地鐵列車牽引系統(tǒng)

地鐵列車牽引系統(tǒng)

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1、列車牽引系統(tǒng)9/15/20211目錄列車牽引理論簡述列車牽引系統(tǒng)設備組成列車牽引控制一號線車輛牽引系統(tǒng)簡介9/15/20212第一部分列車牽引理論簡述9/15/20213列車受力分析地鐵車輛在運動過程中會受到各種外力的作用,影響它的運行結果。我們把所有作用在車輛上外力的合力用G表示,根據動力學原理:當G?0時,車輛加速運行;當G=0時,車輛靜止或勻速運行;當G?0時,車輛減速運行。作用在車輛上的諸多外力按其性質可分為三類:牽引力FK——使列車運動并可以控制的外力;車輛阻力W——在運行中產生的與列車運行方向相反的不可控制的力;制動力B——與列車運行方向相反的并使列車減速

2、或停止的可控制的外力。這三個力作用于列車,并影響列車運行。在一般情況下不是同時存在的。在牽引工況,牽引力、阻力同時存在;在惰行工況,僅阻力存在;在制動工況,制動力、阻力同時存在。9/15/20214牽引力的形成牽引電機的轉矩通過輸出軸,傳動裝置(聯軸節(jié),齒輪箱)最后使車輛動輪獲得扭矩M。假設我們把車輛吊起來離開鋼軌,則扭矩作為內力矩,只能使車輪發(fā)生旋轉運動,而不能使車輛發(fā)生平衡運動。但當車輛置于鋼軌上使車輪和鋼軌成為有壓力的接觸時,就產生車輪作用于鋼軌的可以控制的力F,而F所引起的鋼軌反作用于車輪的反作用力FK就是使列車發(fā)生平移運動的外力(如圖所示)。這種由鋼軌沿列車

3、運行方向加于動輪輪周上的切向外力ΣFK就是列車的輪周牽引力,簡稱列車牽引力。9/15/20215黏著與黏著定律由上面的圖可以看出,車輪由于受到正壓力而保持動輪與鋼軌的接觸處的相對靜止,這種現象稱為“黏著”。黏著狀態(tài)下的靜摩擦力FK也叫“黏著力”。黏著類似于靜力學里的靜摩擦。當動輪的驅動轉矩產生的切向力F增大時,黏著力FK也隨之增大,保持與F相等,實驗證明,黏著力最大值于動輪的正壓力成正比,其比例常數被稱為黏著系數。當F增大超過粘著力的極限值時,輪軌間的粘著被破壞,動輪因無足夠的水平支承力,就不能在鋼軌上滾動,而開始在鋼軌上滑動,造成動輪空轉,這時,鋼軌對車輪的反作用力

4、FK(牽引力)也因由靜摩擦力變?yōu)閯幽Σ亮Χ眲∠陆?。隨著輪軌間相對滑動速度的增加,動磨擦系數越來越小,粘著力的下降更為嚴重。結果動輪以軸為中心加速空轉,車輪空轉易造成傳動裝置和走行部的損壞,并使軌與輪接觸面擦傷。所以在運行中必須盡量避免。綜上所述,列車牽引力最大值在任何時候都不得超過車輛各動輪與鋼軌間粘著力的最大值的總和。這一原理稱為粘著定律9/15/20216影響牽引力的兩個因素一是牽引裝置傳給輪對的轉矩。它和牽引電機的速度特性和扭轉特性所決定的牽引特性有關;二是動輪與鋼軌的相互作用,主要是輪軌間的粘著系數以及動輪的荷重有關。當牽引電機選定后,輪軌間的粘著就變成產生

5、牽引力的決定條件,牽引力不能大于輪軌粘著力,否則動輪就會產生空轉,列車不能前進并造成輪對踏面和鋼軌面擦傷的惡果。9/15/20217阻力阻力是車輛運行中必然存在的一種外力與列車運動方向相反,根據阻力引起的原因可把阻力分為基本阻力和附加阻力?;咀枇Γ毫熊囋谶\行中總是存在,列車在平直道上運行時一般只有基本阻力。附加阻力:發(fā)生在特定的情況下,上坡、曲線、起動。列車阻力隨所處環(huán)境的不同而變化,也與車輛結構設計,保養(yǎng)質量有關。影響阻力的因素極為復雜,變化也很大,很難進行理論推算。9/15/20218基本阻力產生基本阻力的主要因素有:滾動軸承及車輛各摩擦處之間的摩擦;車輪與鋼軌

6、間的滾動的滾動摩擦和滑動摩擦;沖擊和振動引起的阻力;空氣阻力?;咀枇χT因素對列車阻力的影響程度與運行速度有關。低速時,軸承、輪軌等摩擦的影響大,空氣阻力影響??;高速時,空氣阻力占主導地位,而摩擦影響就不大。對于地鐵車輛而言,車輛主要在隧道中運行,由于車輛與隧道的橫截面之比很小,在車輛與隧道的間隙中存在著強烈氣流摩擦和車輛前后的空氣壓力差,使空氣阻力成為車輛的主要運行阻力。列車運行速度越高,基本阻力越大。地鐵在A車前端下部設計擾流板的目的就是為了減少運行時的空氣阻力。高速列車把外形設計成流線形也是為了減少高速時很大的氣流阻力。因為影響阻力的因素極為復雜,變化很大,所以

7、一般采用理論和實驗相結合,求出經驗公式,在車輛單位重量下車輛的基本阻力公式為:W=a+bv+cv2(N/KN)阻力與速度是二次函數的關系,式中a、b、c為實驗數據9/15/20219附加阻力坡道阻力:列車進入坡道后,由列車重力產生的沿坡道斜面的分力稱為坡道阻力。曲線阻力:曲線阻力是列車通過曲線時增加的阻力,引起曲線阻力的原因有:緣與外軌頭內側的摩擦;柱軸承的軸端摩擦;輪對于鋼軌的橫向及縱向滑動;心銷及中心銷座因轉向架的回轉而發(fā)生的摩擦。曲線阻力與許多因素有關,如:曲線半徑、運行速度、外軌超高、車重、軸距、踏面的磨耗程度等。經驗公式:起動阻力:起動阻力

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