高鐵運(yùn)行動(dòng)力淺談

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1、高鐵運(yùn)行動(dòng)力淺談內(nèi)容提要：高鐵要做到速度的提高必須要解決列車(chē)自身動(dòng)力，靈活能力，以及軌道的設(shè)計(jì)等問(wèn)題，我們既要保證列車(chē)的高效運(yùn)行，乂要保證列車(chē)的安全。關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)速度阻力能力制動(dòng)鐵路運(yùn)輸歷悠久，運(yùn)輸界有“鐵老大”之稱。二戰(zhàn)后，隨著汽車(chē)技術(shù)得改進(jìn)，高速公路的大雖修建，加Z民航的應(yīng)用，鐵路運(yùn)輸開(kāi)始走下坡路，但Z后高鐵的出現(xiàn)無(wú)疑是給詼路運(yùn)輸行業(yè)打了一?針興奮劑，現(xiàn)在我就高鐵的牽引力方面做一下探討。高鐵中i直存在對(duì)輪軌和磁浮的討論，今天我就從兩者的対比來(lái)說(shuō)一下高鐵運(yùn)行中牽引力和阻力等相關(guān)方面的問(wèn)題。首先我們先簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)倫軌列車(chē)和磁浮列車(chē)。倫軌列車(chē)是比較傳統(tǒng)的高速

2、列車(chē)，他是利用車(chē)輪和鋼軌Z間的相互作用來(lái)解決支撐、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)這三大問(wèn)題，磁浮列車(chē)卻是利用電磁場(chǎng)的“同性相斥，界性相吸”的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)和路軌的間的上浮、約束和驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)車(chē)緊貼路面但乂是無(wú)接觸的高速飛行。一、驅(qū)動(dòng)功率與加速度，最高速度磁浮列車(chē)是分區(qū)間供電，無(wú)論常導(dǎo)還是超導(dǎo)，都是車(chē)走到哪里，電供到哪里，區(qū)間的變電所擁冇強(qiáng)大的供電能力，軌道上布置的驅(qū)動(dòng)線圈空間和重量限制很少，能夠提供很高的推力，大小取決于給線圈加的電流，因此很容易達(dá)到相當(dāng)大的功率，磁浮可實(shí)現(xiàn)加速能力遠(yuǎn)大于輪軌列車(chē)?；谑孢m度和安全考慮，一般磁浮列車(chē)設(shè)計(jì)的最大加速能力是4.5-5km/

3、h/s,關(guān)鍵是磁浮能將加速度保持到很高的速度區(qū)間。在2003年底，F(xiàn)1本磁浮創(chuàng)造581最高速度的時(shí)候，平均加速度高達(dá)5.3km/h/s,在不到2分鐘的時(shí)間內(nèi)，已達(dá)沖刺到最高速度，駛出距離將近9km。即使平常的體驗(yàn)乘客，也能感受到較強(qiáng)的推背感，2004年試驗(yàn)速度突破600km/h大關(guān)，而上海磁浮最高的速度記錄是501.5km/h,且為商業(yè)運(yùn)營(yíng)的列車(chē)。根據(jù)口前現(xiàn)有技術(shù),常導(dǎo)磁浮技術(shù)的速度上限為600km/h,而超導(dǎo)磁浮則可實(shí)現(xiàn)超過(guò)600的運(yùn)行速度。最高速度并不是沒(méi)有限制，稠密的空氣屮運(yùn)行，最高速度受到噪音限制，當(dāng)速度人于600的時(shí)候，列車(chē)相會(huì)速度即將達(dá)到音

4、速，繼續(xù)提高突破音障，對(duì)于乘客和環(huán)境，都是難以接受的。因此使用的最高速度上限II前來(lái)看是600km/h,一燉來(lái)說(shuō)550已經(jīng)足夠。盡管加速度設(shè)査相同，磁浮列車(chē)具備將加速度保持到最高速度的能力，而輪軌列車(chē)在開(kāi)始一段時(shí)間貝備較高恒定加速度之外，一般不到100,其加速度就呈近似反比例曲線下降。由于磁浮列車(chē)最大限度的突破了軌道黏著的限制，理論匕口J達(dá)將近13km/h/s,0至超過(guò)了一般飛機(jī)的加速能力，但實(shí)際到冃前為止述沒(méi)有這樣的列車(chē)。隨著速度提高，黏著系數(shù)卜?降，且列車(chē)阻力迅速增加，使其最大加速能力降低較快，而且從功率配備的經(jīng)濟(jì)上，也進(jìn)一步限制了加速能力。列車(chē)功

