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动车组设备组成及发展概述

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:车钩包括列车两个头车的自动车钩、连接动车组本身车辆之间的车钩。动车组的网络控制系统是实现整个动车组功能的关键,同时也是其监控和诊断的核心,主要由主处理单元、列车信息显示装置、车内信息显示装置、网关、远程输入输出模块等组成。受电弓是将电能从接触网引入动车组的设备,由炭滑板、上框架、下臂杆、底架、升弓气囊、支撑绝缘子等部件组成。动车组的控制是模块化、智能化的。

动车组设备组成及发展概述

高速动车组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、辅助供电系统和车端连接装置等元素按照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、调整和试验等过程,完成动车组整体集成。

动车组组成技术中包含“九大关键技术”“十项配套技术”。九大关键技术是指系统集成、车体、网络控制系统、牵引控制系统、转向架、牵引电机、牵引变流器、主变压器、制动系统;“十项配套技术”是指受电弓、空调系统、车钩及缓冲装置、车门、车窗、集便装置、车内装饰、座椅、车端连接及风挡装置、车内电器。“九大关键技术”和“十项配套技术”中,转向架、牵引传动装置、制动系统、车钩及缓冲装置、网络控制系统、受电弓、主变压器、蓄电池等系统(部件)发生故障的占比较大,对动车组运行安全风险的影响较大。

(1)转向架。转向架是动车组车辆系统中最重要的组成部件之一,主要包括轮对和轴箱、弹簧悬挂装置、构架、牵引驱动装置、基础制动装置。主要功能:承载车体、乘客重量,使轴重均匀分配;转向,保证车辆顺利通过曲线;缓冲,缓和线路不平顺对车辆的冲击,保证车辆具有良好的运行平稳性;牵引(动力转向架),保证必要的轮轨黏着,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;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。

(2)牵引传动装置。牵引传动装置包括牵引电机、联轴节、齿轮箱。牵引电机通过牵引变流器输出的三相交流电工作,内部转子转动输出牵引力矩。联轴节是过渡部件,将牵引力矩传动至齿轮箱,由齿轮箱将牵引力矩传动至动车组轮对,带动轮对转动,使动车组前进运动

(3)制动系统。制动是利用制动力使列车减速、停车、阻止其运动或加速的统称。动车组采用复合制动模式,包括电制动和空气制动。电制动是将牵引电机转换成发电机形式工作,所发出的电能反馈到接触网产生制动效果;空气制动是将电指令转换成空气指令送入制动缸,将制动缸内的压缩空气传送至制动夹钳,使制动夹钳的闸片夹紧制动盘产生摩擦来实现制动。

(4)车钩及缓冲装置。车钩包括列车两个头车的自动车钩、连接动车组本身车辆之间的车钩。车钩缓冲装置安装于车辆底架上,该装置传递列车运行过程中的牵引力和制动力,缓和列车的纵向冲动。

(5)网络控制系统。动车组的网络控制系统是实现整个动车组功能的关键,同时也是其监控和诊断的核心,主要由主处理单元、列车信息显示装置、车内信息显示装置、网关、远程输入输出模块等组成。其主要功能是牵引控制、制动控制、设备状态监测与控制、辅助设备控制等,同时可以记录、存储车内设备的数据信息,便于进行故障分析与排除。

(6)受电弓。受电弓是将电能从接触网引入动车组的设备,由炭滑板、上框架、下臂杆、底架、升弓气囊、支撑绝缘子等部件组成。受电弓升弓时,压缩空气经过控制阀板进入升弓气囊,升弓气囊使下臂杆转动,抬起上框架和炭滑板,接触接触网进行受流;受电弓降弓时,受电弓内的压缩空气经过快速降弓阀(ADD阀)迅速排向大气,受电弓由于自重原因降下。

(7)主变压器和蓄电池。主变压器是将受电弓引入的高压电能进行整流逆变成牵引系统、空调系统及其他辅助系统所需要的电压的设备,同时通过充电机对蓄电池进行充电。主变压器采用冷却油循环和风冷的冷却模式。蓄电池电压为 110 V,提供司机室激活所需的电能,用来升起受电弓,并为动车组各网络模块、各监测安全环路和应急照明供电。(www.xing528.com)

中国高速列车的关键技术代表着高速列车总体技术的发展水平,而且随着速度的进一步提升,高速列车的开发必须在这些关键技术上取得创新和突破。

(1)动车组整体集成技术。动车组整体集成技术是对动车组车体、转向架及牵引变流、制动、网络控制、辅助供电、车辆连接等元素按有关参数进行合理选择设计,进而生产、组装、测试、试验的过程。通过集成使动车组达到牵引、制动、车辆动力学、列车空气动力学、舒适性、安全性等性能要求。

(2)车体技术。动车组由于运行高速化需要对车体进行流线化设计并对车体减重,动力分散使得车体承载了众多设备,车体保证强度、刚度轻量化上要达到一种平衡。车体技术包括铝合金/不锈钢车体焊接制造技术,车门、车窗的整体加工技术等。

(3)高速动车组转向架技术。转向架是列车高速运行最重要的基础条件之一,作为执行机构,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,转向架在各种振动工况下确保结构的强度安全可靠。

(4)牵引传动与控制技术。牵引传动系统包括牵引电机、牵引变压器、牵引与辅助变流器、牵引控制系统。列车网络控制系统采用双绞屏蔽线和光纤为传输介质的网络通信技术;硬件与软件相结合的系统冗余控制技术;具有自诊断功能的系统监视与诊断智能技术。

(5)制动技术。列车速度不断提高的同时,还必须能在规定距离和时间内停车,依靠传统的摩擦制动方法已经不能实现有效制动,也不能确保安全。因此,高速动车组要综合利用多种制动技术实现动车组的制动。

动车组的控制是模块化、智能化的。模块化、智能化系统是靠分布式计算机系统实现的。要使全车需要控制的装置均受到监控,如牵引系统、制动系统、压缩空气供给系统、通信系统、车钩系统、列车安全和自动保护系统、旅客信息系统、车内环境调节系统、门系统等。相关软硬件设计模块化、智能化程度高,为列车安全、高速运行提供了可靠保证。

动车组整列车分为多个基本单元,每个单元有相对独立的高压系统、牵引系统和辅助动力供给系统,单元之间采用多功能车辆总线相连。牵引控制系统是一个基于现场总线的分布式控制系统,各列车基本单元独立运行,受列车主控制器的协调与监控。每台动力转向架上的两个牵引电机并联到一个计算机控制的变压器上,可实现牵引、再生制动工况的灵活转换。两者的优化匹配设计,减小了波形畸变和转矩波动,噪声小、损耗少,最大限度减少了牵引电机零部件数量,减少了维修时间,提高了系统可靠性。牵引电机变流器功率器件采用模块化设计,开关频率高,抗干扰及短路保护能力强,性能好,工作可靠。变流器采用微机控制,具有自检、自诊断和保护功能,模块化程度高,冷却系统效率高,控制系统协调性好。

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