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高海拔雙源制動(dòng)力集中動(dòng)車組關(guān)鍵技術(shù)分析

2024-01-16 10:13肖孝軍張桂南周毅趙宇
鐵道機(jī)車車輛 2023年6期
關(guān)鍵詞:制氧動(dòng)力車供氧

肖孝軍,張桂南,周毅,趙宇

(1 中國國家鐵路集團(tuán)有限公司,北京 100844;2 中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 機(jī)車車輛研究所,北京 100081)

為實(shí)現(xiàn)動(dòng)力集中動(dòng)車組在高海拔線路的貫通運(yùn)行,滿足高海拔地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,研制高海拔雙源制動(dòng)力集中動(dòng)車組(下文簡稱“高海拔雙源制動(dòng)車組”),對提高路網(wǎng)效率、降低運(yùn)營成本、優(yōu)化電力與內(nèi)燃區(qū)段“最后一公里”的銜接,增強(qiáng)應(yīng)急保障能力等具有積極作用;對實(shí)現(xiàn)我國內(nèi)陸市場動(dòng)車組的全面覆蓋意義重大。

適用于高原環(huán)境的雙源制動(dòng)車組還屬于世界空白[1],當(dāng)前世界上適用于高海拔鐵路的機(jī)車車輛主要在我國境內(nèi),主要有NJ2型機(jī)車、高原HXN3型內(nèi)燃機(jī)車[2]、高原HXD1D型機(jī)車、高原HXD1C型機(jī)車、青藏高原客車、KD25T[3]青藏鐵路發(fā)電車等產(chǎn)品[4-5],研究高海拔雙源制動(dòng)車組需對既有高原機(jī)車車輛開展系統(tǒng)性技術(shù)提升。

對高海拔雙源制動(dòng)車組的關(guān)鍵技術(shù)特征、技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)梳理,研究了該型動(dòng)車組的技術(shù)路線;為實(shí)現(xiàn)內(nèi)電牽引的便捷轉(zhuǎn)換技術(shù),并在此基礎(chǔ)上著重對高海拔雙源制動(dòng)車組的高原牽引能力、動(dòng)車組一體化設(shè)計(jì)及高原適應(yīng)性優(yōu)化提升策略進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 高海拔雙源制動(dòng)車組關(guān)鍵技術(shù)思路

1.1 技術(shù)特征

結(jié)合動(dòng)車組在電氣化和非電氣化線路都能實(shí)現(xiàn)牽引運(yùn)用的需求,動(dòng)車組需同時(shí)具有電力牽引和內(nèi)燃牽引能力。為充分借鑒成熟可靠的技術(shù),對動(dòng)力源進(jìn)行內(nèi)燃、電力分置式設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電力動(dòng)力車和內(nèi)燃動(dòng)力車列車級互聯(lián)互通互控功能。

(1)內(nèi)燃、電力分置式設(shè)計(jì)

電力動(dòng)力車(6 軸)+8~12 輛拖車+內(nèi)燃動(dòng)力車(雙節(jié)6 軸)的編組形式,編組形式如圖1 所示。

圖1 內(nèi)燃、電力分置式動(dòng)車組編組示意圖

依托CR200J 動(dòng)車組(鼓形)的技術(shù)平臺(tái),兩端的動(dòng)力 車替換 成1 臺(tái)6 軸(C0-C0)動(dòng)力車(高 原HXD1D機(jī)車上一般性改進(jìn))和1 臺(tái)雙節(jié)6 軸(A1AA1A)內(nèi)燃動(dòng)力車(在FXN3內(nèi)燃機(jī)車上一般性改進(jìn))。需對原有平臺(tái)進(jìn)行高海拔適應(yīng)性改進(jìn),電力動(dòng)力車和內(nèi)燃動(dòng)力車車體除了開展鼓形化改進(jìn),還應(yīng)充分開展可靠性提升工作。

