磁悬浮列车发展现状与展望

摘 要:作为新型轨道交通技术的典型代表,磁悬浮交通具有无机械接触磨损、运行速度高、安全可靠、环境友好等优点,经过60 年的发展,正逐渐走向成熟. 本文首先对国内外磁悬浮列车的发展历史作了简要回顾;然后,从结构原理、核心技术和应用场景等方面对永磁悬浮、电磁悬浮、电动悬浮和超导钉扎悬浮4 大类磁悬浮交通系统进行了详细介绍,对其悬浮特点、悬浮间隙、磁力计算、驱动技术与技术成熟度等进行了阐述,并指出发展时速600 公里级高速磁浮列车亟须解决的试验平台搭建、电机控制策略、紧急制动、线路维护、无线传能、无线通信、气动噪声、磁浮道岔等8 个关键问题;最后,对超高速真空管道磁悬浮交通系统的研究进展以及需要研究的课题进行了探讨与展望。

重型磁悬浮转子跌落保护轴承失效机理

摘要:国家重点研发计划《高速精密悬浮轴承》对保护轴承跌落承载能力的要求是:转子质量不小于3000kg,跌落转速不小于3000r/min,抗跌落次数不小于10。基于此开展了对保护轴承设计研发及跌落失效机理的研究。提出了两种适用于跌落工况的陶瓷球混合保护轴承方案:满装球无保持架方案和非满装球带保持架方案。搭建了包含动力学、热学在内的转子跌落仿真模型,对不同方案跌落过程的受力和发热过程进行了仿真。将保护轴承安装到试验台架中进行测试,验证了仿真模型的有效性。在测试中发现无保持架保护轴承发生严重失效。对失效轴承的损伤情况进行观察和检测,发现由于滚动体间摩擦因数大,滚动体发生卡死现象,使滚动体与滚道、内圈与转子间发生持续干摩擦,造成内圈严重烧伤与磨损。

搅拌摩擦焊在轨道交通领域的应用现状与发展前景

摘要:从搅拌头几何特征对焊接过程的影响、动车组车体部件的搅拌摩擦焊与钢轨的搅拌摩擦焊3方面总结了搅拌摩擦焊技术在轨道交通领域的应用现状与发展前景。在搅拌摩擦焊过程中,搅拌头几何特征会影响焊接产热与材料流动,进而影响接头性能。因此,应合理设计搅拌头的轴肩形状与尺寸、搅拌针形状与尺寸及搅拌针螺纹。目前,动车组车体部件主要材质为铝合金,其搅拌摩擦焊工艺已较成熟。随着交通运载装备制造领域对轻量化的需求进一步增大,部分车体部件中开始采用镁合金,其搅拌摩擦焊是未来的研究方向。其中,铝-镁异质合金中对于IMCs的调控是研究重点。在钢轨搅拌摩擦焊方面,采用低转速与低焊接速度的方式,可以抑制马氏体组织形成,满足中国铁道行业标准的要求。在此基础上提升焊接效率,是未来研究的关键。

轨道客车轻量化材料及其连接技术的发展与展望

摘要:随着轨道客车产业的快速发展,车辆用材料和连接技术取得了长足的进步,耐候钢、不锈钢及铝合金等金属材料大规模使用,推动了电弧焊、电阻焊、搅拌摩擦焊为代表的焊接方法获得广泛应用,焊接作业自动化率不断提升,更好地保证了产品质量。文中对轨道客车产业现状及发展前景、面临的服役环境挑战进行了简要叙述,对车辆应用材料发展历程进行了总结,对面向未来使用的更高强度、更优性能的轻质合金材料、纤维增强复合材料及其优异的综合服役性能对推动轨道客车领域新材料的不断应用情况进行了分析,同时对激光焊、激光-电弧复合焊、自冲摩擦铆接、绿色优质粘接为代表的先进连接技术对解决未来新型材料连接工艺前景做了展望,提出了今后轨道客车轻量化材料和连接技术的发展方向和研究重点。

