铁道概论-第四讲铁路机车

1、 第四讲第四讲 机机 车车 机车是铁路运输的牵引动力，为满机车是铁路运输的牵引动力，为满足牵引要求应具有的特征：足牵引要求应具有的特征： 可靠性高可靠性高 牵引性能良好牵引性能良好 数量足够数量足够 定期的维护与维修定期的维护与维修 机车组织运用合理机车组织运用合理一、一、 概述概述机车分类 按运用分：客运机车、货运机车、调车机车。 按牵引动力分：蒸汽机车、内燃机车、电力机车。蒸汽机车内燃机车电力机车一、一、 概述概述 内燃机车是以内燃机作为原动力的机车。 内燃机车的优点：热效率高；机车整备时间短，持续工作时间长；初期投资少，便于多机牵引。 内燃机车按传动方式的不同可分为电力传动内燃机车和液力

2、传动内燃机车两种类型。 东风东风 4B型内燃机车型内燃机车 东风东风 5型内燃机车型内燃机车二、二、 内燃机车内燃机车 铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机，是将柴油燃烧产生的热能转变为由柴油机曲轴输出机械能的动力机械。 四冲程柴油机：柴油机完成一个工作循环（进气、压缩、燃烧膨胀、排气），活塞经历四个冲程，曲轴旋转720度。二、二、 内燃机车内燃机车 内燃机车主要由柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置和辅助装置等部分组成。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车16V240ZD型柴油机型柴油机1、动力装置柴油机（一）（

3、一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车16V240柴油机柴油机1、动力装置柴油机（1）柴油机的工作原理 活塞可以在气缸内滑行，并通过连杆与曲轴相连。活塞在最高位置时，活塞顶部与气缸、气缸头所包围的空间组成燃烧室。为了向气缸内供给新鲜空气、喷送燃料和向缸外排出燃烧后的高温高压的燃气，在气缸内膨胀并推动活塞而对外作械功。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车（1）柴油机的工作原理 柴油机的活塞在工作时，从气缸内的最上方(上止点)滑行至最下方(下止点)，或从最下方滑行至最上方所走过的行程，叫一个冲程。活塞需要经过往复四个行程，柴油机的曲轴转动二周，才能完成进气、压缩、燃烧膨胀、排气这样一个工

4、作循环的柴油机，就叫做四冲程柴油机。 （一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车（1）柴油机的工作原理 进气冲程：活塞自上止点滑行到下止点，在配汽机构的作用下打开了进气阀，新鲜空气便进入进气阀并充满气缸。 压缩冲程：活塞由下止点回行至上止点，此时两个进气阀都是关闭的，进入气缸的空气，由于活塞回行而受着压缩，压缩终了时，气缸内空气的压力和温度都达到了很高的程度。 （一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车（1）柴油机的工作原理 燃烧膨胀冲程：当活塞行至上止点时，由喷油器喷入气缸内的雾化燃料与高温高压的空气相遇后立即燃烧而放出热能，而高温高压的燃气推动括塞向下移动，使热能变为机械能，经过连

5、杆的传递，使曲轴旋转对外作功，所以这个冲程又叫作功冲程。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车（1）柴油机的工作原理 排气冲程：在膨胀冲程末期，即活塞到达下止点前，排气阀在配气机构作用下开启，将已经做过功的废气排入大气，此时缸内压力亦迅速下降。在活塞由下止点回行到达上止点后，排气阀关闭，同时进气阀又再次打开，新鲜空气进入气缸，于是，又开始了一个新的工作循环。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车（2）柴油机辅助装置 柴油机辅助装置包括：燃油系统、调节系统、进排气系统、冷却系统和预热系统。1）燃油系统a）功用：根据柴油机的运转工况，适时、定量地向气缸供给具有一定压力的、充足的、清

6、洁的柴油，并使柴油在气缸内良好地雾化，能够充分燃烧，保证柴油机的正常工作。b）组成：燃油系统一般包括低压输油系统和高压供油喷射系统。低压输油系统：燃油箱、燃油粗滤器、燃油输送泵（燃油泵）、燃油精滤器、燃油预热器、低压输油管及回油管等组成。高压供油喷射系统：喷油泵、喷油器、高压油管等组成。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车 燃油系统1-燃油箱；2-燃油粗滤器；3-燃油输送泵；4-燃油精滤器；5-燃油管路(低压)；6-喷油器；7-高压油管；8-喷油泵。 2)调节系统柴油机的调节控制系统包括调节器、极限调节器、控制机构和调控传动装置等。其中调节器是调节控制系统的主要部件 。一般内燃机车采

7、用的是转速-功率 联合调节器，由控制部分、感受部分和执行部分组成。a)控制部分：控制柴油机转速，以适应运行要求。b)感受部分：直接感受柴油机外界负荷的变化，及机车牵引功率和辅助功率的变化。c)执行部分：调节器具体执行命令的机构，通过它与喷油泵发生联系，以改变每一循环喷入气缸内的燃油量。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车柱塞3由凸轮经滚轮挺柱推动并在弹簧的作用下在柱塞套1中作上下往复运动，柱塞上有两个控制棱边，一个为柱塞的顶面，另一个则是柱塞上的螺旋槽（或斜槽）4，柱塞上行时，当柱塞顶面关闭了进油孔2（图中有两个，另一个兼作回油孔）以后，便在顶部空间建立了高压并开始供油，柱塞继续上行

