【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高（2）三相交流傳動(dòng)技術(shù)（3）計(jì)算機(jī)控制的機(jī)車牽引與列車制動(dòng)技術(shù)（4）輕型車體構(gòu)造（5）列車自診斷技術(shù)（6）統(tǒng)一調(diào)度指揮（7）無(wú)渣軌道技術(shù)三、中國(guó)高鐵的關(guān)鍵技術(shù)及傳感器應(yīng)用轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架是支承車體并沿著軌道走行的裝置。轉(zhuǎn)向架是車輛最重要的組成部件之一，它的結(jié)構(gòu)是否合理直接影響車輛的運(yùn)行品質(zhì)、動(dòng)力性能和行車安全。轉(zhuǎn)向架中的傳感器 速度傳感器(1)光電式車速傳感器由帶孔的轉(zhuǎn)盤兩個(gè)光導(dǎo)體纖維，一個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)作為光傳感器的光電三極管組成。發(fā)光二極管透過(guò)轉(zhuǎn)盤上的孔照到光電二極管上實(shí)現(xiàn)光的傳遞與接收。(2)磁電式車速傳感器模擬交流信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生交變電流信號(hào)，通常由帶兩個(gè)接線柱的磁芯及線圈組成。磁組輪上的逐個(gè)齒輪將產(chǎn)生一一對(duì)應(yīng)的系列脈沖，其形狀是一樣的。輸出信號(hào)的振幅與磁組輪的轉(zhuǎn)速成正比(車速)，信號(hào)的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉(zhuǎn)速大小。(3)霍爾式車速傳感器它們主要應(yīng)用在曲軸轉(zhuǎn)角和凸輪軸位置上，用于開(kāi)關(guān)點(diǎn)火和燃油噴射電路觸發(fā)，它還應(yīng)用在其它需要控制轉(zhuǎn)動(dòng)部件的位置和速度控制電腦電路中。由一個(gè)幾乎完全閉合的包含永久磁鐵和磁極部分的磁路組成，一個(gè)軟磁鐵葉片轉(zhuǎn)子穿過(guò)磁鐵和磁極間的氣隙，在葉片轉(zhuǎn)子上的窗口允許磁場(chǎng)不受影響的穿過(guò)并到達(dá)霍爾效應(yīng)傳感器，而沒(méi)有窗口的部分則中斷磁場(chǎng)。紅外軸溫探測(cè)傳感器列車在運(yùn)行中，車軸與軸承相互摩擦產(chǎn)生熱能。當(dāng)車軸與軸承間出現(xiàn)故障時(shí)，摩擦力增大，產(chǎn)生的熱能就隨之增加,軸箱的溫度也隨之升高。因此,測(cè)定軸箱的溫度變化，可以確定軸箱的工作狀態(tài)是否正常。鐵路行車早期，采用手摸軸箱的辦法來(lái)判斷溫度的變化情況，并以手的感覺(jué)來(lái)確定車輛與軸承間的工作狀態(tài)。采用這種方法，檢測(cè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，而且人的手感有差異，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。紅外線軸溫探測(cè)設(shè)備由探頭、軸溫信息處理裝置、傳輸線路、信號(hào)報(bào)警裝置等部分組成。探頭由光敏器件和光電轉(zhuǎn)換器件組成。軌道清障器CHR1動(dòng)車組兩個(gè)端部轉(zhuǎn)向架上各裝有一個(gè)軌道清障器，用來(lái)防止軌道有異物導(dǎo)致出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。弓網(wǎng)系統(tǒng)電弓是電力牽引機(jī)車從接觸網(wǎng)取得電能的電氣設(shè)備，安裝在機(jī)受車或動(dòng)車車頂上。受電弓與接觸電網(wǎng)直接接觸，為電力機(jī)車提供電力。（包括高壓牽引電機(jī)電力以及車廂照明等低壓電力）受電弓可分單臂弓和雙臂弓兩種，菱形受電弓，也稱鉆石受電弓，以前非常普遍，后由于維護(hù)成本較高以及容易在故障時(shí)拉斷接觸網(wǎng)而逐漸被淘汰，近年來(lái)多采用單臂弓。弓網(wǎng)電弧弓網(wǎng)電弧是指由于接觸導(dǎo)線的不平順、接觸網(wǎng)的振動(dòng)、受電弓弓頭的振動(dòng)、軌道的不平順等多種因素的影響，受電弓與接觸導(dǎo)線在相對(duì)高速滑動(dòng)中分離而產(chǎn)生的氣體放電現(xiàn)象。弓網(wǎng)電弧的危害有：侵蝕和磨損接觸導(dǎo)線和受電弓滑板；產(chǎn)生過(guò)電壓；產(chǎn)生高頻噪聲；使電力機(jī)車的供電質(zhì)量下降等。