高速动车论文

2024-05-20

高速动车论文（共12篇）

高速动车论文篇1

近年来, 国内高速动车组得到了快速发展, 制动技术吸收了国内外高速列车制动技术的先进经验, 并进行了自主创新, 技术水平得到了长足的进步, 完成了时速250公里速度级、时速350公里速度级以及更高速度试验列车制动系统的匹配和应用, 为高速动车组提供了安全、可靠、舒适和节能环保的制动系统。

1 制动方式

动车组制动系统按照预设的减速度控制动车组减速或停车, 按照制动方式一般分为粘着制动和非粘着制动。粘着制动即为依靠轮轨间的相互摩擦作用产生列车所需的制动力, 如通过制动缸产生的空气制动和由牵引电机产生的电制动;非粘着制动即为通过利用外阻力作用在列车上, 使列车产生制动力而停车, 如风阻制动、磁轨制动和涡流制动等。粘着制动为国内外高速动车组主要的制动力来源, 非粘着制动一般作为辅助制动方式, 在高速工况下提供所需的制动力。本文以高速动车组常用的粘着制动为基础, 对制动系统技术进行讨论。采用粘着制动方式的制动系统一般由电制动系统和空气制动系统两大部分组成, 制动时采用复合制动方式, 即电制动并用电气指令式空气制动。列车制动时, 电制动优先, 当电制动力不足时, 由空气制动进行补足, 有效降低了基础制动中制动盘和闸片的磨耗。

2 电制动系统

2.1 再生制动

牵引工况, 动车组通过受电弓接收接触网的电力, 经牵引变流器整流逆变后, 提供给牵引电机, 而在列车需要制动时, 牵引变流器控制牵引电机切断电源, 转变为发电机使用。制动时牵引电机将列车动能变为三相交流电, 由牵引变流器将此三相交流电转换为单相交流电, 再由主变压器升压后回馈到电网, 将列车运行的动能转变为电能。

2.2 电阻制动

在动车组主回路中设置制动电阻, 制动过程中当再生电量不能反馈回电网时, 由牵引电机和制动电阻构成电阻制动回路, 由制动电阻将牵引电机发出的电能变为热能消散掉。

3 空气制动系统

空气制动系统主要由制动控制装置、风源装置和基础制动装置等组成。制动控制装置是制动系统的中枢, 负责接收制动指令, 进行制动控制, 担负着制动力的计算和分配任务。风源装置为制动系统提供制动的源动力, 高速动车组上通常由主空压机和辅助空压机构成。基础制动装置为制动系统的执行机构, 将制动压力作用在车轮上, 产生轮轨摩擦力, 从而进行列车制动。制动系统主要部件在列车上的布置如图1。

3.1 制动控制装置

3.1.1 常用制动

为满足司机正常控车需要设置常用制动。常用制动指令由司机通过司机室内制动控制器发出, 制动时, 采用电空复合制动, 优先使用电制动, 电制动不足时, 由空气制动力进行补充。在常用制动情况下, 基于预先设定的制动减速度控制列车的减速或者停车。通常常用制动冲动限制在0.75m/s3内。

另外, 由列车上安装的自动列车保护系统 (ATP) 可以根据安全需要发出最小、中等和最大常用制动指令, 控制动车组减速或停车。

3.1.2 紧急制动

紧急制动是紧急情况下为使列车尽快停住而施行的制动。紧急制动一般采用两种形式:电空复合紧急制动和纯空气紧急制动两种方式。在司机设有紧急制动开关, 操纵台制动控制器上设有紧急制动位, 可由司机进行紧急制动;自动列车保护系统 (ATP) 可根据安全需要触发紧急制动停车。

为了安全保护需要, 动车组设置贯通全列的常得电紧急制动指令线, 根据紧急制动触发设置条件, 可以触发电空复合紧急制动或纯空气紧急制动, 在以下情况发生时将触发紧急制动:总风缸压力不足;列车分离时;紧急制动环路中断或失电;制动系统控制电源失电;检测到制动力不足;紧急电磁阀失电;列车超速, 自动列车保护系统 (ATP) 起作用。紧急制动距离是对高速动车组制动能力考核的一个重要指标, 动车组在干轨、平直轨道的制动距离要求如下:制动初速200km/h时, 紧急制动距离≤2, 000 m;制动初速300km/h时, 紧急制动距离≤3, 800m;制动初速350km/h时, 紧急制动距离≤6, 500 m。

3.1.3 停放制动

停放制动为动车组在无风、无电时为防止列车溜车而设置的一种制动功能。停放制动的实现有两种方式:采用储能式停放制动单元缸或采用铁靴。

储能式停放制动单元缸集成在基础制动装置上, 在停放制动缓解时, 压缩空气充入停放制动缸, 弹簧被压缩。停放制动施加时, 停放缸内的压缩空气被排出, 弹簧力施加到制动卡钳上产生制动力。动车组长时间放置, 总风压力降低到停放制动缸压力以下时, 停放制动自动施加。另外, 在装有停放制动缸的转向架两侧提供机械缓解手柄, 停放制动可以在车侧手动缓解。当停放制动按钮失效, 不能缓解停放制动时, 可操作转向架两侧的手动缓解装置进行缓解。采用铁靴进行停放制动时, 可以根据停放现场坡道、风速的大小, 选择不同型式的铁靴放置在车轮与轨道间, 防止列车溜车。

3.1.4 保持制动

为满足坡道启动要求, 动车组设置保持制动功能。停车时, 制动控制装置自动施加一定的制动力 (制动力大小根据车重和坡道预先设定) 。列车在坡道上启动时, 保持制动起作用, 防止列车溜车, 当接收到保持制动释放信号时, 保持制动自动解除。在司机室内设置保持制动旁路开关, 可将保持制动功能切除。

3.2 风源装置

3.2.1 空气压缩机装置

在进行风源装置配置时, 需核算动车组耗风量, 根据耗风量的大小选择合适排量的空气压缩机。高速动车组用空气压缩机一般采用活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机两种。

活塞式空气压缩机依靠其内部活塞往复运动产生压缩空气, 一般经过二级压缩即可得到所需压强的压缩空气。活塞式空气压缩机能够适应较宽的气压范围, 技术成熟, 成本低, 在工业领域具有广泛应用, 其缺点为噪声大, 易振动、运行平稳性差。螺杆式空气压缩机机头内部有一对互相啮合的凹凸螺杆, 其中凸齿形的称为阳螺杆, 凹齿形的称为阴螺杆。螺杆式空气压缩机通过阴、阳螺杆的转动对螺杆缝隙中的气体进行压缩, 从而产生压缩空气。螺杆式空气压缩机具有体积小、振动小、噪音低、效率高、排气压力稳定等优点, 在高速动车组上得到较多的应用。

3.2.2 干燥装置

在每台空气压缩机输出管路上设有干燥装置, 去除压缩空气中的水分, 防止管路、风缸及用气设备等的腐蚀。干燥装置一般采用双塔式干燥装置和膜式干燥装置。

3.2.3 风缸

动车组每辆车上设有总风缸、制动风缸、控制风缸, 各风缸容积根据耗风量计算确定。为防止总风压力过高, 在空气压缩机装置和在装有空气压缩机装置的车辆总风缸上装有安全阀。在各风缸底部留有排水孔, 并装有排水塞门, 防止管路和风缸内部因水汽凝结造成腐蚀。

3.3 基础制动装置

基础制动装置一般分为踏面制动和盘型制动。踏面制动为将闸瓦作用在车轮踏面上, 产生制动所需摩擦力;盘型制动为在车轴或车轮上设置制动盘, 由制动夹钳产生压紧力作用在制动闸片上, 由制动闸片和制动盘之间的摩擦力产生制动作用。时速120km/h以下的普通客车和地铁车辆较多采用踏面制动, 高速动车组采用盘型制动。

动车组的基础制动装置由制动夹钳和制动盘组成, 其中制动盘分为轴装制动盘和轮装制动盘。如图2。

在进行制动系统设计时, 需根据动车组编组形式、最高运用速度、车重以及安装空间等参数信息进行基础制动热容量计算和匹配, 从而进行制动盘数量的确定和选取。如CRH380A型动车组, 动车每轴采用2轮盘, 拖车每轴设置2轮盘和2轴盘。

长期以来, 世界各国开发了多种适合于不同运行工况的制动材料。制动盘材料曾使用过普通铸铁、普通铸钢、低合金铸铁;此后, 由于列车轻量化的需要, 又相继研究开发了特殊合金铸钢、低合金锻钢、铸铁-铸钢组合材料、c/c纤维复合材料和铝合金基复合材料等新型材料。为满足运用和安装需要, 基础制动装置向着热容量大、体积小的方向发展。

4 小结

随着高速列车技术的发展, 制动系统的总体发展趋势是以微机控制直通电空制动控制系统为基础, 以安全、可靠、舒适和环保节能为目标, 通过不断改革和创新, 最终向高度自动化、智能化方向发展。同时, 大功率制动盘、优化的制动控制模式、高可靠性的制动系统、高性能的防滑技术、非粘着制动模式的应用等都将是高速动车组制动系统的研究关键与探索方向。

摘要：随着科学技术的发展, 高速动车组制动系统的控制方式、系统配置需不断进行优化, 本文结合国内外先进的动车组制动控制方式、制动系统组成对制动控制技术进行探讨和分析。

关键词：动车组,制动系统,风源装置,基础制动

参考文献

[1]臧其吉.德国高速列车技术的发展.机车电传动, 2003.

[2]钱立新.高速动车组制动技术的最新进展.电力机车与城轨车辆, 2004.

[3]孙睿, 王月明.动车组制动技术的研究.机电产品开发与创新, 2008.

