动车组总体与转向架复习题及参考答案

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案

动车组总体及转向架

一、名词解释：

1.动车组

2.动力集中型配置

3.铰接式转向架动车组

4.车辆定距

5.转向架固定轴距

6.列车风

7.列车头部长细比

8.转臂式轴箱定位

9.体悬式驱动转装置

10.电磁涡流轨道制动

11.牵引网

12.电机变频调速

13.缓冲器的容量

14.缓冲器的能量吸收率

15.列车自动防护系统

16.列车信息控制系统

17.列车运行控制系统

18.行车指挥自动化系统

二、判断题：

1.动车组以固定编组运营，不能解编。

2.现代城市轨道车辆通常采用动车组的形式。

3.动力转向架的车轴可以是全动轴，也可以是部分动轴。

4.高速动车组通常采用电气制动与空气制动的复合制动。

5.CRH6型动车组适用于城市间以及市区和郊区间的短途客运。

6.CRH系列动车组均采用磨耗型车轮踏面。

7.CRH动车组的车轴轴承均采用滚动轴承。

8.高速动车组的轴箱弹簧一般采用双圈钢弹簧。

9.CRH2动车组制动卡钳的夹紧动作是由液压缸驱动的。

10.脉冲宽度调制技术把变压与变频集中在逆变器中一起完成。

11.列车速度越高，允许的制动力越大。

12.CRH2动车组紧急制动时，采用压缩空气作为指令压力，实施纯空气制动。

13.密接式车钩允许两相连接车钩在铅垂面有相对位移。

14.正常运行时，动车组不需要使用过渡车钩。

15.CRH1动车组中间车钩可以自动连接，但需要手动解钩。

三、问答题：

1.高速动车组的主要技术特点有哪些？

2.高速动车组对车体结构的要求有哪些？

3.高速动车组减小空气阻力的措施有哪些？

4.高速列车的噪声源有哪些？

5.动车组轻量化设计的措施有哪些？

6.高速动车组车体为什么需要密封，密封措施有哪些？

7.减小动车组噪声源发出的噪声强度的措施有哪些？

8.动车组转向架的作用有哪些？由哪些部分组成？非动力转向架与动力转向架的最主要区别是什么？

9.轮对低动力设计的措施有哪些？

10.动车组常用的轴箱定位方式有哪些？原理是什么？

11.转向架驱动装置结构形式有哪些？各有什么特点？

12.转向架二系悬挂装置形式有哪些？各有什么特点？

13.高度控制阀的作用和原理是什么？

14.抗侧滚扭杆装置的原理是什么？

15.高速动车组基础制动装置形式有哪些？原理是什么？

16.直流电传动和交流电传动各有什么特点？有哪几种形式？CRH动车组采用哪种形式的电传动？

17.介绍CRH2动车组牵引传动系统组成与原理。

18.柴田式密接车钩的原理是什么？

19.黏弹性胶泥缓冲器的工作原理是什么？

20.介绍CRH2型动车组风挡的功能和组成。

21.请简单介绍CRH1动车组转向架的结构。

四、分析题：

1.为什么高速动车组要重视头型设计？头型设计具体采取哪些措施？

2.为什么CRH2动车组没有抗侧滚扭杆，而CRH1和CRH5动车组需要抗侧滚扭杆装置？

3.CRH2和CRH5动车组转向架的驱动装置结构上有什么不同？各有什么优缺点？

参考答案

一、名词解释：

1.动车组：动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组，就是动车组。带动力的车辆

叫动车，不带动力的车辆叫拖车。

2.动力集中型配置：将列车电气和动力设备集中安装于位于列车两端的动力车上。动力车不载客或仅设置

