文章编号:100227610(2005)0620001206德国高速列车综述李瑞淳1,王 马矣2(1.长春轨道客车股份有限公司研发中心,吉林长春130062;2.四川东方电力设备联合公司,四川成都610041)摘 要:介绍了德国ICE系高速列车的车型与基本结构,归纳了其技术特点。
关键词:高速列车;技术特点;德国中图分类号:U271.91 文献标识码:BSurvey of High Speed T rains in G ermanyL I Rui2chun1,Wang Ai2(1.Development Center of Changchun Rail Passenger Car Co.,Ltd.,Changchun130062,China;2.Sichuan Dongfang Electric Corporation,Chengdu610041,China)Abstract:The types and f undamental structure of ICE series high speed trains in Germany are described.The technical features are summed up.K ey w ords:high speed trains;technical features;G ermany 德国ICE系高速列车是世界上最为成功的高速列车之一,以速度高、功能完备、技术等级高、性能稳定、车辆总体布置结构合理、内装档次高、运用维护性好等诸多优点而闻名于世。
其中的多项技术被许多国家广为引用或借鉴,推动了世界铁路技术的进步。
1 主要车型与基本结构德国ICE系高速列车主要有ICE1、ICE2、ICE3 (ICE212)、ICT(ICE2T、ICE2TD)等,还包括目前正在处于试验阶段的Velaro E高速列车。
各型高速列车的概况如下。
1.1 ICE1和ICE2ICE1是德国20世纪80年代中期开始开发、1991年投入运用的动力集中型高速动车组。
该车组共计生产了60列,有2M14T、2M12T、2M10T三种不同的编组形式,额定牵引功率均为9600kW,其中2M14T编组列车的最高运营速度为250km/h; 2M12T、2M10T编组列车的最高运营速度为280 km/h,2M14T、2M12T编组形式列车的定员分别为759人、669人。
ICE2是德国于1995年开发、1997年投入运用的动力集中型高速动车组。
车组是8辆车组成的1M7T 的短编组列车,其中1辆拖车为单端带驾驶室的控制车,共计生产了44列。
其最高运营速度为280km/h,收稿日期:2005205231作者简介:李瑞淳(19562),男,吉林长春人,教授级高级工程师。
额定牵引功率为4800kW,列车定员391人。
ICE1、ICE2高速列车的动车均采用不锈钢车体,拖车均采用铝合金车体、带磁轨制动器的高速转向架、分装式空调机组、故障技术诊断系统,以及Schaku 半自动密接式车钩缓冲装置和可以包容车钩缓冲装置的Hübner高密封性双包波纹折棚风挡、由透明车窗与不透明盲窗组成的窗带、德国格来默高档座椅。
1.2 ICE3(ICE212)ICE3是德国1997年开发、2000年投入运用的动力分散型高速动车组,在最初开发之时曾被称为ICE 212,正式投入运用时称为ICE3。
该车组是8辆车组成的4M4T的短编组列车,迄今为止,共生产了两代67列。
第一代ICE3有54列,其中37列是交流单电压制车组;17列是交、直流四电压制车组,其中有两个分别为AC15kV16#.Hz与AC25kV50Hz的交流受电电压制和两个分别为DC3000V与DC1500V的直流电压制。
车组的最大牵引功率与最高运行速度,在交流电压制下为8000kW与330km/h;在直流电压制下为4300kW/3600kW与220km/h。
第二代ICE3生产了13列,全部为适应德国运用的AC15 kV16#.Hz交流单电压制列车。
无论哪一种ICE3列车,均由两个牵引动力单元组成,每个单元均为2M2T 的结构。
对应于第一代的单电压制、四电压制ICE3和第二代ICE3,列车的定员分别为415人、404人和458人。
