铁道机车车辆专业论文
铁道机车车辆专业论文
摘要介绍了应用于铁道机车车辆上的液压制动机的原理、特点和关键技术,对国内外铁道机车车辆采用液压制动机的应用进行了分析,并阐述了液压制动机的发展趋势。关键词液压制动;铁道车辆;发展
目录
1.液压制动的组成及基本原理...............................................................................3
2国内外液压系统现状.......................................................................................421液压制动的产生..........................................................................................422日本高速动车组采用的液压制动机.................................................................423德国的克诺尔制动机.....................................................................................524磁浮列车液压制动机....................................................................................5
结论...................................................................................................................5
参考文献.............................................................................................................5
铁道机车车辆液压制动机及其国内外发展,列车运行速度越高,对车辆设备小型化、轻量化及制动系统的性能及可靠性要求越高。采用液压制动机来代替传统的空气制动机,可以在确保具有与空气制动装置相同可靠性的条件下实现小型化、轻型化,同时由于液压系统具有快速响应的特点,可取消防滑器,并比空气制动系统具有更好的防滑性能。为了适应高速机车车辆以及城市轨道交通车辆整体技术的发展,世界上许多国家都对液压制动方式进行了研究,成为铁路机车车辆制动技术发展的趋势之一。
目前,随着计算机技术、机电和自动控制技术、现代制造技术及新材料、新工艺等一系列高新技术的蓬勃发展,液压技术有了很大的发展。密封材料性能的提高、液压件微型化以及高可靠性和适用性等,都给机车车辆制动系统采用液压技术创造了条件。
1液压制动的组成及基本原理
液压制动系统一般是由油泵,蓄能器,电磁控制阀以及基础制动装置等部件组成。可以看出,整个液压制动系统按照功能来分,可以分为微机制动控制器(MBCU)、电液制动装置及基础制动装置。微机制动控制器(MBCU)的工作原理与空气制动机基本相似,以接收常用制动指令、紧急制动指令、电气制动反馈、ATC信号等输入,经过计算机处理,输出常用制动指令、紧急制动指令来控制相应电磁阀,完成制动力的控制。除此之外,它还要控制液压系统的驱动和控制,如油泵的起停控制,以及整个液压系统的状态检测等,如液压系统的各种传感器反馈信息。电液制动装置由电机、油泵、蓄能器、常用制动压力控制、紧急制动压力控制和油箱组成。各部分工作原理如下。
(1)电机、油泵及蓄能器
电机、油泵将电能转变为液压能源,给整个制动系统提供制动能量。由于机车车辆的制动系统是间隙性工作的,因此采用了蓄能器装置,可有效减少电机功率,降低系统能耗。同时,为了确保制动系统的安全性,在系统中设置了两个蓄能器,使液压动力源具有双重系统。这两个蓄能器中的一个在常用制动时使用,另外一个在紧急制动时被使用。两个蓄能器可同时给紧急制动供油。即使在发生油泵停止工作等非正常状态下,蓄能器仍然具有供3次紧急制所需能量的能力。电机和油泵在达到系统压力的下限值或者在发生制动作用时接通,在达到系统压力的上限值关闭。液压泵采用间歇运转可靠的活塞式油泵,为了减轻质量和防止漏油,一般采用无管的管座安装方式。(2)常用制动压力控制
压力控制采用尘粒无法混入工作油的闭环方式,完成机车车辆常用制动压力的控制。一种方法使用可实现高速动作的平衡型提动阀(高速电磁阀)通过传感器反馈而进行以车轴为单位的数字压力控制。另外一种方法采用电液比例压力阀完成对制动缸压力的控制,其可实现制动缸压力无级控制,以方便与ATO等系统配合使用。由于液压油的可压缩性很小,压力控制响应迅速,因此采用液压控制方式具有消除滑行状态的压力控制功能。(3)紧急制动压力控制
