(铁运[2007]252号)《CRH2型时速300~350公里动车组总体技术方案》.docx
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1、铁道部文件铁运2007252号关于印发CRH2型时速300350公里动车组总体技术方案的通知铁科院:为确保时速300350公里动车组项目的顺利实施,增强国内企业自主创新能力,建立我国高速动车组的标准体系,铁道部制订了CRH2型时速300350公里动车组总体技术方案,现将总体技术方案发给你们,请遵照执行,并提出要求如下:1.CRH2型时速300350公里动车组项目是中国铁路高速动车组的技术创新项目。高速动车组是当今铁路现代化技术和现代高新技术的集成,运用了基础性前沿性技术,是高速铁路标志性的装备;高速动车组有数以万计的零部件,涉及冶金、机电、材料、电子、化工等多学科、多行业、多地区,是一项庞大的
2、系统工程。高速铁路动车组项目的成功实施将为我国客运专线等重大项目提供基本的支撑,也将为我国交通运载技术现代化作出重大的贡献。在项目实施中要坚持技术创新,重点突破关键技术。速度是高速动车组的体现,要系统解决高速运行的核心技术问题,实现时速300350公里动车组的运营速度目标值;安全是高速动车组最基本,也是必须确保的要求,要在系统、零部件设计制造的每个环节,进行安全评估,确保安全可靠;以人为本就是要全面满足旅客的需求,要在人机界面上进行深入研究,为旅客提供舒适方便的乘车环境;节能环保是轮轨运输的优势,要充分发挥这一优势,在节约能源、环保材料使用、对外部环境的保护等方面全面达到国际先进标准的要求。动
3、车组的制造要实现高度的国产化要求,国产化率达到80%以上,在动车组制造企业自身发展的基础上,带动国内相关行业的技术发展。本项目要实现技术创新的各项目标,设计制造出世界一流水平时速300350公里动车组,并在此基础上,形成中国铁路高速动车组技术标准体系。2 .成立CRH2型时速3OO35O公里动车组技术创新项目组,项目组实行总设计师负责制,下设17个子系统专业组。项目组负责项目的实施,确定整车和各子系统技术创新的要点和方向,确定总体、关键技术和各子系统的技术方案,确定各子系统间的接口关系,确定整车和各子系统主要评价指标和标准,指导各子系统专业组人员完成相关工作,培养和造就技术专家和技术骨干。各子
4、系统专业组完成相应的技术创新和技术方案。3 .在铁道部的统一组织下,以市场为导向,以企业为主体,建立产学研相结合的创新体系,集中国内科研院所和高校的一流科研资源,组建科研团队,全面系统地实现技术创新的目标。4 .请四方股份按照CRH2型时速3OO35O公里动车组总体技术方案,分3个阶段制定细化的施工工程实施方案,建立完整的设计、制造、质量控制和检验试验的体系,并报铁道部运输局批准。5 .CRH2型时速300350公里动车组项目要应用虚拟样机技术、试验台、模拟运行试验和线路试验等对设计质量、产品零部件性能和质量、动车组整车和各系统的性能进行系统评价。6 .铁道部组织国内专家对整车、关键和重要系统
5、进行评审,四方股份组织国内专家对其他系统进行评审,以保证技术方案的系统性、完整性和正确性等。7 .CRH2型时速300-350公里动车组项目于2008年12月底前完成。其中:第一阶段2008年6月底前完成,第二阶段2008年10月底前完成,第三阶段2008年12月底前完成。XOCRH2型时速300350公里动车组总体技术方案一、总体技术要求10(一)技术要求10(二)时速3OO35O公里动车组项目阶段实施12二、动车组技术创新要点12(一)基础理论创新121 .应用与发展高速列车耦合大系统动力学理论122 .发展基于广义动力学的高速列车服役模拟方法133 .建立旅客综合舒适度评价体系13(二)
