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动车组的优点: wusaite 2019-11-16 20:16; 动车组的优点伍赛特单纯就原理来讲，动车组不比传统列车更有优势，反而增加了编组和维护的麻烦。实际应用中，具体车型与具体应用环境的恰当结合能让动车组拥有传统列车不具备的巨大优势。当然，也有配置与现实脱节的失误。具体到我国，动车组一般具有加速能力强、爬坡能力强和换向方便等优点。 1 加速能力强与传统列车相比，动车组比较突出的优点是可发挥的牵引力更大。我国铁路上的传统客运列车一般是一台机车牵引大编组客车，机车 88 t 或 132 t ，客车编组 880 ～ 1 100 t ，动力集中，动拖比非常小，导致列车可发挥的牵引力很小；而动车组多为动力分散，即使偶有动力集中型号，其动拖比仍然大于传统的大编组客运列车，在功率充足和技术条件相仿的情况下做同工位折算，在车轮出现空转之前，动车组能比传统列车发挥更大的牵引力。这同时导致动车组具有两个特征：加速能力更强，更能从容地应付陡坡。加速能力强，列车出站或通过限速缓行区段后能在短时间内恢复到正常运营速度。对于旅客，这意味着列车在同样的运行时间里能停靠更多车站，方便出行，或者在线路良莠不齐时旅行时间比传统大编组客车更短；对于技术管理部门，这意味着列车起动、加速附加时间少，更容易调度，更容易提高铁路的运用效率；对于生产厂家，这意味着不必为了保证列车平均速度而无限提高列车最高允许速度，节省了造车成本和修路成本。动车组的动力分散化程度越高，加速能力强的特征越明显。小编组的传统列车、双机车牵引的传统列车和某些双节机车牵引的传统列车确实可以进入弱动力分散领域，拥有较高的加速能力，但在国内这样的列车只是少数，没有普遍意义。 2 爬坡能力强动车组的动力分散化程度越高，爬坡能力强的特征越明显。强动力分散系动车组在功率充足的情况下能在 2% 的连续坡道上仍然保持准高速或者高速运行的能力，而动力集中的传统列车只能慢慢蹭上去。中国入围的高速列车都是强动力分散系动车组，其强大的爬坡能力为高速铁路的选线提供了极大便利，能有效降低线路修建及维护成本。 3 换向方便我国的传统列车在运营中的换向步骤是：进站停车一摘除前端机车一列尾重新挂上机车一再次开出。而动车组，只要仍然保持在正常的成组运营状态下，则列车两端必然有司机室，每个司机室都可以操控整列车上的动力与制动设备，换向时只需要司机前往列车另一端的司机室。这省掉了机车调车作业的步骤，节省了换向时间，减少了车站线路被机车调车占用的时间，降低了因摘车、挂车事故导致人身伤害的概率。传统列车也可以做到这一点。列车两端都挂上机车，或一端挂机车而另一端挂带司机室的控制车，再用重联缆线贯通整列车，让两端的司机室都能操控整个列车的运行和制动，即可实现换向不摘挂。但我国没有这种运营模式，所以运营中换向不摘挂只是动车组的专利。参考文献赵小军 . 铁道概论 . 上海：上海交通大学出版社 , 2017.01.; 个人分类: 科普集锦|10054 次阅读|0 个评论