針對(duì)以上問(wèn)題，人們提出許多應(yīng)對(duì)方案，如最初的人工觀察記錄的方法，到后來(lái)的檢測(cè)車，再到現(xiàn)在的視頻監(jiān)測(cè)等。而隨著光開(kāi)關(guān)，即光電傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，這一技術(shù)也被用到了弓網(wǎng)離線電弧的檢測(cè)方面。由于受電弓離線時(shí)，受電弓上的電流為零，所以可通過(guò)檢測(cè)此時(shí)受電弓的電流狀態(tài)來(lái)測(cè)定離線。而這一檢測(cè)可通過(guò)光電傳感器來(lái)完成。激光位移傳感器激光位移傳感器對(duì)接觸線（車頂）位置和高度的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)接觸網(wǎng)的監(jiān)控和安裝非常重要。恰當(dāng)?shù)臒o(wú)接觸的接觸線測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)為韓國(guó)高速鐵路公司（KHRC）和英國(guó)OLE聯(lián)盟所采用。激光三角掃描儀在運(yùn)行中在線測(cè)量接觸線的高度和側(cè)面位置，另外5個(gè)激光傳感器安裝于車箱上，用于測(cè)量車箱的傾斜度、側(cè)面位移和軌道間距，所有的這些數(shù)據(jù)都可以圖形顯示，這套測(cè)量系統(tǒng)幾乎可在任何環(huán)境下操作（下雨、高溫或結(jié)霜天氣）。制動(dòng)系統(tǒng)閘瓦制動(dòng)，又稱踏面制動(dòng)，是自有鐵路以來(lái)使用最廣泛的一種制動(dòng)方式。它用鑄鐵或其他材料制成的瓦狀制動(dòng)塊（閘瓦）緊壓滾動(dòng)著的車輪踏面，通過(guò)閘瓦與車輪踏面的機(jī)械摩擦將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，消散于大氣，并產(chǎn)生制動(dòng)力。其他制動(dòng)方式除閘瓦制動(dòng)外，鐵路機(jī)車車輛還有一些其他制動(dòng)方式。（一）盤形制動(dòng)盤形制動(dòng)（摩擦式圓盤制動(dòng)）是在車軸上或在車輪輻板側(cè)面裝上制動(dòng)盤，一般為鑄鐵圓盤，用制動(dòng)夾鉗使合成材料制成的兩個(gè)閘片緊壓制動(dòng)盤側(cè)面，通過(guò)摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力，把列車動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能，消散于大氣。與閘瓦制動(dòng)相比，盤形制動(dòng)有下列主要優(yōu)點(diǎn)：（1）可以大大減輕車輪踏面的熱負(fù)荷和機(jī)械磨耗。（2）可按制動(dòng)要求選擇最佳“摩擦副”（采用閘瓦制動(dòng)時(shí)，作為“摩擦副”一方的車輪的構(gòu)造和材質(zhì)不能根據(jù)制動(dòng)的要求來(lái)選擇），盤形制動(dòng)的制動(dòng)盤可以設(shè)計(jì)成帶散熱筋的，旋轉(zhuǎn)時(shí)它具有半強(qiáng)迫通風(fēng)的作用，以改善散熱性能，為采用摩擦性能較好的合成材料閘片創(chuàng)造了有利的條件，適宜于高速列車。（3）制動(dòng)平穩(wěn)，幾乎沒(méi)有噪聲。但是，盤形制動(dòng)也有它不足之處：（1）車輪踏面沒(méi)有閘瓦的磨刮，輪軌粘著將惡化，所以，還要考慮加裝踏面清掃器（或稱清掃閘瓦），或采用以盤形為主、盤形加閘瓦的混合制動(dòng)方式，否則，即使有防滑器，制動(dòng)距離也比閘瓦制動(dòng)要長(zhǎng)。（2）制動(dòng)盤使簧下重量及其引起的沖擊振動(dòng)增大，運(yùn)行中還要消耗牽引功率。盤形制動(dòng)的制動(dòng)力（二）磁軌制動(dòng)磁軌制動(dòng)（摩擦式軌道電磁制動(dòng)）是在轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)側(cè)架下面，在同側(cè)的兩個(gè)車輪之間，各安置一個(gè)制動(dòng)用的電磁鐵（或稱電磁靴），制動(dòng)時(shí)將它放下并利用電磁吸力緊壓鋼軌，通過(guò)電磁鐵上的磨耗板與鋼軌之間的滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力，并把列車動(dòng)能變?yōu)闊崮埽⒂诖髿狻⒖磮D4—1－5。磁軌制動(dòng)的制動(dòng)力式中K——每個(gè)電磁鐵的電磁吸力；φ一一電磁鐵與鋼軌間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。