在车轴上的轴盘式。制动时，通过液压制动缸及制动杠杆的作用，让安装在杠杆另一端的两块闸片夹紧制动盘而产生摩擦力矩，该摩擦力矩再由车轮传给钢轨并引起钢轨作用于车轮的反力，该反力即列车的制动力。除盘式制动外，法国的TGV-PSE还采用另外一种制动方式踏面制动。靠闸瓦与车轮踏面摩擦而获得制动力，原理同自行车刹车装置。w电制动主要有：电阻制动、再生制动、盘式涡流制动三种形式。w牵引电机在动车组上扮演两个角
14、色：牵引时，作为电动机牵引列车前进；制动时，作为发电机让列车减速制动。w控制上很容易实现。让发电机发电从外部给发电机输入能量，电阻制动和再生制动便巧妙利用制动时列车动能来让发电机发电的。发电机发出的电能由谁吸收？电阻制动让电能消耗在列车的制动电阻上变热能消耗掉，再生制动让发电机电能返回电网加以利用。w列车网络控制系统，类似现在日益发达的互联网技术。它好比是人体的神经网络系统，通过它来对各种情况进行信息收集，并下达行动指令。高速动车组是一个复杂的高速运动系统，必须对它进行全面、统一、综合、准确的控制，才能保障系统的正常工作。w系统主要由列车信息中央装置、列车信息终端装置、列车信息显示器、显示控制
15、装置及乘客信息显示器等组成。列车网络系统通过光纤连接各中央装置及终端装置，构成双重环路结构，实现信息分散采集、网络传输、集中处理、并对各类信息进行实时汇总分析。w列车网络控制系统保障高速列车各车辆以及每一车辆中的各受控设备按照行车指挥命令与司乘人员操纵协调地工作；及时发现列车运行中的故障，确定故障的位置，并提出应急处理方案或通知地面维护部门准备采用措施；迅速准确地检测出控制与诊断系统所需的全部信号，必要时给予显示。w高速列车控制与诊断系统是保证运行安全、快捷、舒适、节能必需的系统，是高速行车的重要技术之一。中国面临的国际与国内技术环境w从世界高速动车组的鼻祖0系新干线列车诞生至今已过去四十多个
16、年头了。其间，世界高速动车组技术经历了从直流传动到交流传动，从耐候钢车体到铝合金车体，从动力集中方式到动力分散方式，从高速到超高速的发展历程。w从技术角度讲，进入20世纪90年代后，无论是动力分散式的日本高速动车组，还是以动力集中式为主的欧洲，技术已基本趋于成熟了。w进入21世纪后，日欧虽仍在继续开发新型高速动车组，技术上已没有质的飞跃。w谁是世界高速动车组技术的强者？首推日、法、德，三国拥有成熟的动车组设计制造及运用维护经验。世界上种类繁多、形态各异、各具特色的高速动车组，绝大多数都是由这三国设计制造的。日、法、德等国虽然技术成熟，但国内市场已经日趋饱和，急于打开国际市场，是这几个国家的共同
17、特点。w1958年，四方机车车辆厂在大连车辆研究所、上海交大和集宁机务段协助下，18天完成首列设计时速120km双层液力传动内燃动车组东风号双层摩托列车的设计工作。w1959年，东风号在北京天津间试运行。动车组迈出了可贵第一步。w1962年，从匈牙利进口2列NC3型内燃动车组，投入北京天津运行。w1978年，长春客车厂、株洲电力机车研究所和铁道科学研究院开始设计我国首列KDZ1型电力动车组，10年后，该动车组才始告试制完成！为2动2拖4节编组，采用相控交-直传动技术，最高速度140km/h。w1997年株洲和长春客车厂制造双层电动车组到伊朗德黑兰近郊铁路；w1998年，唐山厂制造的最高速度12
18、0km/h的“庐山”号首开我国双层电传动内燃动车组的先河，并于次年6月3日投于运用；w1999年，动力分散式电力动车组“春城”号登场亮相，同年5月1日开幕的世界园艺博览会期间在昆明和石林之间往返运行；w2000年后，先后研发时速200km及以上“蓝箭”、“先锋”、“中华之星”、“长白山”等动车组样车。基本掌握160km/h机车车辆的成套技术。w2004年4月，国务院“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的要求。开始“引进消化吸收再创新”的国产高速动车组的打造之路！w2007年1月28日，杭州城站的景象与往日有些不一样。一大早，众多手持相机的铁路迷和媒体记者聚集在站台上，是专为见证我国最新
