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华东交通大学 车辆工程 列车牵引计算第六章

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华东交通大学 动车组牵引技术 第6章 牵引变流器

华东交通大学 动车组牵引技术 第6章 牵引变流器

晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
第6章 牵引变流器

晶闸管的结构 可以看成是三 端四层半导体 开关器件，共 有3个PN结， J1、J2和J3， 如图所示。
第6章 牵引变流器

当A、K两端加正电压时 （A接正，K接负），J1、 J3结为正偏置，中间结 为反偏置。晶闸管未导 通时，加正压时的外加 电压由反偏置的J2结承 担，而加反压时的外加 电压则由J1、J3结承担。
500V
T4
C0-C0 T1 RM1 6× 800kW D1 500V Lp T2 D2 M1 25kV T3 RM2 Ud D3 D4 M2 M3 500V T4 6G机车一个转向架主电路
6G机车一个转向架主电路
第6章 牵引变流器
第6章 牵引变流器
C0-C0 6×800kW
Ud
500V
T1 RM1
第6章 牵引变流器
第6章 牵引变流器
第二节
整流电路
整流电路是出现最早的电力电子电路，其作用 是将交流电变为直流电。
整流电路的分类： 按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。
第6章 牵引变流器

一、桥式不控整流电路
2U 2 sin t 2n t 2n ud 2U 2 sin t 2n t 2n 2 Ud
（a）螺栓形；
（b）平板形；
（c）晶闸管符号；

外形有螺栓型和平板型两种封装。（螺栓形一般自然冷却，平板型可
以水冷，功率较大）

有三个连接端。 螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密 联接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将 其夹在中间。
第6章 牵引变流器

列车牵引计算

列车牵引计算

高速铁路动车组计算粘着系数
❖ 我国目前投入使用的CRH系列动车组是在引 进国外先进技术的基础上发展起来的。国外 高速列车动车组的计算粘着系数的试验公式 为：
② 粘着牵引力限制
粘着牵引力为能力值，即轮周牵引力所能达到的最大值。 因此，轮周牵引力不能大于机车所能产生的粘着牵引力， 称为粘着牵引力限制。
一、牵引计算定义、内容及目的
1 什么叫牵引计算？
研究列车在外力作用下一系列与行车 有关的问题。
2 牵引计算的内容
1) 计算牵引质量（牵引吨数） 包括列车质量、牵引辆数、牵引净载和列车长度
2) 计算列车运行时分 列车在站间的运行的时间。
3) 计算列车运行速度 4) 研究列车制动问题 5) 计算能源、燃料的消耗，牵引机械功、阻力等；
内燃机车功率修正
内燃机车的柴油机有效功率与进入汽缸的空气量有关。 在大气压力较低的高原或高温地区及长隧道内，机车 功率会有所降低。此时，应对机车牵引力进行修正， 修正系数由试验确定。
➢周围空气温度修正 ➢海拔修正 ➢隧道影响的牵引力修正
③蒸汽机车的牵引特性曲线
1988 年 已 经 停 止 生产，现在技术 政策是：用好现 有的蒸汽机车。 属于淘汰系列， 作为了解内容。
3 牵引计算的目的
—— 确定牵引定数
1 何谓列车牵引定数? 答：列车牵引定数是列车运行图规定的某一区段固 定机车类型及列车种类的机车牵引质量。
2 列车牵引定数如何确定？ 答：应根据机车牵引力、区段内线路状况及其设备 条件确定列车牵引定数。
二、作用在列车上的力
1 种类
作用在列车上的力可分为三种：
1) 机车牵引力：
发动机产生的
（司机可控） F；
2) 列车运行阻力：