8、到其斜槽棱边打开回油孔时，柱塞顶部的高压腔通过柱塞上的油槽及回油孔与进油腔相通，压力下降，供油结束。图b、c所示的从柱塞顶面关闭进油孔到螺旋槽斜边打开回油孔之间的柱塞行程，即为喷油泵的有效供油行程，从而改变了供油量。 3)进排气系统 a)a)功用：是向柴油功用：是向柴油机气缸内输送充足的、机气缸内输送充足的、清洁的、具有一定压力清洁的、具有一定压力的新鲜空气，排除气缸的新鲜空气，排除气缸内燃烧膨胀后的废气。内燃烧膨胀后的废气。 b) b)组成：由空气组成：由空气滤清器、废气涡轮增压滤清器、废气涡轮增压器、中间冷却器和进、器、中间冷却器和进、排气管道等组成。排气管道等组成。 （一）（一） 电力传

9、动内燃机车电力传动内燃机车 4)机油系统 柴油机在工作时，诸如曲轴、活塞、连杆等的许多零部件运动速度较高，各摩擦表面都会产生磨损，产生热量。a)功用：就是向柴油机各运动零部件的摩擦表面供给带有一定压力的、温度适宜的、洁净的机油，在对各零部件进行润滑、减小摩擦和磨损的同时，冲洗摩擦表面的磨屑，带走摩擦产生的热量。b)组成：由机油泵、机油滤清器、机油热交换器及管路组成。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车 5)冷却水系统 柴油机工作时，与燃气直接接触的气缸、活塞等零部件受热强烈，如不适当冷却，会造成柴油机过热，使零部件强度降低、机油的物理化学性质改变、润滑条件恶化、摩擦和磨损加剧。所以机

10、车柴油机通常采用强制循环冷却水系统，以保证柴油机主要零部件在适当的温度状态下工作，并保持较高的新鲜空气密度和机油的黏度与品质，保证柴油机能够高效持久地工作。 冷却水系统分为高温水系统和低温水系统。 冷却水系统由水泵、散热器、冷却风扇和膨胀水箱等组成。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车2、传动装置 （1）机车牵引性能 机车牵引力（F）和运行速度（V）的乘积，就是机车的功率（N），即FVN，常用“千瓦”做单位。任何一种机车，它的最大功率是一定的，叫做标称功率。 机车理想牵引性能曲线机车理想牵引性能曲线 要求机车在各种运行阻力下，具有恒定功率输出，使FV为常数。故牵引力与速度之间成反比关

11、系：速度小，牵引力大；速度大，牵引力小。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车2、传动装置 （1）机车牵引性能 直流串励电动机转速与转矩关系示意图 电传动内燃机车由牵引电动机通过齿轮驱动，所以机车牵引力和速度取决于牵引电动机的转矩和转速。 串励牵引电动机的速率与转矩关系具有的工作特性最适合于机车牵引的要求。即机车上坡或负载增加时，牵引电动机转矩较大，而转速较低，反之，则转矩减小，转速上升。 （一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车2、传动装置 （2）设传动装置必要性 在机车起动低速运行时，柴油机却因低速发出功率甚小，于是机车的牵引力也很小，这样就不适合直接用于铁路牵引工作的要求，

12、因此在它们之间需要有一套传动装置，使其牵引特性接近或符合于机车理想的牵引特性，以便满足机车牵引列车的要求。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车2、传动装置 （3）传动基本原理 柴油机牵引发电机F（机械能转变为电能，三相交流电） 整流装置 ZL（交流电变为直流电） 牵引电动机（1D6D）。 前进或后退，通过改变电动机的励磁绕组 的电流方向进行实现。（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车内燃机车的牵引电动机内燃机车的牵引电动机 原动机(柴油机)首先带动一台发电机，把燃料的热能变为机械能，然后把电能送给驱动车轴的牵引电动机，把电能变成机械能，使机车运行。 传动时如是直流发电机和直流

13、电动机，称“直直流电传动 ” ； 如是交流发电机和直流电动机，称“交直流电传动 ”，东风4就是此类传动，其指标较优 ； 交流发电机和交流电动机的传动形式，称为“交交流电传动”内 燃机车，我国正在试制中。 电力传动工作原理电力传动工作原理1柴油机；2牵引发电机；3电路；4牵引电动机；5主动齿轮；6从动齿轮；7动轮。（4）传动类型（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车3、走行部（1）构架 构架是转向架的骨架，用以联系转向架各组成部分和传递各方向的力。它由左右两侧梁、前后端梁和前后横梁所组成 。 每一转向架上有四个摩擦式旁承, 机车上部重量，就是通过旁承传给转向架的。我国内燃机车转向架一般都

14、采用焊接构架。 （一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车3、走行部（2）轮对和轴箱 转向架上有三个轮对。轮对由车轴、轮心、轮箍、从动齿轮等组成。 轴箱位于车轴两端，其主要作用为固定轮对的位置，并将机车上的负荷传达于轮对。 （一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车3、走行部（3）减振装置 减振装置的作用主要为了缓和轮轨间的冲击，降低动载荷，减少振动，使机车运行平稳和安全。减振装置包括弹簧、液压减振器和橡胶垫等。（4）电机悬挂装置 每一转向架上安有三台牵引电动机，它们都采用电车式悬挂安装在转向架上。 （5）牵引装置 牵引装置由两根牵引杆，两个牵引拐臂和一报连接杆等组成。 （一）（一）