19、型高速动车组CRH2首发运行而来的。w上午7:15，浑身象牙白、车体中央一条蓝色线条、车头呈漂亮的流线形CRH2旅客列车起动、加速，然后风驰电掣般的驶向目的地上海南站。这一天，CRH2最高运行速度160km/h。然而这不是CRH2的真正能力，它的最高运行速度可达250km/h。w2007年4月18日，伴随第六次大提速实施，三种高速动车组CRH1、CRH2、CRH5活跃在万里铁道线上！从2007年4月18日第六次大提速开始至今，我国已在既有线的提速干线上投入了112列CRH系列高速动车组。以此为标志，中国铁路跨入了高速时代。w2008年7月，时速300km的CRH3动车组在京津客运专线上闪亮登场
20、。wCRH系列动车组面世使世人对中国铁路投以前所未有的关注目光。wCRH系列动车组是按照我国制定的“引进、消化、吸收、再创新”的技术路线，在短短的三年内推出的高速动车组。wCRH1原型车Regina。wCRH2原型车E2-1000。川崎重工株式会社，日本最具实力的车辆厂家，利用航天开发部门积累的空气动力学技术，在设计研发方面一直发挥领导作用。2002年12月1日，东北新干线盛冈-八户96.6公里延长新线开通，为JR东日本新开发E2-1000型动车组。由既有E2系8辆（6M2T）扩大到10辆（8M2T），总功率9600kW。E2-1000动车组，代表日本最先进的技术，设计时速315km，最高运行
21、速度275km/h。wCRH3的原型车Velaro E，是2001年西门子公司在ICE3动车组基础上开发的，充分体现西门子技术水平，是欧洲铁路第一个完全符合最新跨欧铁路系统机车车辆子系统互通性技术规范的高速列车，设计结构具有突出的防撞、防火特性。最高运营时速350km。Velaro E是2008年7月在京津线上亮相。wCRH5原型车 SM3同样活跃在气候严寒的瑞典。SM3由阿尔斯通公司制造，属于具有摆式功能的Pendolino动车组系列，技术成熟，速度达250km/h，适合高寒地区。各原型车的主要技术参数各原型车的主要技术参数 型号型号ReginaE2-1000Velaro ESM3投入运投入
22、运营时间营时间200020022004/20051995制造厂家制造厂家庞庞巴迪巴迪川崎重工川崎重工西西门门子子阿阿尔尔斯通斯通所属所属铁铁路公司路公司瑞典国家瑞典国家铁铁路路东东日本公司日本公司西班牙西班牙芬芬兰铁兰铁路路动动力配置方式力配置方式动动力分散力分散动动力分散力分散动动力分散力分散动动力分散力分散最高运最高运营营速度速度（km/h）220315350250适适应轨应轨距距/mm1435143514351524总牵总牵引功率（引功率（MW）6.369.68.84车车体形式体形式不不锈钢车锈钢车体体中空中空铝铝合金型材合金型材中空中空铝铝合金型材合金型材中空中空铝铝合金型材合金型材两
23、端两端头车车辆头车车辆长长度（度（mm）26950257002567527650中中间车车辆长间车车辆长度（度（mm）26600250002477525900中中间车车间车车体体长长度（度（mm）25800244002417525200车辆宽车辆宽度度mm3328338029503200车辆车辆高度高度mm4040370038904100各原型车的主要技术参数各原型车的主要技术参数 型号型号ReginaE2-1000Velaro ESM3车辆车辆定距定距mm19000175001737519000列列车长车长度度m240.1251.4200158.9基本基本编组编组6动动+3拖拖8动动+2拖拖
24、4动动+4拖拖4动动+2拖拖编组编组定定员员人人843814404426编组编组重量重量475/544 t349.5/416 t425/458 t330/364 t最大最大轴轴重（重（t）16.112.91716.5轮缘轮缘内内侧侧/mm1360136013601360轮轮径径/mm915860920890一等一等车车座椅布座椅布置方式置方式2+22+21+21+2二等二等车车座椅布座椅布置方式置方式2+32+32+22+2起起动动加速度加速度0.600.44?0.40供供电电方式方式AC25kV/50HzAC25kV/50HzAC25kV/50HzAC25kV/50Hz牵牵引方式引方式交流异