高速动车论文篇2

坚持敢于走别人没有走过的路。用最高的标准，最大的政治对待高速动车组工作，在无可借鉴，无可模仿，没有样板的情况下，他们以“只许成功不许失败”为最高目标，坚持有条件要上，没有条件创造条件也要上。

在实验中，每个司机在车上一个数字一个数字地记录，一条经验一条经验地积累，千方百计收集资料，坚持一趟车一总结，根据运行中遇到的的故障问题进行一事一例分析教育，集中各种信息从中寻找规律。为尽快学习掌握动车组高科技知识，在没有学习资料的情况下，他们主动与厂家工程技术人员搞关系，拉近乎，好从人家口里“套”出一些动车组知识。

新一代高速动车组“新”在哪篇3

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超大运量将实现超大载客量，全列定员1 026人，列车最小追踪间隔时间达到3分钟的世界最高水平，能满足年旅客输送数量亿人次的繁忙交通需求。

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节能环保应用流线型低阻力、轻量化、高性能交流传动、再生制动等节能技术，人均一百千米耗电不超过6度。再生制动形成电能返回电网，达到90%的回收率。车内材料采用低烟无毒、阻燃、抗菌等高标准环保材料，车内乘坐环境绿色环保。

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全天候运行具有较好的抗风、沙、雨、雪、雾等恶劣天气的能力，在风速不超过8级的情况下动车组可按时速350千米运行，具有全天候运行的能力。

高速动车论文篇4

关键词：4象限变流器,双边傅立叶变换,谐波分析,仿真

1 引言

交流传动的电力机车和动车组是当今世界铁路技术的发展趋势,其核心是“交-直-交”型传动系统。整流部分普遍采用4象限PWM变流器[1,2,3],其电路拓扑和电气特性与以往的韶山系列电力机车有着明显不同[4,5,6,7],具有高功率因数、低谐波含量、可实现能量的双向流动等优点。但由于谐波特性的改变,这些新型动车组及机车与已有牵引供电系统存在匹配问题,运行以来已多次发生谐振事故,造成谐波电流放大,甚至引起谐振过电压,对系统的安全运行造成威胁。因此,迫切需要开展交流传动机车和动车组谐波特性的研究工作。

目前,我国运行的交流机车和动车组的整流主电路均为单相全桥电压型变流器,但电路拓扑有所不同。CRH2型动车组采用二极管钳位式三电平4象限变流器,而其它几种车型均采用两电平4象限变流器。本文针对这两种电路拓扑,采用双边傅立叶变换方法研究了网侧谐波电流表达式,并通过Matlab软件进行了不同工况下的仿真计算。

2 4象限变流器原理

2.1 两电平4象限变流器原理

CRH1,3和5型动车组以及HXD1,2,3型电力机车的整流部分采用的是两电平4象限变流器,其主电路如图1所示。图1中,uN为牵引变压器二次侧电压,Ud为直流侧电压,LN和RN分别为二次侧等效电感和电阻,Cd为直流侧支撑电容,L2和C2构成二次滤波回路。S1~S4为可关断电力半导体开关器件,由它们构成的桥式逆变器能将中间储能回路或者负载端的能量逆变为交流;D1~D4为功率二极管,由它们构成桥式整流,能将电网的交流电能变为直流,采用一定的控制策略对S1~S4进行导通与关断控制,可以在4象限变流器的输入端,即ab端生成一个与电网同步,基波相位和幅值均可调节的脉宽调制波,记为us 。

CRH2型动车组的整流部分采用的是二极管钳位式三电平4象限变流器,其主电路如图2所示。三电平变流器的直流端存在C1和C2两个支撑电容,其主电路采用8个主开关管(S1a,S2a,S3a,S4a,S1b,S2b,S3b,S4b)和4个钳位二极管(D1~D4),每个开关管承受的电压为直流侧电压的一半,钳位二极管的作用是把桥臂上与其相连接的点上的电压钳位到零(直流电压中点的电位),并防止C1(或C2)工作时短路。

2.2 预测电流控制

为了实现高控制性能,目前4象限变流器通常采用双闭环控制系统,包括直流电压外环与交流电流内环[8,9,10,11,12,13]。电压外环为传统的PI调节器,其输出为交流电流的幅值指令i*m,

i*m=kp(U*d-Ud)+ki∫ $_{0}^{t}$ (U*d-Ud)dt (1)

式中:U*d为直流电压指令值;Ud为实测的直流电压值;kp,ki为PI调节器参数。

变压器二次侧交流电压uN可写为

$u_{Ν} = U_{Ν m} \cos (ω_{m} t) = \sqrt{2} U_{Ν} \cos (ω_{m} t) (2)$

式中:UNm为电压峰值;UN为电压有效值;ωm为角频率。

为了实现单位功率因数,则由式(1)和式(2)可得交流电流指令为

i*s=i*mcos(ωmt) (3)

双闭环控制系统中的电流内环需保证实际电流能够跟踪如式(3)所示的指令值,预测电流控制方法是较为理想的方案,其控制律为

$\begin{array}{l} u_{s}^{*} (t_{k}) = u_{Ν} (t_{k}) - R_{Ν} i_{s} (t_{k}) - \\ \frac{L_{Ν} [i_{s}^{*} (t_{k + 1}) - i_{s} (t_{k})]}{Τ_{s}} (4) \end{array}$

式中:Ts为控制周期。

预测电流控制实现简单,电流响应快速且控制精度高,当开关频率足够高时,可以实现电流的无差跟踪。

2.3PWM原理

两电平4象限变流器常采用双极性倍频PWM控制,原理如图3所示,两个反相的正弦调制波和一个三角载波进行比较,得到的脉冲信号分别用来控制a和b桥臂功率管的开关。

图4所示为三电平4象限变流器采用的反

相载波层叠的调制方法,三角载波包含反相的正向载波和负向载波[14]。依据a相调制波ua(开关管S1a,S2a,S3a,S4a所在桥臂的电压指令)与a相两载波的大小关系,生成三电平PWM信号SA的+1,0,-1。b相调制波ub与a相相差180°相位。为减少谐波含量,b相载波与a相载波相差180°相位[14]。

3 4象限变流器谐波分析

根据上述PWM的调制原理,可利用双边傅立叶级数法对4象限变流器进行谐波分析[15]。双边傅立叶分析方法可以用两种不同频率的三角函数来表示满足条件的实值函数f(t),其表达式如下:

$\begin{array}{l} f (t) = \frac{1}{2} A_{00} + \sum_{n = 1}^{\infty} [A_{0 n} \cos (n Y) + B_{0 n} \sin (n Y)] + \\ \sum_{m = 1}^{\infty} [A_{m 0} \cos (m X) + B_{m 0} \sin (m X)] + \\ \sum_{m = 1}^{\infty} \sum_{\begin{matrix} n = - \infty \\ n \neq 0 \end{matrix}}^{\infty} [A_{m n} \cos (m X + n Y) + \\ B_{m n} \sin (m X + n Y)] (5) \end{array}$

$A_{m n} + j B_{m n} = \frac{1}{2 π^{2}}$ ∫π-π∫π-πf(t)ej(mX+nY)dXdY (6)

式中:X,Y分别为两种不同的频率下随时间t变化的函数。

下文中X,Y的频率分别为调制波和载波频率。

3.1 两电平4象限变流器谐波分析

根据图3所示的两电平4象限变流器调制方式,通过计算式(6)中的积分可得到式(5)中的各个系数A00,A0n,B0n,Am0,Bm0,Amn,Bmn,从而推导出两电平4象限变流器单相电压的表达式。

图1中a,b两点相对于直流中点的电压表达式如下:

$\begin{array}{l} u_{a} (t) = \frac{1}{2} U_{d} + \frac{1}{2} Μ U_{d} \cos (ω_{m} t + β) - \\ \sum_{m = 1}^{\infty} \frac{2 U_{d}}{m π} \sin \frac{m π}{2} J_{0} (\frac{m Μ π}{2}) \cos (m ω_{c} t + m α) - \\ \sum_{m = 1}^{\infty} \sum_{\begin{matrix} n = - \infty \\ n \neq 0 \end{matrix}}^{\infty} {\frac{2 U_{d}}{m π} \sin [(m - n) \frac{π}{2}] J_{n} (\frac{m Μ π}{2}) \times \\ \cos (n ω_{m} t + m ω_{c} t + n β + m α)} (7) \end{array}$

$\begin{array}{l} u_{b} (t) = \frac{1}{2} U_{d} - \frac{1}{2} Μ U_{d} \cos (ω_{m} t + β) - \\ \sum_{m = 1}^{\infty} \frac{2 U_{d}}{m π} \sin \frac{m π}{2} J_{0} (\frac{m Μ π}{2}) \cos (m ω_{c} t + m α) - \\ \sum_{m = 1}^{\infty} \sum_{\begin{matrix} n = - \infty \\ n \neq 0 \end{matrix}}^{\infty} {\frac{2 U_{d}}{m π} \sin [(m + n) \frac{π}{2}] J_{n} (\frac{m Μ π}{2}) \times \\ \cos (n ω_{m} t + m ω_{c} t + n β + m α)} (8) \end{array}$

式中:M为调制度;ωm,ωc分别为调制波和载波的角频率;Jn为n阶贝塞尔函数;β,α分别为调制波和载波的相位。

则图1中输入电压us可由式(7)、式(8)相减而得,

us(t)=ua(t)-ub(t)

$\begin{array}{l} = Μ U_{d} \cos (ω_{m} t + β) + \\ \sum_{m = 2, 4, \dots}^{\infty} \sum_{n = \pm 1, \pm 3, \dots}^{\infty} {\frac{4 U_{d}}{m π} J_{n} (\frac{m Μ π}{2}) \cos \frac{m π}{2} \times \end{array}$

$\sin \frac{n π}{2} \cos (n ω_{m} t + m ω_{c} t + n β + m α)} (9)$

电压us中包含基波与各次谐波分量,基波电压幅值为MUd,谐波次数为(mωc/ωm+n)次,其中m= 2,4,6,…,n=±(1,3,5,…)。可见,谐波分布在载波频率的偶数倍附近,次数与载波和基波频率都有关。

3.2 三电平4象限变流器谐波分析

同理可得到三电平4象限变流器交流电压的表达式,图2中a,b两点相对于直流中点的电压表达式如下:

