第四章+高速鐵路的牽引技術（20061129）.ppt

1、第四章高速鐵路牽引技術，1)實現(xiàn)比現(xiàn)有機車更大牽引力和牽引力的新型動力裝置和傳動裝置；2)牽引力的構成應渡邊杏局限于傳統(tǒng)的機車牽引方式，采用分散或相對集中的動態(tài)方式。高速牽引動力相關的新技術，3)高速條件下的新制動技術4)高速傳記牽引傳記技術；5)適應高速行駛要求的車體及行走部的結構，減少空氣阻力的新外形設計等。這些都是發(fā)展高速牽引力必須解決的具體技術問題。到目前為止，日本、法國、德國、英國、意大利、瑞典、西班牙、美國、俄羅斯等國家運行著200公里以上的高速列車。從速度來看，已經(jīng)行駛的高速列車的最高運行速度可以分為3個等級。一次速度級最高運行速度是200-250公里時間二次速度級最高運行速度是

2、250-300公里時間三次速度級最高運行速度是300公里時間，對高速列車牽引力的需求是根據(jù)高速列車的總質量、最高運行速度、牙齒速度的列車單位阻力計算的。1、高速列車對牽引力的需求，牽引力計算公式，形式中：N以高速列車所需牽引力(千瓦)計算。q高速列車的總質量(噸)；w高速列車單位電阻(索頓)；Vmax 1高速列車的最高運行速度(千米時間)；k馀量系數(shù)。根據(jù)公式，如果列車的總質量確定為800噸(可以運輸1000名乘客)，牙齒計算表明，從一般速度等級到第一速度等級，速度增加一倍，所需的總牽引力增加四倍。這不僅是因為牽引功率與最高運行速度成正比(可以通過公式知道)，而且在高速情況下，列車單位阻力比一

3、定速度大幅度增加。必須指出，同一質量的列車在正常速度(100110公里時間)所需的總牽引功率只有1600千瓦，各國的部分高速列車質量、最高運行速度及牽引總功率明細表，列車運行時的阻力由列車運行的基本阻力和各種附加阻力組成。第二，高速列車的阻力，運行的基本阻力，列車運行的基本阻力是指機車、動力車和與之相連的公共汽車或貨車運行的基本阻力。包括列車的空氣阻力和機械阻力(包括蟑螂軌道摩擦阻力、軸承等滾動部件的摩擦阻力)。表示坡道的附加阻力。曲線附加阻力；隧道空氣附加阻力等。附加阻力，1)低速運轉時機械摩擦阻力是主要的。2)運行速度達到100公里/小時左右，空氣阻力和機器摩擦阻力約占一半。3)運行速度達

4、到200公里時，空氣阻力占運行基本阻力的比重為70。4)運行速度再次提高，空氣阻力所占的比重也將增大。列車運行基本阻力取決于運行速度，列車運行空氣阻力值計算公式，形式中：空氣密度(千克米3)；Cd空氣阻力系數(shù)；v列車速度(米秒)；a列車破損面積(m 2)；Cdp列車壓力阻力系數(shù)；列車側面的氣動摩擦系數(shù)；l列車長度(米)；d列車氣動直徑(以米為單位)，F(xiàn)u=Pfj=(Pug) j Pu機車或電動車的粘合重量都是同軸中的總和。g計算重力加速度J的粘合系數(shù)。與附加牽引力的計算公式，公式中可獲得牽引力的大?。簜鲃虞S的載荷計算粘合系數(shù)有關。與粘合系數(shù)的大小速度有關。粘滯系數(shù)J運行速度，粘滯系數(shù)與運行速度

5、的關系，牽引的特性(各種機車)都具有相同的特性。速度越高，牽引力下降得越多，速度越高，阻力越大，D=f(v2)越大，可能會出現(xiàn)牽引力無法達到的情況。，牽引的特性，解決方法：將牽引軸噸位軸重量從23噸增加到25噸，同軸數(shù)2軸2軸3軸多機車再燃運行動力分散到車輛運行中，1)牽引動力的類型電力牽引和內(nèi)燃機傳動牽引也可以滿足牽引高速列車的要求。從世界各國的高速鐵路發(fā)展情況來看，傳記牽引的初期投資很大，但大多數(shù)國家的高速列車采用傳記牽引。第三，牽引動力及其構成，傳記牽引牽引力大。軸重小。經(jīng)濟成果比較好。有利于環(huán)境保護牙齒的一系列優(yōu)點，可以說傳記牽引是高速鐵路最好的選擇。傳記牽引的優(yōu)點，投資少，效果快，經(jīng)

6、濟能力好等應用于高速列車的牽引也有成功的先例。例如英國的HST高速列車、德國的VT610內(nèi)燃機車等。內(nèi)燃機可以用于尚未電氣化的高速鐵路區(qū)間，也可以用作加速高速鐵路建設的過渡牽引型。內(nèi)燃機車，高速列車的牽引可以采用電氣傳統(tǒng)機車牽引型，也可以采用努力學習的車組的牽引型。因為Emu的軸重量低，可以減少對線路的破壞作用，所以現(xiàn)在世界上大多數(shù)高速列車都采用emu牽引式。emu牽引式是高速列車的主要牽引方式，日本E2-1000、國外典型高速emu、日本700系列、法國AGV、德國ICE、西門子、高速列車的牽引動力配置集中在(1)牽引動力集中在終端方式(2)，(1)牽引動力有末端方式，法國TGV，這種傳統(tǒng)的