较小的客室，旅客主要在中间拖车乘坐。

3.铰接式转向架动车组：将动车组车辆车体间以弹性铰相连接，在相邻车辆的连接处放置一个共用转向架，

因此每节车辆不能从列车中解开成为独立的车辆。

4.车辆定距：车辆两转向架中心间的距离

5.转向架固定轴距：转向架两轴之间的距离

6.列车风：当列车高速行驶时，在线路附近将产生空气运动，这就是列车风。

7.列车头部长细比：即列车前端鼻部长度与其衔接的一般截面等效半径之比。

8.转臂式轴箱定位：转臂式定位一端通过橡胶节点连接构架，一端与轴箱做成一体。实现轴箱与构架间的

弹性定位。

9.体悬式驱动转装置：牵引电机固定在车体底架，驱动扭矩由万向驱动机构和锥齿轮来传递。

10.电磁涡流轨道制动：在转向架上设电磁铁，与钢轨表面保持很小间隙。制动时，电磁铁被励磁，与钢轨

相对运动，在轨头产生感应电流即涡流，当这些涡流在磁场中运动时，产生一个与运动方向相反的力，即制动力，从而达到制动的目的。

11.牵引网：接触网、钢轨回路（包括）、馈电线和回流线统称为牵引网。

12.电机变频调速：变频调速是通过把固定频率的交流电由变频器变换为可调电压、可调频率的交流电，向

交流电动机供电。

13.缓冲器的容量：缓冲器在全压缩过程中，作用力在其行程上所作的功的总和称为容量，它是衡量缓冲器

能量大小的主要指标。

14.缓冲器的能量吸收率：缓冲器在全压缩过程中，有一部分能量被阻尼所消耗，其所消耗部分的能量与缓

冲器容量之比。

15.列车自动防护系统：列车自动防护系统是保证列车运行安全的基础设备。其主要功能是检测列车的实际

位置、实时计算出列车运行的允许速度、限制列车在安全速度以下运行、保证列车的安全制动距离。

16.列车信息控制系统：列车信息控制系统通过贯穿列车的网络传输控制指令及状态信息，对列车运行及各

系统动作信息进行集中管理，有效地实现对司机和乘务员的辅助作用，指导对设备的维护与保养，实现牵引系统、制动系统、空调等子系统协调工作。

17.列车运行控制系统：列车运行控制系统是对列车运行方向、运行间隔和运行速度进行控制，使列车能够

安全运行且提高运行效率的系统。

18.行车指挥自动化系统：行车指挥自动化系控制采用中心计算机系统根据计划运行图及列车实际运行情

况，实现实时控制，指挥列车运行。各车站的控制计算机实现控制信号、道岔和排列列车进路。

二、判断题：

1.动车组以固定编组运营，不能解编。√

2.现代城市轨道车辆通常采用动车组的形式。√

3.动力转向架的车轴可以是全动轴，也可以是部分动轴。√

4.高速动车组通常采用电气制动与空气制动的复合制动。√

5.CRH6型动车组适用于城市间以及市区和郊区间的短途客运。√

6.CRH系列动车组均采用磨耗型车轮踏面。√

7.CRH动车组的车轴轴承均采用滚动轴承。√

8.高速动车组的轴箱弹簧一般采用双圈钢弹簧。√

9.CRH2动车组制动卡钳的夹紧动作是由液压缸驱动的。√

10.脉冲宽度调制技术把变压与变频集中在逆变器中一起完成。√

11.列车速度越高，允许的制动力越大。×

12.CRH2动车组紧急制动时，采用压缩空气作为指令压力，实施纯空气制动。√

13.密接式车钩允许两相连接车钩在铅垂面有相对位移。×

14.正常运行时，动车组不需要使用过渡车钩。√

15.CRH1动车组中间车钩可以自动连接，但需要手动解钩。×

三、问答题：

1.高速动车组的主要技术特点有哪些？