在制动控制器的电源断开或者控制油压不足时,紧急控制使蓄能器内的压力油流入基础制动装置内,对每个转向架进行紧急制动压力控制,使其产生紧急制动作用。另外,在制动不缓解和压力不足时,通过液压传感器的检测,可使其对整个机车车辆产生紧急制动作用。(4)油箱
油液回到油箱,实现油液的回收。同时完成系统散热。基础制动装置包括夹钳和制动盘。由于采用了液压油缸,整个制动夹钳体积小,可以安装在安装空间极小的走行装置或转向架上。
2国内外液压系统现状
21液压制动的产生
20世纪60年代,第1台液压制动机装置应用于有轨电车上〔2〕。它除了作为动力制动机的补充外,首先是完成列车的停车制动功能。20世纪80年代中期开发出了用于快速交通工具(peoplemoverFahrzeuge)的复合液压制动系统〔2〕。此外,利用当时开发出的制动液压无级调节装置满足了能精确调节制动力,以确保列车停车位置准确性的要求。从1990年前后开始,随着低地板有轨电车的迅速发展,促使转向架和走行装置对安装紧凑性要求进一步提高,这种发展对高压液压部件也产生影响。低地板技术推动了液压悬挂和水平调节系统的发展。利用这种系统可以简单的方法达到与采用空气弹簧的车辆同样的乘坐舒适性。液压系统通常既向制动机又向水平调节系统提供液压能源。目前,液压设备不仅用于有轨电车,也用于快速交通工具、单轨铁路车辆、地铁列车和城市快速铁路列车,在有轨电车线路和干线铁路上运行的首批双流制列车上也装备了这类系统。对于标准的铁路机车车辆,如果其走行装置或转向架的空间很狭小,则可安装液压制动装置,这些液压制动装置可以利用专门的液压缸驱动,而这些液压缸用于转换执行从常规空气制动控制系统接受到的“指令”。例如日本的新干线高速列车和西班牙的Talgo高速列车。目前在国内外应用的液压制动机主要有以下几种:(1)日本的高速动车组液压制动机;(2)德国的克诺尔液压制动机;(3)磁浮列车采用的液压制动机。
22日本高速动车组采用的液压制动机
日本高速动车组制动装置的发展经由了气液制动、液压制动阶段。(1)气液制动方式
采用气液制动方式,需要使用增压缸将空气压力转换为一定倍率的较高的液压。增压缸的设置是因为受转向架安装空间的限制,为了得到必要的闸片压力,需要使用体积小的采用较压力的液压制动缸。另外增压缸上还安装有防滑阀及为解决由于防滑阀连续动作而发生不能制动问题的给排截断阀。图2为气液制动原理示意图〔1〕。压缩空气由压缩机产生,经过由贯通全列车的总风管送到各车的总风缸,再经过两个单向阀分别送到控制风缸和制动风缸,控制风缸是为空气弹簧等制动以外的系统供应压缩空气的风缸。制动风缸是制动专用的储存压缩空气的风缸,各车制动风缸中的压缩空气供给中继阀、紧急电磁阀和电空转换阀使用。电空转换阀将送来的压缩空气,调整到与制动指令相对应的空气压力,并作为指令压力送给中继阀。中继阀将电空转换阀的输出作为控制压力,输出与其相应的压缩空气送到增压缸。另外当车辆设备发生故障时,经过由紧急电磁阀的压缩空气作为指令压力被送到中继阀,此时中继阀与常用制动一样,将具有相应压力的压缩空气送到增压缸。(2)液压制动方式
随着日本新干线高速动车组的发展,液压制动装置得到了广泛应用。液压制动装置最早是在20世纪60年代开发的,并安装在新干线上的951型动车组上进行了试验〔4〕。但是由于存在回油内部漏油,液压维护等问题而未被采用。因此,开发了新一代液压制动装置,在电液制动装置的控制阀上采用了开关阀,并简化了结构,应用了传感器反馈等方法,使装置的可靠性得到了大幅度提高。新开发的液压制动装置在试制的500系新干线(WIN350:西日本客运铁路公司制造)2号车的前转向架上安装,并进行了性能确认试验,都
4取得了良好结果〔4〕。日本的TRY-Z型动车组也应用了液压制动系统〔6〕。该制动系统由液压控制单元,直通式预备制动控制单元和轨道制动液压单元三大部分组成,采用由一个共同的液压源向各单元中的蓄能器中储压的工作方式。另外在轮轴上有液压制动钳。液压制动控制单元是通过设在每根轴上的能控制制动缸压力的常用控制阀和紧急控制阀,经在高压优先原则下动作的梭阀控制制动钳动作的。无论是常用控制阀还是紧急控制阀,都能在制动指令下,根据滑行检测来调节制动缸压力。直通式预备制动控制单元是将在专用的蓄能器中所储的压力,通过位于液压制动控制单元之间的梭阀去控制制动钳动作的。
23德国的克诺尔制动机
德国的克诺尔制动机公司生产的液压系统已运用于欧洲轻轨车辆〔2〕。图3为用于低地板车辆制动机和水平调节系统联合控制的电动液压供给和控制单元,其安装在车体上。它将电机、油泵、蓄能器以及控制计算机(MBCU)集成在一起,与基础制动装置通过油管连接。液压浮动夹钳(图4)在液压制动缸的作用下夹紧轮盘或者轴盘,产生制动力。
24磁浮列车液压制动机
