高速鐵路機(jī)車車輛關(guān)鍵技術(shù)解析

王 晶

黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

高速鐵路機(jī)車車輛關(guān)鍵技術(shù)解析

王 晶

黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

現(xiàn)階段高速列車已經(jīng)深人人們的生活，成為人們出行的主要交通工具，然而高速列車運(yùn)行的穩(wěn)定性與舒適感卻一直是相關(guān)技術(shù)人員思考的主要問題。因此為確保列車穩(wěn)定運(yùn)行，并一步推動我國高速鐵路行業(yè)的發(fā)展，必須要加強(qiáng)對高速鐵路機(jī)車車輛技術(shù)的研究，結(jié)合我國鐵路客流組織的特點(diǎn)和具體運(yùn)行的線路條件，加強(qiáng)高速鐵路機(jī)車車輛關(guān)鍵技術(shù)的控制，從而推動我國高速列車運(yùn)行的不斷發(fā)展?；诖吮疚姆治隽烁咚勹F路機(jī)車車輛關(guān)鍵技術(shù)。

高速鐵路；機(jī)車車輛；關(guān)鍵技術(shù)

1 、高速鐵路機(jī)車車輛技術(shù)發(fā)展概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國高速鐵路機(jī)車車輛發(fā)展快速，逐漸實現(xiàn)了由傳統(tǒng)蒸汽機(jī)車牽引向內(nèi)燃、電力牽引的轉(zhuǎn)換。高速鐵路機(jī)車車輛牽引傳動多為電力牽引傳動方式，即便有采用內(nèi)燃牽引的高速列車也是電傳動方式。而所謂的電傳動方式就是將外部輸入的電能或者是自身產(chǎn)生的能源通過一整套的電能轉(zhuǎn)換與傳遞裝置，實現(xiàn)電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，以此來完成驅(qū)動牽引機(jī)車前進(jìn)。以電傳動裝置所采用的牽引電動機(jī)類型可以將電動機(jī)車分為兩種，即直流電傳動方式和交流電傳動方式，其中交流電傳動方式有可分為交流同步電傳動方式與交流異步電傳動方式兩種。早期投入運(yùn)行的高速鐵路機(jī)車車輛基本都是直流電傳動方式，隨著大功率可控硅變流技術(shù)的發(fā)展，三相交流傳動技術(shù)逐漸得到了應(yīng)用，此后相繼出現(xiàn)交通同步傳動方式、交流異步傳動方式等，推動了我國高速鐵路機(jī)車車輛技術(shù)的發(fā)展。

2 、高速鐵路機(jī)車車輛關(guān)鍵技術(shù)

2.1 牽引傳動技術(shù)

高速列車和普通列車不同之處在于，高速列車的牽引設(shè)備要比較大的功率，并且其牽引機(jī)的重要比較輕，可以運(yùn)行于比較惡劣的環(huán)境中，同時需要維修。高速列車的牽引設(shè)備能夠可控逆轉(zhuǎn)，加強(qiáng)在高速下的鉆著利用，設(shè)備中電機(jī)沒有轉(zhuǎn)換向，這樣便不會造成電機(jī)出現(xiàn)比較大的耗損。在高速列車中應(yīng)用比較廣泛的牽引傳動技術(shù)是交一直-交變流體系，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用的原因是可以把單相交流電轉(zhuǎn)換成為可以進(jìn)行調(diào)頻變壓的三相交流電，以此作為牽引力的主要牽引動力。高速列車中的交流傳動體系作用于工業(yè)行業(yè)中的交流設(shè)備中，不管是調(diào)速范圍或是控制性能都存在比較大的提升，在快速動態(tài)的響應(yīng)方面存在一定的優(yōu)勢，在其中可以將牽引和再生制動進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且具有較高的運(yùn)行效率以及防震性能。

2.2 復(fù)合制動技術(shù)

在高速列車的運(yùn)行系統(tǒng)中，復(fù)合制動技術(shù)也是十分重要的技術(shù)，在選擇制動系統(tǒng)時，務(wù)必要將制動距離縮短，同時確保在高速制動狀態(tài)下車輪處于不滑行的狀態(tài)，減少制動系統(tǒng)中的簧下重量，確保高速列車運(yùn)行的安全性。高速列車的制動系統(tǒng)一般運(yùn)用危機(jī)控制電氣制動和摩擦式制動這兩種復(fù)合形式。高速列車在制動狀態(tài)下，會利用手動或是自動控制的形式進(jìn)行控制，對于高速列車選擇的制動系統(tǒng)，特別是復(fù)合制動的形式，更要滿足能夠進(jìn)行其他一些形式的轉(zhuǎn)換，使銜接能夠比較平穩(wěn)，以此確保列車運(yùn)行的舒適性。