与ICE1、ICE2高速列车一样,ICE3采用了铝1 综述・述评合金车体、带线性涡流制动机的高速转向架、分装式空调机组、标准TCN列车计算机网络,以及Schaku自动密接式车钩缓冲装置和可包容车钩缓冲装置的Hübner高密封性双包波纹折棚风挡、由透明车窗与不透明盲窗组成的窗带、德国格来默高档座椅。
1.3 ICE2T和ICE2T DICE2T是德国1997年开发的动力分散型高速摆式电动车组。
到目前为止,ICE2T也生产了两代。
在第一代ICE2T中,由7辆车构成的4M3T和5辆车构成的3M2T两种编组形式。
在第二代ICE2T中只有4M3T的编组形式,其最高运营速度均为230km/h。
对应于4M3T和3M2T的编组形式,车组牵引功率分别为4000kW和3000kW,定员分别为381人和250人。
ICE2TD是德国于1997年开发的动力分散型高速摆式内燃动车组,其最高运营速度为200km/h,车组采取4M的编组形式,牵引功率2240kW,定员195人。
该车组为电传动内燃动车组,4辆动车均各有1台动力转向架和1台无动力转向架,每辆头车与相邻的1辆中间动车组成1个牵引动力单元,单元中每辆车下各悬挂1台560kW的柴油机,由其各自直接驱动1台三相同步发电机,经过各车的整流设备集中向本单元的脉冲控制牵引逆变器和辅助供电系统供电,再经过牵引逆变器驱动分别装于该单元内的2台动力转向架上的4台牵引电机。
1.4 V elaro EVelaro E是德国2001年在ICE3列车的基础上,经过适当的改进而开发的动力分散型高速电动车组,其最高运营速度为350km/h。
该车组是由8辆车组成的4M4T的短编组列车,牵引功率8800kW,定员404人,该车组首批开发研制的批量为16列。
尽管第一代Velaro E还没有实际投入运用,但德国已经开始研制第二代Velaro E电动车组,研制的批量为10列。
2 主要技术性能指标德国高速列车的主要技术参数与结构见表1。
3 重要技术3.1 转向架德国ICE系高速列车采用的转向架有ET401/ ET402、MD530与SGP系列的SGP300(SF300)、SGP400(SF400)、SF500型等转向架(表2)。
ET401是ICE1动车转向架,ET402是ICE2动车转向架,最高运营速度为280km/h,二系悬挂装置采用高圆钢弹簧。
SGP300、MD530均是试装于ICE1拖车的转向架,经过比选,最终选定MD530为ICE1拖车的转向架,该转向架最高运营速度为280km/h,二系悬挂装置采用螺旋钢弹簧。
SGP400是ICE2拖车转向架,构造速度为300km/h,二系悬挂装置采用空气弹簧。
SF500型转向架是ICE3、Velaro E列车采用的转向架,分为动车用SF500TD G和拖车用SF500LD G型转向架,构造速度为350km/h,二系悬挂装置采用空气弹簧。
从ICE系客车转向架的发展变化过程中可以看到一个不断尝试与创新的过程。
最初,ICE1高速列车装用的MD530型转向架是在试制试验列车(ICE/ V)采用的MD522350型转向架基础上改进研制的。
该转向架构架为H型焊接构架,采用圆锥型轴承。
一系悬挂为螺旋钢弹簧和液压减振器,二系悬挂为螺旋钢弹簧,通过吊杆悬挂在弹簧座上,采用旁承承载方式。
基础制动装置由盘形制动和磁轨制动组成,每轴装有4个制动盘其后,ICE2高速列车采用了SGP400型转向架,该转向架采用H型焊接构架,一系悬挂采用螺旋钢弹簧与垂向液压减振器。
轴箱轮对装置采用垂向液压导柱式定位,靠导柱与导筒之间的液体传递纵向力和横向力,属于弹性定位。
二系悬挂采用空气弹簧与横向液压减振器。
ICE3高速列车采用SF500型转向架,该转向架一系悬挂采用钢螺旋弹簧与垂向液压减振器,轴箱采用转臂式橡胶弹簧节点定位,定位转臂一端与圆筒形轴箱体固接,另一端以橡胶弹簧节点与转向架构架相连。
二系悬挂采用大气囊空气弹簧与横向液压减振器。
后来德国将SGP300、SGP400与SF500转向架皆统一为SF系列(SF300、SF400、SF500)转向架,并采用了经过近20年不断完善的动力学仿真软件进行进一步优化,完善了该系列转向架的动力学性能。