$\begin{array}{l} u_{a} (t) = \frac{1}{2} Μ U_{d} \cos (ω_{m} t + β) + \\ \sum_{m = 1}^{\infty} \sum_{\begin{matrix} n = - \infty \\ n \neq 0 \end{matrix}}^{\infty} [\frac{U_{d}}{m π} \sin \frac{n}{2} π J_{n} (m Μ π) \times \\ \cos (m ω_{c} t + n ω_{m} t + n β + m α)] (10) \end{array}$

$\begin{array}{l} u_{b} (t) = - \frac{1}{2} Μ U_{d} \cos (ω_{m} t + β) - \\ \sum_{m = 1}^{\infty} \sum_{\begin{matrix} n = - \infty \\ n \neq 0 \end{matrix}}^{\infty} [(- 1)^{m} \frac{U_{d}}{m π} \sin \frac{n}{2} π J_{n} (m Μ π) \times \\ \cos (m ω_{c} t + n ω_{m} t + n β + m α)] (11) \end{array}$

两式相减可得电压us的表达式为

$\begin{array}{l} u_{s} (t) = Μ U_{d} \cos (ω_{m} t + β) + \\ \sum_{m = 2, 4, \dots}^{\infty} \sum_{n = \pm 1, \pm 3, \dots}^{\infty} [\frac{2 U_{d}}{m π} J_{n} (m Μ π) \sin \frac{n}{2} π \times \\ \cos (m ω_{c} t + n ω_{m} t + n β + m α)] (12) \end{array}$

对比式(9)和式(12)可知,同样条件下,两电平与三电平变流器交流电压的谐波次数相同,但各次谐波幅值不同。

3.3 4象限变流器谐波电流分析

图5为4象限变流器交流侧的等效电路,有

$u_{Ν} (t) = u_{s} (t) + L_{Ν} \frac{d i_{s} (t)}{d t} + R_{Ν} i_{s} (t) (13)$

在实际应用中电阻RN相对于电感感抗来说很小,对输入电流谐波的影响也很小,为了计算简便,下述讨论中将其忽略。

考虑到4象限变流器输入端功率因数为1,即有输入电流的基波分量与输入电压uN同相位,将式(9)代入式(13),计算可得两电平4象限变流器输入电流的表达式为

$\begin{array}{l} i_{s} = \pm \frac{\sqrt{(Μ U_{d})^{2} - 2 U_{Ν}^{2}}}{ω_{Ν} L_{Ν}} \cos (ω_{m} t) - \\ \sum_{m = 2, 4, \dots}^{\infty} \sum_{n = \pm 1, \pm 3, \dots}^{\infty} [\frac{4 U_{d}}{m π L_{Ν} (n ω_{m} + m ω_{c})} \times \\ J_{n} (\frac{m Μ π}{2}) \cos \frac{m}{2} π \sin \frac{n}{2} π \times \\ \sin (n ω_{m} t + m ω_{c} t + n β + m α)] (14) \end{array}$

同理可得三电平四象限变流器输入电流的表达式为

$\begin{array}{l} i_{s} = \pm \frac{\sqrt{(Μ U_{d})^{2} - 2 U_{Ν}^{2}}}{ω_{Ν} L_{Ν}} \cos (ω_{m} t) - \\ \sum_{m = 2, 4, \dots}^{\infty} \sum_{n = \pm 1, \pm 3, \dots}^{\infty} [\frac{2 U_{d}}{m π L_{Ν} (n ω_{m} + m ω_{c})} \times \\ J_{n} (m Μ π) \sin \frac{n}{2} π \times \\ \sin (n ω_{m} t + m ω_{c} t + n β + m α)] (15) \end{array}$

4象限变流器处于牵引工况下,式(14)、式(15)中基波电流取“+”;处于制动工况下,式(14)、式(15) 中基波电流取“-”。

对比式(14)、式(15)可知,在同样的开关频率下,两电平和三电平4象限变流器输入电流的谐波分布次数相同,都为(mωc/ωm+n)次,但相同次数的谐波电流的幅值是不同的,与相应的贝塞尔函数值有关。通过计算可知,相同条件下三电平4象限变流器输入电流的THD要小于两电平4象限变流器。

4 仿真结果

本文针对CRH5型和CRH2型动车组两种车型,采用Matlab软件编制了4象限变流器的仿真程序。

4.1 动车组CRH5的仿真

动车组CRH5采用两电平4象限变流器进行“交-直”变换,载波频率为250Hz。对牵引和制动工况下的4象限变流器进行仿真,牵引变压器二次侧的电压和电流波形如图6所示,牵引时电压与电流同相位,制动时电压与电流反相,保证了高功率因数。

在满负荷550kW的牵引工况下,4象限变流器网侧电流频谱如图7所示。从图7中可以看出,该变流器的谐波分布在2,4,6…倍的载波频率附近,与式(14)的分析结果一致。其中7,9,11,13次谐波含量较高。

图8给出了CRH5动车组两电平4象限变流器网侧电流的THD值及主要谐波的幅值随功率变化的趋势,输出功率为负时表示制动工况。其中,图8a为仿真结果,图8b为理论计算结果,二者基本相符。可见,当功率发生变化时,4象限变流器网侧电流的THD会随之发生变动,功率的绝对值越小,则电流THD值越大。注入到牵引网的各次谐波电流幅值也会随功率变化而变化,但是变化范围不大。

4.2动车组CRH2的仿真

动车组CRH2采用三电平4象限变流器进行“交-直”变换,载波频率为1250Hz。对牵引和制动工况进行仿真,牵引变压器二次侧的电压和电流波形如图9所示,功率因数近似为1。

在满负荷1200kW的牵引工况下,变流器网侧电流频谱图如图10所示。电流谐波同样分布在2,4,6,…倍的载波频率附近,主要谐波次数为45,47,49,51,53和55次谐波,与式(15)的理论分析结果一致。但由于CRH2的载波频率较高,因此电流正弦度较CRH5有了明显改善,THD较小。

图11给出了CRH2动车组三电平4象限变流器网侧电流的THD值及主要谐波的幅值随功率变化的趋势。其中,图11a为仿真结果,图11b为理论计算结果。电流的THD随功率的增大而减小。在各次谐波中,47和53次谐波含量最高,其幅值随功率的增加缓慢下降,而注入牵引网的45,49,51和55次谐波则随功率的增加而略有增大。

5 结论

本文对两电平及三电平4象限变流器的网侧电流的谐波特性进行了理论分析,并以CRH2和CRH5型动车组为例,进行了计算机仿真,得出了下述结论。

1) 单相两电平与三电平4象限变流器的输入电流谐波均为(mωc/ωm+n)次,各次谐波的幅值与该次谐波次数及相应载波倍数m的贝塞尔函数有关。相同条件下,三电平变流器的谐波要小于两电平变流器。

2) 提高4象限变流器载波频率,可明显降低输网侧电流的谐波含量。

3) 网侧电流的THD随4象限变流器功率的增加而降低,但注入牵引网的各次谐波电流幅值变化不大。

高速动车论文篇5

说明：专业好不好，主要看适不适合自己，适合自己的才是最好的。

高速动车组驾驶专业是一个专科专业

1、高速动车组驾驶专业主要课程

高速动车组结构检修与维修、牵引电机与电器检修与维护、高速动车组制动技术、高速动车组电气控制、列车驾驶、高速动车组驾驶模拟实训、动车组机械师职业技能培训与考证等课程。

2、高速动车组驾驶专业毕业后具备的能力

培养目标

动车组构造、动车组牵引与运用、动车组安全与规章、动车组制动机、动车组电机电器、动车组辅助系统、动车组牵引与控制系统、动车组网络系统。

3、高速动车组驾驶专业就业方向与就业前景

铁路高速动车组、铁道车辆等轨道交通车辆的驾驶、检修、检查保养、调度等工作。

高速动车论文篇6

1952年，研制出新中国第一台新造蒸汽机车“八一”号。

1959年，试制成功中国第一台2000马力液力传动内燃机车；同年，研制成功中国第一辆双层客车。

1960年，试制成功中国第一列低重心轻快稳(铝合金车体)列车。

1994年，研制成功中国首批准高速客车。

1999年，研制成功中国首台交流传动内燃机车。

2005年12月26日，研制首批直线电机地铁车辆，在广州地铁四号线投入运营。

2006年7月1日，青藏铁路全线通车，公司研制的169辆铁路客车上线并首发运营。……

当中国的铁路运输进入高速时代，这个百年企业又站在新的起点上，开始了又一轮更卓越的自主创新之路——

2007年1 2月22日，时速300公里的动车组在南车四方机车车辆股份有限公司竣工下线。它的成功下线标志着中国铁路客运装备的技术水平达到了世界先进水平，中国也由此成为继日、法、德之后世界上第四个能够自主研制时速300公里动车组的国家。同时，也将中国铁路客运带入“和谐号”之后的又一全新时代。

2008年2月，一条振奋人心的消息从南车四方机车车辆股份有限公司传出：首列国产时速300公里动车组顺利完成了秦沈线的线路试验，以及铁科院环形线的型式试验，试验结果表明，国产时速300公里动车组的各项技术性能优良。这不仅标志着中国铁路客运装备的技术水平跻身世界先进行列，而且标志着南车四方的自主创新能力跨越到一个新的高度，站在了世界轨道交通装备技术的前沿。

还有一条引人注目的消息是，以南车四方为代表的装备制造企业成功研制的和谐号时速200公里动车组被评为2007年度中国十大科技新闻。

短短四年多的时间，从研制时速1 60公里列车到引进消化吸收国外先进技术设计制造时速200公里动车组，再到自主研制时速300公里动车组，南车四方展示了中国企业在自主创新征程中的超常发展速度和取得的巨大飞跃。

60列时速200公里动车组纵横驰骋

从2004年开始，中国铁路装备现代化走上了新一轮的征程，这轮新征程的突出标志就是实施国外技术引进消化吸收再创新战略，加快实现铁路装备技术与世界先进水平接轨，走出一条适合中国特色的动车组自主创新之路。

