车辆构造-摆式列车专题.ppt

牵引动力国家重点实验室牵引动力国家重点实验室专题一专题一 摆式列车摆式列车Topic One Tilting Train 摆式列车的基本原理是列车通过曲线时利用主动（或被动）车体倾摆技术推动车体绕一纵向中心线摆动，使车体向曲线内侧倾斜一定角度，部分或全部抵消列车通过曲线时车体未被平衡的离心加速度，以改善旅客的乘坐舒适度，提高车辆通过曲线时的运行速度。2RVF摆式列车工作原理3在既有线上进行提速的有效手段4曲线限速及提速措施曲线限速及提速措施常规列车在曲线上的最大速度常规列车在曲线上的最大速度摆式列车在曲线上的最大速度摆式列车在曲线上的最大速度5摆式列车在曲线上的最大速度限为：摆式列车在曲线上的最大速度限为：取取h=125mmh=125mm，h hd d=110mm=110mm曲线限速曲线限速 采用摆式列车可提高曲线限速采用摆式列车可提高曲线限速30-40%,30-40%,提高旅行速度提高旅行速度15-20%15-20%。曲线半径 mR250R300R350R400R500R600R1000R1500常规列车71778389100109141172摆式 列车308189961031151261621996.50931011101171311431852266在既有线上进行提速7倾摆机构的类型和特点倾摆机构的类型和特点倾摆机构的类型和特点倾摆机构的类型和特点倾摆机构的类型（驱动方式）倾摆机构的类型（驱动方式）v压缩空气倾摆机构v液压倾摆机构v机电倾摆机构9压缩空气倾摆机构压缩空气倾摆机构v有压缩空气泵站（或列车压缩空气总管）v蓄能器v控制阀v汽缸v气压管路等组成。10压缩空气倾摆机构的特点压缩空气倾摆机构的特点v优点优点：倾摆所用的压缩空气理论上来自于 列车总管，能源提供简单；没有环境污染；能量可利用蓄能器来贮存，总的能耗较低。v缺缺点点：压缩空气具有可压缩性，故倾摆控制精度不易保证；倾摆系统响应慢，频响差；由于压缩空气的压力低，所以，作动器的直径尺寸较大；系统（压缩泵、汽缸、蓄能器等）体积大。11压缩空气倾摆机构的应用压缩空气倾摆机构的应用v滚子式倾摆系统为381系EMU摆式列车采用v空气弹簧式倾摆系统为300X试验列车采用v西班牙的Talgo也用空气弹簧形式。12液压倾摆机构液压倾摆机构v液压泵v冷却器v蓄能器v比例分配阀v电液伺服控制阀v作动器v管路等作动器13液压倾摆机构的特点液压倾摆机构的特点v优点优点：作动器推力大，速度高；较高的动态特性，频响快，控制精度高；技术比较成熟。v缺点缺点：系统复杂，制造成本高；能源消耗大；由于油液易渗漏，对环境有一定污染；系统（油压泵、冷却器、蓄能器、作动器等）体积大，重量重。14ETR460的液压系统的液压系统电机冷却泵油箱蓄能器大！15液压倾摆机构的应用液压倾摆机构的应用v瑞典的X2000v意大利的ETR450、460、470v德国VT610v德国VT612v芬兰Sm200等16机电倾摆机构机电倾摆机构v交流变频调速的电机作动器v变频器v控制器作动器17机电倾摆机构的优点机电倾摆机构的优点v工作效率提高双向推力，效率高v频响特性高不会有液压弹性效应v动力源方便而且节能电v系统轻巧体积小，结构简单v环境污染小不会有泄露等问题v国产化易于实现小功率变流18机电作动器的应用机电作动器的应用v坦克德国、日本、俄罗斯（美国仍用液压）v摆式列车德国VT611 德国ICT 法国ALSTOM 意大利FIAT-SIG 瑞士的ICN19机电作动器和控制器机电作动器和控制器20控制系统控制系统21国外摆式列车国外摆式列车国外摆式列车国外摆式列车按车体倾摆方法和倾摆原理不同分为：按车体倾摆方法和倾摆原理不同分为：被动式摆式车体（无源式或自然倾摆式摆式车体）被动式摆式车体（无源式或自然倾摆式摆式车体）车体摆心在车体重心的上方，靠车辆在通过曲线时的离心力车体摆心在车体重心的上方，靠车辆在通过曲线时的离心力作用，使车体绕其摆心转动向内侧倾斜，摆动角一般小于作用，使车体绕其摆心转动向内侧倾斜，摆动角一般小于3.5o主动式摆式车体（有源式或强制式摆式车体）主动式摆式车体（有源式或强制式摆式车体）通过附加作用力的方式使车体倾摆，摆动角一般在通过附加作用力的方式使车体倾摆，摆动角一般在8 8o o1010o o23一、西班牙的一、西班牙的Talgo被动摆被动摆24TALGO摆式车体采用自然倾摆机构，带两个立柱的U形梁将两个自由轮对装在一起，形成TALGO轮对，空气弹簧固定在这两根立柱的上端。当通过曲线时，高度调整阀自动工作，空气弹簧根据车体的倾斜而变形，直到使离心力平衡。25二、意大利二、意大利ETR45026主动式摆式车体中，倾摆力的产生可通过三种方式来实现：液压式、机电式和电气式。ETR450型采用液压式的车体倾摆控制装置，车体安装在一个转动的U形摇枕上，通过两组弹簧落在构架上，其倾摆机构包括装在转向架上的两个液压缸。液压缸由微处理机监控系统控制，闭环控制中的加速度计（测离心力）和陀螺仪（测超高）控制液压倾摆机构，以便准确的确定车体倾摆角度值。27三、意大利三、意大利ETR460（液压倾摆）（液压倾摆）28ETR46029四、瑞士四、瑞士ICN（机电）（机电）30五、德国五、德国ICT31六、德国六、德国 ICT-VT605 SIEMENS32七、德国七、德国VT611采用自导向转向架33八、法国八、法国TGV摆式列车摆式列车34九、日本的摆式列车九、日本的摆式列车滚子式倾摆机构35十、瑞典的十、瑞典的X200036人字型橡胶堆定位柔性定位转向架37我国研制摆式列车情况我国研制摆式列车情况我国研制摆式列车情况我国研制摆式列车情况我国研制的摆式列车我国研制的摆式列车v采用机电作动器方式v采用径向转向架自导向和迫导向v2动6拖内燃机车牵引头车不摆v今年年底完成v我校承担3个转向架的设计和倾摆系统的研制关键技术39我国摆式列车转向架自导向径向转向架自导向径向转向架迫导向径向转向架迫导向径向转向架40摆式列车自导向转向架摆式列车自导向转向架摆式列车自导向转向架摆式列车自导向转向架41转向架设计转向架设计v倾摆机构运动学分析v倾摆机构动力学分析v倾摆机构和作动器的参数优选v关键部件（构架、轴箱、吊杆、摆枕等）强度分析v整车动力学和倾摆效果研究v径向转向架曲线通过性能分析42