1)良好的空气动力学性能：外形设计上有效地减小运行空气阻力、列车交会压力波。同时控制噪声、提

高气密性、改善空调与通风。

2)车体轻量化：以节省牵引功率。降低高速所引起的动力作用对线路结构。。

3)高速动车组转向架具有良好的动力学性能，满足高速运行的稳定性、安全性，良好的曲线通过性能，

以及满足乘客乘坐舒适度的要求。

4)高速动车组必须采用能提供强大制动力的制动系统。通常采用动力制动和空气制动的复合制动系统。

5)高速动车组普遍采用密接式车钩连接装置，两车钩偏移很小，提高列车的运行平稳性。

6)高速动车组既要大功率驱动又要求减轻轴重，所以采用交流传动系统以及VVVF控制技术。

7)采用先进的列车自动控制及故障诊断技术，保证列车安全、高效、准时运行。

2.高速动车组对车体结构的要求有哪些？

1)良好的空气动力学性能

2)车体的轻量化设计

3)严格的车辆气密性要求

4)防火、降噪等

3.高速动车组减小空气阻力的措施有哪些？

1)列车外表面光滑并流线化

2)增大列车头部的长细比：即列车前端鼻部长度与其衔接的一般截面等效半径之比，一般达到3以上。

3)列车底部安装裙边整流罩

4)受电弓及其基座流线型化

5)列车密封，消除间隙

4.高速列车的噪声源有哪些？

1)轮轨噪声(碰撞声，摩擦声)；

2)空气沿车体表面流动产生的摩擦声和受电弓与接触网导线的摩擦声；

3)风挡等构件的撞击声、设备的振动噪声；

4)列车进出隧道产生的压缩波和反射波所产生的噪声等。

5.动车组轻量化的措施有哪些？

1)车体材料采用铝合金、不锈钢、玻璃钢；

2)优化车体结构；

3)采用无摇枕转向架；

4)采用铝合金轴箱、齿轮箱；

5)车轮小型化、车轴空心化，采用S形薄辐板车轮；

6)车设备(如门、窗、行架、卫生设备等)均可选用轻合金或高分子工程材料和复合材料；

7)采用交流电动机代替直流电机；

8)主变压器铁芯采用优质铁-铝合金，将铜编线改为铝编线；

9)采用再生制动取代电阻制动。

6.高速动车组车体为什么需要密封，密封措施有哪些？

高速动车组运行时，车外压力的波动大，反应到车厢，会使旅客感到不舒服甚至造成伤害。所以需要对高速动车组车体进行密封。

密封措施包括：采用连续焊接的方法对车体结构密封；固定车窗采用密封材料密封；移动车门、车窗用密封胶条密封；通过台采用气密性风挡；厕所采用密闭式厕所；空调采用专门的换气装置设计。

7.减小动车组噪声源发出的噪声强度的措施有哪些？

1)在车轮上安装消音器和开发弹性车轮，以有效地降低轮轨噪声．

2)车体外形设计成流线型，车体表面平整、光滑都有利于减小空气与车体的摩擦声。

3)采用橡胶风挡。可减小撞击声。

4)在空调系统上安装消音器，降低牵引电机风扇的噪声、驱动装置等设备的振动噪声。

8.动车组转向架的作用有哪些？由哪些部分组成？非动力转向架与动力转向架的最主要区别是什么？

转向架的作用：承受车架以上各部分的重量；通过车轮自动导向。在车体和转向架之间设有心盘或回转轴，转向架可以相对车体转动，便于通过曲线。对于动车，一般在转向架上装有牵引电机和减速机构，以驱动车辆运行。：在转向架上设有弹簧减振装置，缓和线路不平顺对车辆的冲击；通过基础制动装置产生制动力，使车辆减速或停车。

动车组转向架由轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬挂、牵引装置、驱动装置、基础制动装置组成，非动力转向架与动力转向架的最主要区别是：非动力转向架没有驱动装置而动力转向架有。

