第三章高速鐵路的牽引動(dòng)力第三章高速鐵路的牽引動(dòng)力第一節(jié)概述第二節(jié)受電弓與傳動(dòng)裝置第三節(jié)動(dòng)力車車體及走行部第四節(jié)制動(dòng)技術(shù)第一節(jié)概述1.1關(guān)鍵技術(shù)1.2牽引動(dòng)力配置形式1.1關(guān)鍵技術(shù)1.1.1技術(shù)問題（1）提高牽引力與粘著系數(shù)下降的矛盾（2）空氣阻力與速度的平方成正比功率與速度的立方成正比（3）如何實(shí)現(xiàn)大功率的牽引動(dòng)力（4）如何實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)問題（5）解決輪軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的問題（6）解決空氣動(dòng)力學(xué)的問題（7）列車智能控制的問題動(dòng)車組的九大關(guān)鍵技術(shù)牽引控制系統(tǒng)牽引電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)牽引變流器牽引變壓器轉(zhuǎn)向架列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)鋁合金、不銹鋼車體動(dòng)車組系統(tǒng)集成1.1.2關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架一系懸掛二系懸掛輪對(duì)軸箱裝置SW-220K轉(zhuǎn)向架圖牽引系統(tǒng)——牽引變流器長(zhǎng)：3100mm寬：2730mm高：650mm重量：1900kgIGBT：3300V、1200A中間直流電壓：3000V額定參數(shù)：輸入：1500V，857A，50Hz輸出：三相2300V，424A，0～220Hz

牽引電機(jī)轉(zhuǎn)子定子排氣蓋空氣吸入口長(zhǎng)：720mm寬：697mm高：629mm重量：440kg三相交流異步電機(jī)額定功率：300kW額定電壓：2000V額定電流：140Hz額定頻率：140Hz

*復(fù)合制動(dòng)技術(shù)受電弓車內(nèi)電器風(fēng)擋裝置座椅車內(nèi)裝飾集便裝置車窗車門車鉤及緩沖裝置空調(diào)系統(tǒng)十項(xiàng)主要配套技術(shù)的引進(jìn)十項(xiàng)主要配套技術(shù)引進(jìn)的內(nèi)容弓頭阻尼器ADD系統(tǒng)升弓裝置下臂底架上導(dǎo)桿碳滑板下導(dǎo)桿閥板上臂受電弓裝置室外過濾器接觸器盤室外熱交換器室內(nèi)送風(fēng)機(jī)室內(nèi)熱交換器壓縮機(jī)電加熱器室外送風(fēng)機(jī)變頻器空調(diào)裝置

車鉤及緩沖器裝置緩沖器車鉤電連接器連接座車門門板腳踏板門鎖平衡器電動(dòng)馬達(dá)車窗集便裝置

水箱便器污物箱真空系統(tǒng)車內(nèi)裝飾座椅車端連接、風(fēng)擋裝置車內(nèi)電器●

電器控制●

廣播系統(tǒng)●

顯示系統(tǒng)●

照明系統(tǒng)1.2.1牽引動(dòng)力形式1.2.2牽引動(dòng)力的配置1.2.3集中式與分散式的比較1.2牽引動(dòng)力配置形式動(dòng)車組基本模式動(dòng)力分散電動(dòng)車組動(dòng)力集中內(nèi)燃動(dòng)車組電傳動(dòng)液力傳動(dòng)動(dòng)力分散:軸重分配均勻,有效利用粘著,起動(dòng)加速性能好動(dòng)力集中:制造及維修成本低動(dòng)車組基本運(yùn)用模式鐵路動(dòng)車組城市輕軌城市地鐵城市軌道交通高速城際列車ICE城際列車IC市郊列車IR輪軌磁懸浮單軌動(dòng)車組動(dòng)車組中各車之間采用密接式車鉤，除維修需要一般不解編

