第一章第一章 机车牵引力机车牵引力1本章主要内容n牵引力的产生，分类n粘着系数，粘着牵引力n内燃机车牵引力及其牵引特性问题n电力机车牵引力及其牵引特性问题n动车组的牵引特性2机车牵引力：由动力传动装置引起的 与列车运行方向相同的外力。n牵引力分类：n按能量转换过程，机车牵引力分为： 1 电力机车的受牵引电动机能力限制的牵引力 ，和受轮轨间粘着能力限制的牵引力； 2 内燃机车的受柴油机功率限制的牵引力和受 轮轨间粘着能力限制的牵引力；n按机械功传递过程，机车牵引力分为： 1 车钩牵引力 2 轮周牵引力 3 指示牵引力 31 车钩牵引力与轮周牵引力 n1)车钩牵引力 n机车牵引客、货车辆的纵向力，以Fg 表示。4n机车是一种能量转换装置。使机车牵引车辆 沿轨道运行的外力肯定来自钢轨和轮周。这 个力的产生必需具备下列两个条件：n(1)机车动轮上有动力传动装置传来的旋转 力矩。n(2)动轮与钢轨接触并存在摩擦作用。n由动力传动装置引起的，与列车运行方向相 同的外力,它是司机可以调节的机车牵引力 。n由于它作用于动轮轮周(踏面),所以通常称 为轮周牵引力。2) 轮周牵引力5轮周牵引力的产生 n由于机车本身移动要消耗掉一些牵引 力，所以车钩牵引力总比轮周牵引力 小，即 FgF W，或F Fg + WF M/R63)指示牵引力n假定机车动力传动装置引起的机械功 毫无损失地传到动轮轮周上所得到的 机车牵引力。用Fi表示。n则轮周牵引力为：n F Fi * i72 轮轨间的摩擦与粘着 1)轮轨间的摩擦 n最大静摩擦力 n滑动摩擦力 n空转82)轮轨间的粘着 n纵向和横向滑动。n在铁路牵引和制动理论中，在分析轮轨间纵 向力问题时，不用“静摩擦”这个名词，而以 “粘着”来代替它。 n相应地，在粘着状态下轮轨间纵向水平作用 力的最大值就称为粘着力，而把粘着力与轮 轨间垂直载荷之比称为粘着系数。 n理论粘着系数。 n计算粘着系数。 9n轮轨接触表面状态n运行速度n机车转向架构造n环境气候影响计算粘着系数的因素：10粘着系数与运行速度、气候条件间的关系 11提高粘着力的方法和措施1 改善轮轨接触面的状态 (1)撒沙 (2)用机械方法来清洁钢轨 2 改善机车走行部性能 (1)使动轮具有相同的轮径，使动轴具有均衡的 轴重。 (2)保持走行部的清洁。 3 优化设计：采用无级调速控制，使牵引力变化 均匀。123 粘着牵引力 1) 定义：是受轮轨间粘着力限制 的机车牵引力。 机车粘着牵引力的计算公式： FPfjPgj (kN) 132)机车的计算粘着系数的经验公式： n国产电力机车 n6K型电力机车 n8G型电力机车n国产电传动内燃机车 nND5型电传动内燃机车 14机车不同运行速度下的计算粘着系数表0102030405060国产电产电 力 机车车 0.3600.3070.2860.2750.2690.264 0.2616K型电电力 机车车 0.3900.3530.3270.3090.2940.2830.2748G型电电力 机车车 0.3600.3100.2920.2790.2700.2610.254国产电传产电传 动动内燃机 车车 0.3270.2690.2600.2570.2550.2530.253ND5电传动电传动 内燃机车车 0.3320.3210.3130.3060.3000.2950.291153) 粘降定义 ：机车在曲线上运行时，由于钢轨超高及 内外侧动轮走行距离不同引起横向和纵向滑 动等原因，粘着系数将要减小。 n电力机车在曲线半径及小于600m时，计算粘 着系数rj(0.67+0.00055R)n内燃机车在曲线半径R小于550m时，计算粘 着系数rj (0.805+0.000355R) 例：求SS1型电力机车在半径为500m的曲线上 以50km/h运行时的计算粘着系数。164) 粘着牵引特性定义：机车粘着牵引力与机车速度的关系。