3.2 牵引控制系统ICE系高速列车中既有动力集中型的高速动车组,也有动力分散型的高速动车组,各不同车型的牵引控制系统,即主电路的原理与结构,既有相通之处也有一定的差异。
以ICE3列车为例,其适应交流电网的牵引控制系统(图1)主要由受电弓、主断路器、主变压器等高压系统元件与四象限整流器、中间滤波回路以及牵引变流器、牵引电机等组成。
其适应直流电网的牵引控制系统见图2。
3.3 铝合金车体铝合金车体不仅是德国ICE系高速列车中一项2国外铁道车辆 第42卷第6期2005年11月 表1 ICE系高速列车主要技术参数车型 ICE1ICE2ICE3 ICE3MICE2T ICE2TD Velaro E 运营速度/(km・h-1)250～280280330/220230200350适应轨距/mm143514351435143514351435编组形式2M14T2M12T2M10T 1M7T4M4T4M3T3M2T4M4M4T通过限界U IC50521U IC50521U IC505U IC505U IC505U IC505通过最小曲线半径/m 250 250250250250150车体型式不锈钢、铝合金车体不锈钢、铝合金车体铝合金车体铝合金车体铝合金车体铝合金车体列车全长/m358(1)205.4200184.4/132.6—200车辆长度/mm 头车 拖车2056026400205602640025675247752745025900—259002567524775车体长度/mm 头车 拖车2016025600201602560024975239752527525100—251002527523975车辆宽度/mm 动车 拖车30703020307030202950285028502950车辆高度/mm38403840/3856(控)3950384038403950车辆定距/mm 头车 拖车114601900011460 19000/18100(控)17375173751900019000—190001737517375定员/人759/669 391415/404/458381/250/390195404列车质量/t782(1)422410/436/410366/273/366200425车辆自重/t 动车 拖车77.551.8～58.2 7846.5～53.5/55.4(控) 46.6～53.8/49.2～58.145.1～55.8——车体自重/t 动车 拖车11.410.2～11.2 11.4 10.2～11.210.2～11.2——10.2～11.2 转向架型式 动车 拖车 ET401 MD530 ET402 SGP400SF5002TD GSF5002LD GSF600—SF5002TD GSF5002LD G轴重/t 动车 拖车 19.5 ≤17 19.5 ≤17≤17≤17≤15≤17≤15≤17转向架固定轴距/mm 头车 中间车300025003000250025002500270027002700270025002500编组牵引功率/kW960048008000/3600/43004000/300022408800牵引电机数量/台84168/6416牵引电机型式额定输出功率/kW 感应电机1200感应电机1200感应电机500感应电机 500柴油发动机560 感应电机 550主电路控制方式GTOVVV F2IVGTOVVV F2IVGTOVVV F2IVGTOVVV F2IV— GTOVVV F2IV启动牵引力/kN400400 300200/150 284制动系统 动车再生/电阻+轴盘再生/电阻+轴盘再生/电阻+轴盘再生/电阻+轴盘电阻+轴盘再生/电阻+轮盘 拖车轴盘+磁轨轴盘+磁轨轴盘+线性涡流制动轴盘+磁轨 —轴盘+线性涡流制动供电制式AC15kV16#.Hz AC15kV16#.Hz AC15kV16#.HzAC25kV50HzDC1500V/3000VAC15kV16#.Hz—AC25kV50Hz开发时间/年199019951997199919992001投入运用/年1991199720001999—20002001(2005)现已投入运用列数/列60446732/11/2820(16/10) 注:(1)该数值为2M12T编组列车长度;(控)———控制车。