9.轮对低动力设计的措施有哪些？

1)减轻轮对质量：空心车轴，小轮径车轮

2)采用合理的车轮踏面

3)减小车轮动不平衡质量

4)采用弹性车轮（用于城市轻轨车辆）

10.动车组常用的轴箱定位方式有哪些？原理是什么？

拉板式定位：定位拉板的一端与轴箱体连接。另一端通过橡胶节点与构架连接。利用定位拉板在纵、横方向上的不同刚度来约束构架与轴箱的相对运动，以实现弹性定位。

拉杆式定位是指轴箱用一根或两根带有橡胶关节的轴箱拉杆与构架连接。当轴箱上下跳动时，轴箱拉杆以构架拉杆座心轴为圆心在一定弧度围上下摆动。

转臂式定位一端通过橡胶节点连接构架，一端与轴箱做成一体。转臂式结构通过定位节点部的橡胶层获得定位刚度。

橡胶堆定位：采用橡胶堆作为轴箱弹簧，同时起弹性定位作用。

11.驱动装置结构形式有哪些？各有什么特点？

轴悬式：牵引电机一端通过两个轴承支承于轮对轴上，另一端通过弹簧支于构架梁上。传动装置的很大一部分重量非弹性直接支于轮对轴上，增加了簧下部分的重量，对转向架的运行品质带来不利影响。

架悬式：牵引电机完全固定在构架上。1)挠性联轴节式：牵引电机的输出扭矩通过挠性联轴节传递给主动小齿轮。齿轮箱的一端通过抱轴承悬挂在车轴上，另一端通过弹性吊杆吊挂在构架横梁上。簧下重量小。大大改善牵引电机的工作条件。结构较简单，拆装方便。牵引齿轮的工作条件未得到改善。2)轮对空心轴架悬式：齿轮箱固定在电机外壳上，也属于簧下重量很小。改善了牵引电机和牵引齿轮的工作条件。结构较复杂，制造、维修困难。

体悬式：牵引电机固定在车体底架。可减轻转向架质量，同时可改善电机的工作条件。车轴周围空间得到释放。驱动扭矩由万向驱动机构和锥齿轮来传递。传动效率有所降低；齿轮箱一端悬挂在车轴上，一端弹性连接在构架上。齿轮的工作条件未得到改善。

12.二系悬挂装置形式有哪些？各有什么特点？

摇动台方式：采用摇动台用以布置弹簧，设置吊杆承担横向弹簧作用，转向架结构复杂，振动较大，由心盘提供摩擦阻力矩，作用不稳定，极难满足高速运行的要求。

摇枕方式；采用垂向大挠度的空气弹簧，摇枕支承在空气弹簧上，利用旁承摩擦副提供回转阻力矩，作用较稳定。

无摇枕式：采用大位移空气弹簧，取消摇动台和摇枕，采用抗蛇形减振器取代旁承可更好地抑制车辆的蛇形运动。无摇枕式转向架，既减轻了转向架的质量，同时大大简化了转向架结构，便于维修。13.高度控制阀的作用和原理是什么？

在高度控制阀的作用下，空气弹簧的高度始终保持不变，与载荷的大小无关。

假定空气弹簧上的载荷增加,这时车体将下,并且高度控制阀的杠杆在拉杆的作用下按顺时针方向转动,因此与主风缸连接的高度控制阀的进气阀被打开。这时,空气因压力差而开始流入附加空气室和空气弹簧,一直到车体升高到原来位置为止。于是杠杆恢复到原来水平位置,高度控制阀的进气阀被关闭。

假定空气弹簧上的载荷减少,这时车体将上升,而高度控制阀的杠杆按反时针方向转动,通大气的高度控制阎的排气阀被打开。空气从空气弹簧和附加空气室排出到大气,一直到车体降到原来的位置,排气阀被关闭。

14.抗侧滚扭杆装置的原理是什么？请绘图说明。

抗侧滚扭杆由拉杆、扭臂、扭杆组成。拉杆一端固定在车体上，扭杆安装在转向架上。

当车体逆时针侧滚时，左、右拉杆分别向下、向上运动，通过扭臂使扭杆变形，产生扭矩，以抵抗车

体的侧滚。这样就增大了车体的角刚度，减少侧滚角位移，防止车体倾斜。但它不影响车体在上下方向的运动。

15.高速动车组基础制动装置形式有哪些？原理是什么？

盘形制动：制动盘安装在车轴或车轮辐板上，通过闸片与其盘面相摩擦产生热量来散逸能量。不用闸瓦直接磨耗车轮踏面，可延长车轮使用寿命。

磁轨制动：制动时，用风缸将磁轨器落到钢轨上。同时激磁线圈通电，使磁轨器以一定的吸力吸附在钢轨上，磨耗板与钢轨之间便产生摩擦力，此力即为不受轮轨间黏着力限制的制动力。