(2)列車級互聯(lián)互通互控

針對內(nèi)燃和電力2 種模式下電氣系統(tǒng)、通風(fēng)冷卻系統(tǒng)共用性問題,進(jìn)行融合集成式設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)雙動(dòng)力源系統(tǒng)兼容、內(nèi)電融合設(shè)計(jì);雙源制動(dòng)力車需采用一套微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)既滿足電力模式下整車控制需求,同時(shí)滿足內(nèi)燃模式下整車控制需求,并實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組整列互聯(lián)互通互控。

1.2 技術(shù)難點(diǎn)

國內(nèi)動(dòng)車組采用內(nèi)燃、電力雙源動(dòng)力模式尚屬首次,存在以下技術(shù)難點(diǎn):

(1)內(nèi)燃、電力動(dòng)力的互聯(lián)互通互控。內(nèi)燃、電力動(dòng)力車的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均需具備內(nèi)燃、電力系統(tǒng)控制功能,操縱部件兼容內(nèi)燃、電力模式;司機(jī)顯示屏需同時(shí)顯示內(nèi)燃、電力動(dòng)力車信息,并提示牽引模式、主控端;既有電力機(jī)車司控手柄設(shè)速度、轉(zhuǎn)矩2 種模式,內(nèi)燃機(jī)車僅有轉(zhuǎn)矩模式,需在保證整列牽引、制動(dòng)一致性的前提下,對司控手柄采用兼容內(nèi)燃、電力模式的設(shè)計(jì)。

(2)列車供電電源系統(tǒng)。需滿足供氧和動(dòng)力車非主控時(shí)用電,同時(shí)考慮過分相控制、冗余方式;為保證旅客安全,需設(shè)置應(yīng)急供氧、應(yīng)急通風(fēng)功能,整列供氧聯(lián)網(wǎng)控制。

(3)電力動(dòng)力車牽引工況下的內(nèi)燃動(dòng)力車保溫。為實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)具備保溫且短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)帶載的能力,需采用冷備(外部供電給柴油機(jī)保溫)和熱備(柴油機(jī)惰轉(zhuǎn))兼?zhèn)浞桨?。為減少噪音和節(jié)約燃油,優(yōu)先采用冷備方案,即采用電力動(dòng)力車列車供電給柴油機(jī)保溫。2 節(jié)內(nèi)燃動(dòng)力車柴油機(jī)保溫負(fù)荷較大,電力動(dòng)力車列供模塊、列車供電干線和連接器需進(jìn)行擴(kuò)容,重新選型設(shè)計(jì)。當(dāng)柴油機(jī)水溫低于要求溫度或需轉(zhuǎn)非電化區(qū)段大功率牽引前,啟動(dòng)柴油機(jī)加溫。

(4)內(nèi)燃動(dòng)力車柴油機(jī)組高海拔適應(yīng)性技術(shù)。高海拔地區(qū)空氣稀薄,柴油機(jī)進(jìn)氣量不足,導(dǎo)致空燃比降低,燃燒不良,產(chǎn)生排溫高、積碳重、黑煙、油耗大等問題;高海拔環(huán)境需采用高壓比增壓器后,壓比上升會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)后的空氣溫度提高,需有效控制中冷后空氣溫度,優(yōu)化最佳排放和油耗;高海拔進(jìn)氣量下降造成爆發(fā)壓力降低,原控制系統(tǒng)設(shè)置的供油提前角稍顯不足;高海拔地區(qū)風(fēng)沙、溫差等因素對線束造成一定影響,需要針對性進(jìn)行改進(jìn);此外高海拔地區(qū)的檢修和救援條件有限,需進(jìn)一步提升柴油機(jī)安保預(yù)警和檢修輔助能力。

