列车论文.docx

列车论文.docx

《列车论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《列车论文.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

列车论文

高铁列车的发展

组员信息：

姓名班级学号

陈赟物流管理123班201210612088

代薇物流管理123班201210612070

费贝贝物流管理123班201210612071

杨佳文物流管理123班201210612072

黄玲物流管理122班201210612050

分工：

资料检索：

代薇

论文写作:

陈赟

ppt制作:

费贝贝杨佳文

演讲:

黄玲

回答问题:

全体

摘要：

通过了解高铁列车的概念和机车，以及高速动车组的概念和关键技术等技术后，进一步用来了解各个国家的高铁列车的发展以及技术的发展，再比较着看我国高速列车的发展及技术的进步程度。

最后了解我国和世界一些国家磁悬浮列车的现状。

Abstract:

Byunderstandingtheconceptofhighspeedtrainsandhigh-speedEMUandthekeytechnology，wecanknowabouteachcountry´sthedevelopmentofhighspeedtrainsanditstechnology.Andthenwecomparedtheadvanceddegreeofthedevelopmentofhigh-speedtrainsinourcountryandtechnologywithothercountry.Finally,WeintroducedthecurrentsituationaboutMaglevtrainonourcountryandothercountries.

引言：

随着科学技术的日益发展，人们对列车速度的要求也越来越高，因此，高铁列车也显得越来越重要，人们的生活也渐渐离不开这种新型交通工具，它给人们带来的方便与快捷是显而易见的。

高铁列车的发展也相当迅速，其相关技术的发展更是日新月异。

总之，通过我们组对高铁列车的详细介绍一定会让你了解高铁列车不管是现在还是未来其不可替代的地位。

关键字：

高铁列车高速动车组技术分类磁悬浮列车

1、高铁列车的介绍

1.1、高铁列车的概念

高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。

从2014年1月1日开始，我国《铁路安全管理条例》正式施行，而其中的第107条就对高铁概念进行了清晰明确，即：

高速铁路，是指设计开行时速250公里以上（含预留），并且初期运营时速200公里以上的客运列车专线铁路[1]。

高速列车是指最高行车速度每小时达到或超过200公里的铁路列车。

因此，只有部分高速列车是高铁列车。

1.2、高速铁路的特点

高速铁路自修建以来，与航空和高速公路的竞争中显示出了它诸多的优越性。

如高速、安全、正点、舒适；运输能力大，占地小；能源消耗小，环境污染小等[2]。

2、高速列车机车

2.1高速列车分类方式牵引动力配置、列车车辆之间的联接方式

高速列车的分类是根据已成功运用的高速列车的几种不同特点进行的，按列车动力轮对的分布和驱动设备的设置分为动力分散型和动力集中型；按列车车辆转向架布置和车辆之间的联接方式分为独立（转向架）式和铰接（转向架）式（图1）。

图1商速列车分类示意图

动力分散型列车是将由电机驱动的动力轮对，分散布置在全部列车或列车的多组轮对上，同时将主要电器及机械设备吊挂在车辆下部，列车的全部车辆都可载客（如图1c、d）；动力集中型列车是将电器和动力设备集中安装在位于列车两端的动力车上，仅有动力车的轮对是受电机驱动的动力轮对，动力车不载客，只有中间拖车（无动力轮对）可载客（图1a、b）。

独立式列车的每节车辆的车体都置于两台转向架上，车辆与车辆之间用密接式车钩相联接，每节车辆从列车上解挂后，可以独立行走；铰接式列车是将车辆的车体间以弹性铰相联接，在相邻车体的连接处放置一个共用转向架，因此每节车辆不能从列车中解开成为一个独立可行的车辆。

2.2高速列车动车组

2.2.1动车组的概念与特点

动车组，也称为多动力单元列车，是铁路列车的一种。

它是自带动力，固定编组，两端均可操纵驾驶，穿梭运行的旅客列车，是为适应城际间高密度，短编组，公交化的客运要求而形成的一种新型轨道运输工具。

动车组全称是动力分散机车车辆固定编组，不同于一般的列车分为牵引的机车和车辆，它的一辆车中至少有两个或两个以上的动力车厢，动车组有内燃也有电力，现在我们熟知的和谐号动车组是电力动车组，现在运行的内燃动车组有兰州局跑西宁和嘉峪关的金轮号，其他一些没量产的还有中原之星，中华之星等。