在中共中央、国务院确定的“引进先进技术、联合生产设计、打造中国品牌”总体要求下，同年10月，南车四方一举中标并承担了60列时速200公里动车组的制造任务。

引进消化吸收再创新，引进是前提条件，它决定了自主创新的起点。“引进就要向世界最先进技术看齐!”南车四方动车组自主创新之路成功的首要因素是起点高、标准高。

在铁道部的统一组织领导下，南车四方锁定了当今世界最先进、成熟的动车组技术平台，凭借长期以来在铁路机车车辆装备制造领域积累的技术基础，成功引进了时速200公里动车组的九大关键技术和十项配套技术。

消化吸收再创新是一个由靠人“输血”向自我“造血”转化的过程，是自主创新获得：生机的关键。南车四方动车组自主创新之路成功的另一个因素就是在构建了完善的研发设计体系、工艺设计体系、技：术标准体系的基础上，始终坚持“以我为主”的自主创新方式，快速实现了自我“造血”。

中国铁路无论是在轨道制式、线路条件还是自然环境上，都有自身独特的国情路情。因此，消化吸收本身就是一个再创新的过程。据统计，在南车四方制造的CRH2型时速200公里动车组的轮轨关系、弓网关系、车体外形、车内环境设计上的适应性自主创新就达到80余项。“以我为主”进行全面的改进、优化与创新，不仅满足了中国铁路与中国旅客的“个性需求”，而且牢牢掌握了技术的话语权。

2006年中国铁路第六次大提速，由南车四方制造的37列CRH2型和谐号时速200公里动车组投入运营，占整个上线运营动车组总量的71％。截至2007年11月，南车四方共向中国铁路成功交付60列时速200公里动车组，顺利完成了合同任务。目前，这60列“和谐号”CRH2型动车组已飞驰在中国的主要客运干线上，均实现了持续安全运营和质量稳定，展现出优越的技术性能。

和谐号动车组引进消化吸收再创新，走出了一条顺应时代要求、符合中国实际的创新之路，已经被实践证明是非常成功的自主创新模式。中国工程院院士冯叔瑜这样评价。

时速300公里动车组中国造

时速200公里动车组的成功推出，使南车四方全面系统掌握了动车组总成、车体、转向架等关键技术，企业的自主创新能力明显提升。然而，如何在技术上更上一层楼，自主研制时速300公里的动车组，成功实现从引进消化吸收再创新到自主研制的跨越，成为南车四方自主创新道路上突破的关键。

时速300公里动车组是目前世界上运营速度最高的动车组之一。相对于时速200公里动车组，时速300公里动车组的动力更加充沛，技术难度也更为复杂。

为攻克高速动车组的高端技术，南车四方充分利用国内技术资源优势，建立了产学研用相结合的创新机制，先后与清华大学、西南交通大学、北京交通大学、中南大学、中国铁科院、株洲电力机车研究所等高等院校和科研单位，在高速动车组的高端技术领域签署了合作协议，形成了以南车四方为主体，产学研用相结合的创新体系和创新团队。

为实现动车组轻量化、大断面铝合金型材的国产化，南车四方先后投入3000多万元联合有关供应商以及科研单位集中优势、联合攻关，终于在短时间内掌握了相关技术，成功突破了国外技术的垄断。

人才是南车四方成功实施动车组的关键因素。为培养和造就一批能够站在动车组技术发展前沿、勇于超越的高素质技术人才队伍，近年来，南车四方总计出资近2000万元，先后选派近500名优秀员工到国外进行技术交流与培训，组织31300人次参加国内培训。

一年多的时间，500多个日日夜夜，在成功攻克了动力学、系统集成、车体、转向架、牵引系统、制动系统、环境控制系统、人机界面系统等方面的技术难关后，由南车四方自主研制的国内首列时速300公里动车组终于成功下线。该动车组的中国特色和人性化的设计理念得到充分的彰显，动车组整体轻量化设计也达到世界领先水平。

首列国产时速300公里动车组成功下线后，南车四方已迅速转入批量化生产阶段，首批时速300公里动车组在经过一系列试验后，将于2008奥运会前夕在京津城际铁路正式投入运营。

创造中国品牌的高速动车组系列产品

回顾南车四方在自主创新方面所走过的道路，不难发现，他们虽然在不同的时期选择了不同的路径，却始终没有偏离提升自主技术创新能力的根本方向。

比如，近年来研制成功的世人瞩目的青藏铁路高原客车采取的是原始创新的方式，而填补国内空白的直线电机地铁车辆采取的是集成创新的方式，从时速200公里动车组到时速300公里动车组则采取的是引进消化吸收再创新到自主研制的模式。

从时速200公里到时速300公里，南车四方搭建了具有世界先进水平的高速动车组的技术平台；建成了一支由近800名研发人才、近600名支撑型技术人才和近2100名高级技能人才组成的自主创新骨干队伍：具备了动车组预研储备一代、试制一代、制造一代的持续研发制造能力。更为重要的是，如今，中国已经形成了区别于世界其它国家，符合中国国情、路情的中国自己的高速动车组技术标准体系。

创新的精髓在于不亦步亦趋地跟着别人走老路，在于“人无我有”的创造。南车四方自主创新的目标就是要创造出中国独有的、具有自主知识产权的高速动车组。

在孜孜不倦的追求中，南车四方的自主创新能力正实现着全面的增强，企业的核心竞争力正日益凸显。南车四方将研发制造出覆盖时速200公里至350公里、适应不同铁路客运需求的高速动车组系列产品。比如，为进一步增加铁路运量，南车四方将研制具有自主知识产权的16辆长大编组动车组：为适应中长距离铁路运输的需求，南车四方将研制具有自主知识产权长大编组卧铺动车组，这两种动车组将于2008年陆续下线并投入运营。更高速度等级的时速350公里动车组研制工作也已经全面启动。

具有自主知识产权长大编组的卧铺动车组为世界首创，由于其编组形式、车内的结构发生了重大变化，动车组的系统、子系统也将发生重大变化，这将是南车四方攀登世界轨道交通装备技术高峰的又一次新挑战。南车四方将在动车组系统集成、动车组转向架轮轨技术、动车组轻量化技术、动力单元分配与控制技术、空气动力学、弓网技术、环境影响、旅客界面优化改变等核心技术进行一系列自主创新。

高速动车组高压安全防护应用研究篇7

关键词：高压,接地,放电

0 引言

动车组采用25KV高压线路供电,通过受电弓、主断路器、变压器、变流器形成高压回路,为列车供电,为保证维护和修理工作的安全性,需要在作业时对高压回路接地,以保证车组作业人员的安全。各种车型的动车组都制定了严格的高压接地规程,下面以CRH5以及CRH380B系列动车组为例,介绍高压接地规程的步骤:

1 高压接地规程

1.1 CRH5型动车组

CRH5型动车组高压回路主要包括受电弓、主断路器、牵引变压器、牵引变流器组成。由司机室启用钥匙开始通过钥匙逐级锁闭替换的方式,实现对整个高压回路的接地。步骤如下:

①车组处于停止状态时,将司机室启用黑钥匙拔出,以锁闭受电弓和压缩机的控制开关。

②司机台黑钥匙插入6车三通阀控制面板,并将其顺时针转动,以释放三通阀的控制杆。将控制杆旋转以关闭半列车组的受电弓的气动阀。此时,受电弓的气动控制被设置为排气,黑色钥匙被锁闭在面板中。灰色钥匙被释放。换下6车三通阀灰钥匙,司机台无法占用,防止全列受电弓升起及主压缩机强启,同时,6车受电弓升弓气路被切断,升弓电磁阀不能得电,防止6车受电弓升起。

③6车三通阀灰钥匙换下3车三通阀两把红钥匙,3车升弓气路被切断,升弓电磁阀不能得电,防止3车受电弓升起。上述两步操作后,防止主断路器闭合。

④将3车三通阀两把红钥匙分别插入3车和6车25KV主断路器的钥匙锁闭面板中,并旋转释放接地闸刀控制杆,闭合25KV接地闸刀开关,接地闸刀开关的作用是将连接至断路器(高压断路器)上游和下游25 k V线路的牵引单元的高压回路进行接地。换下3、6车两个主断路器接地开关上的绿钥匙,两个主断路器接地开关打到接地位,实现了主电路接地。

⑤绿钥匙换钥匙交换机SC1部分(钥匙交换器位于列车长室附近列车长紧急制动手柄旁)的棕钥匙,保证主断路器接地开关始终保持在接地位。棕钥匙共6把,可以通过相应的闸刀开关对5台牵引变流器的高压电容器进行接地连接操作。第6把棕色钥匙直接与一把白色钥匙相关联。

⑥钥匙交换机SC1部分取下的棕钥匙换每个动车安装的牵引变流器接地开关白钥匙,牵引变流器接地开关打到接地位,防止牵引变流器中间直流环节带电。

⑦牵引变流器接地开关白钥匙换钥匙交换机SC2部分黄钥匙,保证牵引变流器接地开关始终保持在接地位。

按照以上步骤,完成了对高压回路的接地,可以对车顶设备(受电弓、避雷器、断路器、变阻器及测量设备)进行操作。

1.2 CRH380B系列动车组

每个牵引单元分别具备A钥匙、B钥匙,整列具备1个ZS钥匙,并且列车上每种钥匙均是唯一的,对应每种钥匙操作后能够防护的对象介绍如下:

A钥匙,在司机室故障控制面板上,当A钥匙打到关位或者锁闭位时,列车紧急断电环路断开,如此时受电弓处于升起状态,则会触发紧急降弓,从软件上实现25k V与车辆的隔离。

B钥匙,在主断路器接地开关上,当B钥匙拔出时,接地开关处于接地位,从硬件上实现列车25k V主电路接地。

ZS钥匙,在5车电气柜内部,当ZS钥匙拔出时,可以选择进行外部供电操作(用ZS钥匙打开双辅助变流器的外部供电罩板),也可以选择进行接地操作(但只能进行一项操作),此时列车紧急断电环路断开,从软件上实现25k V与车辆的隔离。如此时选择接地操作,车辆的外部中压供电将不能实施。

