走进中国高速铁路(三)——探秘动车组(下)

上期杂志中,我们介绍了高速列车头型、车体和转向架。而如何让列车高速行驶？如何及时停车保障安全？庞大的列车又由什么控制呢？就让我们继续探秘动车组,了解高速列车的牵引系统、制动系统和网络控制系统。     

论高速旅客列车转向架的结构模式与发展

高速列车转向架是提高列车速度的关键部件。作者在分析了日、德、法三国高速列车转向架的结构发展概况，阐述了我国高速旅客列车转向架的结构模式与发展趋势，提出我国高速旅客列车仍将以提高运量为前提这一实际情况，列车的牵引重量比较大，因此高速客车转向架型式应立足于适用动车组使用。     

列车高速通过曲线时的横向轨道力

介绍径向自导向转向架的主要特点及其在Ｘ２０００型高速列车、市效列车以及其他列车上的应用。采用这种转向架可降低列车高速通过曲线时的横向轨道力。还介绍了横向动力学模型、仿真技术的应用情况及其与试验结果的比较。     

加拿大庞巴迪公司研制成功新型高速列车

2005年11月，在意大利米兰举办的“欧洲高速列车展览会”上，庞巴迪公司展示了名为Zefiro新型高速列车（右图）。该高速列车为电动车组，有时速250公里和300公里两种车型。据称该高速列车在转向架、受电弓、     

高速列车气动噪声源远场噪声贡献度研究

建立3辆车编组高速列车气动噪声计算模型,包括1辆头车、1辆中间车、1辆尾车、6个转向架和1个受电弓,利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟分别计算列车的外部稳态和瞬态流场,并基于瞬态流场用FWH方法计算高速列车远场气动噪声。计算单个转向架、全部6个转向架、车体头部、车体尾部、车体中间部、全部车体、受电弓、列车整体分别为噪声源时的远场辐射噪声,分析这些噪声源对远场噪声评估点的总声压级,以及不同噪声源对远场噪声的贡献,以验证局部气动噪声源对远场辐射噪声与整体噪声源之间的叠加关系。计算结果表明:车体是高速列车远场辐射噪声的主要噪声源,其次是受电弓,转向架对远场辐射噪声影响相对较小;从局部噪声源来看,车体头部、受电弓、头部第1个转向架是高速列车远场辐射噪声的主要噪声源;各局部气动噪声源远场噪声的叠加值与整体气动噪声源远场噪声一致,验证了高速列车整体噪声源与其包括的各局部噪声源符合声源叠加原理。     

外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明：随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动...     

论我国高速列车的动力配置与动力转向架选型

根据京沪高速铁路的运营需求和基础设施的基本限制条件，设计了４种类型的高速列车，并经验算和分析后认为，京沪高速铁路宜采用动力分散型高速列车。通过对转向架结构和车辆联接方式的动力学性能方面的比较，建议选择体悬式万向轴传动动力转向架为列车动力转向架。同时还提出了动力架向架传动机构创新和参数选择的原则和方法。     

横风下列车平顺化对气动特性的影响

由于横风下运行的高速列车气动特性恶化,面临侧翻的风险,并且转向架和风挡对高速列车周围的流场及气动特性影响较大,会加剧横风下的不稳定性,采用改进的延迟分离涡模拟(IDDES)方法研究横风作用下转向架和风挡的平顺化设计对高速列车气动特性的影响。研究结果表明,在横风下平顺化列车模型由于结构简单,气动阻力更小,同时由于背风侧大尺度涡流引起的负表面压力,侧向力更大,而在原始模型中转向架减弱了大尺度涡流对高速列车背风面表面压力的影响。转向架在列车底部产生了大量的旋涡,是原始模型和平顺化模型中流场出现差异的主要原因,风挡结构比转向架简单,对流场的扰动效果弱,但风挡表面压力对气动阻力会产生较大影响。在频谱分析中,由于原始模型中转向架引起的扰动,高速列车气动力震荡的幅值更大。转向架产生的大量小尺度涡与大尺度涡相互作用并削弱了大尺度涡对高速列车的影响,从而导致原始模型中气动力的主频率消失。此外,转向架产生的小尺度涡加剧了流动的混乱程度,这些涡在横风作用下被推离车体,影响测点处列车风分布,在阵风分析中导致各次运行间差异较大。原始模型中列车风的峰值出现在车头部分的轨道高度处,会对轨道旁的设备和施工人员产生威胁...     