粘着牵引力曲线图 174 内燃机车的牵引特性及其计算标准 1) 牵引特性：指牵引力随速度变化的曲 线，有预期牵引特性和实际牵引特性 两种。 n预期牵引特性 n设计机车时根据理论参数绘制的。n实际牵引特性 n以牵引实验为基础，并调查后得到。18(1) 受粘着条件的限制 (2) 受牵引电机允许的最大电流限制 (3) 受传动装置功率和性能的限制 (4) 受机车最大速度的限制2)机车牵引特性的有效范围19机车牵引特性的有效范围20货运内燃机车DF4(货)的牵引特性(1) 牵引力限制（粘着、起动电流） (2) 有级、无级 (3) 外包线(最大功率) (4) 变化趋势21DF4C(货)型内燃机车牵引特性曲线图 22客运内燃机车DF11型的牵引特性23(1)持续速度vc、持续电流Ic、持续牵引力 Fcn持续速度：机车在全功率工况下，传动 装置可以长时间连续工作而不会过热的 机车最低速度。（这个速度下，机车牵 引力一般不受粘着牵引力限制。）n持续牵引力：持续速度下满级位（柴油 机最高转速）的轮周牵引力。3) 对内燃机车的规定243) 对内燃机车的规定(2) 计算速度(最低)vj和计算牵引力(最高 )Fj n计算速度：计算牵引重量所依据的速 度。n计算牵引力：计算速度下满级位（最 高柴油机转速）的牵引力。 注意： 1)计算速度不低于持续速度；2)速度可以上浮。253) 对内燃机车的规定(3) 计算起动牵引力Fq n计算起动牵引重量所用的牵引力，按 2.5km/h计算；n电传动内燃机车，粘着牵引力与起动电流所 决定的牵引力的较小者；n液力传动内燃机车，粘着牵引力与全功率牵 引力的较小者； 例：DF4(货)的最低计算速度、最大计算牵引 力以及计算起动牵引力？263) 对内燃机车的规定(4) 牵引力使用系数Fy = Fy （y=0.9） (5) 牵引力因功率降低的修正 Fx = Fphs 27海拔(m)5001000150020002500300035004000大气压压强(kPa)95.2389.6484.3279.474.6170.2265.9762.85DF1.0001.0000.9120.8660.861DF4(货货、客)1.0000.9330.8550.7800.7070.6380.5690.503DF7D1.0000.9730.9260.8850.841内燃机车牵引力海拔修正系数表 28环环境温度303234363840DF1.0000.9780.9750.9710.9680.964DF4(客货货)1.0000.9850.9580.9300.9040.877DF4B(客、货货 )1.0000.9820.9520.9210.8920.864DF4c(货货)1.0000.9870.9540.9200.8860.853DF8、DF111.0000.9840.9500.9130.8770.841内燃机车牵引力环境温度修正系数表 式中：t7、t13、t19每日7、13、19时的平均外温，； 29牵引力因功率降低的修正n例：求DF4货在海拔2000m，环境温 度为34时运行时的牵引力。nFx = Fphn= 0.7800.958F303) 对内燃机车的规定 (续)(6)多机牵引和补机推送的牵引力修正n多机牵引：n重联操纵：全值n分别操纵：0.98n补机推送：0.95 (7)机车计算质量、最高运用速度及全长 。31机车牵引特性的有效范围4) 内燃机车牵引力取值324) 内燃机车牵引力取值n1) 由起动电流限制线直接过渡到满手 柄级位牵引力曲线。DF4B(客)型内燃机车牵引特性曲线图 DF11型内燃机车牵引特性曲线图 334) 内燃机车牵引力取值DF4C(货)型内燃机车牵引特性曲线图 ND 5(货)型内燃机车牵引特性曲线图 n2) 由粘着牵引力曲线或由起动电流限制线经粘 着牵引力曲线，过渡到满手柄级位牵引力曲线 。 