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韓國研發“膠囊型轉向架”系統:減重30%,能耗大幅降低

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軌道交通展消息 韓國正在研發一種能夠在提高高鐵運行速度的同時,減少空氣阻力并最大化能源效率的“新概念大車系統”。

大車輕量化的重要性

在高鐵降低能耗的措施中,車輛的輕量化與空氣阻力減小是關鍵。其中,作為列車運行裝置的大車占整車重量的30%,也是運行阻力的重要來源。因此,大車的輕量化和小型化被視為效果最顯著的核心環節。

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膠囊轉向架模型

鐵道研開發的新概念大車系統,核心在于輕量化與降低空氣阻力。通過優化列車頭部外形,并采用密封列車下部結構的“膠囊型大車系統(Inboard Bogie,車輪內側布置型大車)”。

與傳統車輪外側布置大車框架的設計不同,“Inboard 大車”將大車框架移至車輪內側,重點實現輕量化與小型化。

 

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左圖為采用傳統轉向架的概念車,右圖為采用膠囊型轉向架的概念車

膠囊型大車系統的關鍵創新

  • 大車框架設計:采用 I 型截面結構替代以往的箱型(口字型)結構,并通過優化設計,實現比既有 EMU 大車框架?輕量化29.5%,并已通過模擬驗證其安全性。

  • 推進系統:應用嵌入式永磁同步電動機(IPMSM),在小型化、輕量化的同時實現高功率與高效率。與傳統感應電機相比,IPMSM 更高效,尺寸更小,結構簡潔,維護更方便,噪音與振動也更低。該電機雖已在韓國地鐵列車中使用,但尚未應用于高鐵。

  • 制動系統:采用機電(Electro-mechanical)控制方式取代傳統氣壓控制,實現小型化。同時考慮下部結構密封后的散熱問題,研發了冷卻系統,經熱流體分析確認在密閉空間內亦無過熱風險。

  • 動力傳動裝置:優化牽引電機與減速機之間的連接結構,使其更加小巧簡潔。

性能驗證與國際標準符合性

鐵道研對膠囊型大車系統的主要裝置進行了設計與性能分析,建立了解析模型,開展了脫軌安全性、乘坐舒適性、振動特性等多方面的研究。

 

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采用膠囊式轉向架系統的高速列車概念

在模擬實際運行的磨耗車輪條件下,臨界速度超過時速550公里,并滿足 EN 14363(歐洲運行性能標準)及 EN 12299(歐洲乘坐舒適性標準)等國際規范,驗證了該系統的高速運行穩定性。

未來展望

該技術由國家科學技術研究會(NST)所屬鐵道研的基礎研究項目開發。

鐵道研鐵路車輛本部長、研究負責人崔成勛表示:“未來若將膠囊型高速大車核心技術應用于高鐵,將能夠通過車輛下部密封大幅減少空氣阻力與能耗。”

鐵道研院長司空明則指出:“膠囊型大車技術不僅能應對歐洲等地日益嚴格的鐵路車輛能耗法規,也能緩解國內高鐵電力成本上漲壓力。未來鐵道研將以此為契機,推動韓國進軍國內外高附加值鐵路車輛市場。”

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編輯:卓卓

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