电力机车由牵引电动机驱动车轮的机车。

电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供运行中的电力机车给，所以是一种非自带能源的机车。

我们熟知的或者说各大干线上目前用的包括大功率和谐号机车大部分是电力机车，有韶山SS系列，和谐HXD系列等。

因此高铁列车中动车占很大一部分。

高速动车组与动车组既有联系又有一定的区别：

动车组是由动力车拖车或全部由若干动力车长期固定在一起组成的车组，而高速动车组是指最高运行速度大于等于200千米每小时的动车组。

高速动车组有以下主要技术特点：

（1）车体头型流线化；

（2）车头结构轻量化；（3）采用高性能转向架技术；（4）车体连接采用自动密接式车钩缓冲装置；（5）采用交流传动技术及复合制动技术；（6）动车组采用自动控制及故障诊断技术[3]。

2.2.2动车组关键技术

高数列车的关键技术主要包括如下九个方面（即“九大关键技术”）：

动车组总成（系统集成）、主变流器、牵引变压器、牵引电动机、牵引传动装置、高速转向架、高速制动技术、高速车体技术、列车控制网络系统。

由于主变流器、牵引变压器、牵引电动机属于牵引传动系统的主要组成部分，这里将它们归入牵引传动控制系统中。

1）动车组总成（系统集成）

高速列车总成技术包括总体技术条件，系统匹配，设备布置，参数优化，工艺性能，组装调试和试验验证。

在总体设计技术条件下，对动车组车体，转向架牵引传动系统，制动系统，列车控制网络系统和车端连接装置等元素按有关参数进行合理选择设计和优化，确定各子系统间的接口关系。

最后经历生产组装测试调试和试验等过程，完成动车组整体集成。

系统集成还包括确定高速列车与运行系统的关系和接口关系。

以京沪高速铁路为例有:

（1）轮轨关系接口

（2）弓网关系接口;（3）流固耦合关系接口;（4）机电耦合关系接口;5环境耦合关系接口。

2）主变流器

主变流器发展的目标是小型化轻量化节能环保和经济适用。

随着变流器的模块化系统化和小型化，出现了将主变流器与辅助变流器和列车供电变流器统筹考虑的新趋势。

主变流器的冷却是另一项关键技术，它要求冷却装置效率高，体积小，易于维修，不污染环境。

目前的冷却方式主要是风冷油冷水浴沸腾冷却和热管冷却。

3）牵引变压器

牵引变压器是牵引传动系统中重量体积最大且能耗最多的部件。

在动力分散式高速列车中，牵引变压器损耗占30%。

因此减轻重量，体积，降低损耗是其发展的目标。

近代随着电子科技的发展和高温超导变压器，出现了两种新型变压器，即电子变压器和高温超导变压器，它们与传统的工频变压器完全不同，具有重量轻体积小和效率高的特点。

4）牵引电动机

近代高速列车大多采用三相交流异步牵引电动机，与直流电动机相比具有重量轻，功率大，结构简单寿命长的特点，同时交流异步牵引电动机还具有较高的自我抑制空转的能力。

近代开发的永磁多级同步牵引电动机，由于可实现很高的转矩密度，从而有可能实现无转动齿轮的直接驱动，与带齿轮装置的异步牵引电机相比，具有损耗低，重量轻，噪声小等优点，很有发展前途。