西南交通大学研制的青城山旅游磁浮列车,其制动系统也采用液压制动机。根据EMS磁浮列车的结构量减轻了约三分之二。由于省略了配管,以及设备的简化,使零件数量大幅度减少。据文献〔5〕介绍,液压制动所需装置比气液制动所需装置减小了很多,质量由原来的790kg变为280kg,只约为原来质量的35%。7)维修方便。液压装置装在转向架上,在进行维修时易于拆卸,仅仅需要进行油泄漏检查和油路空气的排放。(8)液压源的蓄压特性好。比空气制动方式下的蓄压时间快,具有极为良好的蓄压特性。结论
当前在铁路机车车辆牵引传动和制动系统中采用了机械、电气、空气和液压等技术来传递各种作用力和能量。这些技术各有所长,尤其是在大功率执行部件的安装空间受很大限制的车辆上,液压技术作为理想的选择从而脱颖而出。铁路车辆上不可或缺的制动子系统采用液压技术符合这种发展趋势。随着我国高速动车组以及城市轨道交通的不断发展,各种新型转向架对轻量化、小型化的要求越来越高,液压制动系统必将在此方向发挥其优势。参考文献
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〔6〕佐佐木浩一TRY-Z试验性动车所采用的新技术[J]国外内燃机车,1996(3):19-23〔7〕熊谷则道高速列车制动系统的开发[J]国外内燃机车,1994(9):27-33〔8〕高尾忠明等高速铁路制动系统控制技术[J]国外铁道车辆,1997(2):50-54
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浅谈铁道机车车辆专业课程项目教学法的实施
[摘要]项目教学法作为课程改革的主要方法,是指学生在教师指导下,通过完成一个完整的“工作项目”而进行学习的教学方法。机车车辆专业是一个对操作性要求非常高的专业,在机车车辆专业教学中引进项目教学法,能够提高学生的动手操作能力,以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。从而提高教学质量。使学生今后能更快适应职业岗位的要求。
[关键词]机车车辆项目教学法实施
机车车辆专业是一个对操作性要求非常高的专业,是与社会实际职业岗位联系密切的专业。学生如果不能真正对机车设备进行操作,没有实际检查、检修和机车操纵的经验,就根本谈不上掌握机车车辆的专业技术。所以,要真正使学生掌握掌握机车车辆的专业技术,一方面要具备机车车辆实验实习的硬件条件,另一方面要有适合学生最大限度理解和掌握机车车辆专业技术的教学方法。1.机车车辆专业课程教学的现状及分析
目前,铁道机车车辆专业课程普遍存在教学效果不佳的情况。说其不佳有两个方面的问题。一是指学生很难按要求完成教材包含的学习内容,达到教学大纲所要求的教学目标,二是指学生所学习的最终效果不能满足社会相关职业岗位的需要。
学生为什么不能在规定的课时内达到预期的教学目标,原因是多方面的。从教学的角度来看,主要存在以下几个方面的问题:一是教
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师没有根据学生的实际情况和认识规律进行教学。二是教师没有根据专业课程的自身特点去实施教学。三是目前很多专业课程的教材编写过于理论化,与社会实际职业岗位的要求脱节。
高职的学生普遍存在基础知识薄弱、领悟能力水平较低、注意力不能长时间集中、意志力不强、学习主动性不够等弱点。但同时也存在喜欢动手操作、思维活跃等长处。鉴于这种情况,专业课程的教学要求更加具体化、生动化、实际化。教师要对教材进行深入细致的研究,制定出适合学生特点,遵循专业教学规律的教学方案,这样才有可能充分调动学生学习的积极性,主动参与到教学当中,实现良好的教学效果。
目前传统的教学模式,适宜于侧重理论学习的学科导向的普通教育,而不适应以技能教学为主的就业导向的职业教育。职业教育的目标是培养合格的技术工人,他们毕业之后普遍面临的主要问题是就业,能够使学生尽快适应就业岗位的要求,掌握就业岗位所要求的知识技能,是职业教育的根本目标。
项目教学法为主的教学在培养关键能力方面有一定的独到之处。在培养学生专业能力的基础上,培养学生的创新能力、社会能力、方法能力等关键能力,全面培养学生的综合能力,而我们专业课程教育在这方面的能力的培养比较缺乏。基于以上观点,我认为铁道机车车辆专业课程的教学采用项目教学法是达到良好教学效果、实现教学目标的最佳方法。
2.项目教学法的实施步骤
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项目教学法的实质是将教学过程与生产过程结合起来,模拟实际的工作过程,使学生在虚拟的生产活动中主动地去获取和掌握知识和技能,培养良好的工作和学习态度,良好的行为习惯和道德情感。机车车辆专业一方面要求学生理解和掌握大量的理论知识,另一方面对学生动手操作能力的要求也是非常高的。在机车车辆专业教学中引进项目教学法,既可以帮助学生充分领悟机车车辆中抽象的概念,更重要的是能够提高学生的动手操作能力,以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。从而提高教学质量,使学生今后能更快适应职业岗位的要求。