6、试验技术创新131 .建设科学的试验体系132 .创建高速列车运行跟踪试验方法和试验规程13(三)系统创新141 .良好的轮轨关系142 .良好的弓网关系143 .良好的流固耦合关系144 .良好的车间耦合关系155 .设计、运行和维护的协调关系156 .良好的环境友好关系15(四)子系统创新151 .车体152 .转向架163 .制动系统164 .牵引系统165 .列车网络控制技术176 .辅助供电系统177 .空调和通风系统188 .卫生系统189 .车内装饰和设备1910 .旅客服务设施19三、主要运用条件20(一)自然环境20(二)线路条件:.:20(三)节能22(四)供电系统23(五
7、)动车组回送23(六)限界23(七)供水设施23(八)环保及排污24(九)检查与维护24(十)安全保障24四、主要技术参数246(一)动车组总体参数24(二)车辆主要参数25(三)牵引、制动性能参数26五、技术方案26(一)第1阶段技术方案261.动车组总体26Z车体293 .车内装饰334 .车内设备365转向架426 .司机室467 .车端连接478 .制动系统499 .牵引系统5110 .列车信息控制系统5711 .辅助供电系统5812 .广播联络系统和影视系统:6013 .空调系统6214 .给水系统6515 .卫生系统67(二)第2阶段技术方案681 .动车组总体682 .车体头型6
8、93 .车内装饰694 .车内设备695 .司机室706 .影视系统707 .卫生系统71(三)第3阶段技术方案711 .动车组总体712 .车体头型733 .车内装饰734 .车内设备735 .餐饮设施736 .牵引系统737 .列车信息控制系统748 .辅助供电系统749 .影视系统7410 .给水系统7511 .卫生系统75六、评价体系75(一)动车组主要性能指标76(二)动车组与外部系统接口评价指标80(三)高速列车安全保障系统评价指标818(四)评价标准82七、项目组织87八、推进计划95CRH2型时速300350公里动车组总体技术方案一、总体技术要求(一)技术要求时速300350公
9、里速度级动车组具有“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术特点。该动车组是在时速200公里动车组技术平台基础上,通过引进消化吸收再创新,实现技术升级和速度提升。动车组总体技术水平应达到国际先进水平。主要技术要求如下:1 .动车组应满足新建时速3OO35O公里速度级客运专线的运营要求,并适应200公里速度等级新建客运专线的运行。2 .动车组应具有优良的动力学性能。应确保在385kmh最高试验速度以下的运行稳定性,运营速度350kmh区域内动车组的运行平稳性达到2级以上的舒适度指标。3 .动车组应具有良好的轮轨匹配关系,以减轻轮轨相互作用,降低轮轨磨耗和损伤。4 .动车组应具有良好的空气动力学性能,
10、以减小运行阻力、微气压波和气动噪声。5 .动车组应具有优良的牵引加速能力,以满足高密度运输组织的要求。牵引总功率与整列车重量的比值应大于18kWt;最高运营速度下,剩余加速度应大于006ms206 .动车组应具有先进的节能水平,人均功率(额定功率/定员)应小于15kW人;人均重量(列车空车重量/定员)应小于0.7吨/人。采用先进的再生制动技术,以实现节能。7 .动车组须实现轻量化目标,应达到14t以下轴重。应实现高速车体、高速转向架的重量控制在7t以内的目标,其它如牵引传动等大部件应控制在3t以内。8 .动车组气密性至少应满足在车内外压力差从400OPa降到IoooPa时其持续时间大于50s。
11、同时应保证高速运行时轻量化车体的气密强度以及车窗和车门的气密强度。9 .动车组应具有良好的弓网匹配关系,在中国客运专线接触网特性的条件下,在单弓或双弓运行中动态接触力、离线率、垂向冲击加速度等指标满足高速运行受流性能。此外,受电弓应具有良好的气动性能,其气动噪声不高于90dB(八)o10 .动车组应符合高标准环保要求,应使用环保材料;减小外部噪声;减轻对外部的振动及传递;减少对外的排放。动车组应具有良好的防火性能,按有关防火的规定执行,最大限度地防止火灾的发生。动车组采用材料的燃烧性、发烟性和毒性满足相关标准的规定。电线、电缆采用无卤、阻燃且低烟无毒材料。11 .动车组满足大量运送旅客的要求,