因此通过A、B、ZS三种钥匙的操作,可以有效的保证动车组高压作业的安全性。通过软件、硬件方面的控制对误操作导致车辆在检修时供电的可能性降到了最低。

2 高压设备放电时间测量

为验证高压接地的必要性,选取CRH5A型动车组5033A车对高压设备放电时间进行了测量。主要测量了牵引变压器一次侧回流和二次侧输出、牵引变流器辅助储能滤波电容元件及充电机储能滤波电容元件的放电时间。

牵引变压器放电时间:测试点为3车和6车牵引变压器的一次侧回流二次绕组,使用瞬态记录仪和示波器记录测量信号和时间。经测量,3车主变压器一次侧回流放电时间为0.001S,二次侧绕组放电时间为0.03s,6车主变压器一次侧回流放电时间为0.001S,二次侧绕组放电时间为0.036s。

牵引辅助变流器牵引储能滤波电容元件放电时间:测量点为7车牵引辅助变流器中间直流环节,使用瞬态记录仪和示波器记录测量信号和时间。

实测时降下受电弓,断开主断路器然后断开蓄电池,牵引变流器中间直流环节滤波电容放电时间为2.8s。

牵引辅助变流器辅助储能滤波电容元件放电时间:试验分别测量辅助变流器输入直流滤波电容和三相交流输出滤波电容两侧的电压,使用瞬态记录仪和示波器记录测量信号和时间。

经测量,辅助变流器输入直流滤波电容放电时间为2.8s,三相交流输出滤波电容放电时间为0.2s。

充电机输入电容和输出电容放电时间:试验分别对7车充电机输入电容和输出电容放电时间进行测量,放电时间为0.2s。

3 结语

高速动车组的几项关键技术篇8

关键词：动车组,关键技术,高速铁路

1概述

铁道部按照国务院提出的“引进先进技术,联合设计生产,打造中国品牌”的要求,积极采用“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术和标准,引进了世界一流动车组技术。从2004年10月开始,成功引进了川崎重工、庞巴迪、阿尔斯通、西门子的动车组先进技术,成立合资公司进行动车组的生产,至今国产化工作进展顺利。在引进先进技术基础之上做技术提升、几乎全部自主知识产权生产的最大运用速度300km/h、350km/h的高速动车组已经顺利下线,已成功运行在多条高速铁路线路上。中国高速动车组(China Railway High-speed)简称CRH,每列8辆编组,并可实现两列车联挂运行。

2 CRH2动车组的组成及主要参数(见图1)

4M+4T,8节编组,Tc+M+M+Tp+T+Mp+M+Tc;主电源:25kv,50Hz,单相交流;电动机:额定功率300kw;额定总功率:4800k W;总长:201.4m;头车长度:25.7 m;中间车长度:25 m;车体宽度:3.38 m;车体高度:3.7 m;适应站台高度:1.25 m。

3 动车组的几项关键技术

3.1 大功率电力牵引传动系统

一般近似地认为基本阻力与速度的平方成正比,所需功率与速度的三次方成正比。高速列车运行速度在300km/h以上时,空气阻力已占到总阻力的90%以上,所需功率是100km/h级列车的15倍以上。如此大幅度地增加功率,则意味着新技术的大量应用。3.1.1牵引变流器。采用新型大功率半导体器件。牵引变流器的冷却是关键技术,它要求冷却效率高、体积小、易于维修、不污染环境,冷却方式主要是风冷、油冷、水冷、沸腾冷却和热管冷却。3.1.2主变压器。是牵引传动系统中质量最重、体积最大、耗损最多的部件,尤其在动力分散式高速列车中,由于要求起动加速功率和再生制动功率大,而安装空间又有限所以主变压器损耗占到总损耗的30%。随着高温超导线材性能的提高,出现了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,具有质量轻、体积小、效率高的特点。3.1.3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。近代开发的永磁多极同步牵引电动机,由于可实现很高的转矩密度,从而有可能实现无传动齿轮的直接驱动,与带传动装置的异步牵引电机相比,具有损耗低、质量轻、噪声小、无油泄漏等优点,很有发展前途。3.1.4牵引传动控制。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,又实现了电机的直接转矩控制(DTC)和直接自控制(DSC)。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。

3.2 高速转向架。

3.2.1转向架轻量化技术。3.2.2转向架悬挂技术。3.2.3转向架驱动技术。3.2.4牵引电动机悬挂技术。

3.3 高速制动技术。

3.3.1采用复合制动方式。采用了再生制动、涡流制动技术来提高制动力。3.3.2制动控制。一般都采用电气指令直通式电空制动控制系统,以微处理机为控制中心,优先采用动力制动。与其他控制方式相比,高速时的列车空走时间最短,这是由于其制动和缓解信号均为电信号因此其反应灵敏,动作迅速,满足高速列车缩短制动距离的要求。3.3.3采用盘形制动。制动盘的材质经历了特种铸铁、铸钢和锻钢等已发展到碳纤维和铝合金复合材料。其结构向无通风式、利于散热和冷却的结构发展。闸片材质的发展方向是以粉末冶金代替合成材料,以改善制动盘的受热状况。3.3.4动力制动。再生制动还可以将部分制动能量转换成电能返回电网,有利于节能。因此,近代高速列车的动车制动均以再生制动为主。3.3.5非黏着制动。涡流制动与磁轨制动相似,不同的是磁铁不与钢轨接触,始终保持7~10mm的距离。列车制动时,利用磁场交变,在钢轨内产生感应涡流,从而产生涡流制动力。涡流制动的优点是可以无磨损地应用于紧急制动和常规制动,无需维修;同时,它的制动力是可调控的,在高速范围内具有很好的制动特性。因此,涡流制动应用于高速列车具有很好的发展前景。

3.4 高速车体技术。

3.4.1体轻量化。a.采用大型中空双面铝合金型材、双面一次焊接工艺,还有其他环保轻量的ABS材料、新工艺。b.改变车体结构:高速列车的车体采用矮车体(4000mm以下)和鼓型断面,以减小车体质量和气动阻力。c.优化结构设计。3.4.2气动外形。表面摩擦阻力主要是由于超长车体的表面与空气摩擦所造成的,它是列车总气动阻力的主要组成部分,约占26%~55%;干扰阻力是由列车底部安装在转向架上的各种悬挂部件产生的阻力及其相互之间以及与钢轨间的干扰阻力组成,根据车体底部是否安装罩盖,其大约占列车总阻力的24%~58%;还有少量车体头部正面压力和尾部涡流形成的负压力。3.4.3车体密封。

3.5 车内环境及排污技术

3.5.1噪声控制。a.轮轨噪声。轮轨噪声是高速列车的主要噪声源,车内噪声有一半以上是直接或间接由轮轨作用产生的。研究表明,轮轨噪声随车速的4次方增长,在250km/h时的轮轨噪声级为132d B(A)。除了在钢轨方面采用打磨光顺、吸声道碴材料等措施以外,还采取盘形制动代替踏面制动;在转向架上加装隔声裙和吸声材料;采用弹性车轮,提高悬挂系统的高频隔振性能等。b.气动噪声。当运行速度达300km/h以上时,高速列车的气动噪声将在总噪声声强中占主导地位。还有空气流过通风口、高压管路和车辆间联接处产生的噪声等。c.结构振动噪声。例如车体表面采用双层复合板,中填减振隔声材料;地板采用弹性材料;各种辅助装置尽量采用降噪减振结构等。d.受流系统噪声。主要措施有改变受电弓和绝缘子的结构形状;接触导线涂油;受电弓之间用母线连接;给受电弓加装防风!隔声罩等。3.5.2改善空调与通风。a.车内稳压装置。列车正常行驶时,阀门处于常开状态。而当列车进入隧道或交会时,在压力波的作用下,阀门自动关闭或保持较小的开度,以避免压力波动引起旅客的刺耳感。b.采用新型压气机。高速运行时,高速气流作用在车体表面上,形成具有负压的附面层,其绝对值随车速的提高而加大,必须采用高压头的压气机。由于附面层的负压还使风扇风量减少,使压气机压缩功增加,因此将装置的冷凝器大多放在受车速影响较少的车体下方,进风口设在车体端墙上。3.5.3清洁排污。采用具有清洁卫生、无环境污染、造价低廉、使用可靠和维修方便等优点的真空式厕所。

4 结论

高速动车组的大量应用必给国家经济带来巨大的变化,动车组技术的发展方兴未艾,在铁路管理者和工程技术人员的努力下这方面技术会有更大的进步。

参考文献

[1]萨殊利.机车总体与走行部[M].北京:北方交通大学出版社,2002.

[2]铁路机车车辆新技术培训教材:牵引传动新技术[M].成都:西南交通大学,2007.

高速动车论文篇9

随着我国高速铁路的飞速发展,如何准确预报早期故障、提出对策或建议、避免或减少事故发生在动车组运行安全性、可靠性等方面显得尤为重要。随着信息技术的发展,逐渐形成了动车组状态监控检修模式,通过分析列车状态,确定列车可靠性水平,决定检修时机,这种故障诊断技术在动车组日常监控和检修方面发挥着重要作用。

1 故障诊断系统的意义

工程应用中,机械设备的故障一般是以设备状态来定义的,通常有:正常状态、异常状态和故障状态三种。故障状态通常有一个形成过程,往往是由某种缺陷不断扩大后进一步发展形成,状态监测与故障诊断主要通过运用各种检测、测量、监视、分析和判别方法,考虑环境因素,依据所检测的信息特征对设备运行状态进行评估,判定发生故障的部位,分析故障形成的原因并预报其发展趋势,是动车组设备预知检修管理的重要依据[1]。

国外故障诊断系统自20世纪60年代以后开始发展起来,而我国也于70年代后期开展了对发达国家设备诊断技术的学习和研究,并逐步应用至铁路机车车辆以及高速动车组的日常运行维护和监测当中。

2 动车组故障诊断系统分析

2.1 动车组故障诊断系统模式

目前我国铁路的发展方向是速度更高、载重更大,这对车辆的状态、安全的实时监控和故障及时处理提出了更高要求。高速动车组是复杂系统集成,其状态监控和故障诊断也是分散于各子系统当中。动车组诊断系统,一般称为“动车组中央诊断系统”,集成在人机接口MMI中,通过嵌入在列车控制系统中的具备评估软件的控制单元,接口设计简单通俗,乘务员可随时调用列车相关声明和应用处理措施,了解各节车功能限制。

