FXD3-J型動車組動力車總體技術(shù)研究

朱 飛

（中國鐵路成都局集團(tuán)有限公司重慶機(jī)務(wù)段，重慶 400000）

基于我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的趨勢下，游客出行理念也發(fā)生了相應(yīng)的變化，基于線路車廂配置資源保持不變的基礎(chǔ)上，積極開發(fā)低軸重動力集中動車組動力車能夠與當(dāng)前已有線開行動車組的需求保持一致，借助于已有線的運(yùn)輸資源以及機(jī)車的檢修資源來迎合運(yùn)輸需求。鑒于此，探索FXD3-J型動車組動力車總體技術(shù)，旨在為類似工作提供重要的參考依據(jù)。

1.動力車的顯著特征與技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

1.1 動力車的顯著特征

第一，通過對設(shè)備布置動力的深度剖析，我們可以從中了解到其通常是將以下幾種結(jié)構(gòu)當(dāng)作主要結(jié)構(gòu)方式：一是單司機(jī)室；二是中間貫通道結(jié)構(gòu)。針對機(jī)械間關(guān)鍵設(shè)備來說，需要在充分結(jié)合相關(guān)原則的基礎(chǔ)上加以設(shè)置，最后還要充分利用B0-B0轉(zhuǎn)向架；針對尾部而言，其應(yīng)當(dāng)設(shè)置和客車互相銜接的通過門[1]。第二，結(jié)合相關(guān)實(shí)踐調(diào)查可知，主電路主要采取了以下幾點(diǎn)：一是全去耦、輕量化牽引變壓器；二是輕量化、大容量牽引電機(jī)等。第三，對輔助電路動力車內(nèi)部進(jìn)行分析后，可以發(fā)現(xiàn)：其里面存在的輔助變流器不單單一起匯集到指定的地方以外，而且還在一定程度上由牽引變壓器2個輔助繞組供電，同時還與牽引系統(tǒng)呈現(xiàn)出解耦的態(tài)勢。第四，通過對列車通電系統(tǒng)的分析，我們可以得知該系統(tǒng)一般是借助于邊延期二次側(cè)繞組進(jìn)行供電的，同時也對四象限整流技術(shù)進(jìn)行了充分利用，從中可以發(fā)現(xiàn)每一組列車供電模塊輸出功率都是200 kW。第五，針對控制網(wǎng)絡(luò)來說，其對兩級總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了充分利用，具體分為以下幾個部分：一是列車級總線；二是車輛級總線。對車輛級總線進(jìn)行深入分析后可知，其一般在車內(nèi)設(shè)備監(jiān)督通信方面發(fā)揮出了不容小覷的價值；第六，針對通風(fēng)方式來說，其通常將以下幾點(diǎn)當(dāng)作核心內(nèi)容：一是獨(dú)立通風(fēng)冷卻；二是機(jī)械間正壓技術(shù)，就通風(fēng)機(jī)來說，其主要以鋁制風(fēng)機(jī)為主；第七，通過對車體動車車體的分析，我們可以從中了解到其屬于中間內(nèi)貫通道式單司機(jī)室整體承載結(jié)構(gòu)，同時也對單層鋁合金活動頂蓋進(jìn)行了充分運(yùn)用；對流線形司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究后可知，其實(shí)際上是在充分利用板梁結(jié)構(gòu)方式的基礎(chǔ)上形成框架的，而頭罩往往是采取玻璃鋼整體成型方案。第八，通常情況下，轉(zhuǎn)向架輕量化轉(zhuǎn)向架存在一定數(shù)量的驅(qū)動裝置。結(jié)合相關(guān)實(shí)踐調(diào)查可知，其一般由以下幾個部分一起構(gòu)成：一是牽引電機(jī)；二是空心軸裝配；三是六連桿等。第九，在深度剖析空氣制動系統(tǒng)制動的基礎(chǔ)上，可以得知：其實(shí)際上是將自動式制動機(jī)+電空制動當(dāng)作主要方式的。第十，無論是針對安全防護(hù)還是監(jiān)測診斷機(jī)車來說，都對以下幾種裝置進(jìn)行了科學(xué)安裝：一是CTCS裝置；二是6A裝置等，同時還在指定的地方安裝了與之相匹配的高壓安全聯(lián)鎖裝置，同時針對車外懸掛部件來說，其主要將防脫落設(shè)計(jì)當(dāng)作主要設(shè)計(jì)方式。