與閘瓦和盤形制動(dòng)相比，磁軌制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是，它的制動(dòng)力不是通過(guò)輪軌粘著產(chǎn)生的，自然也不受該粘著的限制。高速列車加上它，就可以在粘著力以外再獲得一份制動(dòng)力，使制動(dòng)距離不致于太長(zhǎng)。磁軌制動(dòng)的不足之處是，它是靠滑動(dòng)摩擦來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)力的，電磁鐵要磨耗，鋼軌的磨耗也要增大，而且，滑動(dòng)摩擦力無(wú)論如何也沒(méi)有粘著力大。所以，磁軌制動(dòng)只能作為緊急制動(dòng)時(shí)的一種輔助的制動(dòng)方式，用于粘著力不能滿足緊急制動(dòng)距離要求的高速列車上，在施行緊急制動(dòng)時(shí)與閘瓦（或盤形）制動(dòng)一起發(fā)揮作用。（三）軌道渦流制動(dòng)軌道渦流制動(dòng)又稱線性渦流制動(dòng)或渦流式軌道電磁制動(dòng)。它與上述磁軌制動(dòng)（摩擦式軌道電磁制動(dòng)）很相似，也是把電磁鐵懸掛在轉(zhuǎn)向架側(cè)架下面同側(cè)的兩個(gè)車輪之間。不同的是，軌道渦流制動(dòng)的電磁鐵在制動(dòng)時(shí)只放下到離軌面幾毫米處而不與鋼軌接觸。它是利用電磁鐵和鋼軌的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使鋼軌感應(yīng)出渦流，產(chǎn)生電磁吸力作為制動(dòng)力，并把列車動(dòng)能變?yōu)闊崮芟⒂诖髿狻＼壍罍u流制動(dòng)既不通過(guò)輪軌粘著（不受其限制），也沒(méi)有磨耗問(wèn)題。但是，它消耗電能太多，約為磁軌制動(dòng)的10倍，電磁鐵發(fā)熱也很厲害，所以，它也只是作為高速列車緊急制動(dòng)時(shí)的一種輔助制動(dòng)方式。（四）旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)（渦流式圓盤制動(dòng)）是在牽引電動(dòng)機(jī)軸上裝金屬盤，制動(dòng)時(shí)金屬盤在電磁鐵形成的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，盤的表面被感應(yīng)出渦流，產(chǎn)生電磁吸力，并發(fā)熱消散于大氣，從而產(chǎn)生制動(dòng)作用。與盤形制動(dòng)（摩擦式圓盤制動(dòng)）相比，旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)（渦流式圓盤制動(dòng)）的圓盤雖然沒(méi)有裝在輪對(duì)上，但同樣要通過(guò)輪軌粘著才能產(chǎn)生制動(dòng)力，也要受粘著限制。而且，與軌道渦流制動(dòng)相似，旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)消耗的電能也太多。（五）電阻制動(dòng)電阻制動(dòng)廣泛用于電力機(jī)車、電動(dòng)車組和電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。它是在制動(dòng)時(shí)將原來(lái)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的自勵(lì)的牽引電動(dòng)機(jī)改變?yōu)樗麆?lì)發(fā)電機(jī)，由輪對(duì)帶動(dòng)它發(fā)電，并將電流通往專門設(shè)置的電阻器，采用強(qiáng)迫通風(fēng)，使電阻發(fā)生的熱量消散于大氣，從而產(chǎn)生制動(dòng)作用。（六）再生制動(dòng)與電阻制動(dòng)相似，再生制動(dòng)也是將牽引電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)。不同的是，它將電能反饋回電網(wǎng)，使本來(lái)由電能或位能變成的列車動(dòng)能獲得再生，而不是變成熱能消散掉。顯然，再生制動(dòng)比電阻制動(dòng)在經(jīng)濟(jì)上合算，但是技術(shù)上比較復(fù)雜，而且它只能用于由電網(wǎng)供電的電力機(jī)車和電動(dòng)車組，反饋回電網(wǎng)的電能要馬上由正在牽引運(yùn)行的電力機(jī)車或電動(dòng)車組接收和利用。上述各種制動(dòng)方式中，除磁軌制動(dòng)和軌道渦流制動(dòng)外，都要通過(guò)輪軌粘著來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)力并受粘著限制，所以習(xí)慣上統(tǒng)稱為“粘著制動(dòng)”，并把不通過(guò)粘著者統(tǒng)稱為“非粘（著）制動(dòng)”。