公铁两用车牵引计算

公铁两用车牵引计算

公铁两用车牵引计算一、牵引力计算1.静止摩擦力F=μ*N其中，F为静止摩擦力，μ为摩擦系数，N为车辆受力。

2.牵引力当车辆开始行驶时，需要克服不仅是静止摩擦力，还需要克服动摩擦力、重力、空气阻力等力的作用。

牵引力的计算公式为：F=μ*N+G+R其中，F为牵引力，μ为摩擦系数，N为车辆受力，G为重力，R为其他阻力。

3.牵引力的影响因素牵引力受到多种因素的影响，包括车辆重量、轮胎类型、摩擦系数、道路状况等。

在进行牵引力计算时，需要考虑这些因素，确保车辆可以安全、高效地行驶。

二、牵引效率计算牵引效率是指车辆在牵引过程中的能量转换效率。

通常使用功率作为衡量牵引效率的指标，功率的计算公式为：P=F*V其中，P为功率，F为牵引力，V为车辆速度。

牵引效率受到多种因素的影响，包括车辆发动机功率、传动系统效率、轮胎滚动阻力等。

在进行牵引效率计算时，需要综合考虑这些因素，确保车辆具有高效的牵引性能。

三、牵引距离计算牵引距离是指车辆在进行牵引操作时行驶的距离。

牵引距离的计算公式为：D=V*t其中，D为牵引距离，V为车辆速度，t为牵引时间。

在进行牵引距离计算时，需要考虑牵引力、牵引效率、车辆速度等因素。

通过合理计算牵引距离，可以有效规划行驶路线，确保车辆能够顺利到达目的地。

四、实例分析以一辆重型货车在铁路上牵引大型机器设备为例，进行牵引计算。

假设货车总重量为50吨，机器设备重量为30吨，摩擦系数为0.5，车辆速度为30km/h，牵引时间为1小时。

1.牵引力计算：F=μ*N+G+R=0.5*(50+30)*9.8+50*9.8=7350N2.牵引效率计算：3.牵引距离计算：D = V * t = 30 * 1 = 30km通过以上计算，可以得出该重型货车在铁路上牵引大型机器设备的牵引力、牵引效率和牵引距离。

在实际操作中，应根据具体情况进行牵引计算，并做好安全措施，确保车辆牵引过程顺利进行。

综上所述，公铁两用车的牵引计算是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，并进行综合分析。

华东交通大学 车辆工程 列车牵引计算第六章

华东交通大学 车辆工程 列车牵引计算第六章

基本原理都与分析法相同，即以列车运动方 程式推导出来的速度、时间和距离的关系式 为依据。应用较为普遍的是垂直线法。
一、速度线的绘法（1）
先将单位合力曲 线图逆时针旋转90度， 速度坐标轴作为纵坐 标轴，单位合力曲线 坐标轴作为横坐标轴， 如图5-22所示，在图 的右方绘上v = f(S) 曲线图的两个坐标轴， 纵断面为v，横坐标为 S,并在横坐标轴下面 绘出区间的线路纵断 面。将两图的横坐标 轴对齐。
一、速度线的绘法（3）
依同法可得到与速度间隔V1-V2、V2-V2、
V3-V4相对应的速度线段2-3、3-4、4-5，其 所走的距离为S3-S2、S4-S3和S5-S4。 折线O1-1-2-3-4-5就是速度线v = f(S)。 线路坡度变化时，应在合力图上选定对应坡 度的坐标原点。
二、时间线的绘法（1）
例6-2：
SS4型机车牵引一列4000吨的货物 列车，运行在甲乙两站之间，其化简后的线 路纵断面图如图6-4所示。列车换算制动率 0.28，试求由甲站起动到已站停车所需的时 间。
三、时间线的绘法（3）
依同法可得到与速度间 隔V1-V2、V2-V2、V3V4相对应的时间线段 2ˊ-3ˊ、3ˊ-4ˊ、4ˊ-5ˊ， 其所需要的时间为t3 t2、t4 - t3和t5 - t4。 折线O1-1ˊ-2ˊ-3ˊ-4ˊ-5ˊ 就是时间线t = f(s)。

(四）画图法实例分0-V1，在合 力曲线上取0-V1的平均 速度对应的合力为a点， 从a点向坐标轴原点O 连射线，再由坐标图中 的O1点做aO射线的垂 线，交V1的横线于1点， 得O-1线段，过1点作横 坐标的垂线交于S1点， 在S坐标上S1的即为速 度间隔0-V1内所走的距 离ΔS。

第四节 牵引计算.

第四节 牵引计算.