15、电力传动内燃机车电力传动内燃机车3、走行部（6）基础制动装置 从转向架上的制动缸到闸瓦之间的一套装置称为基础制动装置，这种转向架的基础制动装置为独立作用式单边闸瓦制动，就是每个车轮都由一个制动缸带动一块闸瓦来制动。 （7）撒砂装置 每个转向架的四角都装有一套撒砂装置，当司机按动操纵台上的撒砂开关时，砂就撒在车轮运行方向前的轨面上，以提高轮轨之间的摩擦系数，防止车轮空转。 （一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车用英文字母表示动轴数，如A为1 根动轴、B为2 根动轴、C 为3 根动轴、D 为4根轴：用数字表示无动力的轴数。C0一C0表示机车有两个三轴转向架装在同一个车底架上，注脚“0”表示

16、每个转向架内3根动轴各用电动机单独驱动。轴列式B0一B0一B0表示3个二轴转向架装在同一车底架上，每根动轴都是单独驱动。B一B表示机车有两个二轴转向架，转向架内的两根轴是成组驱动的。轴列式A1A一A1A表示机车有两个三轴转向架。A1A表示三轴转向架，其两根端轴用“A”表示为动轴，中间一根轴用数字“1”表示为无动力，即不装牵引电动机。B0一2一B0表示两端两个二轴转向架为动力转向架，中间二轴转向架为无动力转向架。转向架式机车轴列式表示法转向架式机车轴列式表示法3、走行部（一）（一） 电力传动内燃机车电力传动内燃机车 液力传动内燃机车与电力传动内燃机车相比，在机车的各个组成部分由柴油机、传动装置、

17、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置相辅助装置中，除传动装置不同外，其余部分都是相似的。 在液力传动内燃机车上，原动力仍是柴油机，在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工作油改变柴油机的外部特性，以适合列车运行的要求。北京型液力传动内燃机车 （二）（二） 液力传动内燃机车液力传动内燃机车液力变扭器由泵轮、涡轮和导向轮组成。泵轮（能量输入 ）通过泵轮铀、齿轮和方向轴与柴油机构主轴相连；涡轮（能量输出 ）通过轮轴、齿轮和方向轴与机车动轮相连；导向轮是固定在变扭器体上不能转动。 1、液力变扭器的组成 在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工作油改变柴油机的外特性，以适

18、合列车运行的要求。 （二）（二） 液力传动内燃机车液力传动内燃机车 柴油机起动，泵轮高速转动。如向变扭器充工作油，工作油被高速旋转的泵轮叶片带动旋转。由于离心力，工作油从泵轮叶片处流出具有很高流速和压力。高压油冲击涡轮叶片，涡轮跟着转动，最后传动到机车，使机车运行。 2、液力变扭器工作原理 （二）（二） 液力传动内燃机车液力传动内燃机车 涡轮速度很低时，工作油对涡轮叶片压力很大，涡轮速度不断提高，越接近泵轮转速，涡轮叶片压力越小。故柴油机发出基本不变扭矩，经过变扭器可满足机车牵引列车要求。 2、液力变扭器工作原理 （二）（二） 液力传动内燃机车液力传动内燃机车 工作油作为传递能量的介质，从泵轮

19、上得到高压、高速的能量，传到涡轮，从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮，即：泵轮涡轮导向轮泵轮，往复循环，不断地把柴油机的功率传输给机车动轮。 2、液力变扭器工作原理 机车需要制动时，司机只要操纵把变扭器工作油排出，使它流回油箱即可。（二）（二） 液力传动内燃机车液力传动内燃机车 2、液力变扭器工作原理 （二）（二） 液力传动内燃机车液力传动内燃机车 中国第一台自己制造的内燃机车是1958年大连机车车辆工厂仿照前苏联3型电传动内燃机车试制成功的。它就是“巨龙”号电传动内燃机车，后经过改进设计定型，命名为东风型并成批生产。 1.1.第一代第一代（三）（三） 内燃机车的发展内燃机车

20、的发展 5858年，北京二七机车厂年，北京二七机车厂试制成功试制成功“建设建设”号电号电传动内燃机车传动内燃机车。戚墅堰机车车辆厂也试制戚墅堰机车车辆厂也试制成功成功“先行先行”号电传动内号电传动内燃机车燃机车。但这两种车都没有批量生产但这两种车都没有批量生产（三）（三） 内燃机车的发展内燃机车的发展 四方机车车辆工厂也于四方机车车辆工厂也于19581958年开始设计，年开始设计，19591959年试制成功中国第一台液力传动内燃机车，当年试制成功中国第一台液力传动内燃机车，当时命名为时命名为“卫星卫星”号，代号号，代号NY1NY1。后经过长期。后经过长期试验和多次改进，定型为试验和多次改进，定

21、型为东方红型东方红型，于，于19661966年年成批生产。成批生产。 （三）（三） 内燃机车的发展内燃机车的发展2.2.第二代第二代： 比第一代机车功率大，机车运用可靠性、耐久性也有了明比第一代机车功率大，机车运用可靠性、耐久性也有了明显提高。显提高。DF4DF4、BJBJ型型北京型北京型是二七机车工厂是二七机车工厂19701970年开始试制，年开始试制，19751975年批量生年批量生产的四轴干线客运内燃机车。机车标称功率产的四轴干线客运内燃机车。机车标称功率1500kW1500kW，最，最大速度大速度120km/h120km/h，车长，车长15045mm15045mm，轴式，轴式B-BB-

22、B。（三）（三） 内燃机车的发展内燃机车的发展东方红1型是四方机车车辆工厂1959年试制，1964年批量生产的干线客运内燃机车，机车按双机联挂设计，也可以单机使用。前73台的机车标称功率是1060kW，最大速度140km/h，车长16550mm，轴式B-B。后36台的机车标称功率增加到1220kW，最大速度降为120km/h，其他不变。（三）（三） 内燃机车的发展内燃机车的发展 东方红2型1966年由四方机车车辆工厂按客运内燃机车设计制造的，机车功率为1470 kW，只试制了一台。1972年资阳内燃机车厂和四方机车车辆工厂共同设计，1973年资阳内燃机车厂试制投产的东方红2型，已改为调车用的内