7、機車牽引方式既有內(nèi)燃機牽引又有電力機車牽引。一般將現(xiàn)有座機改裝成客貨混用的高速鐵路(一般200公里左右)應用最快的速度等級(一般200公里左右)。高速化初期被很多國家采用，特別是內(nèi)燃機車輛牽引用和尚未電氣化的路段，是投資少、效果快的牽引方式。大部分國家使用的是電力機車牽引，比如英國的91型電力機車(最高速度225公里的時間)。使用美國AEM7英寸電力機車(最高速度202km/HR)；俄羅斯采用SP200型電力機(最高速度200公里時間)作為牽引動力。牙齒牽引方式由于機車總功率小，難以滿足進一步提高速度的要求，因此僅限于最高運行速度為200公里的高速客運的要求和低于該速度的貨運要求。高速列車的兩

8、端是動力車，中間都是沒有動力的拖車，牽引采用向前向后推的方式。兩端安裝動力車，往返運行時無需改變方向，有利于前后流線型處理。(2)牽引動力集中在兩端，1)機車模式2)東車模式，兩端集中的動力車可以有多種茄子模式，兩端的動力車實際上是普通機車，中間的無動力拖車是普通客車。德國的ICE高速列車等牙齒型號在列車長度方面機動性高，可以隨意增減組。機車模式、機車牽引模式、兩端動力車和無動力拖車都有孔劉轉向架和鉸接機構，構成了法國TGV高速列車等電動車。牙齒模式保持整個列車的負載均勻，運行比較順暢，但組是固定的，在列車長度上機動性差。車輛型號，法國TGV-A高速列車，帶鉸接機構的車輛側連接圖，電動車集中的

9、車輛結構圖，這是一種車輛牽引方式，1)完全分散模式2)相對分散模式，(3)牽引動力分散配置方式，高速列車集團內(nèi)的所有車輛，完全分散模式，高速列車集團小日本的100系列高速列車，16大集團中12輛是動力車，4輛是拖車。300系列高速列車，16大集團中10輛是動力車，6輛是拖車。通過將相對分散模式、動力分散電動車原理圖、高度集中的牽引動力配置改為分散(或相對分散)配置，可以將牽引動力分散到各動力車，克服現(xiàn)有機車牽引方式總功率限制的缺點，提高高速牽引的總功率。因此，運行速度可以進一步提高到第二和第三速度級別。牙齒牽引方式主要適用于新建高速客運專線和新建客運混合高速線，如日本、法國、德國、瑞典、意大利

10、等國家的高速鐵路。動車牽引是當前高速牽引的主要方式，動力分散動態(tài)車、高速列車最高運行速度的三級準確反映了高速牽引動力發(fā)展的三個階段。高速列車最高運行速度和牽引動力發(fā)展的三個階段，第一代牽引動力具有傳統(tǒng)動力集中配置的機車牽引和動力分散配置的電動車牽引兩種茄子形式。第一代牽引力，傳統(tǒng)機車牽引以英國IC225(inter city 225)高速列車的牽引力為例，91類電力機車牽引動力共8臺巴士，電力機車交流直流傳動，使用直流牽引電動機，總牽引功率為4700千瓦，最高運行速度為225，傳統(tǒng)總牽引力為11840千瓦，最大運行速度為210公里小時。動力分散配置的電動車牽引繼0系列后發(fā)展為200系列公差組，

11、該組分為12臺，全部是動力車，仍然采用交流直流傳動，直流牽引電動機。但是，每個動力車的牽引功率增加到4230千瓦，總牽引功率為11040千瓦，與0系列相似，但分組減少了4臺，最高運行速度提高到了240公里。第二代牽引動力以相對集中配置為特征。也就是說，動力高度集中和動力都分散，旋轉動力相對集中。第二代牽引力(如法國的TGVPSE動態(tài)車)分組為10輛，兩端在動力車的兩端各有3輛動力轉向架，動力車由交流直流傳動，直流牽引電動機驅動，每輛動力轉向架的牽引力為2525千瓦，總牽引力為6300千瓦，最大運行速度為270公里，法國今后發(fā)展為TGVA東車，該集團仍有10輛，兩端轉換為動力汽車，動力汽車轉換為

12、三相交流電動同步牽引電動機，各動力汽車的牽引力為4400千瓦，總牽引功率為8800千瓦，比TGVPSE東車的總功率大1.4倍，最高運行速度可達300公里。第三代牽引動力是目前廣泛使用的下一代牽引動力，主要采用動力分散部署，由電動機技術上的新突破，即三相交流異步牽引電動機驅動。第三代牽引力，從而大大增加了動力車的牽引力(不增加重量)，牽引粘合特性進一步理想，因此列車最高運行速度突破300公里，可以進入第三速度級。德國ICE型，瑞典X2000型，意大利ETR500型東車，日本300-700系列東車，法國開發(fā)的TGV-N東車設計為以高達350公里的速度運行。，技術開發(fā)：從動力集中到動力分散，動力分散