电磁涡流制动：1) 电磁涡流轨道制动：在转向架上设条形电磁铁，与钢轨表面保持很小间隙。制动时，电磁铁被励磁，由于它与钢轨相对运动，因此在轨头产生感应电流即涡流，当这些涡流在磁场中运动时，受到一个与运动方向相反的力的作用，这个力就是制动力。2) 电磁涡流盘形制动：电磁感应体是旋转的盘形体，装在车轴或牵引电机的电枢轴头上，或者将车轮作为电磁感应体。在电磁感应体一侧或两侧设置电磁铁。在电磁铁线圈上通过制动电流时，在盘形电磁感应体产生涡流，由于磁力相互影响产生制动力。

16.直流电传动和交流电传动各有什么特点？有哪几种形式？CRH动车组采用哪种形式的电传动？

直流电传动采用直流牵引电动机，特点是调速方便，直流串励电机具有适合于牵引需要的“牛马”特性。可分为直—直、交—直方式。

交流电传动：采用交流牵引电动机，特点是单位体积重量的功率大、可靠性好、易维护等。可分为：交—直—交、交—交、直—交方式。

CRH动车组采用交—直—交电传动方式。

17.介绍CRH2动车组牵引传动系统组成与原理。

CRH2动车组主牵引系统主要由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。

CRH2动车组有两个相对独立的主牵引动力单元。正常情况下，两个牵引单元均工作。1个主牵引动力单元由1台牵引变压器、2台牵引变流器、8台牵引电机构成。1台牵引变流器驱动4台牵引电机。四台牵引电机并联使用。列车正常时升单弓运行，另一个受电弓备用。

受电弓通过电网接入25kV的高压交流电，输送给牵引变压器，降压成1500V的交流电。降压后的交流电再输入牵引变流器，变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机，通过电机的转动而牵引整个列车。

18.柴田式密接车钩的原理是什么？

柴田式密接车钩工作过程包括：待挂、闭锁和解钩三个状态。

1)待挂状态：为车钩连接前的准备状态，此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，拉簧处于较大拉伸状态，

钩锁连接杆退缩至凸锥体，钩舌上的钩嘴对着钩头正前方。

2)闭锁状态：相邻两钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔，凸锥将带心轴导杆向后压向棘爪，由卡子释放棘

爪。这样，通过拉簧将钩锁按逆时针方向转动到连挂位置，直至钩舌与钩锁（钩板)啮合。当车辆连挂后，锁紧装置会形成一个平行四边形形状，这样可以将牵引荷载均匀地分布在两个钩锁和钩舌拉杆上。

3)解钩状态：解钩时，顺时针转动弹簧加载的钩锁，直至将钩舌从钩锁上释放。当棘爪与带心轴导杆

啮合在一起时，保持钩锁的锁定位置。列车分离时，弹簧加载的带心轴导杆和导杆卡子同时向前移动

并释放棘爪。车钩锁在拉簧的作用下按逆时针方向转动，直至棘爪与导杆卡子相啮合。车钩锁回至待挂位，再次准备连挂。

19.黏弹性胶泥缓冲器的工作原理是什么？

黏弹性胶泥缓冲器采用弹性胶泥作为工作介质，弹性胶泥是一种未经硫化的有机硅化合物，具有弹性、可压缩性和可流动性。在充满弹性胶泥材料的缓冲器体，设有带环形间隙(或节流孔)的活塞。当活塞杆受到冲击力时，弹性胶泥材料受压缩产生阻抗力，并通过环形间隙(或节流孔)的节流作用和胶泥材料的压缩变形吸收冲击能量。