(5)內(nèi)燃、電力動(dòng)力車及拖車安全監(jiān)測技術(shù)。該雙源制動(dòng)車組在既有電力CR200J(鼓形)動(dòng)車組一體化安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,融合內(nèi)燃動(dòng)力車監(jiān)測項(xiàng)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃、電力動(dòng)力車及拖車行車安全關(guān)鍵部件全覆蓋監(jiān)測,同時(shí)進(jìn)行狀態(tài)顯示、報(bào)警提示及診斷。

(6)高海拔地區(qū)的氣候、多隧道條件適應(yīng)技術(shù)。高海拔鐵路沿線氣候環(huán)境惡劣,高海拔缺氧、低溫低壓、強(qiáng)紫外線、大風(fēng)沙、雨雪和雷擊頻繁,全線多隧道且線路條件復(fù)雜。為適應(yīng)高海拔氣候和多隧道條件,需對動(dòng)車組的電氣絕緣和防雷擊、通風(fēng)冷卻系統(tǒng)、供氧、車輛氣密性和壓力控制,以及應(yīng)急自救援等方面進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)提升。

(7)動(dòng)車組大功率內(nèi)燃、電力集成技術(shù)在分置式的基礎(chǔ)上需對高海拔高速柴油機(jī)研究開發(fā)、牽引系統(tǒng)共用、輕量化設(shè)計(jì)等方案進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、突破。

1.3 技術(shù)路線

針對高海拔雙源制動(dòng)力集中動(dòng)車組的運(yùn)用需求,在分析既有CR200J(鼓形)動(dòng)車組產(chǎn)品平臺(tái)和試驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,開展內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)增壓系統(tǒng)優(yōu)化控制、中冷器高原性能提升、柴油機(jī)控制系統(tǒng)性能提升技術(shù),電力機(jī)車絕緣性能提升、司機(jī)室制氧系統(tǒng)優(yōu)化、安全可靠性提升技術(shù),及內(nèi)電動(dòng)力互聯(lián)互通互控、一體化安全監(jiān)測技術(shù)研究;在此基礎(chǔ)上開展?fàn)恳芰Ψ治觥⒎抡娣治龅?,進(jìn)而研制樣機(jī)并開展試驗(yàn)驗(yàn)證工作,構(gòu)建滿足高海拔環(huán)境運(yùn)用需求的雙源制動(dòng)力集中動(dòng)車組產(chǎn)品平臺(tái),高海拔雙源制動(dòng)車組技術(shù)路線如圖2 所示。

圖2 高海拔雙源制動(dòng)車組技術(shù)路線

2 高海拔雙源制動(dòng)車組關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

國外對雙源制機(jī)車的研究制造已有超過60 年歷史,近15 年也逐漸開發(fā)制造了雙源制動(dòng)車組。其中,龐巴迪研制的雙源制動(dòng)車組B81500 和B82500 在法國運(yùn)營,Talgo 與龐巴迪合作生產(chǎn)的S730 動(dòng)車組在西班牙運(yùn)營??紤]高海拔鐵路的運(yùn)用環(huán)境,我國高海拔雙源制動(dòng)車組牽引輪周功率與國外雙源制動(dòng)車組存在明顯差異,對比情況見表1。

表1 雙源制動(dòng)車組主要技術(shù)參數(shù)

2.2 動(dòng)車組高海拔運(yùn)行能力

動(dòng)車組以內(nèi)燃、電力模式運(yùn)行時(shí)起動(dòng)牽引力分別為490、420 kN,動(dòng)車組動(dòng)力車牽引特性如圖3所示。動(dòng)車組0~40 km/h的平均加速度不小于0.3 m/s2;電力牽引模式160 km/h 運(yùn)行、內(nèi)燃牽引120 km/h 運(yùn)行的剩余加速度不小于0.05 m/s2;50%動(dòng)力失效時(shí),可在12‰坡道啟動(dòng)并維持運(yùn)行,電力牽引模式下坡道平衡速度不低于83 km/h(新輪);內(nèi)燃牽引模式下、列供不工作時(shí)坡道平衡速度不低于50 km/h(新輪)。