2.2 故障诊断类型及技术

动车组是高度集成的复杂系统,其故障产生的原因是多种多样的,这增加了状态监测和故障诊断的难度。对于列车设备故障诊断来说,一般可以分为功能诊断和运行诊断、定期诊断和连续诊断、直接诊断和间接诊断、简易诊断和精密诊断、在线诊断和离线诊断等几种。其中,功能诊断指针对新安装或维修的部件,检查其基本功能是否正常,并根据检测结果对其进行调整,如牵引电机、空调系统等的检修及测试;连续诊断是指采用车载仪器及计算机自动采集列车设备电压、电流、温度、频率、速度等多种状态信息,并进行连续监视,及时发现异常信息并作出预警或处理[2]。

动车组列车状态监测和故障诊断技术主要包括信号监测、特征提取、状态识别和预报决策等关键内容,通过车载传感器获取状态信息,通过提高信号采集的灵敏度和信号处理技术,去除噪声干扰,突出故障特征,发现故障后判定故障位置及原因,提出控制措施及维修决策。

2.3 动车组故障诊断架构

动车组故障诊断系统一般设计为模块化,如:制动系统及防滑保护监测;牵引辅助系统监测;门系统状态;通风空调系统;乘客信息管理系统;列车ATC系统,转向架,客室照明等。

列车故障诊断系统由系统级和列车级两个级别组成,其中系统级负责监控各相关系统部件的状态和功能,识别和分析故障原因,并向列车级系统报告;而列车级系统主要负责输出必要信息,提示相关人员,储存子系统报告等。

动车组故障诊断子系统按照有无掉电安全诊断存储可分为两种。有断电安全诊断储存的子系统,可基于外部基础条件最大限度避免连续故障,将故障原因存储在自带诊断存储器中,对应功能限制报告发送给动车组中央诊断系统。通过RS232接口,维修人员可对储存的内部信息进行读取评估。对于接触器、照明灯无数据存储的元件或系统,一般则通过二进制故障信号,经中央控制器报告给动车组中央诊断系统。相应的故障信息可传到人机交互MMI上,维护人员通过远程数据传输,对列车状态和故障作出准确判断并给出措施。

3 故障诊断系统在动车组监测中的作用

动车组状态监测与故障诊断的目的是提高运行的安全性和可用性,优化运营管理,便于运用维修,在动车组状态监测和故障预报方面主要有以下作用:

3.1 提高动车组运行可靠性和安全性

现代动车组是一种技术先进、结构复杂的装备,对设备的可靠性要求高,这种可靠性一方面通过系统部件的可靠性保证,一方面需要由状态监测和故障诊断系统来提供,依靠此系统,可以迅速识别和提示运行中发生的故障,及时采取措施消除故障,保证列车运行的安全性[3]。

3.2 为动车组维修提供重要依据

状态监测与故障诊断系统不仅可以在运行中向司乘人员提供列车运行状态、故障级别、提出排除故障措施的建议,而且还能在运行中将这些情况及时向地面人员传送,做好维修计划和备件准备,缩短列车停时。

3.3 综合检测、显示、记录、存储和数据分析功能

若状态监测与故障诊断系统发现故障,可将故障状况、等级及应采取的措施建议显示在屏幕上,同时可储存故障发生的时间、位置及相关参数值变化情况,提供地面系统进一步分析。

3.4 为动车组改进和发展提供依据

动车组状态监测与故障诊断系统积累的大量数据,不但是维修的重要依据,而且通过这些数据分析,可对动车组综合性能和各主要零部件可靠性进行分析评估,为动车组改进和发展提供重要依据。

参考文献

[1]黄学文,刘春明,冯璨,等.CRH3高速动车组故障诊断系统[J].计算机集成制造系统,2010,16(10):49-51.

[2]董韬.提高CRH2型动车组三级修调试效率的分析与对策[J].青年科学(教师版),2014,35(3):297-298.

高速动车论文篇10

1 现有技术的缺点

以往中车唐山机车车辆有限公司在对车辆进行内装时基本依靠手工, 安装误差大, 累积误差难以消除, 无法实现不同配件的互换。且工人手工操作劳动强度非常大, 容易造成体能下降, 影响安装精度及效率, 也会影响车辆整体内装效果, 且重要零部件处存在安全隐患。

目前国外发达国家已经实现用工艺装备保证车辆内装质量, 使整车安全舒适且美观程度得以保证, 取得了非常大的经济和社会效益。

2 调整装置主要技术性能

设计1种地板中心点定位调整装置, 将其置于车内中心地板上, 利用车体侧墙钢结构内侧的按精度要求加工好的小孔, 确定5个地板中心点位置, 具体结构如图1所示。

2.1 总体结构简介

该装置主体由40 mm×40 mm铝型材连接成框架结构 (见图2) , 两侧安装有定位调整螺杆, 可以顶住车体内侧墙下部加工好的小孔, 使地板中心点定位调整装置的位置大致居于地板中心, 中部支承螺杆保持整体结构稳定, 然后利用中部微调机构确定定位销准确位置, 定位销穿入地板下部方形圆孔定位块中, 地板中心点的位置得以确定。

2.2 左侧端部调整装置

左侧端部为调整螺杆装置, 安装块2的孔为一半螺纹孔一半较大通孔, 安装块1的孔为两直径不同的通孔。先将安装块1用紧固螺栓与主体框架连接, 带台阶的定位销穿入安装块1中, 然后将安装块2与框架连接, 将调整螺杆旋入安装块2, 通过旋转螺杆就可以调整定位销并使其仅能前后移动而不旋转, 实现其调整功能[1,2]。

2.3 中部调整装置

将滑块提前穿入主体框架型材中, 中心定位块用螺栓与滑块连接, 螺杆旋入定位块中且头部通过销与中心定位块连接, 旋转螺杆带动中心定位块沿主体框架横向移动。中心销穿入中心定位块中, 从而实现其左右方向尺寸的调整并通过激光测距仪确定中心销的确切位置, 再将车体地板中心定位块的孔位置对准中心销, 定位好地板中心点[3]。

2.4 右侧端部调整装置

螺杆旋入定位座中并调整到合适位置, 用螺母锁紧。右侧螺杆调整好后一般不需调整, 当车体宽度发生变化时仅需调整左侧螺杆前后移动即可。

2.5 实际应用情况

使用前需调整工装 (见图3) , 使两侧螺杆中心线与中心销同轴度不大于0.2 mm, 这样当两侧螺杆顶住车体侧墙内侧孔时, 中心销的纵向位置就能确定。中心销的横向位置由激光测距仪测量, 通过中部及端部调整装置调节。

3 结束语

该地板中心点定位调整装置结构新颖, 能准确快速地确定地板中心点位置, 并利用激光标线仪、测距仪等, 将基准转换到侧墙、车顶等便于测量操作的位置, 使车内各零部件准确快速安装, 使用效果良好。

摘要：介绍了高速动车组地板中心点定位调整装置, 该装置能准确简便地安装车厢内5个定位基准点, 使车内各零部件准确快速安装, 对车辆运行及提高使用寿命提供了有力的保证。

关键词：动车组,地板,中心点,调整装置

参考文献

[1]王文斌.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[2]蔡春源, 杨文通.机械零件设计[M].北京:冶金工业出版社, 1994.

高速动车论文篇11

关键词：牵引系统受电弓 RAM分析

中图分类号：U26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0082-01

牵引系统作为高速铁路的“心脏”和“血管”，负责为电力机车和客运专线动车组提供可靠持续的电力。列车牵引运行是将电能转换成机械能，在其运行时，受电弓将接触网单相工频交流电，经过相关的高压电气设备传输给牵引变压器，牵引变压器降压输出单相交流电共给牵引变流器，脉冲整流器将单相交流电变换成直流电，经中间直流电路的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压/频率可调的三相交流电源驱动牵引电动机，牵引电动机的转矩和转速通过齿轮变速箱传递给轮对驱动列车运行[1]。

为了提高牵引系统受电弓运行的可靠性水平，不但要对各个子系统的主要故障模式进行定性分析和建立起相应的可靠度计算模型，找到可靠性指标偏低的故障频发环节，还要研究它一旦发生故障是否在较短的时间内经过维修恢复到正常运行状态的维修性，因此该文把受电弓的可靠性和维修性作为研究重点。

1 RAM分析

RAM即系统可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可维修性（Maintainability）的缩写。RAM分析即对上述三个方面的全面分析。RAM的工作是以RAM的理论和方法分析产品的可靠性、可用性、维修性，提出设计改进的措施和方法，提高产品的RAM水平，进而提高产品质量。RAM分析方法主要包括可靠性建模、RAM指标分配和预计、故障模式、影响及危害性分析（FMECA）、故障树分析、故障报告分析和纠正措施系统、RAM验证等[2]。

2 牵引系统可靠性现状

牵引系统的可靠性是整个高速列车可靠性的重点，是在综合考虑了其自身的参数和结构特点后的研究方法。其自身具有以下特点：（1）牵引负荷不断变化，要研究它的等效电路和阻抗难度大；（2）影响沿线的通讯信号；（3）牵引供电系统的负荷有不间断、高密度的特点；（4）对实际故障记录与故障参数的记录不完善、不精确。

牵引系统可靠性的研究始于2004年，Sergo Sagareli发表了一篇有关牵引供电系统可靠性的论文，首次在国际上提出了牵引系统可靠性的概念，并建议建立一个可靠性委员会之类的机构，用来完善铁路系统的可靠性标准。目前，我国已经对牵引供电系统可靠性的问题做了一定的研究，但没有形成一定的理论体系[3]。

3 牵引系统受电弓故障

受电弓是从接触线获得电能的部件，列车运行时压缩空气通过车的各阀进入受电弓升弓装置气囊，升起受电弓，使受电弓滑板与接触线接触；降弓时，排出升弓装置气囊内压缩空气，使受电弓落下。