25、步交流异步电电机机交流异步交流异步电电机机交流异步交流异步电电机机交流异步交流异步电电机机制制动动方式方式再生再生+空气空气再生再生+空气空气再生再生+电电阻阻+空气空气再生再生+空气空气主主变变流装置流装置IGBTIGBTIGBTGTOw九大关键技术：动车组总成、车体、转向架、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、牵引控制系统、列车网络控制系统和制动系统。w从成本上来说，九大关键技术在动车组成本中占有50以上；w从技术上来说，九大关键技术是动车组的核心技术和技术先进性的标志，是衡量技术引进和国产化成功与否的关键；w从系统集成上说，引进九大关键技术是建立具有技术提升能力平台、提高国内企业自主创新能
26、力、打造中国品牌的重要基础。w为了全面掌握动车组技术，还必须将空调系统、集便装置、车门、车窗、座椅、风挡、钩缓装置、受流装置、辅助供电系统和车内装饰材料等十项主要配套技术作为技术引进和国产化的重要组成部分。w好比一辆法拉利赛车，轮胎、发动机和底盘是它的关键技术，其它的技术如流线型外形、尾翼同样很重要，现在甚至轮胎内所充气体的成分也很重要。这些技术必须都要强，否则会出现“短板”，成为限制总体系统性能的束缚。w在铁道部的组织下，中国的车辆厂家、大学、研究所及相关企业汇聚一堂，开始系统地消化吸收引进的高速动车组技术。w经过3年左右的努力，基本掌握了动车组的相关核心技术。CRH系列动车组分别由四个不同
27、的厂家生产制造。w 长客股份w 唐山车辆w 四方股份w BSP轮轨界面轮轨界面 w高速动车组通过轮对在钢轨上的滚动实现向前运行。什么是轮对？为什么不称车轮？动车组“轮子”与汽车车轮不同，汽车上左右车轮是可以独立旋转的，动车组同一根车轴上的两个轮子是通过车轴固结在一起的，车轮不能相互转动，因而称其为“轮对”。w轮对为什么会老老实实地在沿着钢轨滚动，不乱跑呢？难道动车组也有方向盘吗？答案是动车组没有方向盘，而轮对自己具有导向作用。原来，轮对的踏面进行过特殊设计，具有一定的锥度，同时轮对还设有轮缘，这就是轮对的导向秘密。w轮对踏面锥度的存在是动车组在钢轨上顺利前进的关键，同样由于锥度的存在，可以想象
28、，轮对在钢轨上的滚动是一个不稳定的运动，轮对一边左右晃动，一边向前滚动，即轮对的蛇行运动。小幅度的轮对蛇行并不影响列车性能，但当蛇行增加到一定程度，会引起车体或转向架的蛇行运动，会严重威胁行车安全性，发生真正的蛇行运动。轮轨界面轮轨界面 w真是令人难以置信，轮对上一个小小的踏面轮廓，竟有如此大作用，除了影响稳定性之外，由于轮轨之间的滚动接触，踏面外形对乘客的乘坐舒适性和车体的振动也有很大的影响。w列车与线路是一个相互作用、相互影响和相互依存的整体系统。系统通过轮轨接触发生内在联系，或者说，轮轨关系成为了动车组与高速线路间的联系纽带。随着高速动车组开行，列车与轨道间的动态相互作用日益增加，由此引
29、起的动力学与振动问题更加严重。因此，在进行动车组的设计时，必须对轮轨匹配关系，尤其是踏面外形给予很大的关注。w轮轨匹配，是车轮和钢轨的匹配。目前我国高速线路和既有线路干线均铺设60kg/m标准截面钢轨，因此，在高速动车组轮对尺寸选取、车轮踏面型式设计及轮轨匹配关系等方面，需在该型钢轨基础上完成。也就是在确定钢轨的条件下，选择合适的车轮踏面轮廓与之相配。轮轨界面轮轨界面 w轮对轮缘：轮缘是保持车辆沿钢轨运行，防止车轮脱轨的重要部分。w滚动圆直径：车轮直径的大小对车辆的影响各有利弊：轮径小可以降低车辆重心，增大车体容积，减小车辆簧下质量，缩小转向架固定轴距，对于地铁车辆还可以减小建筑限界，降低工程
