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(wèn)題。因此為確保列車穩(wěn)定運(yùn)行，并一步推動(dòng)我國(guó)高速鐵路行業(yè)的發(fā)展，必須要加強(qiáng)對(duì)高速鐵路機(jī)車車輛技術(shù)的研究，結(jié)合我國(guó)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(dòng)我國(guó)高速列車運(yùn)行的不斷發(fā)展。基于此本文分析了高速鐵路機(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(guó)高速鐵路機(jī)車車輛發(fā)展快速，逐漸實(shí)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(dòng)多為電力牽引傳動(dòng)方式，即便有采用內(nèi)燃牽引的高速列車也是電傳動(dòng)方式。而所謂的電傳動(dòng)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(guò)一整套的電能轉(zhuǎn)換與傳遞裝置，實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，以此來(lái)完成驅(qū)動(dòng)牽引機(jī)車前進(jìn)。以電傳動(dòng)裝置所采用的牽引電動(dòng)機(jī)類型可以將電動(dòng)機(jī)車分為兩種，即直流電傳動(dòng)方式和交流電傳動(dòng)方式，其中交流電傳動(dòng)方式有可分為交流同步電傳動(dòng)方式與交流異步電傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)技術(shù)逐漸得到了應(yīng)用，此后相繼出現(xiàn)交通同步傳動(dòng)方式、交流異步傳動(dòng)方式等，推動(dòng)了我國(guó)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(dòng)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(shí)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(méi)有轉(zhuǎn)換向，這樣便不會(huì)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(dòng)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(dòng)力。高速列車中的交流傳動(dòng)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(dòng)態(tài)的響應(yīng)方面存在一定的優(yōu)勢(shì)，在其中可以將牽引和再生制動(dòng)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(dòng)技術(shù)

在高速列車的運(yùn)行系統(tǒng)中，復(fù)合制動(dòng)技術(shù)也是十分重要的技術(shù)，在選擇制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，務(wù)必要將制動(dòng)距離縮短，同時(shí)確保在高速制動(dòng)狀態(tài)下車輪處于不滑行的狀態(tài)，減少制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)一般運(yùn)用危機(jī)控制電氣制動(dòng)和摩擦式制動(dòng)這兩種復(fù)合形式。高速列車在制動(dòng)狀態(tài)下，會(huì)利用手動(dòng)或是自動(dòng)控制的形式進(jìn)行控制，對(duì)于高速列車選擇的制動(dòng)系統(tǒng)，特別是復(fù)合制動(dòng)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(dòng)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(dòng)問(wèn)題，尤其是垂向振動(dòng)與在乘坐過(guò)程中的舒適感。高速列車在運(yùn)行中的穩(wěn)定與曲線通過(guò)性能是互相制約的，尤其是各個(gè)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(duì)其剛度的選擇，直線運(yùn)行的平穩(wěn)性以及曲線的通過(guò)性能之間便存在一定的矛盾，那么在這時(shí)，我們可以應(yīng)用主動(dòng)(半主動(dòng))的有源控制技術(shù)對(duì)其進(jìn)行解決，以此讓機(jī)車的各個(gè)性能能夠很好的適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，將車身振動(dòng)的問(wèn)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(jì)。

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(guó)高速列車在車體設(shè)計(jì)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(wú)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(guó)高速列車的轉(zhuǎn)向架輕量化技術(shù)主要包括采用無(wú)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(dòng)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(guò)30mm，這樣列車在行駛過(guò)程中，無(wú)論是啟動(dòng)、制動(dòng)還是調(diào)速等都會(huì)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(shí)啊會(huì)對(duì)電氣線路、風(fēng)管自動(dòng)對(duì)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(dòng)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(jiǎn)單，維修方便。

總之，高速鐵路機(jī)車車輛技術(shù)的存在，對(duì)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(duì)其的研究非常有必要。

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

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

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