5）牵引传动装置

牵引传动装置的水平取决于牵引传动控制的策略和手段。

牵引传动控制策略由最初的转差特性控制发展到矢量变换控制，近年来又实现了直接转矩控制和直接自控制。

这项技术具有控制简单，性能优越等特点。

近代牵引传动控制手段普遍采用数字电路和大规模，超大规模集成电路以及微处理器，微控制器和数字信号处理器等组成的微机控制系统，由单机个别控制向车载计算机网络发展。

6）高速转向架

高速转向架对整个车辆对承载导向和减震作用，同时还是牵引与制动的最终执行机构。

为了满足列车高速运行的需要，高速列车转向架必须保证具有足够的强度和刚度，高的运动稳定性和运行平稳性，良好的曲线能力，低的轮轨动作用力。

为此高速转向架需要解决的关键技术有：

（1）转向架轻量化技术；

（2）转向架悬挂技术；（3）转向架驱动技术；（4）牵引电动机悬挂技术。

7）高速制动技术

高速制动技术是解决列车高速安全运行的保障。

高速列车运行时具有很大的动能，由于轮轨黏着系数降低，更增加了高速制动技术的难度。

高速制动技术的关键技术有：

（1）基础制动技术；

（2）动力制动技术；（3）复合制动技术；（4）非黏着制动技术；（5）防滑控制技术。

8）高速车体技术

高速列车在车体方面的关键技术主要有：

（1）车体轻量化技术，包括采用新材料，新工艺，改变车体结构，优化设计结构；

（2）气体外形技术；（3）车体密封技术

9）列车控制网络系统

列车控制网络系统对高速列车安全运行起着重要作用，因为高速列车的故障会带来严重后果，必须在事故发生以前，利用新进的装备发现和预测故障。

列车控制网络系统大致可分为运行监控，故障检测与诊断已及通信网络等三个方面内。

3、高速列车的产生和国际高速列车的种类及技术

1964年开通的日本东海道新干线，是世界上第一个商业营运速度达到时速200公里以上的高速铁路系统。

1964年10月1日新干线0系正式开通营业，这条客运专线的电气化、标准轨距的双线铁路，是当时世界一流的高铁技术水平，高铁由试验阶段跨入商业运营阶段。

这条客运专线长515.4km，最高速度210km/h，使得东京到大阪间的旅行时间由原来的6.5小时缩短到3小时10分钟。

1975年至1985年间又依次开通了山阳新干线（1972年）、东北新干线（1982年）、上越新干线（1982年）100系、200系。

比如日本300系列，最高速度300km/h,总功率14100KW，最大轴重14.3t，列车重7400KN，动车长度25m,挂车长25m,座位1921个，列车编组（动5+挂6+动5）；隼”号属于最新型E5型列车，这种新型列车现阶段最高时速300公里，可3小时10分钟完成东京与青森之间大约713公里行程，比现阶段使用的列车快10分钟。

作为14年来首次在新干线采用新型列车的运营商，东日本铁路公司2012年底将“隼”号列车的最快运行时速提高至320公里。

2011年3月6日，日本最新子弹列车“隼鸟号”（Hayabusa）首度通车上路。

这项最新高科技特快新干线时速达300公里，其豪华客舱号称可比美飞机商务舱。

这是日本14年来首次提升子弹列车。

车头像鹰嘴一般、车身呈流线型的隼鸟号不只速度快，内部装潢更为讲究。

它引进了飞机头等舱的概念，设有“顶级车厢”（GranClass）。

这里采用真皮座椅，整张座椅甚至能躺平，空间宽敞，还装设阅读灯，甚至有服务人员为乘客送上饮料和食物。

1982年5月13日，联邦德国铁路成立董事会，决定修建高速铁路，并于1982年7月动工。

1982年8月，联邦铁路投资1200万马克，试制ICE试验型城间快车。

1985年，2动3拖的ICE/V试验型高速电动车组试制成功，同年，其最高试验速度达到317km/h。

1988年5月，ICE/V型试验列车在汉诺威——维尔茨堡间创造了406.9km/h的高速动车组速度记录。

在ICE/V的基础上，1985年12月联邦铁路确定了ICE设计任务书，1986年开始试制ICE1型高速动车组，1990年7月试制完成并于1991年6月2日以280km/h的速度正式投入运行。

1991年德国统一后，德国政府决定修建柏林——汉诺威的高速铁路，同时开始了第二代ICE高速动车组——ICE2的开发。

1996年，该型动车组投入运用。

德国铁路于1995年开始动工修建科隆——法兰克福的高速铁路，由于该线路最高运行速度提高到300km/h，线路最大坡度达到40‰，既有的ICE1、ICE2型列车已经不能满足运行需要。

