地铁列车牵引系统.ppt

列车牵引系统
9/26/2017
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目录
列车牵引理论简述
列车牵引系统设备组成
列车牵引控制
一号线车辆牵引系统简介
9/26/2017
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第一部分
列车牵引理论简述
9/26/2017
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列车受力分析
地铁车辆在运动过程中会受到各种外力的作用,影响它的运行结果。我们把所有作用在车辆上外力的合力用G表示,根据动力学原理:
当G 0时, 车辆加速运行;
当G =0时, 车辆静止或匀速运行;
当G0时, 车辆减速运行。
作用在车辆上的诸多外力按其性质可分为三类:
牵引力 FK——使列车运动并可以控制的外力;
车辆阻力 W——在运行中产生的与列车运行方向相反的不可控制的力;
制动力 B——与列车运行方向相反的并使列车减速或停止的可控制的外力。
这三个力作用于列车,并影响列车运行。在一般情况下不是同时存在的。在牵引工况,牵引力、阻力同时存在;在惰行工况,仅阻力存在;在制动工况,制动力、阻力同时存在。
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牵引力的形成
牵引电机的转矩通过输出轴,传动装置(联轴节,齿轮箱)最后使车辆动轮获得扭矩M。假设我们把车辆吊起来离开钢轨,则扭矩作为内力矩,只能使车轮发生旋转运动,而不能使车辆发生平衡运动。但当车辆置于钢轨上使车轮和钢轨成为有压力的接触时,就产生车轮作用于钢轨的可以控制的力F,而F所引起的钢轨反作用于车轮的反作用力FK就是使列车发生平移运动的外力(如图所示)。这种由钢轨沿列车运行方向加于动轮轮周上的切向外力ΣFK就是列车的轮周牵引力,简称列车牵引力。
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黏着与黏着定律
由上面的图可以看出,车轮由于受到正压力而保持动轮与钢轨的接触处的相对静止,这种现象称为“黏着”。黏着状态下的静摩擦力FK也叫“黏着力”。
黏着类似于静力学里的静摩擦。当动轮的驱动转矩产生的切向力F增大时,黏着力FK也随之增大,保持与F相等,实验证明,黏着力最大值于动轮的正压力成正比,其比例常数被称为黏着系数。
当F增大超过粘着力的极限值时,轮轨间的粘着被破坏,动轮因无足够的水平支承力,就不能在钢轨上滚动,而开始在钢轨上滑动,造成动轮空转,这时,钢轨对车轮的反作用力FK(牵引力)也因由静摩擦力变为动摩擦力而急剧下降。随着轮轨间相对滑动速度的增加,动磨擦系数越来越小,粘着力的下降更为严重。结果动轮以轴为中心加速空转,车轮空转易造成传动装置和走行部的损坏,并使轨与轮接触面擦伤。所以在运行中必须尽量避免。
综上所述,列车牵引力最大值在任何时候都不得超过车辆各动轮与钢轨间粘着力的最大值的总和。这一原理称为粘着定律
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影响牵引力的两个因素
一是牵引装置传给轮对的转矩。它和牵引电机的速度特性和扭转特性所决定的牵引特性有关;
二是动轮与钢轨的相互作用,主要是轮轨间的粘着系数以及动轮的荷重有关。当牵引电机选定后,轮轨间的粘着就变成产生牵引力的决定条件,牵引力不能大于轮轨粘着力,否则动轮就会产生空转,列车不能前进并造成轮对踏面和钢轨面擦伤的恶果。
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阻力
阻力是车辆运行中必然存在的一种外力与列车运动方向相反,根据阻力引起的原因可把阻力分为基本阻力和附加阻力。
基本阻力:列车在运行中总是存在,列车在平直道上运行时一般只有基本阻力。
附加阻力:发生在特定的情况下,上坡、曲线、起动。
列车阻力随所处环境的不同而变化,也与车辆结构设计,保养质量有关。影响阻力的因素极为复杂,变化也很大,很难进行理论推算。
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基本阻力
产生基本阻力的主要因素有:
滚动轴承及车辆各摩擦处之间的摩擦;
车轮与钢轨间的滚动的滚动摩擦和滑动摩擦;
冲击和振动引起的阻力;
空气阻力。
基本阻力诸因素对列车阻力的影响程度与运行速度有关。低速时,轴承、轮轨等摩擦的影响大,空气阻力影响小;高速时,空气阻力占主导地位,而摩擦影响就不大。
对于地铁车辆而言,车辆主要在隧道中运行,由于车辆与隧道的横截面之比很小,在车辆与隧道的间隙中存在着强烈气流摩擦和车辆前后的空气压力差,使空气阻力成为车辆的主要运行阻力。列车运行速度越高,基本阻力越大。
地铁在A车前端下部设计扰流板的目的就是为了减少运行时的空气阻力。高速列车把外形设计成流线形也是为了减少高速时很大的气流阻力。
因为影响阻力的因素极为复杂,变化很大,所以一般采用理论和实验相结合,求出经验公式,在车辆单位重量下车辆的基本阻力公式为:
W = a + bv + cv2(N/KN)
阻力与速度是二次函数的关系,式中a、b、c为实验数据
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附加阻力
坡道阻力: 列车进入坡道后,由列车重力产生的沿坡道斜面的分力称为坡道阻力。
曲线阻力:曲线阻力是列车通过曲线时增加的阻力,引起曲