弹性胶泥材料受到的预压缩力越大、活塞的运动速度越快，则产生的阻抗力也越大。这有利于提高缓冲器在大冲击下的容量。

20.介绍CRH2型动车组风挡的功能和组成。

CRH2型动车组车厢间的连接处设有气密式风挡。

风挡的部设有扶手，利用平滑的搭板及可动式镶板，确保乘客安全通过车厢连接处。

在风挡外侧设有压缩型的外风档，起到隔声及防尘的作用。

CRH2型动车组外风挡与通常的车端缓冲器（衰减系数50kN/m/s左右）具有同等的减振性能。同时还使车体间的车辆连接部位尽量平滑化外，能够使列车运行时的空气阻力适当降低。

21.请简单介绍CRH1动车组转向架的结构。

CRH1动车组转向架转向架构架为‘H’型焊接结构。轮对分为动力轮对和非动力轮对，动车车轴上装有一个齿轮箱和两个轮盘，拖车车轴上装3个轴盘。每台动车转向架装有两套驱动装置，驱动装置采用牵引电机架悬式结构；通过弹性齿式联轴节，在驱动电机和齿轮箱之间传递力。一系悬挂采用双圈钢弹簧和垂向油压减振器，采用转臂式轴箱定位。每个转向架有两个空气弹簧。每一空气弹簧分别由各自的高度调整阀控制。转向架两侧有两个垂向液压减振器两个横向液压减振器位于侧架和车体之间。

两个抗蛇形减振器布置在转向架两侧，与车体相连。每个转向架有四根吊缆，防止转向架与车体垂向分离。在车体和转向架之间安装一个抗侧滚扭杆装置。牵引装置位于转向架中部，采用带有橡胶关节的单牵引杆。基础制动装置采用单元式空气盘形制动，动车转向架采用轮盘，且制动单元安装在端梁上。拖车转向架采用3个轴盘/轴。

四、分析题：

1.为什么高速动车组要重视头型设计？头型设计具体采取哪些措施？

对于高速动车组来说，列车头形设计非常重要，好的头形设计可以有效地减少运行空阻力、列车交会压力波，还能解决运行稳定性等问题。

对于速度在200公里/小时以上的高速动车组，需将车头设计成流线型。列车头部的长细比一般要求达到3甚至更大。应尽可能降低头部纵向对称面上的外形轮廓线的垂向高度，使头部趋于扁形，这样可以减小压力冲击波，并改善尾部涡流影响。同时，将端部鼻锥部分设计成椭圆形状，可以减少列车运行时的空气阻力。

2.为什么CRH2动车组没有抗侧滚扭杆，而CRH1和CRH5动车组需要抗侧滚扭杆装置？

动车组为改善舒适性，采用了大挠度的空气弹簧．但同时也使得车体侧滚振动的角刚度也随之变得相对柔软。从而运行中车体侧滚角位移增大。尤其是当车辆通过曲线和道岔时，车体滚角大，易晃动。

因此需要提高抗侧滚性能。

CRH2动车组的空气弹簧采用外侧悬挂，空气弹簧横向间距为2460mm，能有效减小侧滚角位移，满足要求。而CRH2和CRH5动车组的空气弹簧采用中心悬挂，横向间距较小，因此需要采用抗侧滚扭杆装置，以提高抗侧滚性能。

3.CRH2和CRH5动车组转向架的驱动装置结构上有什么不同？各有什么优缺点？

CRH2动车组采用架悬式，每个动车转向架有两个牵引电机，牵引电机连接在转向架构架上，通过弹性齿式联轴节，在驱动电机和齿轮箱之间传递力。CRH5动车组驱动装置采用体悬式，牵引电机悬挂在车体底架上，通过万向轴将转矩传递给车轴齿轮箱。动车转向架只有一根动轴，即只装一套牵引电机和驱动装置。

CRH2动车组结构簧下重量较小，较简单，拆装方便，但牵引电机处于一系弹簧和二系弹簧之间，工作条件不如体悬式。CRH5动车组牵引电机处于二系弹簧上，可进一步改善电机的工作条件，减轻转向架质量，释放车轴周围空间。但结构复杂，驱动扭矩由万向驱动机构和锥齿轮来传递，传动效率有所降低。