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超时代先锋:一个受电弓,15米长度车头,360公里/小时不减速过弯道

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发表于 2018-10-7 11:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
超时代先锋:一个受电弓,15米长度车头,360公里/小时不减速过弯道

车辆行驶速度和弯道曲线半径的关系:
车辆行驶速度:320公里/小时(限速),弯道曲线半径最大值:8228米(8.228公里),弯道曲线半径最小值:6400米(6.4公里);
车辆行驶速度:360公里/小时(提速),弯道曲线半径最大值:9257米(9.257公里),弯道曲线半径最小值:7200米(7.2公里);
车辆行驶速度:380公里/小时(实验),弯道曲线半径最大值:9771米(9.771公里),弯道曲线半径最小值:7600米(7.6公里);
车辆行驶速度:400公里/小时(实验),弯道曲线半径最大值:10285米(10.285公里),弯道曲线半径最小值:8000米(8公里);以上单位换算(公里/小时等同km/h)
JR E5系高速电力动车组(超特急列车)设计分析
1、JR E5系高速电力动车组(超特急列车)编组:
JR E5系高速动车组为10节编组,采用动力分散式8动车2拖车设计。1-8号车厢为二等车厢,9号车厢为软座车厢,10号车厢为高级软座车厢。全车定员731人,普通车厢658人,一等车厢55人,特等车厢18人。
2、车体参数:
列车车体采用铝合金轻量化车体,车体长25000mm,宽3350mm,高3650mm,采用单向交流25kV 50Hz供电。列车主电路设备设置在M1、M2车上,每车各安放一台主变流器、PWM逆变器、整流器。牵引电机采用感应电动机,功率300kW。
3、流线型车头设计:
为了解决隧道微气压波,JR E5系列车采用E954系的箭头型车头为基础,并把车头长度定位15米。
未来高速列车,将车头设计成超尖流线型,车身设计为圆桶形,尽量减少车身截面,选用翼形受电弓,以减小列车运行时的空气阻力。
4、车辆降噪设计:
E5系列车为了降低运行噪音,采用了低噪音绝缘子、受电弓,并安装受电弓隔声板。车体间采用全包裹整流罩、车体侧面设计有吸引结构、转向架外附有盖板。车厢连接处采用全环状平滑整流罩,平滑罩通过橡胶板移动并连接两端板,可跟随车体滑动,使之不产生间隙。
5、车辆驱动系统:
E5系列车采用了双螺旋齿轮驱动结构,早期的列车传统驱动装置采用斜齿轮,当驱动和制动时,斜齿轮会产生推力,会影响到轴承的耐用性及维修保养性。双螺旋齿轮传递扭矩时不产生推力,结构上轴承不会有推力的作用。
未来新型高速列车将设计为全动车组列车,车头和每节车厢都装有驱动电机,都具有动力。更有效提高动车组的牵引运行速度和快速加速性能;
6、列车自动控制倾斜系统(在弯道曲线时):
E5系列车采用了主动式车体自动倾斜摆式装置,最大倾摆角为1.5度。高速铁路线路上的弯道曲线数据会预先保存在列车上,当列车行驶近弯道曲线时,系统按照列车行驶速度和弯道曲线半径的大小计算车体的自动倾斜角和倾斜时间,以改变空气弹簧的左右高度控制列车车体经过曲线弯道时自动倾斜角度,实现在通过4500米(4.5公里)长度的弯道曲线时不减速,保持360公里/小时的速度运行。(列车在经过弯道曲线时车体自动向转弯半径内侧倾斜)。
注意:列车运行速度V越大,惯性力越大,在经过曲线弯道时要求车体向转弯半径内侧倾斜的角度越大。反之列车速度V越慢,惯性力越小,在经过曲线弯道时要求车体向转弯半径内侧倾斜的角度越小。
相同速度条件下,曲线弯道半径R越小,惯性力越大,在经过曲线弯道时要求车体向转弯半径内侧倾斜的角度越大。反之相同速度条件下,曲线弯道半径R越大,惯性力越小,在经过曲线弯道时要求车体向转弯半径内侧倾斜的角度越小。
