《軌道交通車輛新技術(shù)》課件 6-2-1探究可變軌距技術(shù)

變革軌道：跨時(shí)代的交通技術(shù)可變軌距技術(shù)01可變軌距技術(shù)的概述02可變軌距技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀CONTENTS03地面變軌裝置04自動(dòng)軌距轉(zhuǎn)換安全保障關(guān)鍵技術(shù)可變軌距技術(shù)的概述全球軌距分布米軌（1000毫米）占據(jù)世界鐵路的8%，是鐵路軌道的一種制式。米軌占比窄軌鐵路標(biāo)準(zhǔn)軌距寬軌窄軌鐵路（1067㎜）占據(jù)世界的7%，是一種比標(biāo)準(zhǔn)軌距更窄的鐵路制式。標(biāo)準(zhǔn)軌（1435毫米）占據(jù)世界鐵路的59%，是應(yīng)用最廣泛的軌距標(biāo)準(zhǔn)。寬軌（大于1435毫米，6種軌距）占據(jù)世界鐵路的22%，是軌距較寬的鐵路制式。軌距間互聯(lián)互通的方式直接換乘更換轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)采用第三線可變軌距列車人員下車，貨物卸車，效率很低，特別是貨物運(yùn)輸。在原軌道上多修一條軌，加入地面設(shè)備成本，需特殊信號(hào)機(jī)和道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備。把車輛架起來(lái)，更換不同軌距的轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)，技術(shù)含量低，實(shí)現(xiàn)效率較快。可變軌距轉(zhuǎn)向架和配套的地面變軌裝置，技術(shù)含量高，省時(shí)便捷，實(shí)現(xiàn)跨軌距不停車自動(dòng)快速通行?？勺冘壘嗉夹g(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀日本鐵路概況日本鐵路以新干線為代表的1435mm準(zhǔn)軌與以JR既有線為代表的1067mm窄軌兩大軌距。都營(yíng)新宿線都營(yíng)新宿線上采用1372mm窄軌，比中國(guó)線路情況復(fù)雜，因此日本較早啟動(dòng)可變軌距技術(shù)研究?？勺冘壘噢D(zhuǎn)向架研究日本可變軌距轉(zhuǎn)向架的研究使動(dòng)力轉(zhuǎn)向架具有實(shí)現(xiàn)可變軌距的可能性。日本日本可變軌距轉(zhuǎn)向架研究方向日本可變軌距轉(zhuǎn)向架研究分兩大方向，一是車輪與牽引電動(dòng)機(jī)一體化的獨(dú)立車輪旋轉(zhuǎn)方式轉(zhuǎn)向架；二是采用平行萬(wàn)向軸驅(qū)動(dòng)裝置的左右車輪整體旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向架?？勺冘壘嘬嚰夹g(shù)研究日本研究了三代可變軌距車技術(shù)，第一代實(shí)驗(yàn)車輛從1999年到2006年間，陸續(xù)在西日本與九州的區(qū)域間路線實(shí)驗(yàn)運(yùn)行?？勺冘壘嘬嚰夹g(shù)第二代第二代軌距可變列車試驗(yàn)車以大型化以及高速安定為目標(biāo)，2009年12月24日，在日本九州新干線川內(nèi)車站至新水俁車站間，軌距可變列車試驗(yàn)車達(dá)成了時(shí)速270公里的速度試驗(yàn)。日本可變軌距車技術(shù)第三代第三代軌距可變列車試驗(yàn)車預(yù)定在2022年九州新干線長(zhǎng)崎線通車時(shí)使用。日本存在的問(wèn)題日本可變軌距技術(shù)存在的問(wèn)題包括轉(zhuǎn)向架重量過(guò)大、成本過(guò)高，軌距改變機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不能滿足實(shí)用商業(yè)運(yùn)行的需要。