23、燃机车，机车标称功率是650kW，最大速度62km/h，车长12400mm，轴式B-B。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展 东方红3型是四方机车车辆工厂1976年开始制造的干线客运内燃机车，机车标称功率是7302kW，最大速度120km/h，车长17970mm，轴式B-B。机车的动力装置是两套相同而独立的机组，可以使用其中任何一套或两套同时工作。1987年，该厂还制造了两台机车标称功率为8202kW的东方红3型。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展 东方红4型从1969年到1977年共制造了5台，没有进行大批量生产。机车功率为3308kW。 （三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展

24、东方红5型是调车和小运转内燃机车，由资阳内燃机车工厂于1976年1988年制造。机车标称功率是590kW，最大速度，调车时为40km/h，小运转时为80km/h，车长13700mm，轴式B-B。 （三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展 东方红6型是资阳内燃机车工厂1981年专为上海黄浦港生产的内燃机车。机车功率是1740kW，轴式B-B。只生产1台。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展 东方红21型是高原米轨通用型内燃机车，由四方机车车辆工厂于1976年设计，1977年试制投产，1982年又进行改进。机车标称功率是640kW，最大速度50km/h，车长12000mm，轴式B-B。（三）（

25、三）内燃机车的发展内燃机车的发展3 3. .第三代第三代 为适应铁路为适应铁路“重载提速重载提速”要求，通过学习国外先要求，通过学习国外先进技术，引进消化和与国外合作，生产出功率更进技术，引进消化和与国外合作，生产出功率更大、速度更快，满足干线货运列车的重载牵引要大、速度更快，满足干线货运列车的重载牵引要求。以求。以DF6DF6、DF8BDF8B、DF11DF11为代表车型。为代表车型。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风5型内燃机车代号DF5，1974年设计试制，1985年由大连机车车辆工厂批量生产，适用于编组站和区段站进行调车作业，也可做为小运转及厂矿作业的牵引动力。机车标称功率1

26、210kW，最大速度60km/h，车长18000mm，轴式C0-C0，传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风5B型内燃机车代号DF5B，是大连机车车辆工厂在原东风5型的基础上变形设计而成的。动力装置改而采用12V240ZJF型柴油机，机车车体采用外廊式，适合于调车作业和厂矿使用。机车标称功率1500kW，最大速度100km/h，车长18000mm，轴式C0-C0，传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风6型内燃机车代号DF6。是大连机车车辆工厂新一代大功率、高性能的干线客货运内燃机车新产品。机车动力装置16V240ZJD型柴油机是与

27、英国里卡多咨询工程公司合作改进的。而它的传动装置是与美国G.E.公司合作改进的。机车上采用了微机控制、电阻制动系统等多项世界先进技术。机车的牵引性能、经济性和耐久可靠性均进入世界先进行列。机车标称功率2425 kW，最大速度118km/h，车长21100mm，轴式C0-C0，传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风7型内燃机车代号DF7，北京二七机车厂1982年设计，1985年正式生产。适用于大型枢纽编组站场调车及工矿小运转作业。机车起动加速快，油耗低、噪音小、作业效率高，运行安全可靠，操纵和维修方便。机车标称功率1470kW，最大速度100km/h，车长1780

28、0mm，轴式C0-C0，传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风7B型内燃机车代号DF7B，北京二七机车厂生产的东风7型电传动内燃机车系列产品的一种，柴油机装车功率1840kW，适用于干线货运、大型枢纽、编组站场、工矿企业的调车和小运转作业。该机车能多机重联，机车双向操纵。最大速度100km/h，机车全长18800mm，轴式C0-C0，传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风7C型内燃机车代号DF7C，北京二七机车厂生产的东风7型电传动内燃机车系列产品的一种，适应于调车作业。柴油机装车功率分1470kW和1840kW两种。其余技术参数

29、与东风7B型相同。同系列的产品还有东风7D型，适用于寒冷地区和山区线路。该车有油耗低，维修方便等优点。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风8型内燃机车代号DF8，戚墅堰机车车辆厂于1984年11月20日试制成功。东风8型内燃机车采用我国自行设计试制的16V280ZJ型中速柴油机，球墨铸铁整体铸造机体为国内首次采用。柴油机的运动件采用42CrMo合金钢全纤维挤压成形全加工氮化曲轴，并列式全加工抛物连杆，钢顶铝裙组合活塞。气缸直径280mm，活塞行程285mm，标定功率3676kW，是目前国内外机车用缸径最大、功率最大的柴油机。东风8型内燃机车的特点，突出表现为功率大、效率高、结构合理、性

30、能优良。与同类型货运内燃机车相比，在相同的条件下，可提高运输能力28%左右。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风8B型内燃机车代号DF8B。该车是戚墅堰机车车辆厂在东风8型内燃机车的基础上开发研制的升级换代产品，可满足繁忙干线货运重载高速的要求。机车具有可变换轴重，以供不同线路选择；微机控制和大屏幕彩色液晶显示屏改善了乘务员工作条件，机车操纵更方便。机车标称功率3100kW，最大速度100km/h，机车全长22000mm，轴式C0-C0，传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风8BJ型内燃机车，原名NJ2型，代号DF8BJ。是资阳内燃机车厂和株洲电力机车研