30、成本；但是，小直径车轮使车轮阻力增加，轮轨接触应力增大，踏面磨耗较快，通过轨道凹陷和接缝处对车辆振动影响增大。轮径大的优缺点则与之相反。w轮缘内侧距：轮对在正常状态线路上运行时，轮缘的内侧距降影响行车安全和运行平稳性。轮缘内侧距应合理选取，因为一方面它需要保证轮缘与钢轨之间有一定的游间，以减小轮缘与钢轨磨耗并实现轮对自动对中作用，避免对轮对两侧车轮直径的允许公差要求过高，避免轮轨之间的过分滑动及偏磨现象，并使动车组能够安全通过曲线和辙叉。但是，从车辆运行品质角度考虑，则要求有尽可能小的间隙，以限制轮对蛇行运动的振幅，防止因间隙过大恶化车辆乘坐舒适度。综合考虑各种因素，CRH高速动车组上选用的轮
31、对内侧距为1353mm。w车轮踏面：车轮外轮廓部分称踏面，应具有良好抗蛇行运动稳定性；应具有良好防止脱轨的安全性；轮轨之间磨耗少；发生磨耗后，不仅磨耗要均匀，而且外形变化也要小；易于曲线通过；轮轨之间接触应力要小；旋修车轮时无益的磨耗少，切削去掉部分的质量要小。w车轮踏面锥度：轮对径向通过曲线时，可以减小运行阻力，减轻轮轨间磨耗，并有利于避免脱轨现象发生。由于在同一轨道转角下，外侧钢轨长度大于内侧钢轨，为达到轮对径向通过曲线目的，同一车轴上外侧车轮的滚动圆半径必须大于内侧车轮的滚动圆半径。因此，车轮踏面必须有锥度，增大踏面锥度可以通过半径较小的曲线。w目前各国使用的车轮踏面按外形可归结为锥形和
32、磨耗型踏面两种。磨耗型踏面是在研究、改进锥形踏面的基础上发展起来的。实践证明，把车轮踏面一开始就做成类似磨耗后的稳定形状，即磨耗型踏面，可明显减少轮与轨的磨耗、延长使用寿命，减少换轮、旋轮的检修工作量。磨耗型踏面不仅可减缓磨耗延长使用寿命，而且有利车辆曲线通过，并使轮缘力有所降低，在同样轮轨接触应力下，容许更高轴重。wCRH高速动车组在选择车轮踏面形状及有关参数时，进行了充分的理论分析和试验验证，根据车轮的种类、转向架结构及参数、运行速度、轴重、线路结构及参数、钢轨截面形状尺寸以及经济效益等多方面因素，进行了综合性的合理选择。因此，在CRH高速动车组上，均采用了与R60钢轨相匹配的磨耗型踏面，
33、以降低轮对动态作用。w在CRH1、CRH2动车组轮对上，采用了LMA磨耗型踏面，该踏面是20世纪90年代，国内为高速客车用车轮开发设计的一种新型磨耗型踏面；在CRH3型动车组上，采用了CRH3_S1002型踏面，该踏面是在LMA型踏面和S1002型踏面的基础上改进得到的；在CRH5动车组上，采用的车轮踏面为XP55型踏面，该踏面广泛应用在韩国高速列车车轮上。w上述3种踏面类型均能够与国内60kg/m钢轨配合，并能适应国内主要铁路干线。从目前的运用情况来看，基本能够满足高速动车组的要求。弓网界面弓网界面 w由于高速动车组必须在高速运动条件下从输电线接触网上取得电能，高速电气化铁路的关键技术之一就
34、是动态性能良好的弓网关系，以保证受电弓在动车组高速运行条件下从接触网平稳受流。w接触网的基本构成是承力索、接触线和吊弦，接触线和受电弓弓头滑板相接触，以输送电力。为了保证有足够的波速，接触线需要张紧，张力一般取1020kN。为保证弓头平稳滑过，接触线通过吊弦平直地悬挂在承力索上，承力索一般呈悬垂形，以承担接触线的垂向重量，吊弦一般只是单向受力。w简单链型悬挂和弹性链型悬挂，均满足高速列车受流要求。我国采用简单链型接触网居多，而弹性链型悬挂接触线由于具有更加良好的垂向刚度一致性，因此使受电弓受流更加平稳，因此在我国高速客运专线也开始应用。弓网界面弓网界面 w随着动车组速度的增大，动车组的牵引功率
35、也比低速下增大很大，这意味着需要输入更多的电能，这些都需要通过受电弓来完成，因此，受电弓与接触网的匹配是轮轨匹配之外另一个重要的问题。w在动车组的弓网匹配上必须考虑以下问题：接触网与受电弓的波动特性，高速列车的行驶速度较常速列车高得多，因而受电弓沿接触导线移动的速度大大加快，这就使接触网与受电弓的波动特性发生变化，从而对受电产生影响；高速列车在高速运行时所受的空气阻力远较常速列车大得多，空气动态力对高速受电也会产生重要的影响；受电弓从接触网大功率受电问题。高速列车所需的牵引功率较常速列车大得多，若采用多弓受电必然会增加阻力和加大噪音，并引起接触网的波动干扰，因而受电弓的数量不能太多，这就需要解