西班牙研究可變軌距技術(shù)：最早開(kāi)始研究可變軌距技術(shù)的是歐洲的西班牙，擁有最成熟的可變軌距技術(shù)，并由兩大廠家生產(chǎn)可變軌距技術(shù)產(chǎn)品。掌握專利技術(shù)：西班牙主要兩個(gè)廠家生產(chǎn)可變軌距技術(shù)產(chǎn)品，Talgo-RD和CAFBRAVA，兩大廠家技術(shù)成熟，控制著可變軌距的大量專利技術(shù)。CAF轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品：CAF是一家主要生產(chǎn)轉(zhuǎn)向架的公司，其轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品可以和車體結(jié)合，為鐵路車輛提供穩(wěn)定的支撐和導(dǎo)向。Talgo可變軌距列車：Talgo是西班牙一家最早的可變軌距列車生產(chǎn)廠家，可追溯到1969年，并生產(chǎn)制造應(yīng)用在低溫環(huán)境下的俄羅斯鐵路和應(yīng)用在風(fēng)沙特殊環(huán)境的哈拉曼高鐵的車輛。Talgo可變軌轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)要點(diǎn)：Talgo可變軌轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)包括輪對(duì)不共軸、獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，變軌器帶有自動(dòng)鎖定輪對(duì)/解鎖裝置，變軌器一端寬一端窄，分別對(duì)應(yīng)兩種目標(biāo)軌距，輪對(duì)被強(qiáng)行擠到目標(biāo)軌距。0102030405中國(guó)啟動(dòng)時(shí)速400公里可變軌距高速列車研究中國(guó)于2016年10月啟動(dòng)了時(shí)速400公里可變軌距高速列車研究，旨在滿足“一帶一路”沿線國(guó)家跨國(guó)聯(lián)運(yùn)需求，實(shí)現(xiàn)不同軌距鐵路上運(yùn)營(yíng)，為“一帶一路”沿線國(guó)家的互聯(lián)互通提供技術(shù)支撐。下線時(shí)速400km/h可變軌高速動(dòng)車組2020年10月21日，中國(guó)成功下線了時(shí)速400km/h的可變軌高速動(dòng)車組，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架地面自動(dòng)變軌距，使列車能夠自由馳騁在不同軌距的鐵路線上。變軌距轉(zhuǎn)向架地面變軌裝置中車四方所研發(fā)了“變軌距轉(zhuǎn)向架地面變軌裝置”，是其中重難點(diǎn)關(guān)鍵裝備。中車四方所歷時(shí)近2年，從零開(kāi)始，迎難而上，打破國(guó)外技術(shù)封鎖，先后攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。地面變軌裝置地面變換裝置基本結(jié)構(gòu)可變軌距技術(shù)的地面裝備和轉(zhuǎn)換基本原理類似，地面變換裝置基本可分成準(zhǔn)軌引路、軌距變換部、窄軌引路三部分。地面變換裝置組成當(dāng)列車經(jīng)過(guò)時(shí)，軸箱支承軌會(huì)承受列車的重量，數(shù)百個(gè)輥?zhàn)咏M成的軸箱支承軌能夠確保列車平穩(wěn)行駛。軸箱支承軌作用通過(guò)解鎖導(dǎo)軌打開(kāi)軸箱鎖銷，車輪處于可以左右移動(dòng)的狀態(tài)，導(dǎo)向軌將車輪橫向推到指定的位置后鎖銷鎖緊。鎖銷打開(kāi)與關(guān)閉完成轉(zhuǎn)向架軌距變化后，車輪重新接觸鐵軌，列車就可以繼續(xù)在鄰國(guó)的土地上馳騁，節(jié)省了數(shù)個(gè)小時(shí)的等待時(shí)間。