34 SSl型电力机车的牵引特性：5 电力机车的牵引特性及其计算标准 35电力机车n电力机车牵引力的计算标准如下： 1) 计算速度vj和计算牵引力Fj (1)粘着制：最高级位满磁场的牵引特性与粘 着牵引力曲线的交点所对应的速度和牵引力 。 (525A) (2)小时制：以最高级位满磁场牵引特性上小 时电流所决定的速度和牵引力作为计算速度 和计算牵引力。 (500A) (3)持续制：以最高级位满磁场牵引特性上持 续电流所决定的速度和牵引力作为计算速度 和计算牵引力。 (450A)36粘着制 525A小时制 500A持续制 450A37电力机车牵引力的计算标准：（续）2) 牵引力使用系数Fy = Fy （y=0.9） 3) 计算起动牵引力Fq ： 例：求SS1电力机车的起动牵引力Fq 4) 多机牵引和补机推送的牵引力修正 多机牵引：全值 补机推送：0.95 38电力机车牵引力取值n1)粘着制：粘着牵引力限制线不等电流 牵引力变化线 (525A-500A) 最大削弱 磁场手柄级位牵引力曲线。n2)小时制 ：粘着牵引力限制线满磁场手 柄级位牵引力曲线等电流牵引力变化线 (500A) 最大削弱磁场手柄级位牵引力曲 线。 n3)持续值 ：粘着牵引力限制线满磁场手 柄级位牵引力曲线等电流牵引力变化线 (450A) 最大削弱磁场手柄级位牵引力曲 线。39牵引力计算的线性插值法计算法 n牵引特性曲线采用离散法输入，某些 情况需要计算任意点上列车速度对应 的牵引力值。n列车牵引计算规程对于手柄位的 描述是不连续的。n需要根据已有数据，对中间手柄位的 数据需要采用线性插值法计算。40机 车车 牵牵 引 力 的 线线 性 插 值值 计计 算 图图41动车组的牵引特性 n按牵引动力分布方式分为：n动力集中n动力分散42动车组的牵引特性 n动力集中n优点：n动力装置中安装在23节车上，检查维修比较 方便；n电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。n缺点：n动车的轴重较大，对线路不利；n易受粘着限制。43动车组的牵引特性 n动力分散n优点：n动力装置分布在列车不同的位置上，能够实现较 大的牵引力，加速性能好；n采用动力制动的轮对多，制动减速度大；n轴重小，粘着力运用合理；n编组灵活，经济效益高；n列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的 牵引指标影响不大。n缺点：牵引动力设备数量多，总质量大。44动车组的牵引特性n按动力类型分为：n电动车组：由电气化铁路接触网供电，驱动牵引 电动机的动车组n按电流制分为：n直流n交流n内燃动车组：用内燃机作动力通过电传动装置或 者液力传动装置驱动的动车组n按传动方式分为：n电力传动n液力传动。45日本新干线E1系动车组牵引力曲线 日本新干线E1系动车组单位牵引力曲线 国外动车组46日本新干线500系电动车组牵引特性曲线 国外动车组47德国ICE1型电动车组牵引特性曲线 国外动车组48蓝箭号（DJJ1型）电动车组牵引特性曲线 国内动车组由株洲电力机车厂、长春客车厂 和株洲电力机车研究所共同研制 成功。首列动车组于2001年1月 6日在广深线上投入运营，命名 为“蓝箭”号。DJJ1电动车组是动 力集中式，编组形式M+5T+Tc ，定员421人。 49中华之星（DJJ2型）动车组牵引特性曲线 国内动车组由株洲电力机车厂、大同电力机车 有限责任公司、长春轨道客车股份 有限公司、四方机车车辆股份有限 公司、株洲电力机车研究所、四方 车辆研究所、戚墅堰机车车辆工艺 研究所、中国铁道科学研究院、西 南交通大学、中南大学等单位联合 研制，命名为“中华之星”。动车组是动力集中式，由2动 9拖组成固定编组，50大白鲨DDJ1动车组牵引特性曲线 国内动车组由株洲电力机车厂、株洲电力机车 研究所和长春客车厂于1999年4 月研制成功，命名为“大白鲨”号。 该动车组的编组形式1动6拖 ，动力集中式，采用交直传动。 51CRH动车组特性曲线 国内动车组5