36、决受电弓从接触网大功率受电问题。弓网界面弓网界面 w受电弓与接触线在电气方面和机械方面相互依赖、相互制约、相互作用的，进行弓网之间参数匹配主要目的是保证受电弓的受流状态良好，满足列车运行的需要，同时减小列车运行噪声及电磁辐射对环境的影响。w高速列车受电弓应满足：保证滑板与接触导线在规定的受电弓高度范围内保持恒定不变的、大小合适的接触压力，实现比常规受电弓更可靠的连续电接触；除必须保证机械强度和刚度外，应尽可能降低受电弓运动部分的重量，从而减小运动惯性力，保证受电弓滑板迅速跟上接触导线高度的变化；结构设计上要作充分考虑高速运行时的空气阻力，以减小甚至消除空气阻力对滑板与接触导线间接触压力的影响；
37、滑板的材料、形状、尺寸应适应高速的要求，以保证良好的接触状态及更高的耐磨性能；受电弓在其工作高度范围，升降弓时初始动作迅速，终了动作较为缓慢，以确保在降弓时快速断弧，并防止升降弓时受电弓对接触网和底架有过大的冲击载荷；高速受电弓具有噪声低的性能，以减小列车运行对环境的影响。DSA250型受电弓设计速度：250km/h（最大试验速度：275km/h）；额定电压/电流：25kV/1000A。DSA250单臂受电弓可在动车组和其他电力牵引设备中使用。升弓装置安装在底架上，通过钢丝绳作用于下臂。下臂、上臂和弓头由较轻的铝合金材料结构设计而成。滑板安装在U型弓头支架上，弓头支架垂悬在4个拉簧下方，两个弹
38、簧安装在弓头和上臂间，该结构使滑板在动车组运行方向上移动灵活，能够缓冲各方向上的冲击，达到保护滑板的目的。对不同型号和不同速度等级的动车组，受电弓的空气动力可以通过安装弓头翼片来进行调节。自动降弓装置可以检测到滑板的使用情况，如滑板磨耗到限或受冲击断裂后，受电弓会迅速自动降下，防止弓网事故进一步扩大。旅客界面旅客界面 w旅客界面研究车辆环境中乘客与车辆设备的交互关系，并运用科学的理论和方法进行车辆设计，以优化车辆系统工效和乘客舒适性之间关系。旅客界面研究包括：舒适度研究和车辆人机适配性研究。w舒适度研究包括列车综合舒适度和列车乘坐舒适度。列车综合舒适度与车内振动、噪声、温度、照明等物理属性有关
39、，车辆外观、车内设计、车窗、乘务员的服务态度等也是影响因素。w列车乘坐舒适度主要受振动加速度、固定横向加速度、倾斜度和列车的加减速等因素影响。动车组上，乘客以自己座椅为中心的活动占90%以上，因而座椅是动车组上对旅客乘坐舒适性影响最大的乘客设备。座椅系统通常是按某一特定的体形进行设计，由于乘客身高体重不同，因而不可能适应所有人。为了使座椅尽量适应旅客的乘坐方式，要求座椅有一定的裕量。CRH系列动车组全部配置可旋转座椅，使旅客始终在面向列车运行方向就座，另外座椅的后背可调，且具有可折叠的扶手。w车辆人机适配指如何使设计的车辆与人的各种因素及系统环境相适应，如舒适、安全、省力、高效等，使人机关系协
40、调，达到整体优化。包括几何适配性和功能适配性。w几何适配性考虑动车组空间及设施的物理设计和乘客的物理性能及二者之间匹配关系，获得一种最优旅客界面方案。包括：座椅布局与尺寸、座椅设计、旅客信息系统界面、通道设置、扶手、包厢设计、行李存放、乘客姿势等；乘客物理性能包括：乘客姿态、肢体可达能力、视域、设备操作的有效作用力和生物力学应力等。w功能适配性主要指动车组设备的功能设计和乘客生理、心理功能和行为习惯及二者之间匹配关系，获得合理车内设施的功能设计。如卫生间设置、集便器设置与容量、饮水间设置与容量、餐厅设置与容量、酒吧设置、公共空间及设施无障碍设计、旅客信息系统功能设置、设施易用性等与乘客旅行习惯