轉(zhuǎn)向架軌距變化轉(zhuǎn)換原理與關(guān)鍵技術(shù)鎖銷鎖緊與行駛當(dāng)導(dǎo)向軌將車輪橫向推到指定位置后，鎖銷鎖緊，轉(zhuǎn)向架軌距變化完成，車輪重新接觸鐵軌，列車?yán)^續(xù)行駛。地面變軌裝置作用地面變軌裝置是一種特殊軌道，安裝在兩種不同軌距鐵軌的銜接處，用于支撐列車重量并實(shí)現(xiàn)軌距變換。軸箱支承軌支撐當(dāng)列車經(jīng)過(guò)時(shí)，地面變軌裝置將列車重量轉(zhuǎn)移到軸箱支承軌上，使車輪懸空，為后續(xù)的軌距變換做準(zhǔn)備。導(dǎo)向軌橫向推車地面變軌裝置的導(dǎo)向軌將車輪橫向推到指定的位置，確保車輪處于可以左右移動(dòng)的狀態(tài)，為后續(xù)的鎖銷鎖緊做準(zhǔn)備。全自動(dòng)完成軌距的轉(zhuǎn)換地面變軌裝置是一種特殊軌道，安裝在兩種不同軌距鐵軌的銜接處，用于支撐列車重量并實(shí)現(xiàn)軌距變換。地面變軌裝置功能當(dāng)導(dǎo)向軌將車輪橫向推到指定位置后，鎖銷鎖緊，轉(zhuǎn)向架軌距變化完成，車輪重新接觸鐵軌，列車?yán)^續(xù)行駛。鎖銷鎖緊與行駛當(dāng)列車經(jīng)過(guò)時(shí)，地面變軌裝置將列車重量轉(zhuǎn)移到軸箱支承軌上，使車輪懸空，為后續(xù)的軌距變換做準(zhǔn)備。軸箱支承軌支撐地面變軌裝置的導(dǎo)向軌將車輪橫向推到指定的位置，確保車輪處于可以左右移動(dòng)的狀態(tài)，為后續(xù)的鎖銷鎖緊做準(zhǔn)備。導(dǎo)向軌橫向推車自動(dòng)軌距轉(zhuǎn)換安全保障關(guān)鍵技術(shù)橫向?qū)χ屑夹g(shù)控制列車在變軌裝置上走直線，使3m寬的列車行進(jìn)中左右偏差僅0.5mm。軌距控制技術(shù)精確控制軌距變換到指定數(shù)據(jù)，偏差小于0.5mm。垂向承載無(wú)沖擊轉(zhuǎn)換技術(shù)使500個(gè)獨(dú)立輥?zhàn)拥钠巾樁瓤刂圃?.1mm內(nèi)，乘客無(wú)顛簸感覺(jué)。位移控制技術(shù)——毫米級(jí)的精準(zhǔn)控制變軌動(dòng)態(tài)橫向應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)0.001s內(nèi)客觀判斷變軌是否卡滯，及時(shí)預(yù)警。輪對(duì)內(nèi)側(cè)距在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)反饋?zhàn)冘墑?dòng)態(tài)，判斷變軌的準(zhǔn)確性。智能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)——不遺毫發(fā)的智能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠承載近70噸的整車重量（單輛），同時(shí)還要通過(guò)勻速滾動(dòng)控制列車前行。水杯大小的輥?zhàn)芋w現(xiàn)了輥?zhàn)拥母邚?qiáng)度和軸箱支承軌的承載能力，節(jié)約了大量的人力物力。小體格大力氣高強(qiáng)度軸箱支承軌——力拔千鈞的承載力裝置全程動(dòng)態(tài)自動(dòng)變軌，24h運(yùn)用，無(wú)人值守，節(jié)約了大量的人力物力。全程動(dòng)態(tài)自動(dòng)變軌可實(shí)現(xiàn)雙向平順通過(guò)，避免重復(fù)投資，進(jìn)一步提高了裝置的實(shí)用性和便捷性。雙向平順通過(guò)全程自動(dòng)變軌裝置——自動(dòng)智能的便捷性設(shè)備機(jī)械電氣系統(tǒng)均采用-50℃耐低溫設(shè)計(jì)，有良好的耐候性，軌道積雪時(shí)，還可自動(dòng)加熱融冰雪。耐低溫設(shè)計(jì)使設(shè)備在低溫環(huán)境下也能正常運(yùn)行，融冰雪功能則確保了設(shè)備在積雪軌道上的安全性和有效性。地面裝備耐低溫設(shè)計(jì)——時(shí)刻保障使用安全融冰雪功能