圖3 動(dòng)車組動(dòng)力車牽引特性曲線(半磨耗輪)

2.3 動(dòng)車組高海拔適應(yīng)性優(yōu)化提升

2.3.1 柴油機(jī)組關(guān)鍵子系統(tǒng)性能優(yōu)化

內(nèi)燃動(dòng)力車采用12V265-B 型柴油機(jī),針對增壓器、中冷器、控制系統(tǒng)、排氣波紋管等進(jìn)行高原適應(yīng)性改進(jìn),在保持柴油機(jī)高海拔運(yùn)用性能的同時(shí),提升可靠性、安全性、可維護(hù)性和可用性。柴油機(jī)系統(tǒng)如圖4 所示。

圖4 柴油機(jī)系統(tǒng)效果圖

(1)增壓器高海拔適應(yīng)性改進(jìn)

12V265-B 柴油機(jī)采用高海拔增壓器,并配備高壓比葉輪和可變噴嘴環(huán)(VTG)控制技術(shù),提升柴油機(jī)運(yùn)用海拔跨度,最大程度增加空氣進(jìn)氣量,尤其能夠提升中間檔位進(jìn)氣壓比。針對高海拔環(huán)境調(diào)整VTG 控制程序,優(yōu)化增壓器預(yù)警保護(hù)策略。在中冷器靠近增壓器端增加增壓器風(fēng)冷管路安裝接口,為增壓器通風(fēng)冷卻提供風(fēng)源??紤]中冷器底部增加放水裝置,便于高寒時(shí)泄水檢查需求。中冷進(jìn)氣道加裝減振支架,并外包隔熱套。

(2)中冷器高海拔適應(yīng)性改進(jìn)

12V265-B 型柴油機(jī)基于原中冷器結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間擴(kuò)容,保持銅管片雙流程,增加內(nèi)部管片、通過截流方式提高壓力,降低流速,進(jìn)而更好地提升換熱效率。

(3)柴油機(jī)控制系統(tǒng)高海拔適應(yīng)性改進(jìn)

增加噴油正時(shí)隨環(huán)境變化智能調(diào)節(jié)的功能,通過對絕對進(jìn)氣壓力以及外部溫度的識(shí)別,自動(dòng)調(diào)整供油提前角和進(jìn)氣壓比,優(yōu)化燃燒。增加VTG 增壓器聯(lián)控功能,實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、噴油的聯(lián)合調(diào)控,從而實(shí)現(xiàn)最佳空燃比,優(yōu)化燃燒。增強(qiáng)監(jiān)控、預(yù)警及保護(hù)能力、傳感器冗余設(shè)計(jì)。優(yōu)化機(jī)油、冷卻水溫度的保護(hù);增加排氣溫度和中冷后空氣溫度的保護(hù);加裝防爆閥裝置;預(yù)留金屬粒子報(bào)警功能。

(4)多隧道適應(yīng)性

為了降低動(dòng)力車隧道運(yùn)用時(shí)冷卻風(fēng)扇吸入的柴油機(jī)高溫排煙含量,盡量降低隧道內(nèi)柴油機(jī)高溫排煙對冷卻能力的影響,新車設(shè)計(jì)的冷卻風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口距離軌面高度盡量降低。

內(nèi)燃動(dòng)力車在通過隧道時(shí),本務(wù)機(jī)車受隧道影響較小,重聯(lián)機(jī)車由于吸入空氣中含有本務(wù)機(jī)車排出的尾氣,導(dǎo)致通風(fēng)冷卻能力存在一定影響。為了降低機(jī)車通過隧道時(shí)的影響,設(shè)置本務(wù)機(jī)車在隧道中不進(jìn)行功率修正,或進(jìn)行小范圍修正,重聯(lián)機(jī)車功率按要求進(jìn)行一定比例修正,保證機(jī)車通過隧道時(shí)冷卻通風(fēng)滿足使用需求。