R-曲线半径（m）；
-曲线单位附加阻力
第六章 铁路设计概述
如果用圆曲线长度kr（m）与曲线转角（°）
来表示半径，则
当列车长度大于曲线长度时：
第六章 铁路设计概述
如果列车位于几个曲线上，可按照下式计算
单位曲线附加阻力：
—位于列车下面的几个曲线的转角总和。
第六章 铁路设计概述
3.隧道空气附加阻力
列车在隧道内运行时，由于空气受隧道空间
第六章 铁路设计概述
1.SS1型电力机车
牵引力运行时：
惰力运行时：
第六章 铁路设计概述
2.DF4型内燃机车（客、货）
牵引力运行时：
惰力运行时：
第六章 铁路设计概述
2.前进型蒸汽机车
牵引力运行时：
惰力运行时：
第六章 铁路设计概述
4.车辆的单位基本阻力
因客车车辆与货车车辆外形、尺寸、轴荷载
等不同，故应分别计算。
由于我国尚未进行更加充分的试验，故液力
传动内燃机车的计算黏着系数还没有通用公式。
就整个机车来说，机车的轮周牵引力不能大于机
车所能产生的黏着牵引力，称为黏着牵引力限制。
第六章 铁路设计概述
(三)电力机车牵引力
从教材图6-5可以看出，电力机车的内部产生
的牵引力F’的大小，受牵引电动机功率大小的限
制。表现在动轮轮周上牵引电动机的功率有两种，
（二）按照起动条件检算牵引质量
按照上述方式求得的牵引质量还要进行启动
检查。列车在站内、进站信号机前或者区间出岔
处等有可能停车的处所，为了保证牵引的重量在
停车后能够启动，须做起动检算。起动牵引重量 Gq应大于或者等于计算的牵引质量G，即 时才能起动。

有答案版自学指导书（机车车辆与列车牵引计算）

有答案版自学指导书（机车车辆与列车牵引计算）

《机车车辆与列车牵引计算》自学指导书第一章列车牵引计算总论一、教学重点1．对列车运行有直接影响的三种力（1）机车牵引力F（2）列车运行阻力W（3）列车制动力B2．列车在以下三种工况下合力的计算（1）牵引运行（2）惰行（3）制动3．轮轨间的摩擦与粘着，轮轨间实际运行情况4．产生牵引力的三个条件5．牵引力和制动力的粘着限制6.机车粘着系数与速度的关系。

二、练习题1．《列车牵引计算》是专门研究铁路列车在（）的作用下，沿轨道运行及其相关问题的（）学科。

它是以（）为基础，以科学实验和先进（）为依据，分析列车运行过程中的各种现象和原理，并以此解算铁路运营和设计上的一些主要（）问题和技术经济问题。

2．列车牵引计算主要解算铁路运营和设计上哪些主要的技术问题和技术经济问题。

3．对列车运行有直接影响的力有哪些？当列车运行在牵引、惰行、制动工况下时，其合力如何计算？4．从理论上看，如果在牵引工况下，轮轨间的纵向水平力超过了维持静摩擦的极限值，轮轨接触点发生（），机车动轮在强大力矩的作用下飞快转动，轮轨间的纵向水平作用力变成了（），在铁路术语中把这种状态称为（），这是一种应极力避免的不正常状态。

这种状态下，牵引力反而大大（），钢轨和车轮都将遭到剧烈磨耗。

5．机车产生轮周牵引力必须满足哪三个条件？三、答案1．外力实用力学操纵技术技术2．（1）机车牵引质量（2）列车运行速度和运行时间（3）列车制动距离、制动限速、制动能力（4）机车能耗3．对列车运行有直接影响力有：机车牵引力F、列车运行阻力W、列车制动力B。

