《鐵道車(chē)輛工程》教學(xué)課件PPT
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車(chē)輛工程車(chē)輛工程主講教師：黃運(yùn)華主講教師：黃運(yùn)華西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架一、擺式列車(chē)的提出一、擺式列車(chē)的提出提高旅客列車(chē)的運(yùn)行速度，主要有以下兩條途徑：1修建高速鐵路，開(kāi)行高速旅客列車(chē)；2改造既有線(xiàn)路，開(kāi)行擺式旅客列車(chē)。第一節(jié)第一節(jié) 擺式列車(chē)的基本原理擺式列車(chē)的基本原理第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)的提出擺式列車(chē)的提出原因：原因：修建高速鐵路投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，在日本、法國(guó)、德國(guó)、西班牙等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家采用，中國(guó)近年來(lái)也新修了不少高速客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)。而既有鐵路由于曲線(xiàn)多、曲線(xiàn)半徑小，且由于客、貨列車(chē)共線(xiàn)，線(xiàn)路曲線(xiàn)外軌超高設(shè)置受到一定限制，因此，既有線(xiàn)路的曲線(xiàn)限制了旅客列車(chē)速度的提高。當(dāng)列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)，線(xiàn)路曲線(xiàn)超高不足限制了列車(chē)通過(guò)速度的提高，如果車(chē)體能夠向曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)傾斜一定的角度，使車(chē)體重力產(chǎn)生更大的橫向分力，在未平衡離心力不增加的條件下，以減少由于曲線(xiàn)外軌超高不足而對(duì)列車(chē)曲線(xiàn)通過(guò)速度的限制，即相當(dāng)于增加了曲線(xiàn)外軌超高，可以提高列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)的速度而不降低旅客舒適度，基于此，提出了擺式列車(chē)。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)的基本原理是：在列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)，車(chē)體傾擺裝置使車(chē)體向曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)傾斜一定角度，部分抵消列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)車(chē)體未被平衡的離心加速度，使作用在旅客身體上的離心加速度保持在容許的范圍之內(nèi)，從而提高列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的運(yùn)行速度。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架 （a）傳統(tǒng)列車(chē) （b）被動(dòng)傾擺 （c）主動(dòng)傾擺 (車(chē)體傾擺角=+)(車(chē)體傾擺角=+)對(duì)于普通列車(chē)，列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的速度V（km/h）為：對(duì)于擺式列車(chē)，通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的速度V為：2S車(chē)輪左右滾動(dòng)圓橫向間距，對(duì)于中國(guó)的準(zhǔn)軌鐵路，2S=1493mm。車(chē)體傾擺角，deg。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架車(chē)體傾擺角與當(dāng)量超高車(chē)體傾擺角 ()1234566.578當(dāng)量超高(mm)265278104131157171184211擺式列車(chē)曲線(xiàn)提速實(shí)例（單位：km/h）曲線(xiàn)半徑(m)R250R300R350R400R500R600R1000R1500常規(guī)車(chē)輛71778389100109141172擺式車(chē)輛38189961031151261621996.593101110117131143185226注：計(jì)算中取超高h(yuǎn)=125 mm，欠超高 =110 mm采用擺式旅客列車(chē)提高通過(guò)曲線(xiàn)的速度后，可以縮短旅行時(shí)間，提高旅客的旅行速度，主要原因是：(1).采用車(chē)體傾擺技術(shù)可以彌補(bǔ)線(xiàn)路曲線(xiàn)外軌超高不足，以提高列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)的速度；(2).列車(chē)曲線(xiàn)通過(guò)速度提高后,減少了由于曲線(xiàn)限速所需要的進(jìn)入曲線(xiàn)前制動(dòng)減速過(guò)程和出曲線(xiàn)后加速過(guò)程所占用的時(shí)間。