1.2 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

對一體化接口和維護(hù)開展動力車和拖車機(jī)電一體化接口技術(shù)分析，就已有動力車及拖車修程修制，制定出切實(shí)可行的維護(hù)周期，旨在將其利用率加以提升。其次，快速啟停能力為與動車組啟停標(biāo)準(zhǔn)相吻合，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)將目光放在以下探索中：一是動力車牽引/制動控制；二是拖車制動系統(tǒng)熱負(fù)荷能力的適應(yīng)性。再次，動力學(xué)基于不同牽引模式以及不同編組模式下動力集中動車組動力學(xué)研究，促使動車組運(yùn)行穩(wěn)定性得到有效保證。最后，車體剛度和模態(tài)重點(diǎn)研究中部大開門拖車車體剛度及其模態(tài)，旨在與動車組運(yùn)行需求相匹配[2]。

2.FXD3-J型動車組動力車總體技術(shù)指標(biāo)

2.1 速度等級的明確

對有關(guān)技術(shù)政策進(jìn)行深度剖析之后可以得到如下幾點(diǎn)信息：一是客貨運(yùn)共線的主要干線速度等級最高為200 km/h；二是客運(yùn)專線速度等級為200～350 km/h。倘若想要與相關(guān)要求相匹配，那么這個時候就要求相關(guān)人員要在動力車達(dá)到指定等級的同時對其加大開發(fā)與研究力度，同時還要覆蓋160 km/h及以下各速度等級的旅客運(yùn)輸。

2.2 限界的明確

倘若想要讓以下幾個方面均滿足相關(guān)要求：一是干線鐵路；二是客運(yùn)專線互聯(lián)互通，那么就要采取針對性的手段確保外形尺寸和相關(guān)電力機(jī)車限界要求相吻合[3]。在對車體截面進(jìn)行設(shè)計(jì)時，可采用一體化設(shè)計(jì)，保證與拖車之間的結(jié)合更加緊密。車體的后端不主要通過設(shè)置過渡導(dǎo)流罩的方式，讓拖車的高度差得到有效調(diào)整。通常情況下，車體下部會設(shè)置導(dǎo)流罩和裙板；變壓器兩側(cè)的群板上，會被設(shè)置兩個檢修窗口，以保證后續(xù)的檢測工作可以定期開展，維護(hù)車體的運(yùn)作穩(wěn)定性。

2.3 動力車總體布設(shè)情況

通常情況下，F(xiàn)XD3-J型動力車多為四軸單獨(dú)司機(jī)室設(shè)置。同時，為保證車體在運(yùn)行過程中不會受到較大的外部阻力，會采用流線型的設(shè)計(jì)；并在車身的前端設(shè)置車鉤開閉機(jī)構(gòu)和司機(jī)室；設(shè)置在機(jī)械室內(nèi)的中央貫通道寬度可達(dá)700 mm；同時，牽引變流器、復(fù)合冷卻器等機(jī)械設(shè)備會被設(shè)置在車內(nèi)，并采用平面斜對稱的方式進(jìn)行布置；動力車設(shè)備布置如圖2所示。車體下部一般會設(shè)有兩臺兩軸轉(zhuǎn)向架以及一個主變壓器，而車頂位置會設(shè)有兩臺受電弓和兩臺車頂避雷器；車軸軸頭部位會安裝四個接地裝置，在車內(nèi)的高壓柜中還會連接網(wǎng)側(cè)高壓電器；對司機(jī)駕駛室進(jìn)行深入分析后可知，其兩邊都設(shè)置了與之相匹配的側(cè)窗，這個窗戶能夠開啟，同時還要在后墻的指定地方安裝相應(yīng)的門；站在客觀的角度出發(fā)來講，司機(jī)室主要由以下設(shè)備共同組成：一是操縱臺設(shè)備；二是前墻設(shè)備；三是后墻設(shè)備；四是左側(cè)墻設(shè)備；五是右側(cè)墻設(shè)備；六是頂面設(shè)備。室中還會配備兩個駕駛員座椅。車外設(shè)備包括頭燈標(biāo)志、輔照燈、車端連接設(shè)備等，動力車主要采用獨(dú)立通風(fēng)方式，與此同時，共有三個通風(fēng)支路來保證獨(dú)立通風(fēng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，讓車體內(nèi)的空氣可以與外部環(huán)境自由交換，針對通風(fēng)支路來說，其通常由以下幾個部分一起構(gòu)成：一是牽引電機(jī)通風(fēng)支路；二是冷卻通風(fēng)支路；三是壓縮機(jī)通風(fēng)散熱支路。