2.3 高性能轉(zhuǎn)向架技術(shù)

高速列車的轉(zhuǎn)向架技術(shù)務(wù)必要保證高速列車在高速運(yùn)行狀態(tài)下的平穩(wěn)、舒適與安全。其一，轉(zhuǎn)向架技術(shù)的一系懸掛體統(tǒng)。其軸向定位的剛度與其簧下質(zhì)量都能夠?qū)χ本€運(yùn)動的平穩(wěn)性形成很大的影響。其二，在其二系懸掛系統(tǒng)中，空氣彈簧是其最為重要的元件，能夠很好的解決高速列車車身的振動問題，尤其是垂向振動與在乘坐過程中的舒適感。高速列車在運(yùn)行中的穩(wěn)定與曲線通過性能是互相制約的，尤其是各個因素的參數(shù)，參數(shù)的兼容性很難與系統(tǒng)相匹配，例如針對其剛度的選擇，直線運(yùn)行的平穩(wěn)性以及曲線的通過性能之間便存在一定的矛盾，那么在這時，我們可以應(yīng)用主動(半主動)的有源控制技術(shù)對其進(jìn)行解決，以此讓機(jī)車的各個性能能夠很好的適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，將車身振動的問題很好的解決，并且在保證高速運(yùn)行的基礎(chǔ)上提高其舒適性。

2.4 輕量化技術(shù)

2.4.1 車體輕量化技術(shù)

車體輕量化的主要途徑是采用新材料和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。

傳統(tǒng)的車體材料是碳素鋼，由于預(yù)留了較大的腐蝕余量，因此自重大、壽命短。所以各國高速列車在車體設(shè)計制造中已基本采用鋁合金擠壓型材或不銹鋼材質(zhì)，使車體結(jié)構(gòu)具有無涂裝，免維修或少維修特點(diǎn)。尤其是鋁合金擠壓型材，包括異型或大截面空腹斷面型材，是目前高速列車車體結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)材料。

大量采用高分子非金屬材料作為車廂內(nèi)部設(shè)備材料也有較好的減重效果。如水箱、集便器、整體廁所、座椅等。

2.4.2 轉(zhuǎn)向架輕量化技術(shù)

轉(zhuǎn)向架重量約占車輛自重的20～30%，因此高速列車轉(zhuǎn)向架輕量化具有重要意義。各國高速列車的轉(zhuǎn)向架輕量化技術(shù)主要包括采用無搖枕結(jié)構(gòu)，構(gòu)架采用H型鋼板焊接結(jié)構(gòu)，取消端梁，采用空心車軸，車輪小型化，采用鋁合金齒輪箱和軸箱，采用交流牽引電機(jī)，制動盤輕量化，二系懸掛中采用了空氣彈簧等技術(shù)。

2.5 車間密接式連接技術(shù)

傳統(tǒng)列車連接技術(shù)，沿中心線方向間隙量最大可以超過30mm，這樣列車在行駛過程中，無論是啟動、制動還是調(diào)速等都會產(chǎn)生很大的加速度與沖擊力，很大程度上影響了列車的運(yùn)行穩(wěn)定性。隨著高速列車技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在要求高速列車之間連接間隙基本都控制在2mm以內(nèi)，存在的上下左右間隙比較小，不但可以提高列車運(yùn)行平穩(wěn)性，同時啊會對電氣線路、風(fēng)管自動對接等提供了保證。

2.6 受電弓技術(shù)

受電弓的主要技術(shù)特性應(yīng)滿足弓頭質(zhì)量小，具有良好的追隨特性;具有良好空氣動力學(xué)特性;與接觸網(wǎng)參數(shù)能很好地匹配，以獲得良好的受流性能，減少離線率;能雙向運(yùn)行，并具有防護(hù)裝置保護(hù)接觸導(dǎo)線免受損壞;結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。

總之，高速鐵路機(jī)車車輛技術(shù)的存在，對保證機(jī)車車輛運(yùn)行安全的重要保證，其牽引系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行，發(fā)揮其所具有的功能與性能，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對其的研究非常有必要。

[1]趙慶國.高速鐵路產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策研究[D].江西財經(jīng)大學(xué)，2013.

[2]孫鵬.動車組維修物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國鐵道科學(xué)研究院，2013.

[3]陳春陽.中國機(jī)車車輛業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究[D].北京交通大學(xué)，2007.