高铁轴承钢的技术质量特性识别及重点研制方向

摘要:从相关标准规范、主要故障模式及在用轴承技术状态等多个维度对高铁轴箱轴承用钢的技术性能要求进行了梳理,进而对其核心技术质量特性进行了识别,即“强韧性、抗疲劳、耐磨性”,并对自主化研制高铁轴承钢的技术路线及改进方向给出了建议。在现阶段,集成渗碳钢与“真空脱气+电渣重熔”冶炼方法的优势,是最具合理性与可行性的解决方案。

中国客运轨道车辆车体铝型材的深加工

摘要: 2015年中国高铁运营里程已达到15000km,高铁,磁悬浮与中低速磁悬浮车辆已经全部铝化,其他城市轨道车辆的铝化率也已达到40%。将铝材深加工成车辆是中国铝加工业所特有的。介绍了中国客运轨道交通的发展状况及轨道车辆车体铝型材深加工的生产概况。

国内外高速动车组基础制动技术研究

摘要: 文章对国内外高速动车组基础制动技术进行了分析研究,针对350km/h和250km/h速度级各代表车型采用的制动配置和具体结构型式进行了探讨,在此基础上对高速动车组基础制动技术的发展趋势和研究方向进行了分析总结。

高速磁悬浮列车技术综述

摘要:从高速磁悬浮交通技术发展历程出发,综述了常导电磁悬浮(EMS)、超导电动磁悬浮(EDS)、高温超导(HTS)磁悬浮(钉扎磁悬浮)和“超级高铁”(Hyperloop)永磁电动悬浮等4种高速磁悬浮列车的基本原理和技术特点;从安全性能、运营速度、运营维护、应用前景等四方面综合比较了4种高速磁悬浮列车技术方案的优缺点.研究结果表明:应以政府为主导,统筹谋划中国高速磁悬浮交通的未来发展建议,在常导电磁悬浮列车技术研发经验基础上,将超导电动磁悬浮、高温超导磁悬浮和真空管道高速磁悬浮关键技术研究列入国家科技研发计划,建设中试线试验基地进行布局研发,并有序规划试验线,从而构建中国在磁悬浮交通领域的综合研究体系、试验体系、标准体系和产品体系;在中国特色社会主义制度优势下,应充分把握高速磁悬浮交通发展的战略机遇,遵循科学与技术发展规律和大型系统工程创新研发流程,立足于已有研究基础,持续推进技术进步;4种高速磁悬浮列车由于技术成熟度不同,研究进程安排应循序渐进,分类实施,确保中国在高速及超高速交通运输领域的持续领先地位,为“交通强国”战略的实施作出积极贡献.

轨道工程车燃料电池供电技术应用方案研究

摘要:近年来,氢能已成为推进我国能源转型升级、率先实现“双碳”目标的重要举措之一。文章针对具体线路条件和运营需求,开展了氢燃料电池在轨道工程车上的应用方案研究,提出了燃料电池系统、储氢系统、储能系统的设计方案及安全保障措施。该研究可为轨道工程车提供一种基于清洁能源的完全零排放供电系统方案,具有较大的市场前景和减排效益。

预氧化碳纤维增强受电弓碳滑板材料的研究

摘要:利用预氧化碳纤维(OPF)和沥青、焦炭等为原料,采用热压、焙烧等工艺制备预氧化碳纤维增强受电弓碳滑板;研究不同OPF含量受电弓碳滑板导电导热以及力学性能;利用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器对复合材料内部结构进行观察。结果表明:滑板材料性能的提升与OPF/沥青间的共碳化界面以及界面处与基体中的微晶网络形成有关。OPF质量分数为1.5% 的复合材料具有较好的导电导热以及力学性能,电导率和导热系数分别为279.33S/cm 和3.37W/(m·K),抗压强度和抗折分别为155.00、48.85MPa,且符合受电弓碳滑板性能要求。