[工程科技]动车组牵引制动性能计算——培训中心ppt课件

1、第六章第六章 动车组牵引制动性能动车组牵引制动性能高速动车组技术第五章 制动系统200km/h EMU电动车组采用动力分散交流传动牵引方式，顺应在铁路既有线上以160km/h速度级正常运转，在新建的客运专线并能在既有线指定区段上以200km/h速度级正常运转。这里对于动车组牵引制动相关的环境、线路等运转条件以及动车组的主要技术参数予以简单引见。 高速动车组技术第五章 制动系统一、动车组运用条件 1. 动车组运用的自然环境 气温条件：2540C。 相对湿度：95%月平均最低温度25C时。 海拔高度：1500m。 最大风速：普通年份15m/s；偶遇30m/s。 气候特点：有风、沙、雨、雪天气；偶有

2、盐雾、酸雨、沙尘暴等景象。高速动车组技术第五章 制动系统2. 动车组运转的线路条件 200km/h速度等级线路区段的线路参数如下： 坡道： 区间最大坡度：12困难条件下20。 站段联络线坡度：30。 最小曲线半径：2200m。 缓和曲线：三次抛物线型高速动车组技术第五章 制动系统 线间距：4.2 m。 到发线有效长度：650 m，困难条件下520 m。 最大超高：150mm。 最大超越允许值：110mm。 道岔限速： 区间道岔直向经过速度：200km/h。进出站为18号可动心轨道岔导曲线半径为1200m，侧向经过限速80km/h和12号可动心轨提速道岔侧向经过速度50km/h。高速动车组技术第

3、五章 制动系统 竖曲线半径：15000m。 车站站台高度：5001200mm。 车站站台边缘距轨道中心线的间隔：1750mm。 正线数目：双线。 轨底坡：1/40。 既有线线路其他有关参数如下： 坡道：30。 轨底坡：1/40。高速动车组技术第五章 制动系统3. 列车运用特点列车为两端均可支配控制的动车组，可单列运转，也可两列联挂运转。 两列联挂时间：3min。 列车立刻折返时间：125km/h 高速动车组技术第五章 制动系统动车组运转于平直道和12、20、30直坡道上的牵引力与根本运转阻力的相对关系曲线，由图可以看出，列车运转于12无隧道的直坡道上的平衡速度在200km/h以上。高速动车组技

4、术第五章 制动系统1牵引力曲线牵引力为EMU所要求的全功率对应得最大牵引力。牵引力在从0125km/h的速度范围内，以速度0 km/h的牵引力为基点按一定斜率下降，在速度125km/h以上范围内，牵引力与速度呈双曲线下降恒功率的趋势。2牵引力与速度的关系普通来说，所需牵引力按照以下公式计算： wGaGF)1 (wGaGF)1 (N高速动车组技术第五章 制动系统加速度以下式计算： m/s2在EMU加速时，不仅对车体加速，也需求施加力量来抑制车轮、车轴、制动盘片、驱动用电动机、齿轮安装等旋转部分的惯性力矩，以使车轮旋转、加速。从计算的角度，用旋转部分的等效分量计算，换算的系数定义为惯性系数。惯性系

5、数的值因EMU的车有驱动电动机、齿轮安装与T车的比例动拖比不同而不同，普通由照动车组的技术规格所规定。车辆的等价分量按照G1来计算。)1 (/ )(GwGFa高速动车组技术第五章 制动系统2运转阻力 曲线中的虚线表示无隧道、直线、平坡及最大坡度12下对应的运转阻力。按照实践计算，在208km/h附近，牵引力曲线与运转阻力12曲线相交，这一点是坡度12对应的EMU的平衡速度点。对于平直道，在250km/h点，牵引力超出运转阻力，阐明还有继续加速的余量，用剩余加速度来表示，即250km/h时剩余加速度0.059m/s2，200km/h时剩余加速度0.124m/s2。起动时的加速度要求有0.406m

6、/s2。高速动车组技术第五章 制动系统3单点划线表示电动机电压、破折线表示电动机电流。电动机电压在速度175km/h前， 设定为V/f电压/频率到达一定值时加速电压、频率与速度略呈比例、速度175km/h以上时电动机电压为一定值。电动机电流在速度125km/h前，与牵引力呈比例下降、从125175km/h是根本上与速度成反比例减少。即，电动机电压与电动机电流之积坚持一定值，表示在这种形状下进入推移的稳定能量加速区域。高速动车组技术第五章 制动系统此外，在175km/h以上时，如前所述，电动机电压一定，所以假设暂定功率因数暂无变化，由于是稳定能量，电流会按照一定值推移。但是，在图中，电动机电流是