12、采用宽车体技术,单位长度的定员数(定员/列车长度)应达到3人/m以上,且应保证乘客的舒适度。(二)时速300350公里动车组项目阶段实施动车组分3个阶段实施:第1阶段:编组8辆,设1辆一等车、6辆二等车及1辆二等餐座合造车,数量10列,主要用于短途城际运输;第2阶段:编组8辆,设2辆一等车、5辆二等车及1辆二等餐座合造车,数量30列,主要用于中长途运输;第3阶段:编组16辆,设3辆一等车、11辆二等车、1辆VlP车及1辆餐车,数量10列,主要用于大运量中长途运输。二、动车组技术创新要点设计制造的时速300350公里动车组要在主要系统进行技术创新,使动车组满足运输和旅客需求。实现技术创新,首先是
13、方法和体系的创新,以满足高速列车技术创新系统性、试验性和实践性的要求,运用计算机仿真、实验室试验和线路运行试验手段,通过多层面的创新研究,突破关键技术,解决制约速度提升的相关问题,优化技术性能,实现动车组与运行条件、运营环境的良好匹配。主要创新如下:(一)基础理论创新1.应用与发展高速列车耦合大系统动力学理论随着列车运行速度的提高,列车和线路、接触网与空气间的相互作用加剧。速度不仅给高速列车的动力学性能提出特殊要求,轮轨与弓网相互作用的加剧还将引发摩擦磨损等失效问题,12高速气流不仅是阻力作用,还会诱发列车运行安全性问题。因此,时速300350公里动车组的研究必须考虑高速列车与其它系统的耦合作
14、用,建立列车-线路-接触网-气流耦合系统模型,高速列车耦合系统动力学研究,实现高速列车与运行条件和运行环境的良好匹配。2 .发展基于广义动力学的高速列车服役模拟方法发展基于广义动力学的高速列车服役模拟方法,开展高速列车的服役过程模拟,以揭示列车动力学性能和结构强度的关系,预测高速列车在运用过程中参数和性能的演变规律,为高速列车设计、制造、运用和维修标准的建立提供科学依据。3 .建立旅客综合舒适度评价体系,从振动、噪声、气压、温度和湿度五大因素度出发,建立一个反映旅客综合舒适性的感知模型,形成旅客综合舒适度评价体系。研究综合舒适度与列车运行动态环境的关系相关。(一)试验技术创新1 .建设科学的试
15、验体系高速列车的研制必须建立在完整的科学试验基础之上,因此,应建立从材料试验、零部件试验、整车试验到线路运行试验的完整试验体系,实现鉴定性试验、研究性试验、生产性试验和运行维修性试验的有机结合。2 .创建高速列车运行跟踪试验方法和试验规程为掌握高速列车在服役过程中因参数和运行条件变化所导致的动力学和可靠性性能变化,应开展高速列车运行跟踪试验。考虑到列车载客运行的要求,需建立高速列车跟踪试验的方法,并制订相应的试验规程。()系统创新高速列车的技术创新首先是进行系统研究创新,实现高速列车系统和耦合关系的优化。1 .良好的轮轨关系以提高高速动车组的动力学性能、减小轮轨摩擦磨损和接触疲劳为目标,提出基
16、于CRH2型动车组动力学参数下的轮轨型面、材料、硬度的匹配关系;通过对动车组的悬挂参数的优化匹配,实现轮轨的低动力作用。特别是针对CRH2型动车组轴重轻的特点,提出减小轮重减载的措施,以提高动车组运行的安全可靠性。2 .良好的弓网关系在提出合理的弓网接触评价标准的基础上,研究线路、动车组和不同类型接触网相互作用的弓网匹配关系,合理选择双弓受流的弓间距,有效减小双弓受流的相互影响,满足高速运行下双弓受流性能和空气动力学性能。3 .良好的流固耦合关系建立基于低空气阻力、低气动抬升力、低尾部涡流扰动和合理列车表面压强多目标下的高速列车气动外形设计与优化技术,实现高速列车良好的流固耦合。4 .良好的车
17、间耦合关系从提高列车运行稳定性和平稳性出发,进行基于列车系统动力学的车端耦合研究,确定不同车辆位置的车端耦合关系。5 .设计、运行和维护的协调关系应用高速列车耦合系统动力学理论及其服役模拟方法,研究高速动车组在设计、运行和维护三个阶段相互关系,科学确定参数在设计、运行和维护阶段的控制值。6 .良好的环境友好关系应用高速列车耦合系统动力学理论,通过系统优化,改善轮轨、弓网和流固的相互作用,从而减轻轮轨、弓网和气流作用带来的噪音问题,同时有效减轻高速列车运行时对地面振动的影响,以及气流对地面建筑物和人员的作用。另外,采用主动屏蔽和隔离技术,减小电磁污染,达到国际标准要求。(四)子系统创新1.车体(