高速、重载及城市轨道交通对轨道结构的要求: wusaite 2019-8-9 20:49; 高速、重载及城市轨道交通对轨道结构的要求伍赛特轨道结构与其他工程结构物不同，具有荷载的随机性和重复性、结构的组合性和散体性（有砟轨道）、修理工作的经常性和周期性。和普速铁路轨道结构一样，高速、重载及城市轨道交通轨道结构也是由钢轨、轨枕、扣件道床、道岔等部分组成，但由于高速、重载及城市轨道交通在速度、轴重及使用环境方面的特殊要求，轨道结构在部件性能、技术水平和养护维修等方面具有各自的特点和要求。 1 高速铁路轨道结构高速铁路作为一种安全、快捷、舒适、全天候的运输方式，如今已经成为现代交通运输体系的重要组成部分。由于行车速度的提高，机车车辆和轨道的振动强度加大，作用在轨道上的动荷载越大，轨道的几何形位越难保持，轨道结构和部件破坏越快。为适应高速行车的要求，保证高速列车运行的平稳性、舒适性与安全性，高速铁路轨道各部件的力学性能、使用性能和组合结构的性能都比普通轨道部件高得多，其必须具有高平顺性和高稳定性。基于以上要求，高速铁路有砟轨道应具有以下特点：（ 1 ）钢轨具有平顺的运行表面。为减少列车冲击、振动荷载及行车噪声的污染，轨道必须为列车提供一个平滑的运行表面。为达到这一目的，要从钢轨和轨下基础两方面提出要求。 a. 钢轨要有足够的抵抗变形的能力，且钢轨材质要具有足够的强韧性，对无缝线路钢轨焊缝应打磨平顺； b. 为保持轨面的平顺性，轨道也必须有一个坚实的轨下基础。因此，混凝土轨枕、强劲的钢轨扣件及硬质石砟组成的道床，就成为高速铁路轨道必不可少的轨下基础。（ 2 ）采用稳固的重型轨道。由 60kg/m 钢轨、混凝土枕、强劲钢轨扣件和硬质道床组成的重型轨道，不但可以使轨道变形小，保持轨面平顺，而且可以起到稳固线路与减少振动对道床的破坏作用。高速铁路采用重型轨道结构，其主要目的不是为了增加轨道强度，而是为了减少轨道变形，保持平顺的列车运行轨面。采用重型轨道的另一个目的是 : 由于高速列车施加的高频振动会使道砟“流坍”，道床下沉增加，而铺设重型钢轨和轨枕则可起到隔离与补偿的作用，以减少高频振动对道床的影响。（ 3 ）轨道结构应该具有良好的弹性性能。良好的弹性不但可以使轨道具有较强的抗振动与抗冲击的能力，而且有利于减少噪声干扰。因此，针对高速铁路应努力改善轨道的弹性性能，以适应高速列车的运行。（ 4 ）铺设无缝线路，消除或减少钢轨接头，增加列车运行的平稳性，减少轨道振动损伤。（ 5 ）铺设高速与快速道岔。道岔是轨道结构的重要组成部分，应该与高速铁路相适应。在高速铁路道岔设计中应该采用强韧的道岔部件，选择合理的道岔几何线型和部件尺寸，采用可动心轨辙叉或焊连成无缝道岔等方法提高列车过岔速度。高速铁路无砟轨道相比有砟轨道具有一系列的优点 : 使用寿命长；维修费用低；二期恒载小、建筑高度低；线路状况良好，宜于高速行车等。此外，在无砟轨道线路上铺设无缝线路不易产生胀轨跑道，高速行车时不会产生道砟飞溅的问题。 2 重载铁路轨道结构重载铁路的特点是提高了运量，加大了车体的轴重。在铁路轨道上，轴重使轨道承受静荷载强度，轴重越大，轨道承受的荷载也就越大。随着列车荷载的反复循环作用，极易使轨道部件发生各种疲劳损坏，严重影响轨道结构的正常工作，如钢轨的轨头伤损、钢轨的折损以及轨道几何形位的破坏等都与重载铁路的荷载有关。为发挥重载的运输优势，必须采用强韧化的轨道，以抵御重载列车对轨道结构的破坏，强化轨道结构和延长使用寿命，确保列车的运行安全并减少养护维修的工作量。为此，世界上很多国家在重载线路上均采用无缝线路，提高重载列车运行平稳性，减少对线路的动力作用。一系列新型轨道结构，包括板式无砟轨道、梯形轨道等也都在进行大运量试验，测试其安全性及可靠性，以利于在重载线路上推广采用。