2.4 牽引制動特性

結(jié)合我國動車組動力車總體技術(shù)使用方面的要求，針對160 km/h速度等級的動力集中動車組通常可以分為以下幾種形式：一種是“1動1控+7輛拖車”的短編方案；另一種是“2動+16輛拖車”的長編方案。為了保證固定編組能夠讓動車組相對動力得到分散，相關(guān)工作人員可依據(jù)市場需求來采用不同編組形式，讓動力集中動車組車承載重量與車輛基本持平，例如，固定編組形式為“1Mc+xT+1Tc”,“1Mc+xT+1Mc”，這可保證車輛編組基于不同速度下其以下幾種參數(shù)均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：一是剩余加速度；二是啟動平均加速度[4]。

2.5 對軸重加以明確

在對動力車軸設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)對編組載客量和牽引性能綜合考量，旨在讓二者適應(yīng)性得到有效保障。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)建議相關(guān)人員需要對以下幾點(diǎn)予以高度重視：第一，動力車設(shè)計(jì)軸重成19.5 t ；第二，無論是針對哪根動軸的實(shí)際軸重來說，均要和動力車實(shí)際平均軸重之間的數(shù)值之差保持在2%的范圍內(nèi)為宜。第三，對于動力車的車輪輪重而言，其和該軸平均輪中之差應(yīng)當(dāng)保持在小于該輪平均輪重3%的范圍內(nèi)為宜。第四，整車左右兩側(cè)的輪重差不得超過動力車總重的1%。

2.6 重視運(yùn)營維護(hù)

從我國當(dāng)前的動車組使用的檢修體制上看，最為常見的一種體制為計(jì)劃性預(yù)防檢修，共可分為五級修程。其中，一級檢修以及二級檢修屬于運(yùn)用檢修；三級檢修、四級檢修以及五級檢修屬于高級檢修，通常是在具備一定資歷的單位實(shí)施。從客觀的角度出發(fā)來講，動車組運(yùn)用維修通常以走行公里周期為主、時間周期為輔的檢修模式。這是因?yàn)閯恿袆榆嚱M主要以固定編組模式為主，其檢修環(huán)節(jié)讓以下方面發(fā)生了質(zhì)的改變：一是機(jī)車維護(hù)形式；二是車輛維護(hù)行為。在充分結(jié)合以下幾個方面基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)運(yùn)營維護(hù)目的：一是已有機(jī)車檢修資源；二是客車檢修資源；具體維護(hù)過程中，還應(yīng)當(dāng)確保動力車與拖車處于解編狀態(tài)，這個步驟應(yīng)當(dāng)分別在以下幾個地方進(jìn)行：一是機(jī)務(wù)段；二是車輛段。針對既有客車和機(jī)車修程對比，請1所示。

表1 既有客車與機(jī)車修程對比

3.環(huán)保效果

從客觀的角度出發(fā)來講，無論是針對動力集中動車組設(shè)計(jì)制造所使用的材料來說，還是就部件防火而言，均要實(shí)施以下幾種標(biāo)準(zhǔn)：一是DIN5510—2003,2級標(biāo)準(zhǔn)；二是GB6771標(biāo)準(zhǔn)，旨在盡可能地預(yù)防火災(zāi)形勢進(jìn)一步蔓延。對牽引設(shè)備進(jìn)行深度剖析后可知，其一般匯集在動力車的上面，基于這種背景下，動力車輔助機(jī)組的工作次數(shù)應(yīng)當(dāng)在結(jié)合以下幾種手段的基礎(chǔ)上減少動車組能耗以及運(yùn)行期間對四周環(huán)境噪聲輻射等級：一是壓縮機(jī)間隔啟動；二是機(jī)車工況自動調(diào)節(jié)等，其輻射噪聲與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)處于一致的狀態(tài)。基于動車組一動不動的情況下，我們就會看到自動控制通風(fēng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備通常都是基于低頻形式下進(jìn)行運(yùn)作的，顯然這樣能夠在無形當(dāng)中降低噪聲輻射的情況。從客觀的角度出發(fā)來講，因?yàn)榫幗M拖車上面不存在相應(yīng)的動力設(shè)備，因此就能夠讓車廂噪聲等相關(guān)問題得到妥善處理，促使越來越多的旅客可以獲得良好的乘車體驗(yàn)[5]。

4.結(jié)語

通過對動力集中動車組動力車開發(fā)的深度剖析，我們可以從中了解到其承載了新型的交流傳動客運(yùn)電力機(jī)車技術(shù)平臺，能夠在很大程度上為我國更加深入的研究提供了有價值的參考信息。該動力車的開發(fā)讓我國交流傳動動力集中動車組的空白得到了有效彌補(bǔ)，同時也對強(qiáng)化鐵路運(yùn)輸水平、舒緩鐵路運(yùn)輸瓶頸約束，及其提升我國相關(guān)企業(yè)的研究開發(fā)水平，積極創(chuàng)建我國特色品牌的機(jī)車，促使鐵路裝備可以朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展等方面均有著積極的意義。