重载列车技术教学PPT课件

重 载 列 车 技 术 重载列车技术涉及的方面 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 一.重载列车概况 1．1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 1．2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、 1.3我国的情况： 1985～1990组合：固定车底（运煤） 不固 定车底6500→8000（7400） 1990～1992: 重载单元列车：大秦线等单机 6000、双机10000 1992～目前整列式5000：繁忙干线 目前:大秦线20000 1.4系统工程 运输组织方式 安全 车、线、网 → 高效 → 配套措施 相关方面…… 适应性 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 2.2列车纵向动力学 每节车 ∑Fi=ma 求解方程组 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, Fb→△Fb, 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＃ 制动力的基本特性 制动波的传递 列车管减压，各车辆制动缸压力顺序传递 相邻车辆的制动力差 △ pb取决于制动波速和升压斜率 不同制动阀的制动波速 工 况 常用制动 常用制动的缓解 紧急 列车管减压量（MPa） 0.07 0.1 0.17 0.07 0.1 0.17 GK阀（64辆C62A） 156 75 215 103阀（72辆C63A） 264 264 234 75 106 117 229 120阀（120辆C63A） 241 238 241 117 200 176 277 ABDW阀（120辆C63） 169 164 164 153 171 100 298 闸瓦的摩擦特性 闸瓦的摩擦系数随速度变化 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 三.列车纵向冲动的机理 3．1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 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。 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。 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 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 采用小间隙钩舌后车钩的连挂间隙由原来13减少到11.5mm，比原来的连挂间隙减小了41%，16号车钩9.5mm 3．2间隙效应 钩缓装置具有间隙→无阻抗行程→车辆间相对速度增大→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 3．3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 冲动的特点 纵向冲动的变化过程 调车工况与列车工况比较 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(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 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 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） 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） 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 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 4.4研究操纵技术 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 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 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 5．1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，注意后溜 下坡——缓解起动时机，必要时电制 5．2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 5．3缓解 列车状态， 缓解初速低， 减压量， 列车冲动明显大于制动 5．4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 5．5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 六.重载列车技术发展 强化：机车车辆及线路→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 6．1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 …… 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） 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) 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?) 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 ：1＋2＋1，4×1，2＋2 机车车辆新技术的逐步应用 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。 大秦线的问题 大密度条件下的适应性 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 …… 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） 6.3列车电空制动系统（ECP） 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。 ECP的有关试验数据 消除意外紧急制动(传统列车每运行10 次大约就要使用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% 列车制动波的传递 单编列车动力制动 1.单编重载列车 ,动力制动, 速度60km/h 最大动力制动 6s 压钩状态   最大车钩力随时间的变化 拉钩状态与压拉钩状态的比较 列车冲动的形状和大小均发生变化, -1400(集中)/-1200(分散), 推挽列车动力制动 压钩状态 ,前部压缩,后部拉伸,中部伸缩振动 最大车钩力约为单编一半 组合列车动力制动 压钩状态 ,如同两个单编列车,中部机车前局部伸缩振动 最大车钩力约为单编一半 单编列车紧急制动（压钩） 单编列车紧急制动（拉钩） 拉钩状态单编列车的冲动比压钩状态大得多4340 /-3668 >>1816 /-1204 说明1:车钩力超过2250后计算有误差(无缓冲器压死后的特性) 说明2:车钩力的峰值持续时间较短 推挽列车紧急制动（拉钩） 组合列车紧急制动（拉钩） 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 列车 561 263 556 1043 1492 805 1816 4340 -1399 -1211 -682 -949 -866 -595 -1204 -3668 推挽列车 906 658 610 401 615 538 899 752 -650 -704 -435 -683 -521 -168 -712 -721 组合 列车 332 478 340 613 1026 573 683 727 -626 -769 -575 -656 -564 -263 -590 -862 纵向力的设计MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714198102430_0 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） 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 2000 2500 1700 重载货车 2500 3000 2250～3560 AAR 4540 3000 2270～3630 俄罗斯 2500 3000 2000～2500 欢迎指正！ 采用小间隙钩舌后车钩的连挂间隙由原来13减少到11.5mm，比原来的连挂间隙减小了41%，16号车钩9.5mm 1.单编重载列车 ,动力制动, 速度60km/h 最大动力制动 6s 压钩状态   列车冲动的形状和大小均发生变化, -1400(集中)/-1200(分散), 压钩状态 ,前部压缩,后部拉伸,中部伸缩振动 最大车钩力约为单编一半 压钩状态 ,如同两个单编列车,中部机车前局部伸缩振动 最大车钩力约为单编一半 拉钩状态单编列车的冲动比压钩状态大得多4340 /-3668 >>1816 /-1204 说明1:车钩力超过2250后计算有误差(无缓冲器压死后的特性) 说明2:车钩力的峰值持续时间较短