与此同时，美国、加拿大、南非、澳大利亚、巴西等国家在重载线路上正在普及采用可动心轨道岔及新型菱形辙叉，这有利于减少线路道岔区间的动力作用，提高可靠性。此外，针对重载铁路最经常出现的钢轨表面裂纹、轨内裂纹的损伤，还要求研究开发耐磨性好、防表面裂纹和防轨内裂纹的新型钢轨。同时，针对采用无缝钢轨的线路，还要研发新的铝热焊技术，保证接头部分的材质强度。 3 城市轨道交通轨道结构城市轨道交通虽然在运营等方面与大铁路有所区别，但是轨道仍是城市轨道交通运营设备的基础，仍由钢轨、连接零件、轨枕和道床、道岔及其他附属设备组成，轨道结构同样直接承受列车荷载，引导列车运行。其特性和要求与大铁路相比并无太大的区别。但是，由于城市轨道交通接近人口密集的市区，需要运营安全平稳、舒适性好，同时，对振动与噪声控制的要求大大高于大铁路。另外，由于城市轨道交通的行车密度大，它的维修“天窗”时间短，因而，需要轨道结构具有较好的耐磨性，养护维修工作量小。城市轨道交通对轨道结构的基本要求如下：（ 1 ）结构简单、整体性强、具有坚固性、稳定性、均衡性等特点。确保行车安全、平稳、舒适。（ 2 ）具有足够的强度、刚度，便于施工，易于管理，可靠性高，使用寿命长，可以减少维修或者避免维修，并利于日常的清洁养护，降低运营成本。（ 3 ）对于扣件要求强度高、韧性好。（ 4 采）用成熟的新工艺、新技术、新材料，满足绝缘、减振降噪和减轻轨道结构的自重等需求，尽可能符合城市环境、景观等要求。同时，城市轨道交通中的钢轨兼做轨道电路，为轨道电路提供导体。参考文献高亮 . 轨道工程 . 重庆：重庆大学出版社 , 2014.08.; 个人分类: 科普集锦|6862 次阅读|0 个评论

电力机车的技术特点及应用前景: wusaite 2019-7-30 21:02; 电力机车的技术特点及应用前景伍赛特 1 电力机车的结构组成电力机车是一种通过外部接触网或轨道供给电能，由牵引电动机驱动的现代化牵引动力设备。通常而言，电力机车由电气部分、机械部分和空气管路系统 3 大部分组成。电气部分包括牵引电动机、牵引变压器、整流硅机组、备类电器等。通过它们把来自接触网的电能转变为机械能，同时实现对机车的控制。机械部分包括车体、转向架、车体与转向架连接装置和牵引缓冲装置。空气管路系统包括风源系统、制动机管路系统、控制管路系统和辅助管路系统。 2 电力机车的技术特点电力机车与内燃机车相比具有不可比拟的优势：（ 1 ）功率大，速度快。机车的功率大小决定了它的牵引力和运行速度。蒸汽机车和内燃机车由于受结构的限制，功率受到影响，而电力机车的功率相对较大，加之电网容量超过机车内燃功率达数倍，使现代电力机车向重载、高速方向发展成为现实。（ 2 ）热效率高，成本低。电力机车的平均热效率为 26% ，远高于蒸汽机车，也高于内燃机车，同时无非生产性消耗。运输成本低，经济效益好。（ 3 ）综合利用资源，降低能源消耗。我国有丰富的水力资源可供发电。另外火力发电厂也可利用一些劣质燃料发电，做到资源综合利用，节约大量的优质燃料。（ 4 ）清洁无污染。电力机车的动力来自于电能，无任何有害排放物和污染，作为铁路运输和城市轨道交通的主要动力是十分理想的。（ 5 ）维修便利，成本低。电力机车上主要是一些电器设备，因此具有保养容易，维修量小，定修周期短等特点。（ 6 ）工作条件舒适。电力机车乘务员的工作条件比起蒸汽机车在劳动强度、工作环境、噪声、采光、振动等方面部有很大的改善，也优于内燃机车。