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法國高速列車

標籤:科技

TGV,全名為「train à grande vitesse」,法國的高速鐵路系統。它由阿爾斯通(Alstom)及國營公司SNCF負責開發,營運由SNCF負責。TGV列車往來巴黎鄰近及鄰國的城市,包括比利時、德國、瑞士等。一些國家的鐵路公司從法國購入TGV列車或技術,有荷蘭、韓國、西班牙、英國及美國。現在,TGV列車由阿爾斯通負責生產。

1技術參數

驅動方式
TGV採用車頭和車尾機車驅動,使用高功率電動機和鉸接車架,輪軸高度較低且鐵路信號燈放置於駕駛室內;而日本新幹線採用全車輛驅動(動力分散式列車)。 TGV列車造價較便宜,可是搖晃很大,線路的保守費用大,車輛的乘務員數少。TGV可以行駛在稱為LGV(lignes àgrandevitesse,高速鐵路線)的線路上。TGV普通列車的商業運行速度可以達到320km/h。LGV高速鐵路線是特別設計的,沒有急轉彎。運行在LGV上的TGV列車可以獲得與磁懸浮列車相同的速度。
轉向架
(一)動力轉向架
第一代高速列車TGV-PSE的動力轉向架Y230是在法國燃氣輪動車組轉向架Y226型的基礎上發展而來的,並被法國所有的第二代、第三代高速列車用作動力轉向架。
Y230型轉向架為無搖枕式轉向架,它最明顯的優點是結構簡單明快,便於組裝和拆卸,可靠地實現了牽引電機體懸和較好的驅動動力學性能,是典型的動力集中式高速列車體懸式動力轉向架。
Y230型動力轉向架的主要技術參數
1.轉向架輕量化
Y230型轉向架自重7.263t,採取如下措施減輕轉向架的重量:
(1)採用無搖枕式轉向架,取消了搖枕,由螺旋型圓彈簧直接支承車體,為防止車體相對於轉向架橫移過量,在枕梁中部裝有兩個剛度遞增的橫向橡膠止擋;
(2)構架由箱型的魚腹形側梁和橫樑組成,採用H形焊接結構;
(3)齒輪箱體採用鋁合金鑄造。
2.牽引電機懸挂與驅動系統
(1)牽引電機懸挂
Y230型轉向架的牽引電機與其輸出端相連的三級變速齒輪箱構成一個整體單元,通過三點支撐在車體上。
(2)驅動系統
Y230型轉向架驅動系統示意圖和布置圖如圖2和圖3所示。牽引電機的輸出扭矩通過「三爪伸縮方式萬向軸」傳給輪對齒輪箱,帶動輪對轉動。
①牽引電機變速箱
體懸的牽引電機變速箱為帶中間齒輪的三級傳動齒輪箱,採用斜齒輪傳動,齒輪箱體由鋁合鑄造。
②三爪伸縮式萬向軸
三爪伸縮式萬向軸與電機軸和輪對軸平行,將牽引電機輸出扭矩傳給輪對齒輪箱,它的中部是帶有三凹槽的銷套,帶有3個滾動軸承的萬向軸軸桿嵌在凹槽中,萬向軸可以在銷套內自由伸縮±120mm。
③輪對齒輪箱
輪對齒輪箱是二級齒輪箱,採用直齒輪傳動,齒輪箱體也是由鋁合金鑄造。
3.一系懸挂和軸箱定位
Y230型轉向架的一系懸挂和軸箱定位方式採用鋼螺旋圓簧和圓柱形橡膠金屬疊層彈簧的複合結構方式,每軸箱各配一個垂向液壓減振器,如圖4所示。一系懸挂的靜撓度為59/70mm,單側縱向剛度為120MN/m,單側垂向剛度為131MN/m,等效橫向剛度與400mm長軸箱定位拉杆的等效橫向剛度相當。
4.二系懸挂
二系懸挂採用高撓度圓簧兩組,每組兩個,兩端加橡膠墊,以緩解彈簧橫向變形的應力,並降低雜訊。同時,還加裝了兩個垂向液壓減振器、一個橫向液壓減振器和兩個抗蛇型液壓減振器。二系懸挂靜撓度為87/105mm,縱向剛度為0.35MN/m,垂向剛度1.63MN/m。
5.軸箱與輪對
Y230型轉向架固定軸距為3000mm,車輪直徑為920mm(磨損到限850mm),車輪踏面採用1/40錐形踏面,簧下質量為4.3t。每台轉向架軸箱輪對總重量為3086+880 kg(傳動裝置部分),軸徑為150mm。軸承採用TIMKEN-AP型雙排錐形滾柱軸承。
6.中心銷牽引裝置
由於Y230型轉向架構架為H形結構,空間較小,因此採用帶橡膠球鉸的T形中心銷牽引,如圖5所示。中心銷位置較低,牽引點距軌面460mm,以減小軸重轉移。T形中心銷的一端用兩個橡膠彈性球鉸連接在心盤上,心盤座用螺栓連接在車體底架的枕樑上;另一端插在一個帶橡膠彈性球鉸的牽引銷套中,此銷套焊接在構架枕樑上。上下3個橡膠彈性球鉸轉動不受約束,配有自潤滑襯套。它們在縱向可緩衝牽引制動時的衝擊;在橫向可減輕輪軌的橫向作用力,減少輪緣與鋼軌的磨損。
軌道系統
LGV(lignes àgrandevitesse,高速鐵路線)的鐵路信號系統為TVM-300與TVM-430,TVM-430為TVM-300的升級版本,兩者均為以軌道電路為基礎,並由此將相關訊息傳輸至機車的車載系統,且均支持單雙線運行。
TVM-300採用階段式降速,駕駛須按車載系統顯示的速度進行手動減速,否

