高速鐵路機車車輛關鍵技術解析

王 晶

黑龍江交通職業技術學院

高速鐵路機車車輛關鍵技術解析

王 晶

黑龍江交通職業技術學院

現階段高速列車已經深人人們的生活，成為人們出行的主要交通工具，然而高速列車運行的穩定性與舒適感卻一直是相關技術人員思考的主要問題。因此為確保列車穩定運行，并一步推動我國高速鐵路行業的發展，必須要加強對高速鐵路機車車輛技術的研究，結合我國鐵路客流組織的特點和具體運行的線路條件，加強高速鐵路機車車輛關鍵技術的控制，從而推動我國高速列車運行的不斷發展。基于此本文分析了高速鐵路機車車輛關鍵技術。

高速鐵路；機車車輛；關鍵技術

1 、高速鐵路機車車輛技術發展概述

隨著科學技術的發展，我國高速鐵路機車車輛發展快速，逐漸實現了由傳統蒸汽機車牽引向內燃、電力牽引的轉換。高速鐵路機車車輛牽引傳動多為電力牽引傳動方式，即便有采用內燃牽引的高速列車也是電傳動方式。而所謂的電傳動方式就是將外部輸入的電能或者是自身產生的能源通過一整套的電能轉換與傳遞裝置，實現電能與機械能之間的轉換，以此來完成驅動牽引機車前進。以電傳動裝置所采用的牽引電動機類型可以將電動機車分為兩種，即直流電傳動方式和交流電傳動方式，其中交流電傳動方式有可分為交流同步電傳動方式與交流異步電傳動方式兩種。早期投入運行的高速鐵路機車車輛基本都是直流電傳動方式，隨著大功率可控硅變流技術的發展，三相交流傳動技術逐漸得到了應用，此后相繼出現交通同步傳動方式、交流異步傳動方式等，推動了我國高速鐵路機車車輛技術的發展。

2 、高速鐵路機車車輛關鍵技術

2.1 牽引傳動技術

高速列車和普通列車不同之處在于，高速列車的牽引設備要比較大的功率，并且其牽引機的重要比較輕，可以運行于比較惡劣的環境中，同時需要維修。高速列車的牽引設備能夠可控逆轉，加強在高速下的鉆著利用，設備中電機沒有轉換向，這樣便不會造成電機出現比較大的耗損。在高速列車中應用比較廣泛的牽引傳動技術是交一直-交變流體系，該技術被廣泛應用的原因是可以把單相交流電轉換成為可以進行調頻變壓的三相交流電，以此作為牽引力的主要牽引動力。高速列車中的交流傳動體系作用于工業行業中的交流設備中，不管是調速范圍或是控制性能都存在比較大的提升，在快速動態的響應方面存在一定的優勢，在其中可以將牽引和再生制動進行轉換，并且具有較高的運行效率以及防震性能。

2.2 復合制動技術

在高速列車的運行系統中，復合制動技術也是十分重要的技術，在選擇制動系統時，務必要將制動距離縮短，同時確保在高速制動狀態下車輪處于不滑行的狀態，減少制動系統中的簧下重量，確保高速列車運行的安全性。高速列車的制動系統一般運用危機控制電氣制動和摩擦式制動這兩種復合形式。高速列車在制動狀態下，會利用手動或是自動控制的形式進行控制，對于高速列車選擇的制動系統，特別是復合制動的形式，更要滿足能夠進行其他一些形式的轉換，使銜接能夠比較平穩，以此確保列車運行的舒適性。

2.3 高性能轉向架技術

高速列車的轉向架技術務必要保證高速列車在高速運行狀態下的平穩、舒適與安全。其一，轉向架技術的一系懸掛體統。其軸向定位的剛度與其簧下質量都能夠對直線運動的平穩性形成很大的影響。其二，在其二系懸掛系統中，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問題，尤其是垂向振動與在乘坐過程中的舒適感。高速列車在運行中的穩定與曲線通過性能是互相制約的，尤其是各個因素的參數，參數的兼容性很難與系統相匹配，例如針對其剛度的選擇，直線運行的平穩性以及曲線的通過性能之間便存在一定的矛盾，那么在這時，我們可以應用主動(半主動)的有源控制技術對其進行解決，以此讓機車的各個性能能夠很好的適應復雜的環境，將車身振動的問題很好的解決，并且在保證高速運行的基礎上提高其舒適性。

2.4 輕量化技術

2.4.1 車體輕量化技術

車體輕量化的主要途徑是采用新材料和優化結構設計。

傳統的車體材料是碳素鋼，由于預留了較大的腐蝕余量，因此自重大、壽命短。所以各國高速列車在車體設計制造中已基本采用鋁合金擠壓型材或不銹鋼材質，使車體結構具有無涂裝，免維修或少維修特點。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構的主導材料。

大量采用高分子非金屬材料作為車廂內部設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 轉向架輕量化技術

轉向架重量約占車輛自重的20～30%，因此高速列車轉向架輕量化具有重要意義。各國高速列車的轉向架輕量化技術主要包括采用無搖枕結構，構架采用H型鋼板焊接結構，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，制動盤輕量化，二系懸掛中采用了空氣彈簧等技術。

2.5 車間密接式連接技術

傳統列車連接技術，沿中心線方向間隙量最大可以超過30mm，這樣列車在行駛過程中，無論是啟動、制動還是調速等都會產生很大的加速度與沖擊力，很大程度上影響了列車的運行穩定性。隨著高速列車技術的不斷發展，現在要求高速列車之間連接間隙基本都控制在2mm以內，存在的上下左右間隙比較小，不但可以提高列車運行平穩性，同時啊會對電氣線路、風管自動對接等提供了保證。

2.6 受電弓技術

受電弓的主要技術特性應滿足弓頭質量小，具有良好的追隨特性;具有良好空氣動力學特性;與接觸網參數能很好地匹配，以獲得良好的受流性能，減少離線率;能雙向運行，并具有防護裝置保護接觸導線免受損壞;結構簡單，維修方便。

總之，高速鐵路機車車輛技術的存在，對保證機車車輛運行安全的重要保證，其牽引系統是否能夠正常運行，發揮其所具有的功能與性能，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

[1]趙慶國.高速鐵路產業發展政策研究[D].江西財經大學，2013.

[2]孫鵬.動車組維修物聯網及其關鍵技術研究[D].中國鐵道科學研究院，2013.

[3]陳春陽.中國機車車輛業創新戰略研究[D].北京交通大學，2007.