5、率配備也會(huì)受到軸重、空間限制的彫響，過(guò)大的功率會(huì)使變壓器，電機(jī)等相關(guān)環(huán)節(jié)的重量明顯增加，這対控制軸重是相當(dāng)不利的。二，線路阻力磁浮列車(chē)是浮在軌道上的，那么當(dāng)它運(yùn)行的吋候，是不是真的除了空氣阻力就沒(méi)有其他阻力了呢？也許我們通過(guò)磁詼互相排斥的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩塊磁鐵互相排斥的狀態(tài)下移動(dòng)，也兒乎沒(méi)有阻力，浮起的陀螺nJ懸浮在磁盤(pán)上，旋轉(zhuǎn)很長(zhǎng)很長(zhǎng)吋間。但是磁浮列千浮起，靠的不是永久磁鐵而是電磁鐵，因此仍有一定的磁化卩FL力和懸浮感應(yīng)肌力，并隨著速度變化而化。輪軌列車(chē)和磁浮相比，阻力方面的差別主要是和輪軌相關(guān)的阻力，輪軌的車(chē)輪滾動(dòng)阻力,軸承阻力,彎道阻力和道岔阻力，但

6、是磁浮也因電磁懸浮,存在著磁化阻力和懸浮感應(yīng)阻力，其他方面的如加速度阻力、空氣肌力、坡道阻力、隧道阻力等都是存在的。倫軌列車(chē)機(jī)械阻力是與速度密切相關(guān)的，在速度較低的情況下，滾動(dòng)摩擦帶來(lái)的基本阻力是比較小的，但是隨著速度提高，基木阻力的提高速度也比較快;常導(dǎo)磁浮無(wú)論速度高低，都必須懸浮起來(lái)，R需要導(dǎo)向，這些和列車(chē)總重相關(guān)。懸浮和導(dǎo)向磁詼需要保證列車(chē)和軌道保持準(zhǔn)確的間隙，此吋會(huì)產(chǎn)生磁化阻力，該阻力隨著速度提高而上升。其中導(dǎo)向磁鐵占主耍部分。計(jì)算和試驗(yàn)表明，因隨著速度提高輪軌列車(chē)的機(jī)械阻力是不斷增加的，而磁浮的磁感應(yīng)相關(guān)的阻力是下降的。TR8和ICE3在速度

7、為175左右的時(shí)候，是阻力分界點(diǎn)，人于20小于175的吋候，磁浮列車(chē)阻力大于輪軌列車(chē)，175以上的時(shí)候，磁浮列車(chē)總阻力小于輪軌——盡管總阻力都在上升。計(jì)算和測(cè)試表明，8節(jié)編組ICE3在300吋速的總阻力，甚至要高于5節(jié)磁浮列車(chē)在500時(shí)候的總阻力。而兩者的載客人數(shù)是基木一樣的。由于低速階段時(shí)間有限,總的來(lái)說(shuō)對(duì)磁浮列車(chē)彫響不太大。三、爬坡能力根據(jù)實(shí)用化要求，磁浮列車(chē)?yán)碚撟罡吲榔履芰蛇_(dá)250%。，實(shí)際規(guī)劃商用列車(chē)線路最大設(shè)計(jì)坡度可達(dá)100%。，而高速輪軌列車(chē)線路目前商用使用的最人坡度為40%。，如果遇到惡劣天氣，雨雪冰霧，包括軌道油漬，則會(huì)対列車(chē)黏著力產(chǎn)

8、生較大影響，不僅爬坡困難，面臨著車(chē)輪打滑的風(fēng)險(xiǎn)，而且卜坡的時(shí)候，也存在制動(dòng)能力不足的威脅。山梨