重载列车技术.pptx

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1、一.重载列车概况11定义：列车重量5000T，轴重25T，年运量2000万吨 新变化：列车重量8000T，轴重27T，年运量4000万吨第1页/共62页12类型：重载单元列车1958年美国，单一车辆、固定编组、循环运输组合列车1969年苏联，两列普列、局部区段、超重超长列车1979年苏联，单机或多机、列车重量大、正常运输、第2页/共62页1.3我国的情况：19851990组合：固定车底（运煤）不固 定车底65008000（7400）19901992:重载单元列车：大秦线等单机 6000、双机100001992目前整列式5000：繁忙干线目前:大秦线20000第3页/共62页1.4系统工程运输组

2、织方式 安全车、线、网 高效 配套措施相关方面 适应性第4页/共62页二.重载列车动力学2.1相关学科牵引计算学、车辆动力学、列车纵向、横向、垂向动力学、列车线路耦合动力学 目的方法第5页/共62页2.2列车纵向动力学 每节车 Fi=ma 求解方程组 第6页/共62页各作用力的基本特性Fi牵引力、制动力、钩缓装置作用力、阻力 及其它作用力GK，103，120,ECP,FbFb,制动力：制动缸压力，波速，斜率，闸瓦摩擦系数Fc钩缓装置作用力：特性、间隙2#，3#，MX，MT，胶泥；2#，13，16，17第7页/共62页制动力的基本特性第8页/共62页制动波的传递列车管减压，各车辆制动缸压力顺序传

3、递第9页/共62页相邻车辆的制动力差 pb取决于制动波速和升压斜率第10页/共62页不同制动阀的制动波速工工 况况 常用制动常用制动 常用制动的缓解常用制动的缓解 紧急紧急列车管减压列车管减压量（量（MPa）0.070.070.10.10.170.170.070.07 0.10.10.170.17GKGK阀（阀（6464辆辆C C62A62A）15675215103103阀（阀（7272辆辆C C63A63A）26426423475106 117 229120120阀（阀（120120辆辆C C63A63A）241238241117 200 176 277ABDWABDW阀（阀（120120辆

4、辆C C6363）169164164153 171 100 298第11页/共62页闸瓦的摩擦特性闸瓦的摩擦系数随速度变化第12页/共62页缓冲器的特性缓冲器的特性：落锤试验、静压试验列车工况动态特性：取落锤试验的包络线第13页/共62页三.列车纵向冲动的机理31基本过程列车变工况：起动、制动、缓解、调速示例：乘坐火车（纵向、垂向、横向）激扰源从前部逐渐挤压整列受压从后部逐渐反弹受拉整列受拉振动衰减第14页/共62页稳定工况稳定工况：列车在不变的或缓慢变化的牵引力、动力制动力的作用下，做匀速或减速运动的运动工况。在稳定工况中，列车的纵向冲动较小。全列车的各节车的加速度基本相同。第15页/共62

5、页过渡工况过渡工况：即在较短的时间内，列车从一种操纵状态过渡到另一种操纵状态。这时列车中的纵向冲动将会很大。过渡工况：列车起动、急剧地增加或卸除牵引力、制动、列车通过坡道起伏较大的线路断面时的运动及调车作业中车辆的碰撞。第16页/共62页列车的初始状态列车变化工况时的初始状态钩缓装置的结构间隙第17页/共62页钩缓装置的间隙一对钩缓装置存在40mm左右的间隙，考虑到磨损，间隙有可能增加到60mm，70辆编组的5000t列车，可达4.2m。考虑缓冲器初始阶段阻抗力，间隙更大小间隙车钩，甚至无间隙牵引杆提高缓冲器初始阶段刚度，增大阻抗力第18页/共62页32间隙效应钩缓装置具有间隙无阻抗行程车辆间