（ 7 ）适应能力强。电力机车不同于蒸汽机车和内燃机车，运行中没有水的消耗，不影响其在无水区和缺水区运行。 3 电力机车的应用前景电力机车相比内燃机车，在动力性及工作条件方面有着其独到的技术优势，在轨道运输领域中具有不可替代的重要地位。就目前而言，大力发展电力机车已成为必然选择，其也将为铁路干线运输作出贡献。参考文献伍赛特.动车组与电气化铁路节能技术研究综述 .机电产品开发与创新,2019,32(03):47-49.; 个人分类: 科普集锦|5106 次阅读|0 个评论

燃气轮机车与汽轮机车: wusaite 2019-3-30 10:26; 1 燃气轮机于铁路运输领域的应用 1.1 燃气轮机车应用于移动载具的燃气轮机可以采用两种动力形式，一种为单轴燃气轮机，另一种则为分轴燃气轮机。机车理想牵引曲线为反比例函数，即双曲线在第一象限的一支。分轴式燃气轮机的动力涡轮扭矩特性与该牵引曲线较为接近，可采用机械传动。而单轴燃气轮机的扭矩特性曲线与该牵引曲线相差较大，通常可利用其转速稳定的优势，采用电传动方式驱动机车。 1.2 燃气轮机车的优势及劣势 1.2.1 燃气轮机车的优势燃气轮机结构轻小，在尺寸相近的前提下能比内燃机输出更高的功率，因此在机车内部有限的布置空间内可以达到较高的功率，在轴重一定的前提下更容易发展成单节大功率机车。该优势是内燃机车所无法比拟的。燃气轮机由于结构简单、运转均匀、工作连续，因此对机车车架及铁路路基的振动冲击较小。燃气轮机可以不用水，在缺水地区进行长距离高速运输具备一定的优势。相比于内燃机车整机结构更为简单，车体更为短小，总质量更轻，其维护保养成本也相对较低。在高原地区，内燃机的功率与效率均会下降，而燃气轮机的功率会下降较少，效率反而有所提升。燃气轮机在燃用气体燃料时效果也更好，同时也可燃用品质较差的燃料油以及煤粉。 1.2.2 燃气轮机车的劣势燃气轮机车相比于内燃机车的劣势在于，叶片对制造工艺精度要求较高，并且材质成本更高，燃油经济性更差。如在短途交路及支线运输时采用燃气轮机车，则会丧失铁路运输单位运量运输成本较低的优势。为使转速与转矩与牵引曲线匹配，需采用减速机构，燃气轮机的转速明显高于内燃机，会导致减速机构较为复杂。同时由于燃气轮机空气流量较大，燃气轮机的气动噪声整体高于内燃机，再加上机车内部空间狭小，难以进行有效的降噪措施，该问题尤为严重。 1.3 燃气轮机应用于铁路牵引动力的可行性分析在当前的铁路运输中，电力机车为主流牵引动力，但是热力机车仍有其难以取代的优势。由于燃气轮机部分负荷功率比内燃机下降更多，因此在短距离采用燃气轮机作为牵引动力则并不合适。燃气轮机车可在全负荷工况下长期运作，利于启动及长大坡道牵引，耐久性高于内燃机车。并且在高原地区工作时，燃气轮机车的排气可用于驾驶室取暖，还可将轮对的润滑油加热，用以保持牵引力。冬季时进气滤清器容易结冰，需要采取相应加热措施。相关噪声问题需采用有效的消音措施。 2 汽轮机于铁路运输领域的应用 2.1 汽轮机车的优势及劣势汽轮机车是以汽轮机作为牵引动力的一类热力机车。汽轮机车相比于传统的蒸汽机车，具备以下优势：①效率更高，功率更大，牵引速度更快；②汽轮机的运动机件比蒸汽机更少，因此可靠性与耐久性更高；③活塞式蒸汽机车输出的扭矩通常呈正弦变化，在启动时更容易产生车轮滑移；④活塞式蒸汽机车的侧杆和气门机构容易对轨道产生垂向作用力。