7、随着速度的上升而下降的。4运转速度营业运转速度 200 km/h最高实验速度 250 km/h高速动车组技术第五章 制动系统第三节 动车组的粘着 我们曾经知道，粘着系数和轮轨接触几何尺寸、接触区域形状、动轮直径、运转速度等有关，动车组高速运转时，轮轨间的接触条件恶化，粘着系数降低；另一方面，动车组动轮直径比内燃、电力机车的小，所以，动车组的粘着系数比机车的粘着系数小。高速动车组技术第五章 制动系统ICE和TGV高速动车组由于采用动力集中或相对集中的牵引方式，列车轴艰苦，故粘着系数高于动力分散的日本新干线高速动车组0、100、300系。 高速动车组技术第五章 制动系统856 .13V852 .2

8、7V高速动车组技术第五章 制动系统高速动车组技术第五章 制动系统值得阐明的是，动车组速度在250200km/h之间，且轨面形状不好时，粘着系数大约为0.0770.083之间，粘着允许的制动减速度为0.760.81m/s2，因此，200km/h EMU 的平均制动减速度都处于边缘，因此，采取增粘措施采用踏面清扫器和防滑措施采用防滑控制是制动系统必需的。这样，动车组的最大制动减速度在轨面形状较好时或轨面潮湿时，都在一定程度上得到保证。高速动车组技术第五章 制动系统第四节 动车组的阻力特性不同列车速度下空气阻力所占的比例速度/（km/h）2050100160300空气阻力所占比例2%15%41%55

9、%75%95%高速动车组的速度都在200km/h以上，空气阻力占主导位置。所以动车组往往从头尾部以及整个列车的流线型包括车顶和车下设备来减低空气阻力，并尽量降低外表粗糙度和列车高度。高速动车组技术第五章 制动系统根本阻力中各部分的比例 10km/h100km/h140km/h摩擦阻力90%3020振动阻力83025空气阻力24055高速动车组技术第五章 制动系统根本阻力的计算 2012 001. 095 072. 063. 8VVwN/t 计算运转阻力的公式还有相近的公式，普通在动车组的技术规格中作规定。此处所列公式为200km/h EMU的根底原型车的实测值。高速动车组技术第五章 制动系统第

10、五节 动车组的牵引功率动车组运转速度高，运转阻力随之增大，必需有足够的动力来抑制增大阻力。1功率配置动车组的功率主要与运转的目的速度、列车总重、最高速度时剩余加速度有关。参照： 平直道最高速度运转时，应有剩余加速度0.05m/s/s； 加速过程平均加速度：040km/h 0.48m/s/s0120 km/h 0.32m/s/s0160 km/h 0.17m/s/s高速动车组技术第五章 制动系统 思索15km/h的逆风；列车轮周功率按平直道最高速度200km/h、思索15km/h的逆风运转时，仍有剩余加速度0.05m/s/s；kW27486 . 3/ ) 06. 110 (max30VaGwGN

11、牵引电机总功率：实践电机功率： 300X164800 kW单位列车分量牵引功率：11.74kw/t高速动车组技术第五章 制动系统2功率与列车最大运转速度的关系 功率与列车最大运转速度的关系列车分量400t速 度120km/h140km/h160km/h200km/h250km/h300km/h功 率5888821248 2689 4163 6144高速动车组技术第五章 制动系统3高速动车组的功率分量比 总 重最高速度定 员总功率功率重量比日本300系740t270km/h1021座14100kW19.05kW/t法国TGV-N800t350km/h1400座14000kW17.5kW/t德国I

12、CE820t280km/h950座9600kW11.7kW/t高速动车组技术第五章 制动系统4地铁轻轨车辆的功率分量比四轴车 12kW/t六轴铰接车 11kW/t八轴铰接车 10kW/t由此看出，200km/h EMU动车组的功率分量比与其他电动车组的功率分量比是一致的。高速动车组技术第五章 制动系统第六节 动车组的起动加速性能计算一、起动加速过程加速度1. 起动加速度列车在定员载荷、平直道的起动加速度为0.402m/s2。起动平均加速度：040延续加速： S165 m， a0.38m/s2080延续加速： S713 m， a0.365m/s20120延续加速：S1757 m，a0.33m/s

13、20160延续加速：S3651 m，a0.30m/s20200延续加速：S7286 m，a0.25m/s20250延续加速：S17.32 km，a0.184m/s2高速动车组技术第五章 制动系统2. 剩余加速200km/h行驶时：0.1m/s2 实践计算结果：0.126m/s2250km/h行驶时：0.05m/s2 实践计算结果：0.0605m/s2从平直道的运转阻力与牵引力的关系曲线也可以看出，在250km/h点，牵引力超出行驶阻力，显示出还有继续加速的余量。运用加速度来表示这一剩余加才干的话，就是在加速性能曲线中记录的剩余加速度所表示的加速度值要求到达250km/h时0.059m/ s2，