31、究所联合研制的国产化交流传动干线客、货运内燃机车。机车采用计算机控制等先进技术，柴油机采用电子喷射技术。在确保机车可靠性前提下，主要部件均采用国产件，以降低机车制造和运用成本。机车按“重载5000t、最高速度120km/h”牵引要求进行设计，其总体技术水平达到20世纪90年代末世界先进水平。装车功率4000kW，最大速度120km/h，传动方式为交-直-交流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风9型内燃机车，代号DF9。是戚墅堰工厂研制的准高速客运内燃机车。采用了轮对空心轴牵引电动机全悬挂转向架、6连杆万向轴两级弹性驱动、二系高柔圆弹簧串联瓦状橡胶垫车体悬挂、蛇型液压减振器等当代

32、先进技术，可以满足高速运行要求。柴油机装车功率达到4500kW，最大速度160km/h，轴式Co-Co，传动方式为交-直流电传动。该型机车没有正式投产（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风10D型内燃机车，代号DF10F。是东风10系列机车中的一个品种，大连机车车辆工厂生产的重型调车和小运转作业内燃机车。柴油机装车功率2200kW，最大速度100km/h，车长18800mm，轴式Co-Co，传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风10F型内燃机车，代号DF10F。是东风10系列机车中的一个品种，大连机车车辆工厂生产的适用于客流繁忙干线开行速度为140160k

33、m/h旅客列车的牵引动力。机车由结构完全相同的两个单节机车联挂而成。每个单节机车各装一台型号为12V240ZJD的中速柴油机作为动力源。机车具有牵引力大、起动加速性能好、运行平稳、使用成本低和运用灵活等特点，可以根据不同的线路和需要将两节机车重联使用，也可分解成单节使用。柴油机装车功率22200kW，最大速度160km/h，车长218200mm，轴式为双（C0-C0），传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风东风1111型型准高速客运内燃机车，代号准高速客运内燃机车，代号DF11DF11。19921992年由戚墅堰年由戚墅堰机车车辆工厂试制成功，是中国自行设计、自

34、行研制的一项机车车辆工厂试制成功，是中国自行设计、自行研制的一项新的成果。机车采用新的成果。机车采用16V280ZJA16V280ZJA型柴油机，并运用微机控制，型柴油机，并运用微机控制，采用电空制动、机车速度控制系统、轴温检测、独立作用式采用电空制动、机车速度控制系统、轴温检测、独立作用式单元制动器及双流道散热器等一系列新技术，使机车在任何单元制动器及双流道散热器等一系列新技术，使机车在任何情况下均可恒功率运行。转向架采用锥形空心轴全悬挂、双情况下均可恒功率运行。转向架采用锥形空心轴全悬挂、双节连杆万向节驱动装置、高柔圆弹簧旁承等新技术，具有较节连杆万向节驱动装置、高柔圆弹簧旁承等新技术，具

35、有较好的动力学性能。机车标称功率好的动力学性能。机车标称功率3040kW3040kW，最高运行速度，最高运行速度170km/h170km/h，最高试验速度达到，最高试验速度达到183km/h183km/h。传动方式为。传动方式为交交- -直流电直流电传动。传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展东风12型电传动内燃机车，代号DF12。是资阳内燃机车厂生产的国内功率最大的调车机车，适用于路内大型编组站和工矿企业5000t级货列的调车和小运转作业，也可以用于牵引干线货列。机车是在东风4B机车的基础上设计的，在柴油机、牵引电机、传动装置等主要零部件与东风4B型机车保持通用的同时，为适应调车作业

36、的要求采用外走廊调车式车体，加装微机控制装置，改进了转向架结构，改善了司机工作条件，提高了调车作业性能。是目前国内多功能、通用性最好的调车机车。机车标定功率为1990kW，最大速度100km/h。车长19900mm，轴式Co-Co，传动方式为交-直流电传动。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展该机车是为提速专门研制生产的，属双机重联型准高速客运该机车是为提速专门研制生产的，属双机重联型准高速客运内燃机车，采用全电脑控制，内燃机车，采用全电脑控制，最高时速可达最高时速可达170170公里公里。 4.第四代：第四代：采用微机控制系统采用微机控制系统（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展内燃动

37、车组是为满足城间中短途旅客运输需求而设计开发的一种新型客运运输工具。长客厂设计开发了液力传动内燃动车组。动车组采用两动五拖编组形式，前后为两辆完全相同的动车，动车采用重联控制，可同时操纵整列动车组。中间为五辆拖车，其中一辆拖车为带播音室和车长办公席的硬座车。 （三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展SYZ25型“庐山”号双层内燃动车组 。唐山机车车辆厂于一九九八年自行开发研制成功，此车的试制成功填补了中国铁路运输工具的一项空白。 此双层内燃动车组采用进口发动机，三相交直流传动方式,整车 PLC 控制，西门子直流传动柜。动力转向架采用单独驱动方式，TW160D型动力转向架，非动力转向架采用209

38、PK 型转向架。整车组外形为流线型设计，造型美观、大方。设计编组为两动两拖固定编组。车上大量采用现代流行的客车装饰材料，可根据用户要求进行硬座、软座、硬卧、软卧设计。车门采用塞拉门，风档为全密封式。整车设空气调节装置。设卫生间，厕所等。中部可根据用户要求加装酒吧或小卖部。（三）（三）内燃机车的发展内燃机车的发展 电力机车的牵引动力是电能，但机车本身没有原动力，而是依靠外部供电系统供应电力，并通过机车上的牵引电动机驱动列车前进。 电力机车具有功率大、热效率高、速度快、过载能力强和运行可靠等主要优点，而且不污染环境，特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多，坡度大的山区铁路。 电力机车是从接触网上获取