为此，德国铁路于1994年向工业界订购了50列ICE3型动力分散电动车组。

1997年，ICE型电动车组投入运行。

为了在既有线路实现列车运行速度的提高，德国铁路还开发了ICE-T和ICE-TD摆式动车组。

目前，运行速度达到350km/h的Velaro高速电动车组也已研制成功。

在最初的计划中，TGV将由燃气涡轮-电力机车牵引。

但最终燃气涡轮发动机因体积小、单位功率高且能长时间提供高功率牵引力而被采用。

第一款原型机车TGV001是TGV中唯一采用这种引擎的机车。

但随着1973年能源危机爆发，石油价格高涨，燃气涡轮发动机因此被弃用。

TGV转而使用电力机车，电力通过架空线从法国新建的核电站输送而来。

GV001被用于测试高速刹车、高速空气动力学和信号系统。

TGV001采用铰接技术，即两辆车厢之间共用一个转向架，两辆车厢可以相对自由运动。

TGV001时速可达318公里，是非电力牵引火车的最高时速保持者。

法国在1981年建成了它的第一条高速铁路（TGV东南线），该线包括联络线在内全长417km。

东南线上运行的TGV-PSE型高速动车组允许最高速度为270km/h。

大西洋线TGV-A型高速动车组允许的最高速度达到300公里/小时；北方线采用TGV--R型路网高速动车组，列车最高速度为300公里/小时。

1994年11月，从巴黎到伦敦的运营正式开始，为了满足海底隧道的要求并与英国铁路接轨，采用了新研制的欧洲之星TGV--TMST型高速动车组，该型动车组在高速线上的最高行车速度为300公里小时，在海底隧道则以160公里小时的速度运行。

由巴黎至马赛800公里行程只需旅行3h，采用TGV--2N型第三代双层高速动车组，法国北起里尔、南至马赛的南北高速主干道亦已形成。

TGV的一些技术特点：

（一）动力集中配置，车辆铰接式连接

TGV列车采用铰接式动力集中配置方式，列车编组始终保持两端为动力车，拖车之间铰接式连接，整个动车组不可分解独立运行。

法国铁路认为这种结构方式具有一系列优点：

（1）动力学性能好，利于安全运行。

这种列车具有优良的整体性，对列车蛇形运动加强了约束，有利于列车安全运行。

最明显的一例子是：

1993年12月21日，一列TGV-R动车组以300km/h的速度在北方线路上高速运行时，由于暴雨造成7km长的路基塌陷，引起尾部车辆脱轨，列车向前冲了2km停下来，令人惊奇的是，列车竟没有一辆倾覆，仅有3名旅客轻伤。