按動(dòng)力形式分有內(nèi)燃動(dòng)車組和電動(dòng)車組：高速動(dòng)車組：基本采用電動(dòng)車組，并采用交流傳動(dòng)；中速動(dòng)車組、市郊列車：可以采用內(nèi)燃牽引，可以采用交流傳動(dòng)也可以采用液力傳動(dòng)；運(yùn)用方式不同與傳統(tǒng)的機(jī)車與車輛模式高速列車、地鐵輕軌列車都是典型的動(dòng)車組動(dòng)車組方式也可以運(yùn)用于貨物列車（快速貨運(yùn)單元列車）動(dòng)車組動(dòng)車組是由動(dòng)力車（動(dòng)車）與客車（拖車）組成的旅客列車車組，編組比一般旅客列車小。動(dòng)車組一般：成組使用、編組固定兩端均可操縱通過網(wǎng)絡(luò)或電纜實(shí)現(xiàn)重聯(lián)任何一端均可控制動(dòng)車實(shí)現(xiàn)同步牽引、同步調(diào)速、同步換檔、同步制動(dòng)、同步顯示等重聯(lián)功能，不需轉(zhuǎn)向動(dòng)車組的技術(shù)特點(diǎn)動(dòng)車組的特點(diǎn)：

固定編組

動(dòng)力集中或動(dòng)力分散

密接車鉤整體運(yùn)用

整體保養(yǎng)檢修大修前不解體

采用網(wǎng)絡(luò)控制

交流傳動(dòng)/液力傳動(dòng)

制動(dòng)系統(tǒng)完整設(shè)計(jì)高速（電）動(dòng)車組的特點(diǎn)：頭部流線型車體輕量化技術(shù)高速轉(zhuǎn)向架高速受流技術(shù)車廂密閉、空調(diào)換氣高功率重量比低噪聲、低輪軌力配現(xiàn)代化動(dòng)車段、綜合維修基地1.2.2牽引動(dòng)力的配置按列車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸的分布和動(dòng)力設(shè)備的配置分（動(dòng)力集中型、動(dòng)力分散型）按列車車輛轉(zhuǎn)向架布置和車輛之間的聯(lián)接方式分（獨(dú)立轉(zhuǎn)向架式、鉸接轉(zhuǎn)向架式）動(dòng)車組的動(dòng)力配置動(dòng)力分散方式動(dòng)車組的動(dòng)力配置也有兩種模式：