高速列车系统集成国家工程实验室(南方)

<正>高速列车系统集成国家工程实验室(南方)(以下简称实验室)是2008年经国家发改委批准,依托南车青岛四方机车车辆股份有限公司创建的国家高速列车技术创新体系的重要载体和轨道交通装备综合研发平台,项目总投资4.14亿元,占地总面积约4万平方米。实验室围绕高速列车系统集成技术、车体技术、转向架技术,目前建成涵盖系统集成、车体、转向架、电磁兼容和环境等领域15个试验台。其中整车滚动综合性能试验台、车体强度试验台、转向架静强度试验台、空间结构关系综合试验台、轮轴疲劳试验台、视觉     

长期服役运行条件下动车组转向架构架结构疲劳试验分析

为了研究高速列车持续运行对转向架构架结构疲劳可靠性的影响,选取京广线上运行的高速动车组进行了长期跟踪试验,采集得到了转向架构架动应力数据,并据此评估了动车组转向架构架结构的疲劳可靠性,为高速列车优化结构设计和修程修制提供了依据。     

铁路3个项目获2009年度国家科学技术进步奖

记者近日从铁道部获悉,由铁道部推荐的3个项目获2009年度国家科学技术进步奖。其中,“时速250公里动车组高速转向架及应用”项目获国家科技进步一等奖,“客运专线钢轨成套技术开发与应用”、“列车过桥动力相互作用理论、安全评估技术及工程应用”两个项目获国家科技进步二等奖。     

法,德,西班牙高速客车转向架简介

介绍了ＩＣＥ，ＡＶＥ，ＴＧＶ高速列车转向架的结构特点，着重阐述了ＴＧＶ列车超高速运行，保证良好舒适性和安全性的技术关键，并介绍了高速客车转向架的发展趋势和转向架生产的概况。     

可变编组高速列车转向架气动阻力特征研究

基于空气动力学数值模拟方法,针对列车不同部位的转向架和转向架结构表面的气动阻力分布进行分析,对高速动车组列车整车气动效应进行数值仿真。研究结果表明:转向架流场区域在靠近来流端的上部会形成部分死水区,该区域流场与外部质量交换较小,转向架结构表面在来流方向上游会形成一个正压区,在下游方向的转向架结构表面会形成小范围的负压区。列车头车转向架气动阻力明显高于中间车和尾车,其中列车头车I位转向架受到的气动阻力最大,其次是头车II位端转向架,列车的中间车和尾车转向架阻力分布较为均匀,均为头车转向架阻力的60%左右。     

基于CATIA CAA软件平台的高速列车转向架三维骨架设计

随着高速列车的多样化发展,需要调整转向架结构以适应新的需求。基于自顶向下的设计思想,针对如何实现转向架参数变更的有效合理传递问题,提出了一种高速列车转向架三维骨架设计方法,以解决零部件之间的参数变更影响。首先,分析现有高速列车转向架的功能模块变更;然后在CATIACAA软件平台上以顶层基本骨架(TBS)为设计核心,建立三维参数化骨架模型;最后以某轴箱弹簧参数化设计为例,验证了设计方法的可行性和骨架模型的正确性。     

谈准高速列车的制动系统

中国第一条准高速铁路自1994年12月22日在广深线正式建成通车,至今在安全运营之中。准高速列车每小时以160公里的速度风驰电掣般地奔驰在广州与深圳之间。它宣告了我国高速铁路建设实现了“零”的突破。 世界高速旅客列车虽然经历了30年的发展,但至今还没有公认的定义和分类。我们国家常把时速在160至200公里的列车称为准高速列车。外国人又称其为中国的“子弹列车”。     

AVE高速列车首尾动车的转向架

西班牙国家铁路公司的AVES／102高速列车电机驱动头车的转向架属于柔性浮动型的转向架。其牵引传动系统的设计理念与ICE3型列车的相同。     

高速、准高速列车传动齿轮箱试验技术的研究

随着我国铁路向高速化方向发展,提速车、准高速、高速列车不断出现,作为转向架的重要部件之一的牵引传动齿轮箱,其性能的优劣直接影响转向架的性能.必须通过综合试验检测手段对组装后的牵引齿轮传动箱的整体性能指标是否达到可靠性要求进行判定.本文以270km/h高速列车传动齿轮箱为例,阐述戚墅堰机车车辆工艺研究所研制的传动齿轮箱综合性能试验台在高速、准高速列车传动齿轮箱台架试验所做的工作,及在高速、准高速列车传动齿轮箱试验技术方面的成果.     

高速列车减阻技术试验研究

为改善高速列车空气动力学性能,减小列车阻力,采用风洞试验方法针对高速列车转向架区域、车端连接区域及车底排障器导流罩区域进行优化设计与方案对比,得出如下结论:转向架区域的空间越小,减阻效果越好,若增加底部导流板可减阻3.4%,增加外风挡可减阻1.9%;排障器导流罩距轨面高度越小、后端距离转向架空腔越近,减阻效果越好,可减阻2.1%。此研究结果可为高速列车气动结构优化设计提供依据,具有重要的现实意义。     

高速列车传动齿轮箱箱体强度分析和试验

传动齿轮箱是高速列车转向架的关键部件,齿轮箱的强度可靠性将直接影响到列车的运行安全性。采用有限元分析方法针对270km／h高速列车传动齿轮箱箱体结构强度进行了分析,并进行了台架试验验证和实车试验。     

高速列车基于故障安全的设计对策

随着高速列车的迅猛发展,其安全性成为关注重点。从高速列车系统或部件发生故障及灾害预防的角度出发,针对车体、转向架、制动系统、ATP系统、列车网络控制系统、动车组主要设备结构、火灾情况、软件等八个故障安全性点进行分析,提出在高速列车碰撞、火灾、结构部件失效、电气部件失效及控制故障等情况下高速列车各主要系统的故障安全导向设计对策。