法國高速列車

法國高速列車
則超過規定的速度限制后系統將啟動緊急制動予以防護。為縮短列車運轉間隔並增加線路容量,TVM-430則改用連續式降速,但駕駛仍然需要按車載系統顯示的速度進行手動減速。
TVM-300與TVM-430兩者均為容許進入佔據區間設計,除車站與道岔區域外,駕駛按照減速信號停車后允許以低速(30 公里/小時以下)開車進入前方已佔據的閉塞區間內。
為了讓列車調度與單雙線運轉更加方便,LGV在主線軌道上每20至30公里設置一組道岔與緊急停靠側線。通過道岔切換軌道時,列車允許的通過速度為160至170 公里/小時。緊急停靠側線可供列車在執行故障排除或等待救援時臨時停靠使用,避免影響主線的運行。
一等車廂
獨立座位,確保安靜與私密。
設有相鄰座位或俱樂部空間,可允許兩人或4人旅客集體工作。
手提電腦或手機電源插座
更寬敞座席,可電控斜倚
設有輪椅旅客專區。旅客預訂時必須提出請求。
可在車上預訂計程車(僅限一等車廂):某些高速列車上可通過列車員預訂座位(里爾、巴黎-南特、巴黎-雷恩和巴黎-尼斯)
其它服務
車上嬰兒護理設施:配備嬰兒尿布換用桌和奶瓶加熱器(一等車廂和二等車廂均有)
酒吧可購買報刊
酒吧和食物售賣櫃檯:全程開放,提供各種食品與飲料。
前往酒吧餐車享用茶點:早餐、正餐、冷熱餐、三明治、甜點、冷熱飲
殘障旅客便利設施:在所有主要路線上,TGV高速列車一等車廂和二等車廂均設有殘障旅客輪椅電梯和輪椅專區。站內也設有相關便利設施。

2發展歷史

電力TGV
1974年,第一列TGV電動原型車製成,該車進行了集電弓、懸挂和剎車等測試,共運行了約1,000,000公里。該設計於1980年開始量產。
Atlantique
在1989年,TGV Atlantique初次登台,在巴黎往西方向運營。這種新型的TGV改進了先前幾代的缺陷,表示出了TGV繼續向前發展的可能性。最值得注意的是在1990年5月18日,它創造出了令世界震驚的極高速度:515.3公里的時速。
TGV 4402
TGV 4402是有史以來在常規鐵路上運行速度最快的列車。2007年4月3日,它以574.8千米/小時的速度創造了新的世界紀錄。TGV 4402是經過特殊改造后,專門用來嘗試創造世界紀錄的。它是在TGV POS的基礎上改造而來,後者在常規情況下可以搭載乘客以最快320千米/小時的速度穿越法國。

技術出口

TGV技術已經成為了法國對外出口的一項技術。對西班牙,已由Ave高速列車,對韓國,有從TGV變化而來的Ktx-韓國高速鐵道,目前已由部分線路通車。另外,法國鐵道還積極向其他要發展高速列車的國家和地區推薦TGV,比如美國佛羅里達高速鐵路即將引進TGV技術,台灣也有引進TGV技術的意象。TGV列車更是到過歐洲多個國家,甚至包括北歐的國家。

3世界紀錄

●採用燃氣渦輪發動機的TGV 001時速可達318公里,是非電力牽引火車的最高時速保持者
●1989年,法國TGV Atlantique線首次開通,運營於巴黎西部各個城市中心點。自此,新型的TGV和鐵道線相繼面世,而且在每一次的更新換代中都有很大的改進。在1989年,Atlantique型TGV初次登台,從巴黎往西方向運營。這種新型的TGV改進了先前幾代的缺陷,展示出了TGV繼續向前發展的可能性。
特別值得注意的是在1990年5月18日,它創造出了令世界震驚的速度:515.3公里的時速,而這還不是它的最高速度。
●2007年4月法國當地時間3日下午1點(北京時間3日晚7點),法國阿爾斯通公司製造的TGV3「V150」列車在巴黎東南部的一段經特殊加固的鐵路線上,達到了時速574.8公里,創下新的有軌鐵路行駛速度的世界紀錄
TGV創造574.8公里時速的新紀錄