13、牽引方式的特點，多動力單位構成，冗余，運行可靠性高牽引力分布，降低車身強度要求，實現(xiàn)輕量化。所有車輛都是乘客車廂，花園多，運輸量大，效率高。牽引設備分布在地板下，軸重輕，軸重均勻分布，對線路的影響較小。軸數(shù)多，粘合要求低，受氣候等環(huán)境條件的影響較小。多使用傳記制動，減少機械制動部件的磨損，節(jié)約能源。電力和機械制動相結合，性能穩(wěn)定、安全、牽引力大軸重動態(tài)加快，性能優(yōu)秀、可靠性高，列車利用率高、組靈活，動力分散動態(tài)車是當今世界高速動態(tài)車技術的發(fā)展方向。動力分散車輛優(yōu)點：2段高速受電弓技術，目前世界各國最高運行速度200公里以上的高速列車，除了英國的HST高速列車被內(nèi)燃機牽引以外，其他都采用傳記牽引

14、。與繼承列車的傳記牽引相比，高速列車傳記牽引的傳記接受有幾個茄子特征。1高速電力的特點，高速列車的行駛速度遠高于繼承列車。因為火電弓沿著接觸間電線運動的速度大大加快。這會改變接觸網(wǎng)和電的波動特性，從而影響電。特征1，高速列車高速運行時受到的空氣阻力比繼承列車大得多，空氣動力也是影響高速電力的重要因素。特征2，高速列車所需的牽引力比繼承列車大得多。如果用多宮發(fā)電，電阻會增大，噪音會增大，接觸網(wǎng)的波會受到干擾，因此受電弓的數(shù)量太多，就會渡邊杏。為此，需要解決受電弓(受電弓)在接觸網(wǎng)上用高功率接收電力的問題。特征3，高速列車的電力是通過與受電弓和接觸網(wǎng)的接觸線的緊密接觸實現(xiàn)的，所以電力是否正常直接取

15、決于接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)的技術狀態(tài)?？煽康慕佑|網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)是確保高速動力車良好流入的根本條件。2接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)，接觸網(wǎng)的接觸線是有彈性的導線，受電弓也是彈性體，因此構成了徐璐接觸的彈性系統(tǒng)。接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)是彈性系統(tǒng)，接觸網(wǎng)的基本功能是通過與受電弓的直接接觸將電力供應給動力車。對高速電力用接觸網(wǎng)的要求必須很高。(1)對高速接觸網(wǎng)的要求，(1)在最高行駛速度和更大速度變化范圍內(nèi)，必須接近正常供電。(2)耐磨和防腐蝕(包括傳記腐蝕)能力必須高。(3)對聯(lián)絡網(wǎng)的結構和布局要求很高。(4)在接觸網(wǎng)的懸掛方面，目前繼承列車供電中采用的彈性半補償鏈懸掛和彈性全賠償鏈懸掛已不能滿足高速要求，必須有更先

16、進的接觸懸掛裝置。在高速運行條件下，接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)的工作對電力的影響表現(xiàn)在以下幾個方面：高速弓形-網(wǎng)絡關系的主要表示，在傳記過程中，滑線徐璐接觸，受電弓對接觸導線具有升力，并對導線產(chǎn)生升力。在兩種不接觸的地方，接觸導線因自重而有撓曲力，產(chǎn)生撓曲量。(威廉莎士比亞、自重、自重、自重、自重、自重、自重、自重)靜態(tài)提升等于接觸壓力。如果受電弓(受電弓)沿接觸導線移動，受電弓的高度將開始快速變化，受電弓(受電弓)也將受到高速空氣動力的作用，從而引起接觸壓力的變化。(1)滑線間接觸壓力的形成和變化，壓力變小，受電弓離線，電弧、弓、線燙傷壓力變化大會加劇了傳記弓滑板及接觸線的磨損，同時過度提高了接觸線?？傊?，接觸網(wǎng)受電弓系統(tǒng)的動態(tài)特性是高速電的主要研究課題之一。壓力變化的結果、接觸網(wǎng)受電弓系統(tǒng)的動態(tài)特性測試、高速列車運行時，顯示了接觸線波動引起的嚴重電弧放電和強烈噪音問題。弓多的情況更加嚴重。如果是日本100系列高速列車，接近徐璐的6個受電弓(0系列高速列車弓上升更多)將同時工作。(2)接觸導線的手動和噪音，在高速操作中，接觸導線產(chǎn)生復雜的多層剪切波。因此，受電弓無法跟上處于波中的接觸導線，無法保持緊密連續(xù)的接觸，從而導致受電弓頻繁離線。另外，6個受電弓(受電弓)同時上傳，與接觸電線接觸，會產(chǎn)生像高速拉動的“琴弓”牙齒“琴弦”中同時“音樂表演”一樣的大噪音。因此，如何解決接觸線的波動對接