在三种工况下合力计算分别为：牵引：C＝F－W，惰行：C＝－W，制动：C＝-(B+W)。

4．相对滑动滑动摩擦力空转降低5. （1）动轮需要在旋转力矩作用下产生旋转运动，并与钢轨产生相对滑动趋势（2）动轮要有压于钢轨上的重量（轴重）（3）动轮和钢轨之间存在摩擦作用第二章牵引力特性及其计算标准一、教学重点1．机车的轮周牵引力和车钩牵引力2．内燃机车、电力机车的牵引力、牵引特性、主要计算标准及不同速度下的牵引力取值3．掌握计算速度、计算牵引力、计算起动牵引力3．内燃机车的牵引特性曲线4．内燃机车主要计算参数、牵引力的修正5．电力机车的牵引特性曲线6．各型机车的计算参数查表二、练习题1．机车牵引力在牵引计算中就是指（）2．轮轨之间的最大静摩擦力称为机车（）3．机车牵引力（轮周牵引力）不得（）机车粘着牵引力，否则，车轮将发生（）4．机车牵引特性曲线反映了机车的（）和（）之间的关系。

第6章 列车牵引重量计算


§6.2 牵引重量的校验 三、起动校验
G Gq
Fq y 10 P ( wq iq ) Gq ( KN ) wq iq
3
例：计算DF4B货机牵引3800t在i=6‰坡道上能否起动？
查表（资料）得：P 1380kN，Fq 442.2kN， wq 5N / kN，wq 3.5N / kN
P45
37980 kN） （
牵引质量
G 37980 Q 3790 t） （ 10 10
‘牵规’规定;牵引质量以10 t 的整数倍计量
§6.2 牵引重量的计算 二、在平直道上以最高速度运行仍有加速度a 富裕计算法 F=Ma i
j
G
' Fg 103 P 0 P (1 )a 102
旅客列车：vmax 120 140 160 km / h 0.02 m / s 2
货物列车： a 0.005 m / s 2
a 0.01 0.015
例2：
DF4B单机牵引在平直道上以80km/h运 行能牵引多重（全部重车）？
已知：P=1380kN，v 80km/h，Fg 78kN， P30 = 0.06 ，a 0.005 m / s 2
即在ij＝ix时，C＝0。
C＝F－W＝0
→ ∑Fjλy＝W = W′+W″
＝W0 +Wj ＝W0′+W0″+Wj
§6.2
牵引重量的计算
Fj y ( P w0 P ix G w0 G ix ) 103
Fj y 10 P ( w0 ix ) G w0 ix
3
Fj ——机车计算牵引力，kN； λy ——牵引力使用系数，取0.9； P，G——机车计算重量，牵引重量，kN； ix——限制坡道的加算坡度千分数； w0 ，w0 ——对应计算速度下机车、车辆的单位基 本阻力，N/kN。

牵引计算PPT课件


铁道信号导论
2
第2页/共33页
车钩牵引力=轮周牵引力-机车阻力
粘着牵引力：受轮轨间粘着力限制的机车 牵引力。
F是动轮压在钢轨上的粘着力，其最大值为 全部动轮压在钢轨的重力与粘着系数的乘 积。
机车粘着牵引力的计算公式：
F 1000P g j
(1)
2021/7/1
铁道信号导论
3
第3页/共33页
电力机车
28
第28页/共33页
动能增量
dEk V dV M (1 )
dEk Cds V dV M (1 ) (F W )ds (F W )Vdt
dV 127 ( f w) ( f w) dt (1 )
2021/7/1
铁道信号导论
29
第29页/共33页
牵引运行 惰性运行
Bd
0.367
I
2 b
V
m
dc Rb
当制动电流恒定时，制动力与速度成反比；当速
度一定时，制动电流越大，制动力也越大。
电阻制动分为恒磁通、恒电流和恒速度三种方式
铁道信号导论
25
第25页/共33页
（二）电阻制动特性曲线
2021/7/1
铁道信号导论
26
第26页/共33页
第3节 合理曲线图的绘制及应用
W ' W ''
(G P)g (P G)g
（N/kN）
2021/7/1
铁道信号导论
13
第13页/共33页
（二）基本阻力
由于各种阻力复杂，理论计算很困难，采用试 验后的经验公式计算单位基本阻力
w a bV cV 2
1.机车单位基本阻力
牵引运行

华东交通大学 动车组传动 第7章 动车组牵引与控制原理(CRH2牵引传动控制系统)


