纯电动客车节能原因 试析影响客车运行性能的原因



    随着旅客列车速度的不断提高,提速客车逐渐暴露出纵向冲动加剧、舒适度下降、车钩磨耗加快等问题。由于提速客车批量较少,车辆配件的检修规程还没有形成,只是按有关厂段修规程进行列检,发现超限者则予以更换。但随着提速客车的迅速增加,提速客车的维修量、维修费用亦迅速增加,客车生产厂、车辆运用维修部门对此反映强烈。

  旅客对车辆动力学性能方面的意见较多,特别是列车纵向冲动问题。为此,铁道部运输局等有关部门专门立项进行研究,找出了影响旅客列车运行性能的原因,并研究了部分解决方案。因此,如何解决提速客车纵向冲动加剧、车钩磨耗加快等间题已成为当务之急。

  1.列车纵向冲动现状

  铁路经过几次提速,提速客车的一些关键部件都有了很大的发展,但车钩缓冲装置直到2001年都变化不大。25K型列车仍然采用15号车钩加G1型缓冲器的钩缓装置。15号车钩连挂间隙较大,由于列车中各个断面的间隙累积效应,使25K型列车在运行过程中发生纵向冲动;G1型缓冲器的性能不能完全适应提速要求,在正常运行过程中基本不吸收能量,导致车钩之间发生刚性碰撞,造成列车纵向冲动加剧。在这种情况下,纵向冲动问题成为影响提速旅客列车运行平稳性的一个重要因素。

  对不同车辆装备、不同运行条件下的25K型列车运行品质数据进行实时检测记录,发现25K型列车纵向冲动的发生概率相对其他25型车要小,但列车在加速、制动停车、运行调速或过道岔、过长大坡道时仍有发生冲动的可能,有时甚至在几分钟的时间内连续发生几次或十几次较大的冲动。例如,25K型列车在山地运行下长大坡道时,发生纵向冲动的纵向加速度峰值很高,19以上的冲动时有发生,测试到的最大冲动加速度为1.?55?g,瞬时加速度变化率高达200?g/s?^-?500?g/s,冲击能量主要集中在10Hz以下的低频段。

  2.列车纵向冲动的影响因素

  根据国内外列车纵向动力学分析的结论,影响旅客列车纵向冲动的原因可以归纳为以下几个方面。??

  列车牵引定数或编组辆数(以下简称为编组辆数)。列车编组辆数的多少不仅影响列车的稳态力,结合车辆特性、线路条件还会影响列车的动态力。一般来说,编组辆数愈多,列车的纵向冲动愈大。

  客车制动系统的性能。旅客列车调速、停车均需要有制动系统来完成,由于制动系统的不同制动工况的制动波速不同,基础制动装置动作的不一致性,闸瓦牵擦因数的不稳定性会造成列车中车辆产生相对的速度,在列车运行过程中产生纵向冲动。

  缓冲器的特性。对于提速客车,在编组14辆--20辆的条件下。缓冲器的特性对缓解列车纵向冲动的作用也是非常重要的。缓冲器性能设计适当,可以大幅度地降低列车的纵向冲动水平。

  飞车钩连挂系统的纵向间隙的大小。车钩连挂系统的纵向间隙的大小是造成列车纵向冲动的条件因素,车钩纵向间隙的存在为车辆间产生纵向冲动提供了环境条件,车钩间隙越大,纵向冲动越大。

  线路的特性,线路的水平曲线是影响列车调速的主要原因之一,在竖曲线上列车在过变坡时同样会造成列车中车辆的相对速差,引起纵向冲动。

  列车的操作。司机操作不当也会造成列车的纵向冲动。

  在影响列车纵向冲动的六大因素中,有两项是无法更改的。列车的编组数量是增加列车载客量的需要,为减少纵向冲动而减少载客量是非常不经济的,为部分提速客车对线路进行大面积的改造同样是不经济的。而第6项列车操作水平的提高受到司机的经验、身体健康情况及情绪的影响,是难以稳定的因素。

  剩余的三个因素中,以第二项客车制动系统性能的改善最为困难,技术、经济难度最大,就我国制动系统而言,在采用了电控制动后,技术上已很难再取得更大的突破。相对于其他几个因素而言,从技术储备、实践经验、经济效益上来讲是最为可行的。

  3.影响列车运行性能的其他问题

  A.转向架

  ? 从调查中发现,车辆走行部分暴露出的问题比较严重,主要有:(1)车轮的擦伤、剥离;(2)抗侧滚扭杆橡胶节点老化或破损;(3)各部件磨耗比较严重。

  B.制动系统

  ?列车提速后,制动变得尤为重要,现车辆制动系统存在的问题主要有:(1)制动同步性能差,成为列车纵向冲动大的主要原因;(2)客车双管供风与机车的配置协调问题没有解决;(3)制动缸快装管漏气。

  C.车上电气装置

  电子整流器电压不稳定,适应的电压范围较窄;电瓶性能不稳定。

  D.车钩缓冲系统

  ???旅客列车提速后,列车车钩钩头下垂、钩尾框上偏的问题较为严重,车钩尾部上跳,冲击车体底部防跳板,甚至引起钩尾框断裂;车钩的磨耗速度加快,磨耗程度严重。

  4.如何解决提速客车运行出现问题

  我国在改善车辆特性方面重点作了两大方面的工作,一是对钩缓系统装置进行了可能的改进和改型,二是对车辆制动系统装置进行了改进。

  A.解决提速客车纵向冲动问题。客车用小间隙自动车钩及大容量缓冲器研制成功并装车运用考验。根据西南交大等单位的理论计算结果,采用巧号小间隙车钩和新型弹性胶泥缓冲器的20辆编组的提速列车,在牵引工况、常用制动工况、紧急制动工况、常用制动缓解工况下,最大车钩力幅值相对于15号车钩和Gl号缓冲器可减少37.?%,车辆最大加速度幅值减少4%。目前,装用小间隙车钩的提速车(K21,F22)已运行4个多月,从整列车的纵向冲动水平来看,优于同样编组数量的非提速列车。经过检查,车钩运用状态正常。

  B.尽快推广F8型制动机和电控制动系统。

  C.提高列车控制操作的硬件水平,尽可能实现列车控制计算机化和程序化。

  D.减少车钩磨耗必须提高车辆的振动特性,改善缓冲器的性能。

  也可以改善车钩的结构,约束车钩连接面的运动和支撑方式或采用密接式车钩缓冲装置。作为辅助措施,也可以在车钩连接面增加润滑。

  E.加强车辆关键零部件的使用寿命研究分析,制定合理的、符合我国国情的车辆检修制度。

  提高旅客列车运行性能是一项长期的艰巨的任务,只有通过不断的试验研究,才能综合提高列车乘坐舒适度,保持铁路的市场竞争力。

  参考文献

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  [2]雷定献,陈德良.平衡装载问题的优化模型和算法[J]天津:系统工程学报.2004.06

  [3]浏小群,马士华,徐天亮.装载能力有限下多品种货物配装的容重比平衡法[J]上海:工业工程与管理

 纯电动客车节能原因 试析影响客车运行性能的原因
  [4]中华人民共和国铁道部.铁路旅客运输管理规则[S]北京:中国铁道出版社.1998  

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