18、1)铝合金车体结构创新。进一步提高车体轻量化程度,车体自重7吨左右,同时保证车体结构强度和刚度;有效控制高速条件下的结构振动。(2)车体外形设计创新。设计新型流线形头形及受电弓导流罩,降低运行阻力和气动噪声,减弱列车运行压力波,满足时速300350公里条件下空气动力学性能要求。(3)铝合金车体材料创新。解决薄壁型材的挤压精度、材料均匀度和在型材中复合减振降噪材料等技术难题。2 .转向架(1)轮轨应用技术创新。时速300350公里条件下,优化轮轨匹配关系,改善轮轨间相互作用,提高列车系统动力学性能。(2)悬挂系统的技术创新。系统优化悬挂参数及结构,提高失稳临界速度,并运用主动悬挂和车端耦合减振新
19、技术,保证时速300350公里条件下运行的安全性、平稳性、可靠性。(3)结构可靠性设计创新。提高转向架轻量化程度,同时保证结构强度和刚度,满足IO,次循环加载疲劳试验要求Q(4)研制高速列车车轮、车轴及转向架构架材料。3 .制动系统(1)黏着制动控制技术创新。优化制动减速度控制曲线,采用高可靠性和高灵敏度的防滑控制,提高轮轨间黏着利用,有效地缩短制动距离。(2)制动控制技术创新。提高动力制动能力的利用率,节省能源,减少制动盘和闸片磨耗,降低运行成本。(3)摩擦材料技术创新。研究摩擦材料的耐高温性能和摩擦特性,提高基础制动装置盘片热负荷能力,保证在高速运行时制动的安全性和经济性。4 .牵引系统(
20、1)高速受流技术创新。通过受电弓的轻量化及悬挂优化16设计,保证高速滑行时的单/双弓动态跟随性能、电气及机械磨耗特性,提高空气动力学特性,保证高速受流质量,并有效控制气动和电磁噪声。(2)牵引控制技术创新。通过牵引动力单元的再分配,改变动拖车比例,优化牵引功率和速度匹配特性,完善牵引电机控制的动态响应,提高防空转系统性能,改善并优化电制动与电空(空气)制动的匹配特性。(3)牵引电机技术创新。通过温升计算和降低损耗的措施研究,应用高性能绝缘材料,改进绝缘结构设计,增加散热能力,在牵引电机重量体积不变的情况下,提高牵引电机功率。5 .列车网络控制技术(1)网络拓扑结构的技术创新。为适应动拖比及控制
21、对象数量和种类的改变,以及满足16辆长大编组动车组的控制需求,对网络控制系统进行扩展设计。(2)逻辑控制方式技术创新。增强并扩展对子系统和部件的保护逻辑控制功能,改善网络控制系统对动车组各系统和设备的控制、监视和诊断能力。(3)车地通讯的技术创新。动车组的主要信息和故障信息能够实时与地面进行传输,实现动车组运用、维护和管理的信息化和智能化。6 .辅助供电系统(1)辅助供电能力创新。增加辅助电源装置的容量,提高供电系统能力和故障状态下的应急扩展供电。(2)辅助供电拓扑结构创新。开展拓展供电能力和方式的分析与容量计算,优化负载再分配,实现均衡负载。(3)辅助电源装置创新。重点进行辅助电源装置的元器
22、件安全应用余度分析,通过优化冷却系统的性能提高散热能力,实现了电源装置容量的安全和可靠扩展。7 .空调和通风系统(1)送风系统结构创新。解决高速条件压力波动对空调系统的影响,合理设置新风口、废排风口和风道的位置、优化结构和参数,降低噪音,保证内部温度场的均匀分布和空气质量。(2)压力保护系统创新。针对动车组高速运行、交会和通过隧道时微气压力波的变化,优化压力保护装置结构及参数,控制车厢内压力变化值和变化率(压力变化小于IoOoPa、变化率小于200Pas),提高乘坐舒适性。(3)通风冷却技术创新。优化冷却单元和冷凝器结构,合理配置车下设备舱通风口的位置、结构和数量,提高通风冷却能力,解决高速运
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