39、电能的，接触网供给电力机车的电流有直流和交流两种。由于电流制不同，所用的电力机车也不一样，基本上可以分为直-直流电力机车、交-直流电力机车、交-直-交流电力机车三类。 三、三、 电力机车电力机车 直-直流电力机车采用直流制供电，牵引变电所内设有整流装置，它将三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。因此，电力机车可直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。直流制的缺点是接触网的电压低，一般为l500V或3000 V，接触导线要求很粗，要消耗大量的有色金属，加大了建设投资。 交-直流电力机车采用交流制供电，目前世界上大多数国家都采用工频（50Hz）交流制，或25 Hz

40、低频交流制。在这种供电制下，牵引变电所将三相交流电改变成25 kV工业频率单相交流电后送到接触网上。但是在电力机车上采用的仍然是直流串励电动机（这种电动机最大优点是调速简单，只要改变电动机的端电压，就能很方便地在较大范围内实现对机车的调速。把交流电变为直流电的任务在机车上完成。由于接触网电压比直流制时提高了很多，接触导线的直径可以相对减小，减少了有色金属的消耗和建没投资。因此，世界上绝大多数电力机车是交-直流电力机车。 交直交电力机车从接触网上引入的仍然是单相交流电，它首先把单相交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变成可以使频率变化的三相交流电供三相异步电动机使用。这种机车具有优良的牵引能力，

41、很有发展前途。 （一）电力机车总体结构（一）电力机车总体结构 图图92 SS8型电力机车总图。型电力机车总图。1-司机室；司机室；2-机械室；机械室；3-电器室；电器室；4-变压器变压器室；室；5-车顶设备；车顶设备；6-辅助设备。辅助设备。 将电能从电力系统传送到电力机车的电力设备，总称为电气化铁道的供电系统。牵引供电系统主要包括牵引变电所和接触网两部分。 供电系统示意图供电系统示意图 （二）（二） 电力机车牵引供电系统电力机车牵引供电系统 发电厂(1)发出的电流，经升压变压器(2)提高电压后，由高压输电线(3)送到铁路沿线的牵引变电所(4)。在牵引变电所里把电流变换成所要求的电流或电压后，

42、经馈流线(5)转送到邻近区间和站场线路的接触网(6)上供电力机车使用。（二）（二） 电力机车牵引供电系统电力机车牵引供电系统 （1）定义 牵引变电所是设置于电气化铁路沿线，安装有受电、变电、配电设备的建筑物。1、牵引变电所 （2）任务 牵引变电所的任务是将电力系统高压输电线输送来的110千伏（或220千伏）的三相交流电，变压为25千伏的单相交流电，向其邻近区间和所在站场线路的接触网送电，保证可靠而又不间断地向接触网供电。 （3）设备 在牵引变电所里，主要设有主变压器、电压互感器、电流互感器、高压断路器、各种高压隔离开关以及避雷器等电气设备。（二）（二） 电力机车牵引供电系统电力机车牵引供电系统

43、 （4）牵引变电所的供电安全 a）电网向牵引变电所供电：我国电气化铁路为国家一级电力负荷。因此，每个牵引变电所都采用两路输电线供电，且两路输电线有各自的杆塔、走线，以保证在一路输电线发生故障时，牵引变电所供电不致于长时间中断。牵引变电所内还装有各种控制、测量、监视仪表和继电保护装置等。 b)牵引变电所向接触网供电：目前。供电方式有两种，即单边供电和双边供电。在单边供电方式下，接触网在相邻两个牵引变电所之间的中央部位是断开的，将两个牵引变电所之间的接触网分成为两个供电分区，电力机车只从一个牵引变电所取用电能。单边供电的操作和保护都比较简单，故障范围也比较小，所以我国电气化铁路接触网普遍采用单边供

44、电方式。（二）（二） 电力机车牵引供电系统电力机车牵引供电系统 1、牵引变电所 通常，将接触网、钢轨、回流线构成的电路称为牵引网。接触网和钢轨是牵引网的主体。 2、接触网 接触网是架设在电气化铁路上空，向电力机车供电的一种特殊形式的输电线路，其质量和工作状态直接影响电气化铁路的运输能力。 接触网根据其接触悬挂类型，可以分为简单接触悬挂和链形接触悬挂两类。接触网（二）（二） 电力机车牵引供电系统电力机车牵引供电系统 链形接触悬挂是将接触导线通过吊弦挂在承力索上。 简单接触悬挂是将接触导线直接固定在支持装置上的悬挂类型。 简单接触悬挂 链形接触悬挂 2、接触网 （二）（二） 电力机车牵引供电系统电

45、力机车牵引供电系统 1 1、2 2基础、支柱基础、支柱 3 3腕臂支持装置腕臂支持装置 4 4绝缘子绝缘子 5 5承力索承力索 6 6吊弦吊弦 7 7弹性吊弦弹性吊弦 8 8接触导线接触导线 9 9定位肩架定位肩架 1010棒式绝缘子棒式绝缘子 1111定位管定位管 1212受电弓受电弓 2、接触网 （二）（二） 电力机车牵引供电系统电力机车牵引供电系统 1 1）直接供电方式）直接供电方式 2 2）带回流线的直接供电方式）带回流线的直接供电方式 3 3）自耦变压器供电方式）自耦变压器供电方式 3、接触网的供电方式（二）（二） 电力机车牵引供电系统电力机车牵引供电系统 电力机车是靠其顶部升起的受