  TGV創造574.8公里時速的新紀錄

「法國驕傲」 創下紀錄,車上官員立即鼓掌慶祝,列車隨即開始減速。剩下的行程,當它以時速300公里的速度前進時,反倒讓人感覺像是蝸牛在爬。
技術人員身著印有「法國驕傲」字樣的T恤歡慶試驗成功。列車司機說:「上萬名工程師都想坐在我的位置上,我感到無比開心。能夠駕駛列車達到這一速度,我感到既榮幸又驕傲。」
負責這次試驗的技術專家阿蘭·庫卡羅尼在試驗前說,這列列車和普通列車相比,設計有些不同。如車輪直徑從920毫米增加到1092毫米,使每轉駛過距離更長。鐵軌轉彎處內側也做出調整,以使鐵軌和車輪接觸更加順暢。輸電線電力也由2.5萬伏提高至3.1萬伏。
法國國有鐵路公司國際部門前負責人皮埃爾-路易斯·羅歇說,即使在普通鐵軌上行駛,列車也能達到同樣速度。羅歇現任阿卡迪斯國際工程公司鐵路部門經理。
他說,「列車速度加快,鐵路公司利潤將會下降。因為要達到這一速度,成本必須大幅提高。」
●2005年,一列TGV從聖埃克塞佩里國際機場開往普羅旺斯大區艾克斯,平均時速263.3公里,創造了定班列車行駛時速的世界紀錄
●2006年5月17日,一列歐洲之星搭載電影《達·芬奇密碼》的演員和製片人從倫敦出發開往戛納,行程1421公里,費時7小時25分,打破了此前由TGV於2001年5月26日創造的3小時29分和1067.2公里的高速鐵路不停站行程最長的世界紀錄。

4新型車輛

AGV是阿爾斯通針對單層高速鐵路最新推出的車輛,採用動力分散式列車設計,設備分散於列車底部且每節車廂自帶動力,與日本的新幹線及德國的ICE-3(Velaro)類似,以期獲得更多的室內空間,但仍採用關節式轉向架,然而SNCF並未採購任何AGV車輛。雙層動力集中式的最新車輛則為RGV2N2,SNCF大量採購用來行駛跨國路線,編號4701開始。
現有車輛方面,SNCF計劃在雙列聯掛的TGV列車中,以兩輛客車取代中間連接的兩輛機車,以增載入客量,而這兩輛客車將裝用動力轉向架,以補償機車替換導致的動力損失。

5相關產品

歐洲之星來源於TGV 3型列車。
歐洲之星於1994年投入運營,通過英法海底隧道將歐洲大陸與英國連接起來,行駛的是為適應隧道和英國鐵路而設計的TGV列車。歐洲之星在法國境內使用法國高速鐵路北線。英國建設了與TGV標準相同的鐵路以連接倫敦和隧道英國入口,已於2007年下半年竣工並於當年11月通車。從那時起,倫敦至布魯塞爾僅需2小時,而倫敦至巴黎也僅需2小時15分鐘。
歐洲之星的擋風玻璃顯得特別的小。,而且駕駛室兩邊沒有邊窗。在駕駛室中,司機的座椅和那扇小小的擋風玻璃隔了相當的距離。這是有特定的作用的。當火車以極高的速度進入隧道時的那幾分鐘,極易將司機催眠。歐洲之星是高速列車中唯一穿上了「鞋子」的。這裡所說的鞋子可不是人穿的鞋子,而是當火車行駛在英國境內行駛的時候,列車必須通過集電靴從鐵路的第三條路軌接受750V直流電力(歐洲之星是電力機車,別因為沒看見集電弓就當它是內燃機車了)。這種從地面接收能量的火車在全球很少見,在高速火車中更是獨一無二。另外,每一列歐洲之星車頂部有兩個集電弓,一個是為法國25千伏的交流電準備,另一個是為比利時的3千伏直流電準備的。歐洲之星特別的鼻狀車頭也是根據海底隧道的空氣動力特性設計的。
在英國境內,歐洲之星行駛在肯特郡的原有鐵道上,但速度限制在180公里每小時以下。肯特郡的鐵路又直又平坦,但有一個最根本的問題,那就是兩條鐵路(複線)之間的距離太小,鐵路之間貼的太緊了。通常當兩輛火車相向而行的時候,火車間的距離只有30厘米(一英尺)。這樣的路況意味著火車的最高時速限制在160公里每小時以內。當兩輛火車間距只有幾十厘米,而相對速度有320公里每小時,空氣產生的壓力將會把火車車窗壓碎,造成事故。在法國和比利時境內,歐洲之星可以達到300公里每小時的速度。既要滿足不同國家的不同路況,又要適應各種電力狀況,
還要拉著長達20節的車廂,這種火車的構造如此複雜,其結果必將是成本昂貴。每列歐洲之星的成本是2400萬英鎊,分給車上800個座椅,平均每座3萬英鎊,等價於4萬美元。這個數字創下了全球最高紀錄。相對於飛機的每座15萬英鎊(20萬美元)而言,還是少許多。所有數據沒有包括花在隧道上的100億英鎊(150億美元)。在1994年,歐洲之星剛剛登場時,火車運行時間很不穩定,特別是英國的三軌鐵路信號系統給火車運行帶來的麻煩。但這些問題逐漸解決之後,歐洲之性能保證如果晚點超過30分鐘以上,乘客將免費得到一張到巴黎的車票,這顯示了人們對歐洲之星的信心。在1999年,歐洲之星共運輸了五百萬人,到了1996年,這個數字漲到了七百萬。
從數字上就可以看出歐洲之星的成功。相對乘坐飛機先要去郊外的機場,還要經過繁瑣的登機程序,火車成了巴黎-倫敦之間最快捷的交通方式。