2.3.2 高海拔乘坐舒適性改造

拖車采用25T 型青藏客車成熟的供氧系統(tǒng)部件,同時(shí)增大蓄電池容量和增設(shè)不間斷電源,適應(yīng)分相區(qū)斷電并具備90 min 應(yīng)急供氧功能(接觸網(wǎng)斷電),制氧空壓機(jī)在過分相前提前卸載、降低功率,拖車可通過蓄電池組實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)負(fù)載過分相區(qū)不間斷供電,應(yīng)急供電原理如圖5 所示;司機(jī)室采用變壓吸附法供氧、風(fēng)源冗余的方案。

圖5 應(yīng)急供電原理圖

動(dòng)車組增設(shè)壓力波保護(hù)功能,適應(yīng)多隧道條件。采用主動(dòng)、被動(dòng)壓力波保護(hù)結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)組壓力波保護(hù)功能,降低過隧道壓力變化對旅客的影響。

2.3.3 電氣絕緣性能提升

為適應(yīng)低氣壓、雷暴環(huán)境,采用高原HXD1D型電力機(jī)車、25T 型青藏客車、FXN3機(jī)車成熟的技術(shù),按照4 000 m 海拔設(shè)計(jì),提升高壓、牽引、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其他用電設(shè)備的絕緣、介電強(qiáng)度及防雷性能。

2.3.4 防紫外線性能提升

采用高原HXD1D型電力機(jī)車、25T 型青藏客車、FXN3機(jī)車成熟技術(shù),對外部油漆、車端風(fēng)擋、操縱臺(tái)及車外非金屬部件進(jìn)行防紫外線、抗老化性能提升;動(dòng)車組全列采用防紫外線前窗、側(cè)窗玻璃。

2.3.5 氣密性能提升

在CR200J(鼓形)動(dòng)車組、25T 型青藏客車氣密性方案基礎(chǔ)上,車體采用氣密性焊接,外部焊縫滿焊密封,地板不設(shè)排水孔,冷凝水集中排放,提高車體密封性能。

2.3.6 環(huán)保性能提升

適應(yīng)高海拔運(yùn)用的環(huán)保需求,動(dòng)力車輪緣潤滑脂采用環(huán)保脂;拖車采用25T 型青藏客車污水收集方案,在污物箱上集成或設(shè)置污水收集功能,集中收集,定點(diǎn)排放。

2.4 動(dòng)車組雙源一體化設(shè)計(jì)

(1)互聯(lián)互通互控

動(dòng)車組控制網(wǎng)與監(jiān)測網(wǎng)采用一體化設(shè)計(jì)。動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)中央控制系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的控制、監(jiān)視與診斷任務(wù),匯總各子拖車的控制、診斷及監(jiān)測系統(tǒng)由車輛電氣監(jiān)控系統(tǒng)、行車安全監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)拖車信息交換接口組成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑒?dòng)車組整列網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D6 所示。

圖6 動(dòng)車組整列網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

司機(jī)室操縱臺(tái)及其他設(shè)備布置與CR200J(鼓形)動(dòng)車組簡統(tǒng),操縱臺(tái)增加柴油機(jī)起停機(jī)按鈕、勵(lì)磁按鈕、模式轉(zhuǎn)換按鈕,實(shí)現(xiàn)同一操縱臺(tái)既可操縱電力動(dòng)力車,也可以操縱內(nèi)燃動(dòng)力車。

動(dòng)車組依托既有動(dòng)力集中動(dòng)車組互聯(lián)互通技術(shù)平臺(tái)與標(biāo)準(zhǔn)體系,形成動(dòng)車組內(nèi)電動(dòng)力模式選擇控制策略、內(nèi)燃動(dòng)力車柴油機(jī)重聯(lián)起停控制策略、內(nèi)燃動(dòng)力車勵(lì)磁控制策略、內(nèi)燃動(dòng)力模式下?lián)Q端控制策略、遠(yuǎn)程牽引力控制策略、蓄電池欠壓保護(hù)控制策略等,進(jìn)而適應(yīng)高原環(huán)境下內(nèi)燃、電力雙源制動(dòng)車組的穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)車體外觀一體化

