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2008-11-14 牵引与制动曲线设计方法 2008年11月17日 主要内容 1. 牵引传动系统的组成 2. 列车运行性能 3. 为什么要学习性能曲线设计 4. 牵引性能曲线设计实例 电力牵引交流传动系统 2. 列车运行性能 2.1 牵引性能 速度与牵引力 动轮周牵引力与输出功率的关系 牵引性能曲线 2.2 列车阻力 （1）起动阻力 3kgf/t或29N/t （2）运行阻力：车轴与轴承的摩擦阻力、 轮轨之间的摩擦阻力、与速度的平方成 正比的运行空气阻力 （3）坡道阻力 （4）曲线阻力 （5）隧道阻力: 现象复杂，定量把握难，日 本隧道单线：19.6N/t；复线：9.8N/t。 2.3 制动性能 3.为什么要学习车辆性能设计？ 它和电机设计、变流器设计密切相关 也和电机特性、变流器特性密切相关 是车辆电传动系统讨论的基础 终端用户最好能设计车辆性能，至少应十分熟悉车辆性能曲线 电传动系统设计顺序 用户要求 设计车辆性能曲线 仿真验证设计车辆性能能否满足要求 （加速度，旅行速度，列车能否实施救援等等） 具体设计电动机、变流器，并根据需要调整车辆性能曲线 制造、联调试验、列车运行试验 接受验收 车辆牵引性能计算的主要制约因素 牵引电机的最大转矩 黏着限制 逆变器容量的限制 4. 车辆性能设计简单实例 一般先由用户提出要求：车辆种类、运行线路条件、坡道条件、加速度、最高速度 本例从已经确定车辆 MT比开始 车辆形式：都市近郊列车 MT比：1M2T (Mc-T-Tc） 车辆质量和定员 起动牵引力和黏着系数 惯性质量 乘客质量 起动牵引力的计算式的推导 期待黏着系数 4.1 起动牵引力与粘着系数的计算 一般，各动车下面有4台牵引电机 关注每台牵引电机承担的轮周牵引力 1. 起动牵引力与粘着系数的计算 1. 起动牵引力与粘着系数的计算 每台牵引电机需要输出的牵引力： 2. 部分动力损失时的性能验算 假定该列车采用轴控，当1台MM（Main Motor）Cut out 时，在最大坡道3.5%上能以加速度0.3km/h/s起动？（轴控：1C1M） 4.2 部分动力损失时的性能验算 4.3 特性区间的设定 车辆高速性能设计的基本考虑方法 列车在最高速运行时必须保证足够的加速余力，三种基本设定方法是： 本例以最高速度130km/h运行，在3‰的坡道上，有0.2km/h/s的加速余力来计算： 日本JIS的运行阻力公式 隧道外： R=(1.65+0.0247V) ·WM+(0.78+0.0028V) ·WT +(0.028+0.0078(n-1))V2 (kgf) 隧道内： R=(1.65+0.0247V) ·WM+(0.78+0.0028V) ·WT +(0.0777+0.0134n)V2 (kgf) n: 编组车辆数 4.4 恒功区间的设定 恒功区间的设定依据 牵引电机的温升 逆变器的容量 和既有车辆的牵引传动系统比较 恒功区间的计算 4.5 牵引电传动系统各装置容量的计算 5.牵引电传动系统各装置容量的计算 4.6 车辆制动性能曲线设计 最大电制动力BE1 6.车辆制动性能曲线设计 高速区域的电制动力 4.7 车辆性能曲线设计要点与实例 性能曲线设计要点 V/f一定的终端速度 运行最高速度对应的加速余量 要全面考虑各种可能出现的故障运行情况 最大限制地发挥电制动力 注意考察牵引和制动时的期待粘着系数 4.8 列车运行仿真 牵引计算实例——CRH3动车组6M2T编组牵引特性分析 牵引计算实例——CRH3动车组6M2T编组牵引特性分析 牵引计算实例——CRH3动车组6M2T编组牵引特性分析 牵引计算实例——CRH3动车组6M2T编组牵引特性分析 牵引计算实例——CRH3动车组6M2T编组牵引特性分析 牵引计算实例——CRH3动车组6M2T编组牵引特性分析 牵引计算实例——CRH3动车组6M2T编组牵引特性分析 牵引计算实例——CRH3动车组6M2T编组牵引特性分析 C. 综合A、B的讨论结果，暂定恒功区间的功率为310kW 解方程组，得： 310kW Pmout=318(kW) Pmin=346(kW) Im=211(A) Pinv=346*4/0.86 =1609KVA Ppan=1609*0.86 /0.99=1398(kW) Ipan=932(A) 装置容量 Pt=TE*V /367.1(kW) 电机输入功率 Pmin=Pinv*cosPhi 电机输出功率 Pmout=Pmin*ηmm 踏面输出功率 Pt=Pmout*ηgearl 逆变器