（2）转向架数量少，空气阻力小。

由于两个车辆共用一个转向架，因此使转向架数量少；又由于车辆之间没有车钩，铰接式联接，则使车辆之间纵向间隙小，可平滑过渡，空气阻力小，列车整体空气动力学性能好。

（3）振动小、噪声低。

由于铰接式转向架二系悬挂支点高，车辆重心低，从而改善了侧滚振动；同时转向架位于两辆拖车之间，使得旅客座位处振动小、噪声低，提高了旅客乘坐的舒适性。

（4）转向架轴距大，高速稳定性好。

铰接式转向架便于加大轴距，从而可以提高转向架高速时的运行稳定性。

（5）提高双层客车的载客量。

由于采用铰接式转向架，可以将双层客车的通道设在上层，从而减少了楼梯占用面积，增加了座席面积，为列车增加载客量提供了最佳结构。

（二）TGV高速转向架

（1）动力转向架

第一代高速列车TGV-PSE的动力转向架Y230是在法国燃气轮动车组转向架Y226型的基础上发展而来的，并被法国所有的第二代、第三代高速列车用作动力转向架。

Y230型转向架为无摇枕式转向架。

它最明显的优点是结构简单明快，便于组装和拆卸，可靠地实现了牵引电机体悬和较好的驱动动力学性能，是典型的动力集中式高速列车体悬式动力转向架。

Y230型动力转向架的主要技术参数见表一。

（2）转向架轻量化

Y230型转向架自重7.263t，采取如下措施减轻转向架的重量：

（1）采用无摇枕式转向架，取消了摇枕，由螺旋型圆弹簧直接支承车体，为防止车体相对于转向架横移过量，在枕梁中部装有两个刚度递增的横向橡胶止挡；

（2）构架由箱型的鱼腹形侧梁和横梁组成，采用H形焊接结构；（3）齿轮箱体采用铝合金铸造。

（三）牵引电机悬挂与驱动系统

（1）牵引电机悬挂

Y230型转向架的牵引电机与其输出端相连的三级变速齿轮箱构成一个整体单元，通过三点支撑在车体上。

（2）驱动系统

Y230型转向架驱动系统示意图和布置图。

牵引电机的输出扭矩通过“三爪伸缩方式万向轴”传给轮对齿轮箱，带动轮对转动。

①牵引电机变速箱：

体悬的牵引电机变速箱为带中间齿轮的三级传动齿轮箱，采用斜齿轮传动，齿轮箱体由铝合铸造。

②三爪伸缩式万向轴：

三爪伸缩式万向轴与电机轴和轮对轴平行，将牵引电机输出扭矩传给轮对齿轮箱，它的中部是带有三凹槽的销套,带有3个滚动轴承的万向轴轴杆嵌在凹槽中,万向轴可以在销套内自由伸缩±120mm。

③轮对齿轮箱：

轮对齿轮箱是二级齿轮箱，采用直齿轮传动，齿轮箱体也是由铝合金铸造。

（四）一系悬挂和轴箱定位

Y230型转向架的一系悬挂和轴箱定位方式采用钢螺旋圆簧和圆柱形橡胶金属叠层弹簧的复合结构方式，每轴箱各配一个垂向液压减振器，如图4所示。

一系悬挂的静挠度为59/70mm，单侧纵向刚度为120MN/m，单侧垂向刚度为131MN/m，等效横向刚度与400mm长轴箱定位拉杆的等效横向刚度相当。

（五）二系悬挂

二系悬挂采用高挠度圆簧两组，每组两个，两端加橡胶垫，以缓解弹簧横向变形的应力，并降低噪声。

同时，还加装了两个垂向液压减振器、一个横向液压减振器和两个抗蛇型液压减振器。

二系悬挂静挠度为87/105mm，纵向刚度为0.35MN/m，垂向刚度1.63MN/m。

（六）轴箱与轮对

Y230型转向架固定轴距为3000mm，车轮直径为920mm（磨损到限850mm），车轮踏面采用1/40锥形踏面，簧下质量为4.3t。

每台转向架轴箱轮对总重量为3086+880kg（传动装置部分），轴径为150mm。

轴承采用TIMKEN-AP型双排锥形滚柱轴承。

（七）中心销牵引装置

由于Y230型转向架构架为H形结构，空间较小，因此采用带橡胶球铰的T形中心销牵引。

中心销位置较低，牵引点距轨面460mm，以减小轴重转移。

T形中心销的一端用两个橡胶弹性球铰连接在心盘上，心盘座用螺栓连接在车体底架的枕梁上；另一端插在一个带橡胶弹性球铰的牵引销套中，此销套焊接在构架枕梁上。

上下3个橡胶弹性球铰转动不受约束，配有自润滑衬套。

它们在纵向可缓冲牵引制动时的冲击；在横向可减轻轮轨的横向作用力，减少轮缘与钢轨的磨损。

此外，西班牙等国也于90年代建成了一定数量的高速铁路。

另一些国家，如英国和瑞典，则把重点放在开发适应在既有线上运行的摆式列车技术上，对既有线进行适当改造，也实现了最高运行速度200km/h。

4中国高铁列车——和谐号和磁悬浮

4.1中国高铁列车的车型

我国高铁起步自上世纪90年代，高铁发展始终得到党和政府的高度重视。

和谐号是中华人民共和国铁道部对中国铁路高速（CRH）动车组，及部份交流传动电力机车、柴油机车系列的统称。

通常用来指2007年4月18日起在中国铁路第六次提速调图后开行的CRH动车组列车。

CRH为英文缩写，全名ChinaRailwaysHigh-speed，中文意为“中国铁路高速”，是中国铁道部对中国高速铁路系统建立的品牌名称。

CRH1—中国南车集团四方机车车辆股份有限公司与加拿大庞巴迪并的合资公司——青岛四方-庞巴迪铁路运输设备有限公司（BST）生产。

原型车以庞巴迪为瑞典AB提供的RegainaC2008为基础，CRH1A为8节车厢编组座车动车组，200公里级别（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h）。