整列車外觀采用一體化設(shè)計(jì),頭型在CR200J(鼓形)動(dòng)車組頭型的基礎(chǔ)上[6],進(jìn)行適應(yīng)性修正,司機(jī)室頭型如圖7 所示。電力動(dòng)力車在高原HXD1D機(jī)車的基礎(chǔ)上側(cè)頂部及后部增加導(dǎo)流罩,內(nèi)燃車后部增加導(dǎo)流罩,實(shí)現(xiàn)與拖車的平滑過渡。對整列車的外觀色彩方案及內(nèi)裝方案進(jìn)行提升;動(dòng)力車各類底漆、膩?zhàn)印⒅型科峒懊嫫峋c拖車簡統(tǒng),保證動(dòng)車組涂裝一體化設(shè)計(jì)。動(dòng)車組截面采用CR200J(鼓形)動(dòng)車組截面[7],電力動(dòng)力車、拖車、內(nèi)燃動(dòng)力車車體斷面一致。

圖7 司機(jī)室頭型示意圖

電力動(dòng)力車、內(nèi)燃動(dòng)力車尾部均采用在青藏客車上有成熟運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)的密接式車鉤,鉤頭連掛面增加密封條,對連掛后兩車鉤連掛面進(jìn)行密封;外風(fēng)擋采用CR200J(鼓形)動(dòng)車組外風(fēng)擋結(jié)構(gòu),增強(qiáng)耐風(fēng)沙、耐紫外線能力;內(nèi)風(fēng)擋采用CR200J(鼓形)動(dòng)車組的風(fēng)擋結(jié)構(gòu),并進(jìn)行高原適應(yīng)性優(yōu)化,增加風(fēng)擋的耐紫外線、耐低溫、耐老化能力;電氣接口、機(jī)械接口均與拖車簡統(tǒng)。

(3)動(dòng)車組制動(dòng)同步性

動(dòng)車組采用與既有CR200J(鼓形)動(dòng)車組相同的電空制動(dòng)機(jī),提升全列制動(dòng)同步性。設(shè)置全列停放制動(dòng)控制貫穿線與停放制動(dòng)安全環(huán),具備全列停放制動(dòng)電控功能、狀態(tài)檢測與顯示功能及相關(guān)保護(hù)邏輯,簡化了車輛停放制動(dòng)相關(guān)操作、提高了動(dòng)車組停放制動(dòng)可靠性。

動(dòng)力車能根據(jù)列車管減壓量,在空電聯(lián)合功能可用或不可用時(shí)分別實(shí)施電制動(dòng)作用或空氣制動(dòng)作用,且動(dòng)力車的2 種制動(dòng)作用的大小、快慢相互匹配,與車輛的空氣制動(dòng)作用相匹配,減小全列制動(dòng)施加和緩解時(shí)的全列沖動(dòng)。

(4)制氧/供氧一體化

動(dòng)車組采用一體化制氧設(shè)計(jì),動(dòng)力車司機(jī)室供氧系統(tǒng)采用變壓吸附法供氧、風(fēng)源冗余的方案,正常情況由拖車給動(dòng)力車制氧系統(tǒng)提供壓縮空氣,動(dòng)力車司機(jī)室通過制氧機(jī)彌散式供氧,動(dòng)力車制氧系統(tǒng)工作原理如圖8 所示。拖車不能提供壓縮空氣時(shí),由動(dòng)力車制氧系統(tǒng)自備壓縮機(jī)提供壓縮空氣,進(jìn)行分布式供氧。