擺式列車(chē)擺式列車(chē)提速機(jī)理提速機(jī)理第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架1、根據(jù)傾擺原理的不同，擺式列車(chē)分為被動(dòng)擺式列車(chē)和主動(dòng)擺式列車(chē)兩種。2、按照傾擺機(jī)構(gòu)安裝位置的不同，擺式列車(chē)又可分為簧上擺和簧間擺兩種。二、擺式列車(chē)的分類(lèi)二、擺式列車(chē)的分類(lèi)第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架被動(dòng)擺式列車(chē):被動(dòng)擺式列車(chē)的擺心在重心上方，可利用離心力的作用使車(chē)體自然地向曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)傾斜，故又稱(chēng)為自然擺或無(wú)源擺。被動(dòng)傾擺的傾擺角度一般達(dá)到3.55,傾擺角度較小，列車(chē)提速的幅度不大，由于傾擺裝置存在阻力,進(jìn)入和駛出曲線(xiàn)時(shí)車(chē)體傾擺滯后,舒適性較差。日本的283系，西班牙的Talgo Pendular等采用此形式。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架主動(dòng)擺式列車(chē)特點(diǎn)：主動(dòng)擺式列車(chē)的擺心在重心附近，但必須依靠一外加的動(dòng)力源，才能夠使車(chē)體產(chǎn)生必要的傾斜，故又稱(chēng)為有源擺式列車(chē)或強(qiáng)制擺式列車(chē)。主動(dòng)傾擺的車(chē)體傾擺角可達(dá)810，列車(chē)提速幅度較大，傾擺中心也可較低，車(chē)體重心橫移小，對(duì)舒適性和車(chē)輛的安全性有利，但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。瑞典的X2000、德國(guó)的VT611、意大利的ETR460等采用此形式。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架簧上擺的特點(diǎn)：簧上擺是指包括作動(dòng)器在內(nèi)的傾擺機(jī)構(gòu)布置在二系懸掛之上、車(chē)體之下的傾擺方式。采用簧上擺結(jié)構(gòu)，傾擺機(jī)構(gòu)直接作用于車(chē)體，車(chē)體傾擺角不受損失，但在傾擺過(guò)程中，車(chē)體中心橫向偏移較大，二系彈簧受力狀況較差，往往需要安裝二系橫向主動(dòng)懸掛裝置。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架簧間擺的特點(diǎn)：簧間擺是指包括作動(dòng)器在內(nèi)的傾擺機(jī)構(gòu)都布置在一、二系懸掛之間的傾擺方式。采用簧間擺結(jié)構(gòu)，二系彈簧和車(chē)體一起傾擺，二系彈簧受力不受傾擺的影響，受力狀況較好，一般情況下，不需要二系橫向主動(dòng)懸掛裝置。缺點(diǎn)是在傾擺過(guò)程中，二系彈簧要變形，車(chē)體實(shí)際傾擺角小于理論傾擺角。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)的傾擺機(jī)構(gòu)模式及特點(diǎn)：四連桿式傾擺機(jī)構(gòu)：車(chē)體及擺枕通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)吊掛在轉(zhuǎn)向架上，如意大利Fiat 公司ETR系列擺式列車(chē)、瑞典X2000擺式列車(chē)、德國(guó)VT611、VT612擺式列車(chē)。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架德國(guó)VT611四連桿傾擺機(jī)構(gòu)滾動(dòng)導(dǎo)軌式傾擺機(jī)構(gòu)：擺枕上設(shè)置滾動(dòng)導(dǎo)軌，轉(zhuǎn)向架上設(shè)有對(duì)稱(chēng)安裝的轉(zhuǎn)動(dòng)滾子，車(chē)體通過(guò)在滾子上的滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)傾擺，如Fiat 公司為英國(guó)提供的WCML擺式列車(chē)、日本381 系擺式列車(chē)。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架扭桿式傾擺機(jī)構(gòu)：通過(guò)控制車(chē)體左右兩端抗側(cè)滾扭杠的長(zhǎng)度差實(shí)現(xiàn)車(chē)體傾擺，如德國(guó)Talbot公司研制的VT614 擺式列車(chē)。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架空氣彈簧差壓式傾擺機(jī)構(gòu)：通過(guò)控制車(chē)體左右2 個(gè)空氣彈簧高度差實(shí)現(xiàn)車(chē)體傾擺，但其傾擺角度受空簧升高量影響，最多只能達(dá)到2左右，車(chē)速提高10%左右。如日本早期的擺式列車(chē)。第五章第五章 擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架擺式列車(chē)及城市軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架
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鐵道車(chē)輛工程
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