结论:速度V大,曲线弯道半径R小,惯性力大,要求车体向转弯半径R内侧的倾斜角度越大。
反之速度V小,曲线弯道半径R大,惯性力小,要求车体向转弯半径R内侧的倾斜角度越小。
铁路的普通曲线弯道:在一些复杂地形和困难线路,一般设计成多曲线和多弯道线路,这些普通弯道因为转弯半径较小、曲线长度短,为了保证安全,列车运行速度一般限速在200公里/小时左右。由于列车在行进这些限速区域和曲线弯道时需不断的制动减速,加剧了列车制动装置和车轮的磨损,增加了能耗,降低了铁路运行效率,延长了行车时间;
新建高速铁路的高速弯道:未来新设计的高速铁路基本上选用高架桥和直线线路,尽量避开了困难地形,曲线弯道减少了,新设计的高速弯道具有转弯半径更大、曲线距离更长,更适合先进高速列车发挥速度的性能,既保证安全又能使列车不减速,保持高速行使。从而减少了列车运行时制动减速次数,降低了列车磨损和能耗,缩短了行车时间,提高了铁路运行效率;
7、列车运行平稳控制装置:
同时列车车体与转向架之间还采用了电磁式全主动悬挂控制装置。由于轨道不平顺和外部空气的干扰引起车体横向振动时,车内的加速度传感器会将检测到的信号传递给主动控制装置,来抑制车体的晃动。
8、列车先进型受电弓设计:
E5系列车采用PS208型受电弓,E5系列车运行时只升起1个受电弓。PS208型受电弓采用多段式滑板结构,即滑板分割成几小段,每部分由弹簧支承,以提高集电性能。
未来先进高速动车组只安装一个受电弓,无论是七八节车厢的短编组列车或是十几节车厢的重联长编组列车,在运行时都只需升起一个受电弓即可;
普通动车组虽然采用动力分散式,但由于列车升起多个受电弓,在运行时噪音和能耗增大、空气阻力增大、接触网和列车电气系统维护成本增加。而新型设计高速动车组只需一个受电弓,就能从接触网取得以往其他列车多个受电弓一样的充足电能,这样不仅降低了运行噪音和维护成本,同时减小了列车行进时的空气阻力,而且更加节能环保;
9、列车信息管理系统:
E5系列车采用S-TIMS车辆信息管理系统,可进行动力运行/编组制动控制、机器设备的远程关闭、空调等设备的控制、监视和记录功能、故障监测、车上试验。
10、列车制动控制系统:
S-TIMS系统对列车制动实施控制,主要是减小头车的制动负担,并根据车辆质量来分摊制动力等。列车基础制动采用气动钳制动和再生制动。
11、高速动车组运行的可靠性:
可靠性:试验列车转向架样机经过60万km耐久性试验,达到了设定的转向架检查周期,并将振动台试验修程增加到120万km/h。转向架采用了新技术:中央紧固制动盘、均衡压力制动闸瓦、双螺旋齿轮驱动等。
12、乘坐的舒适性:
舒适度:车外噪声在75dB(分贝)以下、车内噪声低于65dB(分贝)。列车以320公里/小时通过曲线弯道时,列车横向加速度低于0.09g。全车设有主动悬挂装置,以满足列车以360公里/小时速度通过最小弯道半径4500米的曲线。
13、高速动车组运行的环境要求:
E5系列车在360公里/小时的速度运行时,车外噪音、隧道微气压波、对钢轨产生的振动等指标不能恶化。因此对列车采取了以下措施:1列列车只装1个受电弓、设计新形状受电弓罩、新型车头(15米长度)、车体侧面采用吸音材料、全列车采用整流罩包裹。
如图:
高铁E5系2.jpg

双线2.jpg

双线3.jpg



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新浪微博达人勋

发表于 2018-10-8 08:52 | 显示全部楼层
长见识了,学习中。
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新浪微博达人勋

发表于 2018-10-9 12:23 | 显示全部楼层
学习了,感谢分享!
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