圖8 動(dòng)力車制氧系統(tǒng)工作原理示意圖

拖車采用彌散和分布式相結(jié)合的供氧方式,制氧機(jī)裝置采用膜分離制氧原理進(jìn)行制氧,彌散式供氧與空調(diào)送風(fēng)混合后提高車內(nèi)空氣中氧的濃度,客室側(cè)墻或座椅下方等與乘客鄰近的位置設(shè)置分布式供氧快接接頭。動(dòng)車組每輛拖車設(shè)2 臺(tái)空壓機(jī)和1 個(gè)280 L的儲(chǔ)氣罐。

(5)壓力波保護(hù)一體化

為適應(yīng)高海拔線路連續(xù)多隧道的線路條件,提升乘坐舒適性,動(dòng)車組增加壓力波保護(hù)功能,壓力波控制采用主動(dòng)式壓力波保護(hù)和被動(dòng)式壓力波保護(hù)相結(jié)合的方式。電力動(dòng)力車及內(nèi)燃動(dòng)力車設(shè)置壓力波控制裝置,采集車內(nèi)和車外氣壓,根據(jù)壓差將壓力波保護(hù)信號(hào)通過繼電器干觸點(diǎn)的形式給到車輛控制系統(tǒng)。動(dòng)車組車輛控制系統(tǒng)綜合壓力波控制裝置的壓力波保護(hù)信號(hào)和線路信號(hào)系統(tǒng)的隧道信號(hào),向全列空調(diào)系統(tǒng)(動(dòng)力車空調(diào)、拖車空調(diào)及廢排)發(fā)出壓力波保護(hù)硬線信號(hào)。壓力波保護(hù)控制邏輯如圖9 所示。

圖9 壓力波保護(hù)控制邏輯

圖10 DC 600 V 列車供電貫通示意圖

(6)列車供電一體化

電力動(dòng)力車和內(nèi)燃動(dòng)力車列車供電系統(tǒng)沿用高原HXD1D機(jī)車和FXN3機(jī)車產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整;電力動(dòng)力車或內(nèi)燃動(dòng)力車列供進(jìn)行獨(dú)立供電設(shè)計(jì),一定程度上保障了供電的安全性。拖車沿用既有CR200J(鼓形)動(dòng)車組DC 600 V 電路配置,新增制氧設(shè)備進(jìn)行高原技術(shù)提升。

3 結(jié)論

文中結(jié)合我國高海拔鐵路的惡劣環(huán)境,詳細(xì)歸納了高海拔雙源制動(dòng)車組的內(nèi)燃/電力分置式技術(shù)特征、內(nèi)電融合技術(shù)特征、該型動(dòng)車組技術(shù)難點(diǎn),明確了高海拔雙源制動(dòng)車組的牽引能力,并在此基礎(chǔ)上對動(dòng)車組一體化設(shè)計(jì)及高海拔適應(yīng)性優(yōu)化提升策略進(jìn)行探討,得出以下結(jié)論:

(1)該型動(dòng)車組0~40 km/h的平均加速度不小于0.3 m/s2;電力牽引模式160 km/h、內(nèi)燃牽引模式120 km/h 運(yùn)行時(shí)的剩余加速度不小于0.05m/s2。

(2)內(nèi)燃動(dòng)力車采用12V265-B 高原增壓器、高原中冷器,并優(yōu)化了柴油機(jī)控制策略,進(jìn)而適應(yīng)高海拔環(huán)境。拖車增大蓄電池容量和增設(shè)不間斷電源,適應(yīng)分相區(qū)斷電并具備90 min 應(yīng)急供氧功能。動(dòng)車組增設(shè)壓力波保護(hù)功能,進(jìn)而保證多隧道條件下旅客舒適性。

(3)按照4 000 m 海拔條件設(shè)計(jì)動(dòng)車組電氣絕緣、防紫外線、氣密性及環(huán)保性能。

(4)動(dòng)車組控制網(wǎng)與監(jiān)測網(wǎng)需采用一體化設(shè)計(jì),從而實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通互控的功能;車體外觀、制動(dòng)性能、制氧/供氧、壓力波保護(hù)及列車供電均需實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)。

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