受电弓故障目前最为集中的是两方面的内容：（1）受电弓不能升弓；（2）受电弓拉弧。a

引起受电弓不能升弓的原因有以下几个方面：（1）气囊组装故障（A1）；（2）控制系统故障（A2）；（3）控制气源的压力小于0.3MPa（A3）；（4）截止塞门未打开（X1）；（5）钢丝绳断裂（X1）；（6）气囊破裂（X1）；（7）连版卡死（X1）；（8）气路堵塞（X1）；（9）阀体故障（X1）；（10）管路严重泄漏（X1）。

引起受电弓拉弧的原因有以下几个方面：（1）静态压力减小（A1）；（2）碳条破损（X1）；（3）阀体故障（X2）；（4）管路泄漏（X3）。

4 故障树（FTA）分析

故障树分析指用来表明产品那些组成部分的故障或外界事件或它们的组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图。根据章节3中受电弓故障原因分析，建立如下两个故障树逻辑分析过程：（1）顶事件为：受电弓不升弓；中间事件：A1，A2，A3；底时间为：X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7。引起顶事件发生的逻辑关系为：X1，X2，A1，A2至少有一个发生时，则顶事件发生；引起A1事件发生的逻辑关系为：X3，X4，至少有一个发生时，则A1发生；引起A2事件发生的逻辑关系为：X5，A3，至少有一个发生时，则A2发生；引起A3事件发生的逻辑关系为：X6，X7，至少有一个发生时，则A1发生。2）顶事件为：受电弓拉弧；中间事件：A1；底时间为：X1，X2，X3，X4。引起顶事件发生的逻辑关系为：X1，A1至少有一个发生时，则顶事件发生；引起A1事件发生的逻辑关系为：X2，A2，至少有一个发生时，则A1发生；引起A2事件发生的逻辑关系为：X3，X4，至少有一个发生时，则A2发生。

根据故障树中的分析，受电弓在设计阶段已针对诱发顶层故障的各底层事件，通过优化和改进，增加冗余设计，细化操作方法和明确维护检查周期等手段，降低了各底层事件的故障率，提高了产品的可靠性。

5 故障模式影响及危害性分析（FMECA）

故障模式影响及危害性分析（FMECA）是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及对系统造成的所有可能影响，并按照每一个故障模式的严重程度及其发生概率予以分类的一种归纳分析方法[3]。即从产品设计、生产和产品使用角度发现各种缺陷与薄弱环节，从而提高产品的可靠性水平。FMECA的结果以FMECA报告形式提供。报告内容分以下几点：（1）分析受电弓的故障模式，即受电弓不能升弓和受电弓拉弧；（2）产生原因：即章节3中的原因；（3）影响的部位：产生故障的部位；（4）故障影响：分为局部影响，高一层影响和最终影响；（5）降低故障影响采取的措施：即分析产生故障的原因，并逐条找出对应的解决措施；（6）预计采取所有措施后取得的效果：即分析原因，找出问题，提出解决方法，验证，得出解决方法是否有用。

6 结语

近年来，随着高速电气化铁路的快速发展，对牵引系统受电弓的可靠性要求越来越高。该文以故障树（FTA）分析法和故障模式影响及危害性分析（FMECA）法这两种可靠性分析方法进行分析，从而找出受电弓中的缺陷和薄弱环节，知道设计师制定和实施各种改进措施，提高整个受电弓系统的可靠性。

参考文献

[1]陆廷孝，郑鹏洲，何国伟.可靠性设计与分析[M].北京：国防工业出版社，1997.

[2]王超.机械可靠性设计[M].北京：冶金工业出版社，1992.

高速动车组技术标准体系分析研究篇12

1.1 国内标准化概况

我国通过引进消化吸收再创新的创新发展模式,自主创新,实现核心技术突破,开发了CRH系列动车组,极大推动了我国高速列车技术的发展。我国在高速动车组的设计、制造技术上已达到世界先进水平,但由于我国高速动车组发展时间较短,相对于我国高速动车组的快速发展,在高速动车组技术标准方面还存在一定差距,需要继续完善我们自己的高速动车组技术标准体系。

企业围绕动车组研发,依托国家科技支撑计划课题,结合新一代高速列车的研制,系统开展高速动车组技术标准的分析、研究、转化、提升工作;公司积极跟进,同步进行标准的制定和验证工作,从设计类、产品类、工艺类、检验类等方面系统的规划出高速动车组的技术标准体系架构和重要技术标准的制定计划,搭建高速动车组技术标准体系。

1.2 国外标准化概况

日本、欧洲高速动车组根据其国家、区域的发展形成了与其动车组产能需求相适应的设计、制造体系。

以德国为主的欧洲制造商,采用模块化为设计理念,以优化结构设计,具有良好的工艺性,采用DIN、EN和ISO相关标准。

欧盟铁路系统已经形成了以2008/57/EC指令为基础,以互通性技术规范(TSI)为实施规则,以标准为技术方案的欧盟铁路互通性技术法规体系。

2008/57/EC指令对欧洲铁路系统的总体结构和功能提出了基本要求,并以安全性、可靠性、可用性、健康、环境保护、技术互通性为基本框架,对欧洲铁路系统互通性进行了全面的规范

日本企业主要采用JIS标准,其中部分JIS标准以ISO为基础进行修改采用。其中川崎为代表的制造企业有较为完善的企业标准体系。在人员技能、设备操作、结合实际结构的作业要求、产品的质量要求等方面都有详细的规定,并且结合新技术、新工艺、新设备、新材料的应用不断地更新,可以说其企业标准比JIS标准更加全面。

2 标准体系构建原则

在公司技术标准体系表的基础上,通过对动车组产品进行分析;以高速动车组采用的技术标准为主要的研究目标,通过对引进动车组项目的消化吸收再创新工作,依托国产化项目,结合公司产品设计、制造过程,补充与完善在技术引进中所涉及的技术规范与标准。结合自主创新的CRH 380A动车组项目以及国家科技支撑计划项目内容和新一代高速列车的研制,系统地规划出高速动车组的技术标准体系架构。在此基础上,经过专业小组的讨论分析后形成设计类、产品类、工艺类、采购类、检验类等大部类标准体系。

全面与国际标准接轨,与欧标接轨,满足出口产品的需求和走出去战略的需求,建立起我们自己的高速动车组企业技术标准体系。

3 高速动车组技术标准体系分析

3.1 材料

动车组材料均为阻燃、低烟、无毒(低毒)、无卤的非延燃性材料或防火材料,执行DIN5510 -2:2009或BS6853:1999标准。除变压器输入侧特高压等特殊电缆外,所有电线、电缆均采用无卤、阻燃型,且燃烧时低烟、无毒;内装材料的环保要求符合TB/T3139-2006标准。所选用的其他材料和配件亦具有同样的要求。

动车组对影响环境因素的有关事项进行逐步控制,同时满足TB/T3138-2006 《机车车辆阻燃材料技术条件》、TB/T3139-2006 《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》的要求,提高环境保护和安全意识,充分考虑并探索选用绿色环保内装材料的可能性。

除此以外动车组中还要求符合TB/T3237-2010《动车组用内装材料阻燃技术条件》标准的要求。

3.2 防火

动车组的防火要求符合DIN5510、BS6853:1999的要求。

标准BS6853:1999、DIN5510及NF F16-101,包括了燃烧性、发烟性和毒性3方面项目测试,所以是对人体具有保障的安全规范, 应用于轨道车辆、保障乘客安全。标准在燃烧性、发烟性和毒性3方面项目测试要求各有不同,可以通过不同标准的结合来满足要求(比如美标和空客标准结合),达到对燃烧、发烟和毒性3个方面都有要求,也是安全可靠的。

铁标中目前有TB/T3138-2006《机车车辆阻燃材料技术条件》,该标准主要适用于运营速度为200km/h以下速度等级车辆,规定了列车内饰材料防火指标要求。对于运营速度为200km/h及以上车辆制定了TB/T3237-2010《动车组用内装材料阻燃技术条件》,对200km/h及以上速度级动车组的内装材料的氧指数和有害气体浓度进行了规定。同时建议修订TB/T3139-2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》,增加200km/h及以上速度级适用范围。

3.3 噪声要求

车内噪声按GB/T12816-2006 《铁道客车内部噪声限值及测量方法》执行。

高速动车组速度的提升和人们对出行乘坐舒适度要求的提升,对高速动车组的降噪设计提出了更高的要求,因此在设计过程中需充分考虑各结构的降噪设计,从而满足标准要求。

目前国内外还没有针对高速动车组降噪设计的相关规范,企业将项目开发实践过程中积累的方法、经验整理成设计规范。本标准针对高速动车组降噪设计要求,对车体降噪设计、车内降噪设计、降噪材料试验评估以及车内外噪声试验评估等综合提出规范要求。能够提高设计工作的规范性和科学性,对后续项目的开发具有重要指导意义。

3.4 可靠性要求

动车组要求动力、控制、信息传输等具有足够冗余。通过采取相应的结构与措施确保动车组及其零部件的可靠性。各种接插件有良好的定位结构,不存在插错的可能。对动车组的可靠性进行分析,分析内容包括预防性维修和与动车组相适应的维修计划等内容。对一个新开发的装置及部件,在达到开发其他目的同时,将充分考虑其可靠性,达到可靠性指标。

目前公司编制的企业标准《设计故障模式、影响分析(DFMEA)指南》,规定了设计故障模式、影响分析(DFMEA)的程序、内容与要求。用于产品设计开发过程的DFMEA分析。

根据标准体系的完整性提出编制如下标准:《轨道车辆RAMS应用指南》《高速列车通用性技术规范》《铁路机车车辆预防性防火》和《降噪设计规范》。

3.5 车体标准

考虑目前高速动车组车体强度标准的采用情况,以及标准内容的全面性、应对国际市场的适应性,对JIS E7106-2006(以下简称7106)和EN12663-1-2010标准进行了梳理、分析,逐项对比。

两个标准在大的方面是比较一致的。两者的不同点在于EN12663车体标准中的载荷值有许多都比JIS E7106标准大,若用EN12663标准考核车体强度,车体的结构能有更多的安全裕量经受住车辆运行过程中遇到的各种复杂工况,保证车体各方面的性能。由于JIS E7106标准的载荷值相对较小,所以若按JIS E7106标准考核车体结构,那么车体结构的轻量化设计就是一个追求目标,前提是要有很好的铁路运用环境支持。