在机车车辆专业教学中项目教学法实施的一般操作程序如下:(1)确定项目任务。组织教师分析项目涵盖的跨学科的知识及涉及到的专业科目,确定项目的目标和任务,详细编写《项目(课题)任务书》。任课教师在全面深入理解教学内容的情况下,将教学内容项目化,使之成为学生具体操作的工作内容。
(2)布置项目。由任课教师对全班同学进行分组,一般根据实验实习条件将学生分为6人或8人一组。分发《项目任务书》,讲解项目要求,使各小组明确学习任务和要求。由每组成员推选一名组长(也可以称为项目经理),具体负责学习项目的计划组织和实施,其问负责与任课教师进行沟通,以解决学习过程中遇到的难题。(3)各工作小组拟订活动计划与方案,教师审核计划。项目小组拟订课题实施计划,设计一份详细的《项目活动计划》,每个小组成
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员都要有成果汇报任务,各小组都要有成果汇报,在计划书中学生可随时记录项目进展情况,以便教师随时检查和指导。
(4)项目小组的活动实施,学生动手实践。给学生下达工作项目(工作内容),由各组组长组织本组成员对项目进行分析,制定工作计划,分配每位组员工作任务,强调工作要求。学生通过翻阅、取舍、整理资料,进行项目任务的设计和验证,通过解构单元实体、到实验室做实验验证相关结论、在实习室进行实际装接操作和调试等实际环节,不断提出问题,再通过小组讨论、请教教师等途径解决问题,最终完成课题任务。
(5)项目答辩与师生评价。任课教师对各组项目的完成情况进行检查,对各组工作学习情况做出客观的评价,以激发学生的竞争意识和进取心。通过“项目成果汇报、学生自己进行自我评估、组别互评、教师点评、师生共同总结”等程序完成对各小组课题任务完成的评价。并将项目任务完成的评价结果列为项目学习成绩的一个部分。(6)归档或结果应用。任课教师对项目进行总结,分析学生在项目完成过程中出现的问题,提出解决办法。总结本次课的学习要点,学生要掌握的知识技能,学生要注意的情感态度。并把项目工作的结果归档或应用到企业和学校的生产教学实践中去,以使项目工作的结果尽可能具有实际应用价值,指导后续工作。
铁道机车车辆专业从机车总体布置、电气设备的检查维护、机车操纵作业等可以采用项目教学法。学生在完成每个项目的过程,既是
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工作过程又是学习过程,而且是与实践紧密结合的学习过程。通过这种方式的学习,学生必然能够真正理解理论知识,切实掌握操作技能。3.项目过程的评价
项目学习不同于传统的学习方式,评价也相应有所不同,其标准和方式明显不同于强调固定答案和注重知识体系的传统学习,对学生的评估主要根据每个学生在该项活动中的参与程度、所起的作用、合作能力及成果等进行评价,可先由学生自己进行自我评估,之后再由教师对项目工作成绩进行检查评分。师生共同讨论、评判在项目工作中出现的问题、学生解决问题的方法及学生的学习行为特征。通过对比师生的评价结果,找出造成评价结果差异的原因。4.实施过程注意以下几个方面
第一,要真正调动起学生参与的积极性。学生参与的积极性是项目教学法成功的关键,没有学生的主动参与,项目教学法就无从达到预期的目标,甚至会使整个课堂无法控制。
第二,要培养组长的组织指挥能力。组长是一个组的灵魂,所有工作的安排都要组长具体落实。实际上组长就是任课教师的得力助手,学习任务能否完成,组长的工作相当关键。第三,要注意对各组的巡视,以了解各组完成项目的情况,及时予以帮助,保证项目的按时完成。项目教学法是经过检验的非常适合职业学校专业教学的教学方法。
要真正运用好这个教学方法,必须经过反复的实验和努力才能最大限度地发挥这个先进教学方法的作用。
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5.结论
在项目教学法的教学活动中,改变了传统教学方法中教师为主体的局面,变学生的被动学习为主动的探究性学习。教师在整个教学活动中仅仅起一个指导和辅助的作用。学生“自主学习过程”与教师“主导教学过程”是有区别的。项目教学法能最大程度地调动学生学习的主动性、参与性,使其独立学习,独立思考,团结协作,发挥想象力和创造力,有效地锻炼和提高学生的专业能力、社会能力、方法能力和综合能力。“项目教学法”将有利于推动“以学生为本、以服务为宗旨”的高职教学过程与教育工作的改革参考文献:
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[3]何小琴,关于案例教学法的总结[J],课程主讲教师201*,12
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