交通运输概论机械与电子控制工程学院0刘志明教授
交通运输概论 机械与电子控制工程学院 刘志明 教授
目录CONTENTS3.43.1铁路机车城轨车辆3.23.5D·铁路车辆汽车3.63.3S其他运输工具动车组
目 录 铁路机车 3.1 铁路车辆 3.2 动车组 3.3 城轨车辆 3.4 汽车 3.5 其他运输工具 3.6 CONTENTS
03动车组
动车组 03
关键技术什么制约了火车的速度？牵引与制动能力运动部件的疲劳列车系统的稳定性
什么制约了火车的速度？ 牵引与制动能力 运动部件的疲劳 列车系统的稳定性 关键技术
牵引与制动能力牵引能力动力配置制动能力制动能耗容量为了克服列车运行阻力，随着列车运行速度的提高，必须提高列车单位重量的牵引力，即比功率。同理，要使初速度越高的列车制动，所需的制动能力就越大。但是，无论是牵引还是制动，其最大能力都要受到轮轨粘着的限制。列车速度与比功率列车速度比功率实际参考值kW/tKm/h60我国货物列车的实际水平机车牵孔1203我国旅客列车的实际水平1605提速列车达到的水平2109日本0系动车组为11.5kW/t动车组一动车组23011日本100系动车组为11kW/t25013德国第ICE2列车为12kW/t（动力分散）（动力集中27015法国TGV-PSE列车为15.4kW/t30018法国TGV一A列车为17.9kW/t48046法国1989年试验列车为46kW/t，创造482.4km/h纪录152500法国1990年试验列车为52kW/t，创造515.3km/h纪录57573法国2007年试验列车为73kW/t，创造574.8km/h纪录
牵引能力 动力配置； 制动能力 制动能耗容量。 为了克服列车运行阻力，随着列车运行速度的提高，必须提高列车单位重 量的牵引力，即比功率。同理，要使初速度越高的列车制动，所需的制动能力 就越大。但是，无论是牵引还是制动，其最大能力都要受到轮轨粘着的限制。 牵引与制动能力 列车速度与比功率 列车速度 Km/h 比功率 kW/t 实际参考值 60 1 我国货物列车的实际水平 120 3 我国旅客列车的实际水平 160 5 提速列车达到的水平 210 9 日本0系动车组为11.5kW/t 230 11 日本100系动车组为11kW/t 250 13 德国第ICE2列车为12kW/t 270 15 法国TGV-PSE列车为15.4kW/t 300 18 法国TGV—A列车为17.9kW/t 480 46 法国1989年试验列车为46kW/t，创造 482.4km/h纪录 500 52 法国1990年试验列车为52kW/t，创造515.3km/h纪录 575 73 法国2007年试验列车为73kW/t，创造574.8km/h纪录 动 车 组（ 动 力 集 中） 动 车 组（ 动 力 分 散） 机 车 牵 引
60504020/M率100300100200400500600速度km/h根据我国及德、日、法试验结果绘制的列车运行速度与比功率关系图
100 比功率kW/t 速度km/h 0 200 300 400 500 600 10 60 50 40 30 20 ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 根据我国及德、日、法试验结果绘制的列车运行速度与比功率关系图
na85.PRB19200108:44:16BOLUTZONO0PERod-480(AVO)srephiosaH0225.585o1为提高列车制动能力高速列车一般采用电制动和机械制动联合作用的复合制动，同时还要采用制动同步装置。图为轮盘制动、车轮制动动力试验和有限元温度场计算结果
为提高列车制动能力， 高速列车一般采用电制动和 机械制动联合作用的复合制 动，同时还要采用制动同步 装置。 图为轮盘制动、车轮制 动动力试验和有限元温度场 计算结果
齿轮齿条齿合轮轨匹配粘着轮轨间匹配产生粘着，类似于齿轮齿条的啮合，牵引动力通过粘着产生对列车的牵引力，列车可能实现的最高速度由牵引阻力和粘着条件决定。可能产生的最大牵引力（粘着力）=动轮荷载×轮轨间粘着系数速度160km/h时，粘着系数约为0.20~0.25速度250~300km/h时，粘着系数约为0.05~0.03
轮轨间匹配产生粘着，类似于齿轮齿条的啮合，牵引动力通过粘着产生对 列车的牵引力，列车可能实现的最高速度由牵引阻力和粘着条件决定。 速度160km/h时，粘着系数约为0.20～0.25； 速度250～300km/h时，粘着系数约为0.05～0.03。 轮轨匹配粘着 齿轮齿条啮合 可能产生的最大牵引力（粘着力）=动轮荷载×轮轨间粘着系数
3.3动车组-关键技术N)一般认为粘着铁路极限速度约为陶力幸引力中#350km/h，但是，随着机车车辆转向架构造的改善，交流电机驱动的使用，以及轨道结构的强化和轮轨材质的提高，粘着系数可以增大：又随着高速列车流线型程度的提高，空气阻力相应减少，极限速度随着科学技术的进步而有所增大极保速度速度（kmh）年代国家列车速度182524英国蒸汽机车182947英国火箭号蒸汽机车1840英国1201903德国209电动车组1903311英国蒸汽机车日本2101964.10电动车组法国TGV电动车组3801981.021988.05德国406.9ICE电动车组1990.05.18法国TGV电动车组513.32007.04.03法国TGV电动车组574.8
一 般 认 为 粘 着 铁 路 极 限 速 度 约 为 350km/h，但是，随着机车车辆转向架构 造的改善，交流电机驱动的使用，以及轨 道结构的强化和轮轨材质的提高，粘着系 数可以增大；又随着高速列车流线型程度 的提高，空气阻力相应减少，极限速度随 着科学技术的进步而有所增大。 年代 国家 列车 速度 1825 英国 蒸汽机车 24 1829 英国 火箭号蒸汽机车 47 1840 英国 120 1903 德国 电动车组 209 1903 英国 蒸汽机车 311 1964.10 日本 电动车组 210 1981.02 法国 TGV电动车组 380 1988.05 德国 ICE电动车组 406.9 1990.05.18 法国 TGV电动车组 513.3 2007.04.03 法国 TGV电动车组 574.8 3.3 动车组-关键技术
运动部件的疲劳铁路发展的初期，列车运行速度比较低，通过提高牵引力，就可以直接提高列车运行速度。随着内燃机车和电力机车的发展，运动件（车轮、车轴等）发生疲劳破坏问题日益突出直接危及运输安全疲劳破坏常发生在零部件截面突变处，破坏处的名义应力不高，低于材料的屈服极限。车轴疲劳断裂
运动部件的疲劳 铁路发展的初期，列车运行速度比较低，通过提高牵引力，就可以直接提 高列车运行速度。随着内燃机车和电力机车的发展，运动件（车轮、车轴等） 发生疲劳破坏问题日益突出，直接危及运输安全。 疲劳破坏常发生在零部件截面突变处，破坏处的名义应力不高，低于材料 的屈服极限。 车轴疲劳断裂