14、200km/h时0.124m/s2。高速动车组技术第五章 制动系统二、各手柄级位平衡速度 动车组在各牵引级位下的运转于无隧道的平直道上的平衡速度如表 牵引级位均衡速度/（km/h）牵引力速度特性125（1/V）22751/V31251/V41501/V51751/V62001/V72251/V82501/V92751/V101/V高速动车组技术第五章 制动系统三、起动加速过程平直道上起动加速，假设起动时间为1秒。起动加速过程如表 速度/（km/h）加速时间/s行驶距离/m速度/（km/h）加速时间/s行驶距离/m0101301092 091108111401202 50320154115013

15、22 9873022911601453 54740301691701604 23450372571801765 01160453791901945 93670535222002147 01980627092102368 27290719222202619 764100801 16123029011 576110891 42424032313 731120991 74325036216 386高速动车组技术第五章 制动系统高速动车组技术第五章 制动系统四、不同动拖比编组的起动加速才干对比在一样电机功率、一样牵引总分量等计算条件下，动车组的平均加速度如表所示加速范围/（km/h）4M4T5M3T加

16、速距离平均加速度加速距离平均加速度0401650.381310.470807130.3655660.45012017570.3313860.42016036510.3028490.38020072860.2555550.330250173200.184122840.25高速动车组技术第五章 制动系统不同动拖比编组的起动加速图示高速动车组技术第五章 制动系统五、其他高速动车组的起动加速性能对比高速动车组技术第五章 制动系统第七节 动车组的制动计算一、动车组制动要求当动车组配置了11.7kW/t 的牵引功率，在牵引工况，当列车从0200km/h加速时，加速运转间隔为7.3km；当从0250km/h

17、加速时，加速运转间隔为17.3km。但制开工况就不同了，列车制动间隔要比起动加速间隔短得多。我国铁路技术政策规定：当最高速度为250km/h，要求制动间隔：2700m，约为加速运转间隔的1/6；制动平均减速度a0.9m/s2，约为平均起动加速度的5倍。高速动车组技术第五章 制动系统当最高速度为200km/h，要求制动间隔：2000m，约为加速运转间隔的1/4；制动平均减速度a0.77m/s2，约为平均起动加速度的3倍当最高速度为250km/h、要求制动间隔2700m、制动减速度0.9m/s2时，高速动车组技术第五章 制动系统针对制动等级为EB快速制动、列车编组方式为4M4T的列车进展制动间隔的

18、计算。其中，取制动单元为1M1T，制动方式为纯空气制动或电制动+空气制动。路面分DRY干轨和WET湿轨两种形状分别思索。并假定制动初速度为200km/h。铁路规定200km/h速度等级列车制动间隔为2000m。高速动车组技术第五章 制动系统制动间隔空走间隔空走时间=2.3s，初速度为200km/h下的空走间隔：)(8 .1272003600103 . 23mSk各速度段制动所需制动间隔eSv1-v2：速度范围km/h0-7070-118118-160160-200路面状态：有效制动距离m168.5339.2508.5694.5Dry174.96349.45540.25790.72Wet高速动车

19、组技术第五章 制动系统列车总制动间隔eikbSSS距离各速度段制动所需有效空走距离列车总制动间隔计算结果轨面 计算值DRY1838.5WET1983.2结论不论干轨和湿轨的制动间隔均小于2000米，满足的规定。 高速动车组技术第五章 制动系统高速动车组技术第五章 制动系统200km/h初速制动间隔制动空走距离有效制动距离总制动距离制动时间快速制动86168817741137N86247925651686N86282329091925N86327333592234N86389539812673N86479448803312N86626263844371N8690719157648高速动车组技术第

20、五章 制动系统160km/h初速制动间隔 制动空走距离有效制动距离总制动距离制动时间快速制动6910251094887N69151515841306N69173017991495N69201420831744N69240824772083N69298430532602N69394840173461N6958455914521高速动车组技术第五章 制动系统高速动车组技术第五章 制动系统高速动车组技术第五章 制动系统高速动车组技术第五章 制动系统三、再生制动、空气制动性能曲线高速动车组技术第五章 制动系统高速动车组技术第五章 制动系统四、停坡验算 配备停放制动安装的动车组，应具有在20坡道上停放制

21、动时不溜逸的才干 20%坡道上的下滑力：408.5t x 20=81.7 kN 最大停放制动力：408.5x 1.12=457.52kN 按制动缸剩余290kPa计算，制动力可达190kN以上。高速动车组技术第五章 制动系统五、平安制度规定动车组按LKJ方式行车时，列车最高运转速度165km/h(167km/h报警，170km/h启动常用制动，175km/h启动紧急制动。列控车载设备有完全监控方式(FS)、部分监控方式(PS)、目视行车方式(OS)、调车方式(SH)、隔离方式(IS)和待机方式(SB)等六种。 高速动车组技术第五章 制动系统完全监控方式是列车在区间(含车站正线经过和侧进直出)和车站接车作业时的正常运转的方式，列车最高运转速度200km/h202km