一種是完全分散模式，即動(dòng)車組中的車輛全部為動(dòng)力車，如日本的0系高速列車，16輛編組中全部是動(dòng)力車。一種是相對(duì)分散模式，即高速列車編組中部分是動(dòng)力車，部分為無動(dòng)力的拖車，如日本的100系、700系高速列車，16輛編組中有12輛動(dòng)力車，4輛是拖車，所謂12動(dòng)＋4拖。獨(dú)立動(dòng)力集中式：ICE鉸接動(dòng)力集中式：TGV獨(dú)立動(dòng)力分散式：200系鉸接動(dòng)力分散式：AGV1.2.3集中式與分散式的比較參數(shù)比較優(yōu)缺點(diǎn)概括未來發(fā)展趨勢(shì)兩種方式的比較平均軸重：集中?。篒CE12.5t0系16t100系15t最大軸重：集中大：ICE19t/17tTGV17t受電弓數(shù)：集中少：1~2弓，距離遠(yuǎn)100系6弓粘著利用：分散好加速性：分散好（交流傳動(dòng)，軸功率大，集中也好）頭車底部設(shè)備安裝帶受電弓拖車車底設(shè)備安裝軸重與輪軌作用車型最高運(yùn)營(yíng)速度（km/h）最大軸重（t）平均軸重（t）（日）0系列21016.015.1（日）100系列22015.014.5（日）300系列27011.311.1（法）TGV-PSE27017.016.0（法）TGV-R30017.016.0（法）TGV-2N30017.016.3（德）ICE25019.515.1（德）ICE-228019.514.2（意）ETR-50030017.012.3動(dòng)力集中型高速類列車具有以下優(yōu)點(diǎn)（1）它與傳統(tǒng)的列車相似，便于我們按習(xí)慣進(jìn)行運(yùn)行管理和維修管理。（2）故障相對(duì)較高的電器、機(jī)械設(shè)備集中在頭車，運(yùn)用匯總便于檢測(cè)和進(jìn)行技術(shù)保養(yǎng)。這些設(shè)備的工作環(huán)境也較清潔。（3）機(jī)械、電氣設(shè)備與載客車廂隔離，車廂內(nèi)噪聲、振動(dòng)較小。（4）牽引頭車可以摘掛（雖然不是傳統(tǒng)列車的自動(dòng)車鉤那樣的方便摘掛）是列車進(jìn)入既有線，甚至可更換內(nèi)燃機(jī)車使列車直接進(jìn)入非電氣化鐵路運(yùn)行。動(dòng)力集中型高速列車的缺點(diǎn)（1）動(dòng)力頭車不能載客，相對(duì)減少了載客量。（2）動(dòng)力頭車集中了全部動(dòng)力設(shè)備，減輕設(shè)備重量比較困難，而高速列車要求列車的軸重盡量輕。（3）高速度的列車需要頭車產(chǎn)生足夠的大粘著牽引力，因而動(dòng)力車輪的軸重不能太輕，這與（2）條提到的要求形成難以克服的矛盾。（4）速度越高，列車的功率越大，大功率動(dòng)力設(shè)備的重量也相應(yīng)增大，這與減輕重量的要求又是矛盾。（5）動(dòng)力頭車的制動(dòng)能力受到粘著的限制，需要拖車分擔(dān)部分制動(dòng)功率，因此列車的制動(dòng)性能欠佳。動(dòng)力分散型高速列車的優(yōu)點(diǎn)（1）可較充分利用車輛載客，增加列車載客量。（2）將牽引動(dòng)力設(shè)備和牽引電機(jī)的功率和重量分散由列車的各個(gè)車輛負(fù)擔(dān)，較易實(shí)現(xiàn)高速列車減輕軸重的要求。（3）列車的牽引力分散在各個(gè)動(dòng)力車輪上，可解決高速列車大牽引力與軸重限制之間的矛盾。（4）列車制動(dòng)力由全列車各車輛分擔(dān)，可充分利用動(dòng)力制動(dòng)功率，因而列車具有較好的制動(dòng)性能。動(dòng)力分散型高速列車的缺點(diǎn)（1）車輛下部吊裝動(dòng)力設(shè)備，其產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲會(huì)影響車廂內(nèi)的舒適度。為隔振降噪增加技術(shù)難度。（2）動(dòng)力設(shè)備安裝在車下，要求體積小，工作環(huán)境差。分散的動(dòng)力設(shè)備故障率相對(duì)較高。（3）類車只能分單元編組，不能駛?cè)敕请姎饣F路運(yùn)行。（4）與傳統(tǒng)運(yùn)行、維修管理體制和習(xí)慣不適應(yīng)，必須建立一套新的維修保養(yǎng)體系。（5）動(dòng)力設(shè)備分裝在各車輛，給車輛本身的減重又增加了一定困難。根據(jù)各國(guó)高速列車的發(fā)展情況和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，可以看出目前高速列車的發(fā)展趨勢(shì)具有以下幾方面的特點(diǎn)（1）速度不斷提高，表現(xiàn)在以提高試驗(yàn)速度為基礎(chǔ)，不斷提高運(yùn)營(yíng)速度。最高運(yùn)營(yíng)速度達(dá)到300km/h并向350km/h發(fā)展。（2）車體結(jié)構(gòu)和動(dòng)力設(shè)備不斷輕量化。車體結(jié)構(gòu)和部分機(jī)械零部件大量采用鋁合金、大型擠壓型材、蜂窩結(jié)構(gòu)和高分子復(fù)合材料等新材料、新工藝，在保證強(qiáng)度的前提下大幅度減輕重量。（3）向動(dòng)力分散布置方向發(fā)展。（4）電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)向功率大、體積小、重量輕、高可靠性和低成本方向發(fā)展。（5）車內(nèi)環(huán)境和設(shè)備不斷改善，提高了旅客乘坐舒適度和服務(wù)質(zhì)量。（6）將列車的安全防護(hù)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與高速鐵路的安全保障系統(tǒng)、列車檢修、運(yùn)用系統(tǒng)構(gòu)成統(tǒng)一的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行及安全保障自動(dòng)化，提高列車使用效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。牽引動(dòng)力發(fā)展的幾個(gè)階段第一階段：動(dòng)力集中、機(jī)車牽引：英國(guó)IC225,470kW,225km/h動(dòng)力分散0系16節(jié)全動(dòng)車16x4x185=11840kW,210km/h第二階段：相對(duì)動(dòng)力集中TGV-PSE10節(jié)6臺(tái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架第三階段：動(dòng)力集中,三相交流傳動(dòng)，軸功率大第四階段：動(dòng)力分散動(dòng)車組的構(gòu)成