6發展史

法國是世界上從事提高列車速度研究較早的國家,1955年即利用電力機車牽引創造了331km/h的世界紀錄,在日本建成東海道新幹線之後,他們開始從更高起點研究開發高速鐵路並確定了適合本國國情的速度目標值。其目標是要研製一種高性能、高速度並面向大眾的新型列車,建造一條高質量的鐵路新線,向旅客提供一種安全、舒適、快速的出行方式,解決鐵路幹線運輸能力飽和並要獲得顯著的經濟效益。基於上述考慮,1976年法國開始了東南線高速鐵路(TGV)的建設,從此以後,TGV高速鐵路系統走上了迅速發展的道路,在技術、經濟、商業等方面都取得了巨大的成功,30多年來,一直居於世界鐵路運輸的前沿。
法國高速鐵路對速度目標值的追求是獨具特色和遙遙領先的。1981年,TGV高速列車在東南線南段部分投入運營,試驗紀錄達到380km/h,打破了傳統鐵路運行速度的概念。20多年來,它從未停止過為實現更高的速度目標而進行的一切努力,1990年5月,TGV列車在大西洋線上創造的515.3km/h的世界紀錄,更令世界矚目。1990年建成並投入運營的地中海高速線,列車運行速度可達350km/h,與此同時,速度為300km/h的高速雙層列車也已問世。現已研製出性能更高、速度達350km/h的第四代動力分散式AGV型高速列車。
法國在1981年建成了它的第一條高速鐵路(TGV東南線),該線包括聯絡線在內全長417km。東南線上運行的TGV-PSE型高速動車組允許最高速度為270km/h,超過了當時日本東海道新幹線最高速度220km/h。之後,1990年10月大西洋線全部投入運營,該線全長282km,大西洋線TGV—A型高速動車組允許最高速度為300km/h,該線採用的高速動車組是第二代TGV,515.3km/h的世界紀錄就是1990年在大西洋TGV西南支線上創造出來的。1993年TGV北方線(也稱北歐線)全線開通,全長333km。北方線由巴黎以北的喀內斯到里爾,在里爾分為兩條支線,一條向西穿越英吉利海峽隧道到達英國倫敦,另一條通向比利時的布魯塞爾,東連德國的科隆,北通荷蘭的阿姆斯特丹,成為一條重要的國際通道。被稱為「歐洲之星」的高速列車於1994年11月在法、英、比三國首都間正式投入運營。1997年12月以巴黎、布魯塞爾、科隆、阿姆斯特丹四個城市字首命名的TGV-PBKA高速列車開始運行。1994年5月大巴黎區外環線建成后,北方線、東南線和大西洋線可繞過巴黎相對聯結成為一個高速鐵路網系統。法國的高速鐵路後來居上,在一些技術、經濟指標上超過日本而居世界領先地位。從法國第一條高速鐵路TGV東南線全線通車至今已有30多年,這一期間,法國高速鐵路獲得了前所未有的飛躍發展,1999年已擁有高速鐵路新線1 280km,2001年地中海高速線開通,法國高速鐵路新線里程已達1 576km,高速列車TGV可以提供服務的路網範圍達5 900km。至2002年法國國鐵擁有高速動車組已達600列,其中歐洲之星38列。
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