3）中间直流回路电压保护
过电压保护：
由DCPT1、DCPT2来检测保护。
当DCPT1或DCPT2检测电压达到1700 ±3%时（注意： 此时DCPT1或DCPT2检测的是1/2倍的中间回路电压 值），变流器被封锁 ，故障消失后1S钟可恢复。当 DCPT1或DCPT2检测电压达到1900 ±5%时，会封锁变 流器并断开主接触器K,过电压抑制可控硅单元(OVTh) 工作。（OVTh单元由可控硅、缓冲器(snubber)阻抗器、 缓冲器(snubber)电容、栅级驱动基板、直流电压检测 器等构成。当检测到支撑电容器的过电压，且控制电 源为Off时,可控硅（图中DVTh1、DVTh2开通）为ON， 让支撑电容器放电。
受电弓 2501x受电弓转换开关 2501 接地开关 2500
PAN
PanDCCS
EGS
地
高压电缆去 每一节车
电流互感 器CT1
车体
接地电刷 GB
Re
主断 VCB
主变 MTr
9、预充电电路
为防止牵引变流器1 次侧电源投入用接触器(K)投入时 的过大冲击电流，在K 投入前对滤波电容器进行充电。 （启动时通过内置充电电阻的充电变压器从辅助电路 进行初期充电，充电时间约1秒，充电电压约为 1414~1770），具体过程如下(3DY)
6、牵引变流器CI
一个基本动力单元2个，采用车下吊挂、液体 沸腾冷却方式，主电路结构为电压型3电平式， 由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成。
作用：接受来自主变压器的交流电，经过交 直交变换成三相电压、频率可调的交流电， 向牵引电动机提供电力。制动时，吸收电动 机产生的再生电能反馈给电网或中间直流环 节，目前一般都是送回中间直流回路（电容） 来进行再生制动。

第六章++列车运动方程式(改动)


西南交通大学
§6.4 线路纵断面化简
ih— 化简坡度千分数 i — 化简坡段中任一实际坡度千分数 Li— 被化简坡道中任一实际坡道长度 注：化简坡段内每一实际坡度必须符合检验公式
方可化简 四.化简坡度地段含曲线、隧道时的处理 1.思路：将曲线、隧道阻力换算成假想坡道，并计
算出简化后的加算坡度千分数ihj。 2.方法：将曲线阻力或隧道阻力平均分摊在化简后
（ km ）
2 120 c均 240 c均
或
∆ s = 1000 (v2 2 − v12 ) = 4.17 v2 2 − v12 (m )
240 c均
c均
或
∆ s = 4.17 (v2 + v1 ) ⋅ 2 ∆ t
(m ) ∆ t 分钟
西南交通大学
§6.2 列车运行方程式
例：已知某列车在某一时段受单位平均合力6 （N/KN）的作用，求速度由20 （KM /h） 30 （KM /h） 时，所用时间和相应的走行距离（m）？
的整个坡段上，转化为曲线或隧道阻力换算坡度 千分数ir、is。
西南交通大学
§6.4 线路纵断面化简
按照列车阻力所做机械功相等原则： a.曲线附加阻力换算千分数 ir Lh=∑ωrLr=∑(600/R)× Lr ir＝1/Lh×∑(600/R)×Lr ＝600/Lh∑Lr /R ∵ Lr ＝2πR·α/360 ∴ir＝600/Lh∑2πR·α/360＝(10.5/Lh )∑α b.隧道附加阻力换算千分数 is Lh＝∑ωsLs ； is＝（∑ωsLs ）/Lh 3.化简坡段坡道千分数 ihj＝ ih+ir ＋is
四.实例图
西南交通大学
§6.3 列车速度曲线时分的绘制
绘制时分曲线时应注意的问题： (1)按比例尺选用表中第1.3.4,5栏规定的比例尺作
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例6-2：
SS4型机车牵引一列4000吨的货物 列车，运行在甲乙两站之间，其化简后的线 路纵断面图如图6-4所示。列车换算制动率 0.28，试求由甲站起动到已站停车所需的时 间。
第六章 列车运行速度和时间 的计算
主要内容
1、确定列车运行时间的意义 2、计算列车运行时间的分析法 3、计算列车运行速度的图解法 4、计算列车运行时间的图解法 5、看懂列车运行速度时分曲线图，熟悉各曲 线代表含义和各种绘图标记。
（一）概述

