《鐵道車輛工程》教學課件PPT
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車輛工程車輛工程主講教師：黃運華主講教師：黃運華西南交通大學機械工程學院西南交通大學機械工程學院第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架一、擺式列車的提出一、擺式列車的提出提高旅客列車的運行速度，主要有以下兩條途徑：1修建高速鐵路，開行高速旅客列車；2改造既有線路，開行擺式旅客列車。第一節(jié)第一節(jié) 擺式列車的基本原理擺式列車的基本原理第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車的提出擺式列車的提出原因：原因：修建高速鐵路投資大，建設周期長，在日本、法國、德國、西班牙等少數發(fā)達國家采用，中國近年來也新修了不少高速客運專線。而既有鐵路由于曲線多、曲線半徑小，且由于客、貨列車共線，線路曲線外軌超高設置受到一定限制，因此，既有線路的曲線限制了旅客列車速度的提高。當列車通過曲線時，線路曲線超高不足限制了列車通過速度的提高，如果車體能夠向曲線內側傾斜一定的角度，使車體重力產生更大的橫向分力，在未平衡離心力不增加的條件下，以減少由于曲線外軌超高不足而對列車曲線通過速度的限制，即相當于增加了曲線外軌超高，可以提高列車通過曲線的速度而不降低旅客舒適度，基于此，提出了擺式列車。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車的基本原理是：在列車通過曲線時，車體傾擺裝置使車體向曲線內側傾斜一定角度，部分抵消列車通過曲線時車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，從而提高列車通過曲線時的運行速度。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架 （a）傳統列車 （b）被動傾擺 （c）主動傾擺 (車體傾擺角=+)(車體傾擺角=+)對于普通列車，列車通過曲線時的速度V（km/h）為：對于擺式列車，通過曲線時的速度V為：2S車輪左右滾動圓橫向間距，對于中國的準軌鐵路，2S=1493mm。車體傾擺角，deg。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架車體傾擺角與當量超高車體傾擺角 ()1234566.578當量超高(mm)265278104131157171184211擺式列車曲線提速實例（單位：km/h）曲線半徑(m)R250R300R350R400R500R600R1000R1500常規(guī)車輛71778389100109141172擺式車輛38189961031151261621996.593101110117131143185226注：計算中取超高h=125 mm，欠超高 =110 mm采用擺式旅客列車提高通過曲線的速度后，可以縮短旅行時間，提高旅客的旅行速度，主要原因是：(1).采用車體傾擺技術可以彌補線路曲線外軌超高不足，以提高列車通過曲線的速度；(2).列車曲線通過速度提高后,減少了由于曲線限速所需要的進入曲線前制動減速過程和出曲線后加速過程所占用的時間。擺式列車擺式列車提速機理提速機理第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架1、根據傾擺原理的不同，擺式列車分為被動擺式列車和主動擺式列車兩種。2、按照傾擺機構安裝位置的不同，擺式列車又可分為簧上擺和簧間擺兩種。二、擺式列車的分類二、擺式列車的分類第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架被動擺式列車:被動擺式列車的擺心在重心上方，可利用離心力的作用使車體自然地向曲線內側傾斜，故又稱為自然擺或無源擺。被動傾擺的傾擺角度一般達到3.55,傾擺角度較小，列車提速的幅度不大，由于傾擺裝置存在阻力,進入和駛出曲線時車體傾擺滯后,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 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架主動擺式列車特點：主動擺式列車的擺心在重心附近，但必須依靠一外加的動力源，才能夠使車體產生必要的傾斜，故又稱為有源擺式列車或強制擺式列車。主動傾擺的車體傾擺角可達810，列車提速幅度較大，傾擺中心也可較低，車體重心橫移小，對舒適性和車輛的安全性有利，但結構相對復雜。瑞典的X2000、德國的VT611、意大利的ETR460等采用此形式。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架簧上擺的特點：簧上擺是指包括作動器在內的傾擺機構布置在二系懸掛之上、車體之下的傾擺方式。采用簧上擺結構，傾擺機構直接作用于車體，車體傾擺角不受損失，但在傾擺過程中，車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懸掛裝置。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架簧間擺的特點：簧間擺是指包括作動器在內的傾擺機構都布置在一、二系懸掛之間的傾擺方式。采用簧間擺結構，二系彈簧和車體一起傾擺，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懸掛裝置。缺點是在傾擺過程中，二系彈簧要變形，車體實際傾擺角小于理論傾擺角。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車的傾擺機構模式及特點：四連桿式傾擺機構：車體及擺枕通過四連桿機構吊掛在轉向架上，如意大利Fiat 公司ETR系列擺式列車、瑞典X2000擺式列車、德國VT611、VT612擺式列車。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架德國VT611四連桿傾擺機構滾動導軌式傾擺機構：擺枕上設置滾動導軌，轉向架上設有對稱安裝的轉動滾子，車體通過在滾子上的滾動實現傾擺，如Fiat 公司為英國提供的WCML擺式列車、日本381 系擺式列車。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架扭桿式傾擺機構：通過控制車體左右兩端抗側滾扭杠的長度差實現車體傾擺，如德國Talbot公司研制的VT614 擺式列車。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架空氣彈簧差壓式傾擺機構：通過控制車體左右2 個空氣彈簧高度差實現車體傾擺，但其傾擺角度受空簧升高量影響，最多只能達到2左右，車速提高10%左右。如日本早期的擺式列車。第五章第五章 擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架擺式列車及城市軌道交通車輛轉向架轉向架
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