6、相对速度增大冲撞作用车辆聚集后再冲撞列车纵向冲动列车变工况时的车钩状态间隙效应列车纵向冲动的大小和形态有利：便于列车起动(过去滑动轴承，坡道起动)不利：列车纵向冲动明显增大第19页/共62页33冲动的特点冲击：列车变工况时的车辆间相对运动具有冲击的特点，聚集：车辆不断冲撞聚集，形成列车纵向冲动振动：列车纵向冲动总体上具有振动的特点，逐渐衰减第20页/共62页冲动的特点第21页/共62页纵向冲动的变化过程第22页/共62页调车工况与列车工况比较第23页/共62页调车工况与列车工况比较冲动的主要特点调车工况列车工况同时冲撞车辆数少多车组辆数的影响基本无影响影响很大相邻车辆的速差 高（调车速度）低(

7、工况、间隙)冲撞延续时间短长缓冲器工作曲线圆滑、完整不连续锯齿形车钩间隙的影响基本无影响影响很大第24页/共62页四.主要技术问题4.1列车纵向冲动4.2既有装备开行重载列车4.3新型装备的发展方向4.4研究操纵技术4.5研究安全技术第25页/共62页4.1列车纵向冲动列车纵向冲动随长度增加明显增加，导致安全性降低、故障增多涉及一系列问题 动力学（断钩、脱轨、钩缓破损、）制动安全性（可靠性、充风不足、缓解）操纵合理性（不同操纵方法的影响）运输组织（编组、运营）第26页/共62页4.2既有装备开行重载列车系统的方法：全面、理论、试验、实践列车的编组：辆数、机车的动力制动、车辆的轴重、钩缓装置、制

8、动阀）列车的开行：运行条件（限速、停车缓解、技规要求）、主辅机车的联系（对讲机、同步装置）特殊要求：特殊操纵技术、突破技规要求、编组要求（机车、空重车、关门车）第27页/共62页4.3新型装备的发展方向技术政策的长期指导性重载列车相对于普通货物列车一般技术与特殊技术技术的连续性与突破技术安全性技术经济性第28页/共62页4.3新型装备的发展方向制动机：辆数、波速，斜率，闸瓦摩擦系数 GK，103，120,ECP,车钩：强度、间隙2#，13，16，17缓冲器：特性、容量、形式 2#，3#，MX，MT，胶泥；主辅机同步装置：功能、可靠性机车动力制动：制动达到或超过牵引功率第29页/共62页4.4研

9、究操纵技术正常安全运行依靠先进的技术装备和合理的操纵技术技术装备的发展要和操纵技术相适应不同的条件需要相应的操纵技术合理的操纵技术：经验、了解装备特性、动力学特性、运行要求第30页/共62页4.5研究安全技术列车安全性随长度增加明显降低一系列问题突出（脱轨、安全性降低）制动问题:缓解不良、意外制动、充风不足、动力制动:限制问题主辅机车的通讯第31页/共62页五.操纵技术操纵难度更大（相对于客运、普通）影响因素更多(多机、多车、多坡道）可控性更差（牵引或制动、首尾差别）必须了解列车基本特性操纵的预见性第32页/共62页51起动列车状态，缓解起动时机，手柄快慢平道平稳起动，平稳加速上坡缓解起动时机

10、，注意后溜下坡缓解起动时机，必要时电制第33页/共62页52制动列车状态:拉伸与压缩，机车先单独制动制动初速：减速慢，必要时提前制动减压量：一般小减压量制动，列车管漏 泄，制动作用增强第34页/共62页53缓解列车状态，缓解初速低，减压量，列车冲动明显大于制动第35页/共62页54充风不足多次循环制动后可能导致列车尾部充风不足，尤其在长大下坡道紧急制动后缓解，列车下溜（即使电阻制动）严重充风不足第36页/共62页55动力制动调速制动的原则：动力制动为主、空气制动为辅减轻冲动、保证充风、减少循环次数动力制动与脱轨安全性 使用限制、对车钩的要求第37页/共62页六.重载列车技术发展强化：机车车辆及

