第四章--高速铁路牵引技术.ppt

第四章 高速铁路的牵引技术 高速牵引动力涉及的新技术 1）要实现比现有机车更大的牵引功率及牵引力的新型动力装置和传动装置； 2）牵引动力的配置己不能局限于传统的机车牵引方式，而要采用分散的或相对集中的动车组方式； 3）高速条件下新的制动技术； 4）高速电力牵引时的受电技术； 5）适应高速行车要求的车体及走行部的 结构以及减少空气阻力的新的外形设计等等。 这些都是发展高速牵引动力必需解决的具体技术问题。 到目前为止，世界上已有日本、法国、德国、英国、意大利、瑞典、西班牙、美国、俄罗斯等国开行200公里／小时以上的高速列车。 ? 从速度看，己开行的高速列车的最高运行速度可以划分为三个等级： 1．第一速度级 最高运行速度为200-250公里／小时 2．第二速度级 最高运行速度为250-300公里／小时 3．第三速度级 最高运行速度为300公里／小时 一、高速列车对牵引功率的需求 高速列车对牵引功率的需求是根据高速列车的总质量、最高运行速度和该速度下的列车单位阻力来计算的，计算公式为： 牵引功率计算公式 式中： N —高速列车所需的牵引功率(千瓦)； Q —高速列车的总质量(吨)； w —高速列车的单位阻力(牛／吨)； Vmax一高速列车的最高运行速度(公里／小时)； K—裕量系数。 根据公式若列车总质量确定为800吨(可运送旅客1000名) 上述计算所得数据表明： 从常规速度级提高到第一速度级，速度增加—倍，而所需的总牵引功率需要增加4倍。 这不仅是因为牵引功率与最高运行速度成正比(由公式可知)，更主要的是因为在高速情况下，列车单位阻力要比常速情况下大大增加的缘故。 同样质量的列车 在常规速度(100—110公里／小 时)时所需的总牵引功率仅为1600千瓦 应当指出，上述计算中都考虑了功率储备，以确保有一定的富裕加速功率或能达到略高于该档速度运行所需的功率。 各国部分高速列车质量、最高运行速度及牵引总功率一览表 二、高速列车的阻力 列车运行时的阻力由列车运行基本阻力和各种附加阻力组成。 运行基本阻力 列车运行基本阻力是指机车或动力车及其附挂的客车或货车的运行基本阻力，它由列车的空气阻力和机械阻力(包括轮轨摩擦阻力、轴承等滚动部件的摩擦阻力)组成。 附加阻力 是指坡道附加阻力； 曲线附加阻力； 隧道空气附加阻力等。 列车运行基本阻力随运行速度的不同而异 1）低速运行时，机械摩擦阻力是主要的； 2）运行速度达到100公里/小时左右时，空气阻力与机械摩擦阻力大致各占一半； 3）当运行速度达到200公里／小时时，空气阻力占运行基本阻力的比重为70％； 4）若运行速度再提高，空气阻力所占的比重还将增大。 列车运行空气阻力值计算公式 粘着牵引力的计算公式 Fu=Pf×μj =(Pu×g) ×μj Pu —机车或动车的粘着重量全部动轴荷载之和； g —重力加速度； μj —计算粘着系数。 从公式可以得出 牵引力的大小： 与动轴的荷载 计算粘着系数有关。 粘着系数的大小与速度有关。 粘着系数μj 运行速度 牵引的特性 牵引的特性（各类机车）都有相同的特点： 速度越高，牵引力下降越多，而速度越高，阻力越大D=f(v2),因此就可能出现牵引力无法达到的情况。 解决方法： ①增加牵引轴吨位 轴重由23吨变成25吨 ②增加动轴数量 2轴变3轴 多台机车重联运行 动力分散成动车组运行 三、牵引动力及其配置 1)牵引动力的型式 电力牵引和内燃电传动牵引同样都能满足牵引高速列车的要求。 从世界各国发展高速铁路的情况看，尽管电力牵引初始投资较大．但绝大多数国家的高速列车都采用电力牵引。 电力牵引的优点 电力牵引具有： 牵引功率大； 轴重小； 经济性能较好； 利于环境保护 这一系列优点，可以说电力牵引是高速铁路的最佳选择。 内燃电传动牵引 因其投资少、见效快、经济性能好等特点，应用于高速列车的牵引也有成功的先例，如英国的HST高速列车、德国的VT610内燃动车组。 内燃电传动牵引可用于尚未电气化的高速铁路区段，也可作为加速发展高速铁路建设的一种过渡牵引型式。 动车组牵引型式是高速列车主要的牵引方式