汽轮机车相比于传统的蒸汽机车，具备以下劣势：①汽轮机车通常在高速工况下才会有较高的效率，而在部分负荷下则效率较低；燃气轮机机车有类似的特点；②辅助装置较多，尺寸较大，难于布置；③涡轮机械只能朝着同一个方向旋转，如果要进行反转，需设置倒车级方可实现。 2.2 汽轮机应用于机车牵引动力的可行性分析汽轮机作为一类外燃机，虽然功率较大，运转平稳，但是无法像蒸汽机输出反向的轴动力。同时由于汽轮机的动力输出轴位置形式以及叶轮的径向尺寸，汽轮机机组无法像蒸汽机一般布置于机车车架两侧，难以采用传统的机械传动，通常只可采用电传动。汽轮机本体尺寸庞大，辅助装置繁杂，布置于机车有一定的困难，同时消耗水较多，目前不适用于机车牵引动力。 3 结论 ①目前的主流干线牵引，仍采用电力牵引。由于电气化铁路基建成本较高，高原地区作业较为困难，燃气轮机可作为高原地区的替代性牵引动力，用于目前向未来电力牵引的过渡阶段。燃气轮机由于是连续工作，适合燃用气体燃料，因此在其他盛产油气的长交路运输路段，也适于采用燃气轮机作为牵引动力。 ②汽轮机由于辅助设备繁杂，难以在机车上进行布置，同时耗水较多，目前不适于在铁路牵引领域应用。; 个人分类: 科普集锦|3634 次阅读|0 个评论

电力牵引如日中天，内燃机车何去何从？: wusaite 2019-3-1 14:07; 在铁路运输领域，依照动力来源类型可将机车分为电力机车与热力机车。采用柴油机作为动力来源的热力机车为内燃机车。电力机车相比内燃机车，在动力性方面的优势更为显著。由于柴油机受到机车空间尺寸制约，所输出的功率远比电力机车从接触网直接获得的电力功率小，因此在进行爬坡、过长大隧道、以及高原地区运行时采用电力牵引更为高效。尽管电力机车相比于热力机车具备更多优势，但在建国初期考虑到铁路电气化基建成本问题，仍率先发展热力机车。热力机车中又优先发展蒸汽机车，在 20 世纪末期，蒸汽机车逐渐退出历史舞台，内燃机车成为热力机车中的主流。内燃机车相比蒸汽机车，热效率更高、功率更大、可以少用水，并且便于整机联控，驾驶员工作条件也较好。白驹过隙，光阴荏苒，自 21 世纪以来，我国已大力推进建设电气化铁路。十余年来，在货运领域，电力机车已逐渐替代内燃机车成为主流牵引动力。而在客运领域，各类新型电力动车组如同雨后春笋般层出不穷，大大提升了旅客出行的便捷性、舒适性与高效性。就目前国内的铁路运输情况而言，电力牵引可谓是如日中天。相比于电力机车，内燃机车虽然功率较低，但也具备一定的优势。内燃机车是一类自给式机车，在运输过程中无需架设接触网，降低了基建成本，同时受自然灾害及战争破坏等不可抗力因素的影响也较小，可用于战后或灾害后的救援。在未实现电气化的支线铁路或高原地区也可承担起主力牵引任务。在进行调车任务时，同样也需使用内燃机车。目前采用其他新能源动力装置的新型自给式机车仍尚处于研发状态中。因此，内燃机车目前仍有较高的不可替代性，在相应使用条件下具备较好的应用前景。在国内进口的多种型号的内燃机车中，运用效果最好、最成功的机车就是美国的 ND5 型（ C36-7 型）内燃机车。该情况也表明：重载中速的美国机车比轻载高速的西欧机车更适合于我国国情。目前内燃机车尚未退出历史舞台，仍应不断持续学习并掌握世界领先的技术及经验，百尺竿头，更进一步！; 个人分类: 科普集锦|3553 次阅读|0 个评论

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