46、电弓从接触网上取得电能，将电能转换成机械能牵引列车运行的。电力机车主要由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置制动装置和一整套电气设备电气设备等组成。除电气设备外，其余部分都同交直流电力传动内燃机车相似。 机车的走行部为两台三轴转向架。在每根车轴上都装有一台牵引电动机，因此这种机车的车轴排列形式为3030。（三）（三） 电力机车设备电力机车设备 4、电力机车的组成 电力机车上设有主电路、辅助电路和控制电路三条电气回路，机车上所有的电气设备都在这三条电器回路中。 5、电力机车的电气设备及其电路 （1）主电路 主电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个电系统，实现机车的功率传输。 主电路中包

47、括的电气设备主要有受电弓、主断路器、主变压器（即牵引变压器）、整流调压线路、电抗器柜、牵引电动机和制动电阻等。（三）（三） 电力机车设备电力机车设备 1）受电弓：机车顶部装有两套单臂受电弓，受电弓紧压接触网导线滑行摩擦从电网上取得电流。机车运行时机车只需升起一套受电弓，另一受电弓作为备用。接触网上送来的25千伏工频单相交流电就由此引入机车。 受电弓（三）（三） 电力机车设备电力机车设备 升弓：压缩空气经受电弓阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和集电头，受电弓均匀上升，并同接触网接触。降弓：传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹

48、簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。 1 1）受电弓：）受电弓：（三）（三） 电力机车设备电力机车设备 2）主断路器：主断路器是用来接通或断开电力机车高压电路的。当主电路发生短路、接地或整流调压电路、牵引电动机等设备发生故障时，它能自动切断机车电源，实现对机车上设备的保护。 主断路器主断路器（三）（三） 电力机车设备电力机车设备 4）调压开关：用来调节牵引变压器中副边牵引绕组的输出电压，从而使牵引电动机的端电压得以改变，以达到机车的调速目的。 3）主变压器：又称牵引变压器，它把从接触网上取得的 25千伏高压电降低为牵引电动机所适用的电压。变压器共有四个绕组：一个原边绕

49、组接25千伏高压电；三个副边绕组，其中牵引绕组用来向牵引电动机供电；励磁绕组用在电阻制动时给电动机提供励磁电流；辅助绕组用来给机车的辅助电机供电。5）电抗器：由于牵引电动机本身的电感极小，不足以将整流后的电流滤平到所需要的范围。因此，在牵引电动机电路中串接一个增大电感的平波电抗器，以减小整流电流的脉动。（三）（三） 电力机车设备电力机车设备 右图为平波电抗器（3）控制电路 控制电路将主电路和辅助电路中各电气设备的控制电器（包括各种控制开关、接触器、电空阀等）同电源、照明、信号等的控制装置连成一个电系统。 （2）辅助电路 辅助电路电源来自主变压器的辅助绕组，通过劈相机将单相交流电转变成三相交流电

50、后，供给牵引通风机、油泵机组和空气压缩机等辅助电机使用。 以上三个电路系统在电气方面一般是相互隔离的，但三者通过电磁、电空或机械传动等方式相互联系，配合动作，用低压电控制高压电，以保证操作的安全和实现机车的运行。（三）（三） 电力机车设备电力机车设备 4、电力机车制动 列车的安全性很大程度上决定于列车的制动性能。一般的机械制动，不能保证列车在高速运行中的可靠制动。 与车辆不同，当机车需要制动时，除使用空气制动装置外，电力机车还能够实行电气制动。这是由于牵引电动机具有工作状态可逆转性的缘故，即牵引电动机不仅能在电动机状态下工作并产生牵引力，而且也能在发电机状态下工作产生制动力。（三）（三） 电力

51、机车设备电力机车设备 电力机车的电气制动包括：电阻制动和再生制动。 (1)电阻制动 该制动方式是将机车动能转化为热能散发。司机板动转换开关，使其从牵引位转到制动位，把牵引电动机从串励电动机改成他励发电机，把电枢绕组同制动电阻连接起来。这样，车轴带动电动机的电枢旋转，发出的电流就会被制动电阻变成热能散逸，消耗机车动能。 (2)再生制动 该制动方式是将机车动能将电能重新反馈回电网中去加以利用。电力机车进行再生制动时，牵引电动机作为发电机工作，将列车在运行中所具有的机械能转换成电能送回接触网。尤其是在长大下坡道上，电力机车可以进行恒速再生制动。（三）（三） 电力机车设备电力机车设备 电力机车 我国目

52、前使用的干线电力机车主要是国产韶山型系列交直流电力机车。投入运用的电力机车有SS1型、SS3型、SS4型等。 （三）（三） 电力机车设备电力机车设备 中国电力机车的研制开始于1958年。当时的铁道部田心机车车辆工厂，也就是现在的株洲电力机车工厂在协助湘潭电机厂制造工矿电力机车的同时，设计并试制铁路干线电力机车。1958年12月28日，中国第一台干线铁路电力机车试制成功，命名为6Y1型。 （四）（四） 电力机车的发展电力机车的发展 1968年，经过对6Y1型10年的研究改进，在中国半导体工业发展的条件下，将引燃管整流改为大功率半导体整流，试制出韶山1型，代号SS1。1969年开始批量生产，到19

53、88年止，共生产826台。机车持续功率3780kW，最大速度90km/h，车长19400mm。韶山1型电力机车获全国科学大会奖。 1969年，株洲电力机车研究所和株洲电力机车工厂联合研制了韶山2型电力机车试验车，代号SS2。 株洲电力机车工厂1978年设计试制的大功率电力机车韶山3型客货两用干线电力机车、代号SS3。1989年开始批量生产至今。 韶山3B型重载货运电力机车，代号SS3B。株洲电力机车厂2002年在SS系列机车的设计平台上开发的一种12轴重载货运电力机车。 韶山4改进型电力机车，代号SS4G。是在SS4、SS5和SS6型电力机车的基础上，吸收了8K机车一些先进技术设计的。 韶山5