列车运行时间是编制列车运行图，解算电 力机车耗电量、内燃机车耗油量，进行新线 设计和旧线改造所必须的基本材料。列车运 行时间又和列车运行速度密切相关，所以， 解算列车运行速度和时间是牵引计算要解决 的重要问题之一。
三、时间线的绘法（3）
依同法可得到与速度间 隔V1-V2、V2-V2、V3V4相对应的时间线段 2ˊ-3ˊ、3ˊ-4ˊ、4ˊ-5ˊ， 其所需要的时间为t3 t2、t4 - t3和t5 - t4。 折线O1-1ˊ-2ˊ-3ˊ-4ˊ-5ˊ 就是时间线t = f(s)。
ห้องสมุดไป่ตู้
(四）画图法实例分析
列车运行速度和时间决定于作用在列 车上的合力，因此在解算以前首先要按已 知条件计算合力表，绘制合力曲线，并准 备线路纵断面。 列车运行速度和时间的计算方法有多 种，常用的计算方法有：分析法、图解法 和电算法。本章主要介绍分析法和图解法 这两种基本方法。

（二） 计算列车运行时间的分析法
计算列车运行时间的分析法是根据合力 曲线图和线路纵断面，利用运动方程式推导 出的计算公式进行分段累加的计算方法。 例6-1：SS4型机车牵引G=4000吨的重 货物列车，在图6-1所示的甲乙站区间运行。 计算列车从甲站到乙站区间的运行时间。
一、速度线的绘法（3）
依同法可得到与速度间隔V1-V2、V2-V2、
V3-V4相对应的速度线段2-3、3-4、4-5，其 所走的距离为S3-S2、S4-S3和S5-S4。 折线O1-1-2-3-4-5就是速度线v = f(S)。 线路坡度变化时，应在合力图上选定对应坡 度的坐标原点。
二、时间线的绘法（1）

时间线t = f(s)是根据已 经绘好的v = f(S)绘制的。 这两条线在同一个坐标 内。图5-23右方为绘好 的v = f(S)，此图的速度 坐标同时又是时间坐标。 在左方置一辅助坐标， 其纵坐标为，横坐标自 点向右方取一固定长度。
二、时间线的绘法（2）

对应于速度间隔0-V1，其 距离ΔS=S1，在辅助坐标 上取0-V1的平均速度对应 的A 点，从A点向固定的长 度Δ的Oˊ点作射线AOˊ，再 由速度线v = f(S)的坐标原 点作射线AOˊ的垂线，得 O1-1ˊ线段。1ˊ在S1的纵线 上，其时间坐标t1即为速度 间隔0-V1所需的时间。
一、速度线的绘法(2)

取速度间隔0-V1，在合 力曲线上取0-V1的平均 速度对应的合力为a点， 从a点向坐标轴原点O 连射线，再由坐标图中 的O1点做aO射线的垂 线，交V1的横线于1点， 得O-1线段，过1点作横 坐标的垂线交于S1点， 在S坐标上S1的即为速 度间隔0-V1内所走的距 离ΔS。

解：列表计算，采用公式：


用分段累计的计算法计算列车运行时间相 当繁琐且容易发生错误，通常仅用于距离 较短的线路纵断面的计算。列车运行速度 和时间的一般计算可采用图解法，也可应 用计算机作为计算手段，从而使计算的速 度和精度大大提高。
(三） 列车运行速度和时间图解法
列车运行速度和时间的图解法有多种，但其
基本原理都与分析法相同，即以列车运动方 程式推导出来的速度、时间和距离的关系式 为依据。应用较为普遍的是垂直线法。
一、速度线的绘法（1）
先将单位合力曲 线图逆时针旋转90度， 速度坐标轴作为纵坐 标轴，单位合力曲线 坐标轴作为横坐标轴， 如图5-22所示，在图 的右方绘上v = f(S) 曲线图的两个坐标轴， 纵断面为v，横坐标为 S,并在横坐标轴下面 绘出区间的线路纵断 面。将两图的横坐标 轴对齐。