41、、生理和心理特点及行为模型间匹配关系。w创新：每辆车加装饮水机，设置更大容量净水箱；座椅数增多，一等车采用2+1或2+2定向排列布置、宽度优化设计座椅，二等车采用按2+3定向排列；按大运量旅客需求，调整空调系统参数；餐车设餐厅酒吧等。CRHCRH动车组的技术特点动车组的技术特点 型号型号CRH1CRH2CRH3CRH5原型原型车车ReginaE2-1000Velaro ESM3生生产产厂家厂家BSP四方股份四方股份唐山唐山车辆车辆长长客股份客股份基本基本编组编组5动动3拖拖4动动4拖拖4动动4拖拖5动动3拖拖编组编组定定员员/人人672609602608车车体材体材质质不不锈钢锈钢+耐候耐候钢
42、钢大型大型挤压挤压中空中空铝铝合金合金铝铝合金合金大型大型挤压挤压中空中空铝铝合金合金编组编组重量（空重）重量（空重）t420/474361/409480/536415/500编组长编组长度度/m213.5204.9200.35211.5车头车辆长车头车辆长度度/mm26950257002570027600中中间车辆长间车辆长度度/mm26600250002482525000车辆宽车辆宽度度/mm3328338032573200车辆车辆高度高度/mm4040370038904270启启动动加速度加速度/m/s20.50.4060.50.6运运营营速度（速度（km/h）200200350200最
43、高最高试验试验速度（速度（km/h）250250385250CRHCRH动车组的技术特点动车组的技术特点 型号型号CRH1CRH2CRH3CRH5原型原型车车ReginaE2-1000Velaro ESM3适适应轨应轨距距/mm1435143514351435适适应应站台高度站台高度/mm5001200120012505001200最大最大轴轴重重/t16141717总牵总牵引功率引功率/kW5500480088006770列列车级车级网网络络种种类类分布式分布式TCMSARCNET分布式分布式WTB+MVBTCN标标准准转转向架型式向架型式空气空气弹弹簧，簧，转转臂定位臂定位+轴轴箱箱圆弹圆
44、弹簧簧空气空气弹弹簧，簧，转转臂定位臂定位+轴轴箱箱圆弹圆弹簧簧空气空气弹弹簧，螺簧，螺旋旋弹弹簧簧+垂向垂向减振器减振器空气空气弹弹簧，簧，轴轴箱两箱两侧圆弹侧圆弹簧簧+纵纵向定向定位杆位杆制制动动方式方式再生制再生制动动+空气制空气制动动再生制再生制动动+空空气制气制动动再生制再生制动动+空空气制气制动动再生制再生制动动+空气制空气制动动牵牵引方式引方式矢量控制矢量控制矢量控制矢量控制矢量控制矢量控制直接力矩控制直接力矩控制CRHCRH动车组的生产情况动车组的生产情况 项项目目阶阶段段制造企制造企业业批次批次整列整列进进口口（列）（列）散件散件组组装装（列）（列）国内制造国内制造（列）（列
45、）总计总计（列）（列）BSP庞庞巴迪巴迪第一批第一批002020第二批第二批002020四方股份四方股份川崎重工川崎重工第一批第一批365160第二批第二批006060唐山机唐山机车车辆车车辆厂厂西西门门子子第一批第一批0000第二批第二批305760长长客股份客股份阿阿尔尔斯通斯通第一批第一批365160第二批第二批0000CRH系列动车组的运营情况、运营区域系列动车组的运营情况、运营区域wCRH1动车组，在2007年4月18日进行的第六次大提速中，约有10列。wCRH2型动车组，自2007年1月28日春运上线运营以来，截止2007年11月30日累计出厂59列，分别配置北京、上海、南昌、武汉、西安、郑州、济南、专运处共计8个铁路局(处)，9个动车所。单列最多运行45万余公里，累计运行1810万余公里。是第六次铁路大提速开行数量最多（占运营动车组总量的 70%）、运行线路区间最广泛的动车组。wCRH3动车组准备应用在京津客运专线。wCRH5动车组目前运行区间北京沈阳、北京长春、北京哈尔滨。共有八组车上线运行，总计运行220万公里。单车最长运行时间7个月，运行里程为42万公里。w截至2007年底，已投运的CRH系列动车组的运行情况良好，受到人们的一致好评，随着各动车组的不断下线，将会有越来越多的动车组驶上我国的铁路线，更好的为方便人们的出行服务。