CRH1B为16节大编组座车动车组。

CRH1E为16节车厢的大编组卧铺动车组。

CRH2—中国南车集团四方机车车辆股份有限公司联合日本川崎重工，引进川崎重工业的新干线E2-1000型动车组技术，南车四方机车车辆股份有限公司负责国内生产。

CRH2A为8节车厢编组座车动车组，200公里级别（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h）。

CRH2B为16节大编组座车动车组，CRH2E为16节大编组卧铺动车组。

CRH2C为8节车厢编组座车动车组，300公里级别，作为京津城际高速铁路的用车，标称时速300公里，最高营运时速为350公里。

CRH3—中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司联合德国西门子，引进西门子ICE3（Velaro）技术，由北车唐山轨道客车有限责任公司负责国内生产。

CRH3C为8节车厢编组座车动车组，300公里级别（营运速度330KM/h，最高速度380KM/h），作为京津高速铁路的用车。

CRH3D为16节车厢的大编组座车动车组。

CRH5—中国北车集团长春轨道客车股份有限公司联合法国阿尔斯通，引进法国阿尔斯通的Pendolino宽体摆式列车技术，取消了装设的摆式功能，车体以法国阿尔斯通为芬兰国铁提供的SM3动车组为原型。

由北车长春轨道客车股份有限公司负责国内生产。

CRH5A为8节车厢编组座车动车组，200公里级别（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h）。

CRH380—该系列列车是中国自主研发设计，由中国南车集团青岛四方机车车辆股份有限公司、中国北车集团长春轨道客车股份有限公司和中国北车集团唐山轨道客车股份有限公司负责国内生产。

4.2中国高铁列车的发展历程

4.2.1中国高铁列车的发展

为了探索我国高速铁路的发展模式，1994年12月22日，中国的第一条时速160km的准高速铁路广深准高速铁路正式建成通车。

时速160km是准高速的起点，是通往200km及其以上高速的桥梁，是传统技术的延伸与新技术发展的接续点。

实现160km的行车速度，符合我国现有机车车辆，线路，通信信号等设备的实际情况，广深准高速铁路从1994年建成通车至1997年间的运营也充分说明了这一点，并为我国铁路向高速发展及既有线提速提供了宝贵的经验。

我国铁路自1997年至2004年间进行了五次大面积提速，基本形成了京沪，京哈，京广，京九铁路组成的“四纵”以及陇海加兰新，沪杭加浙赣铁路组成的“两横”的快速铁路网络，快速线路达1.6万公里。

经过五次大提速，全路旅客列车平均旅行速度达67.5km/h,直达特快列车旅行速度达129.2km/h,特快列车旅行速度达92.8km/h,全路时速120km以上的线路里程达16500公里，其中时速160km及以上提速线路7700公里，时速200km的线路里程达1960公里。

2007年4月18日零时起，我国铁路正式实施第六次大面积提速和新的列车运行图，最高时速达到250km/h,这已是既有线上的最高速度。

第六次提速共涉及京哈，京沪，京广，陇海，兰新等18条线路，旅客列车最高运行速度达到120km/h及以上的线路延展里程达到2.2万公里，比“五提”增加了6000公里。

经过六次大面积提速，不仅实现了中国铁路百年发展历史上的时速200km的动车组，时速120km,5000t货物重载列车零的突破，而且创造了世界铁路既有线整体性，系统性提速改造客货共线的运行的新模式，极大地推动了我国铁路运输生产力的发展。

十年大提速的实践成果，已经验证了一个事实：

我国铁路既有线提速已经达到世界先进水平，铁路运输能力得到了较快扩充，技术装备水平得到了快速提高，对国民经济的“瓶颈”制约得到了明显缓解。

根据《中长期铁路网规划》到2020年，主要的繁忙干线实现高速客运和货运分线，复线率和电气化率均达到百分之五十。

在建设高技术标准的“四纵四横”客运专线基础上，高速客车速度目标值将达到300km/h及以上。

1999年8月16日秦沈客运专线全面开工，2003年10月12日