通过对比分析,结合公司生产设计的动车组车体,对公司生产动车组车体的强度与JIS E7106-2006和EN12663-1-2010的符合情况如下所述:

部分车型动车组车体符合JIS E7106的要求。另一部分动车组车体强度是符合EN12663-2000标准的要求。

EN12663-1-2010在EN12663-2000标准基础上做了不少变化。对于EN12663中的车体结构稳定性的评价,我们将在车体的仿真计算中,需增加结构失稳的强度考核。

建议制定高速动车组车体技术条件的国家标准、铁道行业标准或企业标准,规定高速动车组车体的设计、制造和验收要求。

按照BS EN12663的2010年版本修订公司企业标准。

3.6 转向架标准

标准JIS E4207与国际标准UIC615-4规范中的内容是两种不同的疲劳强度设计方法,具有一定的典型性和代表性,从标准适用范围、引用标准、内容、载荷条件、评价方法等方面对两种标准进行对比分析,找出共同点与不同点。

两种标准主要集中在以下3个方面的不同:

(1)载荷方面。动载荷值的大小因线路条件、速度条件、动载荷产生的原因、动载荷的发生频率等的不同而异。因此在设计阶段,对加于构架的动载荷及由此而在焊接接头产生的动应力,精确地确定并作出严密的安全判断与实际情况是有差别的。

UIC规程建议:对通常的欧洲铁路,正常运用条件下,动载系数α=0.1,β=0.2;在线路品质低劣或在线路超高不良的条件下,上述系数则可取值高些。

JIS技术条件给出的动载荷系数只表示一般的取值范围。但是JIS技术条件在特殊载荷处理方面比UIC规程更严格,如:电机惯性动载荷方面就考虑了垂、纵、横3个方向的影响。

(2)动应力合成方面。近年来,计算(或试验)载荷工况的确定性因实际运用载荷测定的增多而不断提高,测试结果反映各种动载荷极值并不同时出现。因此,JIS技术条件中应力值均值采用代数和、应力幅值采用平方和的均方根的处理方法比UIC规程的应力均值和幅值均采用代数和的方法更接近实际。

(3)关于焊接接头的Goodman图。JIS技术条件中的接头Goodman图是一个经验的判断图,并包括焊缝未修磨和修磨后两种情况,它是在大量收集、统计日本实际车辆主要结构件在实际载荷下的实测值整理出来的,因此,它能反映实际动载荷、运用环境、结构尺寸、制造工艺和残余应力等条件对接头疲劳强度的影响。UIC规程中的焊接接头Goodman图包括对接和填角焊缝两种,其疲劳极限介于JIS技术中的焊接未修磨和修磨后两种情况之间。

通过两种标准对比分析,发现两种标准存在一定的差异,属于两种不同的设计理念,目前公司的设计体系是建立在JIS标准基础上的,但是可以通过以下几点说明目前的设计理念完全能满足欧洲标准。

(1)在强度设计时,以JIS标准为依据,同时参考了UIC标准的相关内容,如:考虑了UIC规定的超常载荷。比如,动车组及城轨车辆转向架构架在强度计算时,充分考虑了超常载荷的作用,通过计算得知,设计的结构在强度上同时满足JIS及UIC标准的规定。

(2)在构架台架试验时,充分验证构架结构满足JIS标准及UIC标准。在300公里二阶段构架台架试验时,同时按照JIS静强度试验以及暂规(暂规规定的内容与UIC规定的内容基本一致,等同于按照UIC标准进行)进行静强度及疲劳试验,结果满足强度要求;对于城轨车辆,根据业主要求,一般都按照UIC标准进行静强度及疲劳强度试验,同样能满足强度设计要求。

(3)对于按照公司目前设计体系设计出来的产品,都经过长期的线路运营考验,满足要求。

综上,对于基于JIS标准的满足公司自主创新的转向架焊接构架强度设计方法,是完全成熟的方法,建议保留完整的构架强度设计理念,在以后产品台架及线路试验中更好地验证该设计方法,完善强度设计理念,制定符合我国实际的动车组国家标准和企业标准。

3.7 电气标准

电气产品的设计主要考虑产品自身因素和外界因素,针对设计参数进行必要数据计算,同时要考虑产品或者系统验证方法。自身因素主要指电气器件本身属性和内部器件属性。外界因素主要包括工作环境和供电条件。同时还要考虑绝缘配合、安全隐患防护和电磁兼容等因素。这些因素相互影响相互制约,影响着电气产品设计、使用和维护。从下面几个方面分析高速动车组的电气标准情况。

(1)与设备自身、工作环境、绝缘匹配的标准

与产品自身、工作环境、绝缘配合主要涉及到国际标准有IEC60077-1:1999 、IEC60077-2:IEC60077-3、IEC60077-4、IEC60077-5《铁路应用机车车辆电气设备》系列标准。

GB/T21413系列标准等同采用IEC60077系列标准。

(2)供电条件

干线铁路主要采用AC25k V/50Hz供电模式,与供电有关国际标准有IEC60850:2007《轨道交通牵引供电系统电压》,国外先进地区标准有EN50163:2004《铁路设施牵引系统供电电压》,国家标准有GB/T1402-2010《轨道交通牵引供电系统电压》。而覆盖交流牵引供电,目前国内轨道交通牵引供电主要采用GB/T1402-2010标准,与IEC60850:2007相比,技术性差异在于删除了我国不存在的供电要求,并引入我国供电管理要求。就干线供电而言,GB/T1402就能满足需要。

除动力供电条件外,TB1126-1999《机车控制与照明电路标准电压》对控制系统和辅助系统供电中蓄电池供电的标准电压进行规定。

(3)安全隐患防护

电气隐患防护是按电气分级制定安全的防护原则和防护措施,防护基本原理是避免不安全的接近/接触。

机车车辆电气隐患防护措施主要分为:针对直接接触的防护措施、针对间接接触的防护措施、功率电路电气要求及可能带电的部件特殊规定。通常情况下采用的防护有绝缘防护、安装警示牌、安全连锁装置、保护性接地、安装监控装置等。

轨道交通安全隐患防护的相关标准有:EN50153:2002《铁路应用机车车辆电气隐患防护的规定》、IEC61991:2000《铁路应用机车车辆电气隐患防护的规定》、GB/T21414-2008(IEC61991:2000,IDT)《铁路应用机车车辆电气隐患防护的规定》。

(4)电磁兼容

欧洲对列车车载设备电磁兼容有比较完善的EN50121系列标准,提供了管理铁路EMC的框架,规定了各种类型车辆的电磁辐射和抗干扰要求,明确了试验程序和试验方法。标准中频率覆盖范围从0Hz~400 GHz。EN50121的最新版本为2006年,但其内容并没有太大变化,主要是一些编辑性修改。

2002年, EN50121(5部分)被IEC采纳成为国际标准IEC62236(6部分),但EN50121-3-2 和IEC62236-3-2存在两处不同。

1)抗扰度试验和限值:信号和通信,过程测量和控制端口、机箱机柜端口的射频场感应传导骚扰试验电压等级不同;

2)抗扰度试验和限值:IEC62236-3-2中机箱机柜端口增加“数字无线电话的射频电磁场辐射”环境现象。

其次,针对电子设备电磁兼容还有IEC60571:2006 铁路车辆用电子设备。

日本主要遵循JIS E5006(铁路车辆的电子设备)标准。相比EN50121-3-2和IEC62236系列标准,JIS E5006标准试验项目基本上只有电源电压变动试验、干扰试验、耐压试验、绝缘抵抗试验及瞬时停电试验等部分。

国家标准有GB/T24338-2008《轨道交通电磁兼容》,该6项标准基本等同于IEC62236:2002(六部分),只是GB/T24338.5-2008将表7的浪涌试验由IEC60571规定的试验改为按GB/T17626.5规定的试验进行。目前国内新建高铁线路较多,需收集相关电磁辐射数据和影响,确定GB/T24338后续修订工作。

GB/T25119:2010(修改采用IEC60571:2006,稍做改动)轨道交通机车车辆电子装置,但其测试要求比IEC60571:2006和JIS E5006:2005系列标准总体上稍为严格。

综上所述,提出以下解决措施建议。

(1)与设备自身、工作环境、绝缘匹配的标准

国标GB/T21413系列标准是等同采用IEC60077系列标准,基本满足现有动车组设计需求。但考虑国内各地海拔、气候的差异,还需要补充高原环境下和高寒环境下电气部件的特殊要求,由于以上环境下动车组运营经验不足,尚需搜集应用数据确认高原铁路电气适用的环境要求。

(2)供电条件

TB1126-1999只是IEC60077-1中摘取蓄电池部分,与GB/T21413.1-2008重复,因此建议标准体系中删除该标准。

(3)安全隐患防护

目前GB/T21414尚无修订需求,但CRH2型动车组采用接地电阻采用0.5Ω,与GB/T21414规定的车体与保护导体间的最大阻抗不大于0.05欧姆有所差异。所以GB/T21414不是完全适用于CRH2型车。建议针对现有产品制定相关企业标准。

(4)电磁兼容

企业标准等同采用EN50121(5部分)。标准体系中企业标准能满足动车组电磁兼容的要求。

4 结语

在铁路跨越式发展的带动下,最近几年形成了带有欧系和日系特点的两大标准体系,但都是在国外标准的基础上转化而来。随着我国高速动车组技术水平的不断提高,高速动车组技术水平已达到世界领先水平,今后制定标准,应充分采纳具有我国自主知识产权,将运用检验安全可靠的新技术转化成标准,形成完善的高速动车组标准体系。

参考文献

[1]国外铁道车辆.

[2]国外机动车辆工艺.

[3]铁道车辆.

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3.1 制动控制装置

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3.1.2 紧急制动

3.1.3 停放制动

3.1.4 保持制动

3.2 风源装置

3.2.1 空气压缩机装置

3.2.2 干燥装置

3.2.3 风缸

3.3 基础制动装置

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