54、型准高速电力机车，代号SS5。为准高速铁路试制的样车。 韶山6型干线客货运电力机车，代号SS6。株洲电力机车工厂制造的国际招标中标机车。机车功率持续4800kW，最大速度100km/h，车长20200mm。韶山7型干线客货两用电力机车，代号SS7。是大同机车工厂自行研制开发的新型电力机车，该机车填补了我国山区小曲线区段线路客、货运电力机车的空白，荣获国家级科技进步二等奖及铁道部科技进步一等奖。 韶山7B型重载货运电力机车，代号SS7B。大同机车厂1996年设计完成，1997年试制成功的一种新型的重载货运电力机车。 韶山7D型客运电力机车，代号SS7D。由大同机车厂、株洲电力机车研究所、成都机车

55、车辆厂联合研制的适应我国铁路提速需要的新产品，是目前国内技术水平最为先进的交直传动客运电力机车。韶山7E型客运电力机车，代号SS7E。是最新开发的客运机车。 韶山8型快速客运机车，代号SS8。株洲电力机车厂于1994年研制成功，填补了我国快速客运电力机车的空白，目前成为我国快速客运的主型机车。曾创造了中国铁路机车的最高速度240kmh。 韶山9型干线客运电力机车，代号SS9。以成熟的韶山型系列电力机车技术为基础，采用了许多国际客运机车先进技术，是我国干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车。机车功率持续4800kW，最大速度170km/h。 “春城”号电动车组，长春客车厂为迎接“99”昆明世界园艺博

56、览会开发制造的中国首列商业运行电动车组。该电动车组为无污染的环保型绿色交通工具。具有普通旅客列车所无法比拟的灵活编组、机动开行的优点，又具有公路交通工具无法比拟的速度快、运量大、效率高、投资省、安全性好的优点。动车组总功率为2160kW，设计速度120km/h。 “先锋”号交流传动电动车组，是南京浦镇车辆厂负责总体研制的我国第一列交流传动动力分散电动车组，首列电动车组命名为“先锋”号。列车运营速度200km/h，最高试验速度250km/h，总定员424人。 “中原之星”交流传动电动车组，适用于中、短途快速旅客运输。由株洲电力机车厂、四方机车车辆股份有限公司、株洲电力机车研究所三家单位联合研制生

57、产。首列动车组于2001年10月生产下线，配属郑州铁路局，于郑武线上运营。最高运营速度160km/h，总定员1178人。“大白鲨”高速电动车组，株洲电力机车厂研制的中国第一台正式进入高速领域的动力集中式高速动车组，是我国强大机车家族的又一精心完美之作。最大速度200km/h。“蓝箭”交流传动高速电动车组是为满足广深线“小编组、高密度、高速度”的公交化客运要求，由株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所、长春客车厂和广铁集团于2000年共同研制的新一代交流传动高速电动旅客列车组。基本编组定员为421人，连挂编组定员约800人。最大速度220km/h。 “中华之星”高速电动车组，该电动车组将成为我国京沈

58、快速客运通道的主型列车及未来高速铁路的中短途高速列车和跨线快速列车。列车最高运营速度可达270km/h，是目前我国商业运行时速最快的电动车组。2002年11月27日，“中华之星”在秦沈客运专线综合试验中，成功创造了中国铁路的最高速度321.5km/h。该动车组广泛地采用了国内、外的先进技术，列车的整体技术性能达到国外同类产品的先进水平。 目前，世界各国铁路在旅客运输，特别是在大城市之间的旅客运输中，大力发展动车或动车组的运输方式，最大限度满足旅客运输快速、舒适的需求。动车组具有三个明显优势：快捷、机动性和公交化。 安装有动力装置，其既具有牵引动力，又可以载客的客车叫做动车。只载旅客，没有动力装

59、置的车辆称为附挂车或拖车。 所谓动车组就是由两辆或两辆以上带动力的车辆（动车）和不带动力的客车（拖车）长期固定地连挂在一起组成的列车。 四、四、 动车组动车组 按动力来源，目前动车组有两种形式，一种是以内燃机驱动的内燃动车组，另一种是由接触网供电的电动车组。 磁悬浮动车组尚处于进一步试验、试运营和积累经验的阶段。 中国首列液力传动内燃动车组中国首列液力传动内燃动车组“中华之星中华之星”交流传动高速电动车组交流传动高速电动车组.四、四、 动车组动车组四、动车组四、动车组按动力配置方式分为动力集中型高速动车组和动力分散型高速动车组。 按转向架连接方式分为独立式高速动车组和铰接式高速动车组。 (a)

60、独立式动力集中型(b) 铰接式动力集中型 （c）独立式动力分散型（d）铰接式动力分散型 1）全列均采用动车。例如日本东北新干线的200系，采用12辆动车编组。最高营运速度260km/h。 日本新干线日本新干线200系系 动车组的编组内容具有多样性。目前，各国采用的动车组编组方式主要为：四、动车组四、动车组 2）动力车（不载旅客）挂在动车组的两端，采用前拉、后推的方式推挽运行，即动+拖+动的形式。例如：西欧营运于伦敦-布鲁塞尔-巴黎的eurostar，采用动1+拖9+拖9+动1的编组内容。最高营运速度300km/h。 法国法国TGV系动车组系动车组四、动车组四、动车组 3）动车与拖车分别集中编组