司機(jī)室司機(jī)室轉(zhuǎn)向架車體供電與牽引系統(tǒng)車端連接車下懸吊設(shè)備空調(diào)系統(tǒng)車頂設(shè)備制動(dòng)系統(tǒng)車內(nèi)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)輔助供電系統(tǒng)第二節(jié)受電弓與傳動(dòng)裝置2.1高速受電與受電弓2.2傳動(dòng)方式與傳動(dòng)裝置2.1高速受電與受電弓高速鐵路的受流系統(tǒng)必須符合的條件:保證功率傳輸?shù)目煽啃员ＷC受流系統(tǒng)的運(yùn)行安全性保證良好的受流質(zhì)量保證受流系統(tǒng)的使用壽命高速受電

世界各國(guó)的最高運(yùn)行速度在200km/h以上的高速列車，除英國(guó)的HST高速列車由內(nèi)燃動(dòng)車組牽引外，其余均采用電力牽引。與常速列車的電力牽引相比較，高速列車電力牽引的受電的主要特點(diǎn)如下。

（3）受電弓從接觸網(wǎng)大功率受電問題（1）接觸網(wǎng)與受電弓的波動(dòng)特性（2）空氣動(dòng)態(tài)受力問題高速動(dòng)車組受電弓基本特點(diǎn)：速度高、弓與網(wǎng)波動(dòng)增大空氣動(dòng)力性能影響受電空氣阻力占總空氣阻力的9%列車功率大多弓時(shí)，增大了阻力、加大了噪聲弓網(wǎng)系統(tǒng)：在最高速度范圍內(nèi)變化正常供電耐磨性、抗腐蝕能力對(duì)接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)布置要求更高高速動(dòng)車組受電弓影響受電性能的因素：接觸壓力：大：過分升高、滑板磨耗大?。弘x線、拉弧、燒傷動(dòng)態(tài)特性（研究課題）導(dǎo)線波動(dòng)：噪聲、跟隨性差離線：電流急變、影響牽引電機(jī)高速動(dòng)車組受電弓要求：滑板與導(dǎo)線接觸壓力恒定不變減小慣性力、改善跟隨性減低空氣阻力高速動(dòng)車組受電的受電弓

（1）受電弓的滑板與接觸導(dǎo)線之間要保持恒定的接觸壓力，以實(shí)現(xiàn)比常速受電弓更為可靠的連續(xù)電接觸。其接觸壓力不能過大或過小。（2）與常速受電弓相比要盡可能減輕受電弓運(yùn)動(dòng)部分的重量，以保證與接觸網(wǎng)有可靠的電接觸。對(duì)于高速受電弓，除必須保證機(jī)械強(qiáng)度和剛度外，應(yīng)盡可能降低受電弓運(yùn)動(dòng)部分的重量，從而減小運(yùn)動(dòng)慣性力。這樣才能使受電弓滑板迅速跟上接觸導(dǎo)線高度的變化，保證良好的電接觸。（3）由于高速運(yùn)行時(shí)空氣阻力很大，因此高速受電弓在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要作充分考慮，力求使作用在滑板上的空氣制動(dòng)力有別的零件承擔(dān)，從而使受電弓滑板在其垂直工作范圍內(nèi)始終保持水平位置，以減小甚至消除空氣制動(dòng)力對(duì)滑板與接觸導(dǎo)線間接觸壓力的影響。（4）滑板的材料、性狀和尺寸應(yīng)適應(yīng)高速的要求，以保證良好的接觸狀態(tài)及更高的耐磨性能。（5）要求受電弓在其工作高度范圍內(nèi)升降弓時(shí)，初始動(dòng)作迅速，終了動(dòng)作較為緩慢，以確保在降弓時(shí)快速斷弧，并防止升降弓時(shí)受電弓對(duì)接觸網(wǎng)和底架有過大的沖擊載荷。高速受電的接觸網(wǎng)

對(duì)高速受電用的接觸網(wǎng)應(yīng)有更高的要求：（1）在最高運(yùn)行速度和更大的速度變化范圍內(nèi)應(yīng)能保證正常供電；（2）應(yīng)有更高的耐磨性和抗腐蝕（包括抗電蝕）能力；（3）對(duì)接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和布置應(yīng)有更高的要求；（4）在接觸網(wǎng)的