制動(dòng)機(jī)種類按制動(dòng)原動(dòng)力和操縱控制方法的不同，機(jī)車車輛制動(dòng)機(jī)可分類為：手制動(dòng)機(jī)、空氣制動(dòng)機(jī)、真空制動(dòng)機(jī)、電空制動(dòng)機(jī)和電（磁）制動(dòng)機(jī)。動(dòng)車組采用復(fù)合制動(dòng)方式，即動(dòng)車使用電制動(dòng)＋空氣制動(dòng)、拖車使用空氣制動(dòng)的復(fù)合制動(dòng)方式。M車、T車的基礎(chǔ)制動(dòng)裝置都是采用進(jìn)行空油變換的增壓缸和油壓盤式裝置。4M4T的編組構(gòu)成下，T車為全機(jī)械制動(dòng)。再生制動(dòng)與空氣制動(dòng)的切換，通過(guò)電－空協(xié)調(diào)?？刂疲芍苿?dòng)控制裝置判斷制動(dòng)力，當(dāng)再生制動(dòng)力不足時(shí)由空氣制動(dòng)補(bǔ)充。列車控制系統(tǒng)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是對(duì)列車速度進(jìn)行自動(dòng)控制的各種裝置的統(tǒng)稱, 主要由列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)(A TP)和列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)(A TO)組成。列車定位系統(tǒng)的基本功能: 能夠在任何時(shí)刻、任何地方按要求確定列車的位置, 包括列車行車安全的相關(guān)間隔、速度。對(duì)軌旁設(shè)備和車載設(shè)備等資源進(jìn)行分配和故障診斷。在局部出現(xiàn)故障時(shí), 能夠在滿足一定精度要求的前提下, 降級(jí)運(yùn)行。高速鐵路已在發(fā)達(dá)國(guó)家取得了很大發(fā)展, 所采用的列車定位技術(shù)是多種多樣的。如法國(guó)AS2TREE 系統(tǒng)采用多普勒雷達(dá)進(jìn)行測(cè)速定位。北美ARES、PTC、PTS 系統(tǒng)采用GPS(全球定位系統(tǒng))進(jìn)行定位。歐洲ETCS、日本CARA T 系統(tǒng)采用查詢/ 應(yīng)答器和速度傳感器進(jìn)行定位。德國(guó)L ZB系統(tǒng)采用軌間電纜進(jìn)行列車定位。美國(guó)AA TC 系統(tǒng)采用無(wú)線測(cè)距進(jìn)行定位。（1）輪軸速度傳感器。目前采用的測(cè)速裝置, 大多是光電式的。當(dāng)車輪旋轉(zhuǎn)一周, 產(chǎn)生脈沖的個(gè)數(shù)是固定的, 通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù), 得到車輪的旋轉(zhuǎn)周數(shù), 通過(guò)已知的輪徑, 即可得到運(yùn)行距離, 再除以計(jì)數(shù)時(shí)間就可得到運(yùn)行速度。但是當(dāng)輪徑由于磨損改變時(shí), 會(huì)帶來(lái)誤差。此外在運(yùn)行過(guò)程中, 車輪出現(xiàn)的滑行和空轉(zhuǎn)也會(huì)帶來(lái)誤差。目前采用鋪設(shè)用于位置校核的查詢/ 應(yīng)答器來(lái)修正運(yùn)行距離, 可以將誤差限制在要求的范圍內(nèi)。（2）全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)。GPS 由位于地球上空24 顆衛(wèi)星和監(jiān)視管理這群衛(wèi)星的5 個(gè)地面站組成。這些衛(wèi)星用原子鐘作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間, 24h 連續(xù)向地球播發(fā)精確的時(shí)間及位置信息。配有GPS接收機(jī)的用戶, 可在地球上任何地方、任何時(shí)刻收到衛(wèi)星播發(fā)的信息, 通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射和接收的時(shí)間間隔, 計(jì)算出用戶至衛(wèi)星的距離, 然后根據(jù)4 顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù), 即可實(shí)時(shí)地確定用戶所在地理位置。GPS 定位的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,