11、线路提高承载能力改善：利用现代技术减轻列车纵向冲动匹配：强化与改善的协调发展：阶跃式第38页/共62页61国外第二代单元列车 1984年加拿大太平洋铁路提出：发展第二代单元列车技术措施：无间隙牵引杆 多路机车遥控系统 车辆径向转向架 第39页/共62页列车组成车组（用无间隙牵引杆连接10节车辆形成车组）列车单元（用车钩缓冲器连接车组形成列车单元）单元列车（多个列车单元连接，列车管不连，由该单元的机车接受头部机车遥控）第40页/共62页效益减轻列车纵向冲动约90解决长大列车空气制动问题(意外、不可靠、缓解时间长、制动装置复杂化)减少90车钩缓冲器车体自重大大减轻(自重/载重为1/5)第41页/共

12、62页问题车辆运用中故障维修不方便多路机车遥控系统的可靠性(列车管不连?)第42页/共62页6.2 大秦线两万吨级重载列车大秦线设计万吨重载列车技术措施 无间隙牵引杆逐步实施 多路机车遥控系统利用 LOCOTRO：121，41，22机车车辆新技术的逐步应用第43页/共62页Locotrol与两万吨级重载列车GSM-R技术与Locotrol技术的结合,800MHz数据电台与Locotrol技术的结合单套Locotrol系统与SS4机车的结合,以及2台和谐型大功率机车加可控列尾方式年运量由2002年的1 亿 t提高到2007年的3亿t,是原设计能力的3倍。第44页/共62页大秦线的问题大密度条件下

13、的适应性车辆运用中故障维修不方便LOCOTRO 系统的可靠性?与我国运用条件的匹配（减压速度作为判断依据）动力制动的限制 第45页/共62页大秦线两万吨级重载列车主要编组方式 单编(机车均在头部，车辆210辆）推挽(头部机车+车辆210辆+尾部机车）组合(机车+车辆105辆+机车+车辆105辆）第46页/共62页6.3列车电空制动系统（ECPECP）物列车电空制动系统（ECP）是一种电子控制的直通式空气制动系统。该系统直接用计算机控制列车中每辆货车制动缸的制动和缓解，使重载列车的所有车辆制动、缓解动作保持一致。第47页/共62页ECPECP的有关试验数据消除意外紧急制动(传统列车每运行10 次

14、大约就要使用1 次)闸瓦走行里程提高27%车钩断裂减少7%燃油消耗减少5%第48页/共62页列车制动波的传递第49页/共62页单编列车动力制动第50页/共62页最大车钩力随时间的变化第51页/共62页拉钩状态与压拉钩状态的比较第52页/共62页推挽列车动力制动第53页/共62页组合列车动力制动第54页/共62页单编列车紧急制动（压钩）第55页/共62页单编列车紧急制动（拉钩）第56页/共62页推挽列车紧急制动（拉钩）第57页/共62页组合列车紧急制动（拉钩）第58页/共62页不同工况的最大车钩力工况动力制动常用制动制动缓解紧急制动状态压钩拉钩压钩拉钩压钩拉钩压钩拉钩单编单编列车列车561263

15、 556 1043 1492 805 1816 4340-1399-1211-682-949-866-595-1204-3668 推挽推挽列车列车906658610401 615 538 899 752-650-704-435-683-521-168-712-721 组合列车332 478 340 6131026573 683727-626-769-575-656-564-263-590-862 第59页/共62页纵向力的设计标准纵向力(kN)车体(静压)车钩(破坏)缓冲器阻抗力(额定最大)通用货车200025001700重载货车2500300022503560AAR4540300022703630俄罗斯2500300020002500铁科建议指标：最大车钩力1000 kN（正常工况）或最大车钩力 2250 kN（紧急制动）第60页/共62页欢迎指正！第61页/共62页谢谢您的观看！第62页/共62页