交通运输设备——机车

1、第三节第三节 铁路车辆与牵引动力铁路车辆与牵引动力一、铁路车辆一、铁路车辆二、二、牵引供电设备牵引供电设备三、三、铁路牵引动力铁路牵引动力上次课程内容回顾上次课程内容回顾第三节第三节 铁路车辆与牵引动力铁路车辆与牵引动力本节要求：本节要求：了解车辆作用和分类；车辆技术经济参数的了解车辆作用和分类；车辆技术经济参数的含义；识别车辆的基本标记含义；识别车辆的基本标记；机车的作用及分类；机车；机车的作用及分类；机车牵引性能概念；内燃机车柴油机的工作原理；机车检修牵引性能概念；内燃机车柴油机的工作原理；机车检修和运用。和运用。掌握车辆的基本组成及各组成部分的作用掌握车辆的基本组成及各组成部分的作用；电

2、传动内燃；电传动内燃机车能量转换过程；电气化铁道供电系统；电力机车三机车能量转换过程；电气化铁道供电系统；电力机车三条电路的作用。条电路的作用。重点：重点：走行部（转向架）的组成；空气制动机原理及特走行部（转向架）的组成；空气制动机原理及特点点；电力传动内燃机车的传动原理；主电路的组成。；电力传动内燃机车的传动原理；主电路的组成。二、牵引供电设备二、牵引供电设备（一）电气化铁道的供电系统（一）电气化铁道的供电系统（二）牵引变电所（二）牵引变电所（三）接触网三）接触网（一）电气化铁道的供电系统（一）电气化铁道的供电系统电气化铁道供电系统示意图电气化铁道供电系统示意图（二）牵引变电所（二）牵引变电

3、所（三）接触网（三）接触网接触网及接触网及AT供电方式供电方式*AT供电方式是在牵引网中增设正馈线和并联自藕变压器，供电方式是在牵引网中增设正馈线和并联自藕变压器，将将牵引供电电压提高一倍牵引供电电压提高一倍，从而使得牵引网的载流能，从而使得牵引网的载流能力大大增加，同时减少对通信线路干扰的一种供电方力大大增加，同时减少对通信线路干扰的一种供电方式。式。AT供电方式不仅是电气化铁路减轻对通信线路的供电方式不仅是电气化铁路减轻对通信线路的干扰影响的有效措施之一，而且对牵引供电系统有较干扰影响的有效措施之一，而且对牵引供电系统有较好的技术经济指标措施，己被许多发展电气化铁路的好的技术经济指标措施，

4、己被许多发展电气化铁路的国家研究和采用。国家研究和采用。（三）接触网（三）接触网接触网接触网在不同的国家和地区有不同的叫法：在不同的国家和地区有不同的叫法：- Overhead contact system (OCS)Europe, except UK and Spain- Overhead line equipment (OLE or OHLE)UK- Overhead equipment (OHE) UK, India, Pakistan and Malaysia- Overhead wiring (OHW)Australia- CatenaryUnited States, India,

5、UK, Singapore (North East MRT Line), Canada, France (french:Catnaire) and Spain.一、电气化铁道供电系统一、电气化铁道供电系统架空式接触网的结构示意图架空式接触网的结构示意图架空式接触网组成架空式接触网组成三、铁路牵引动力三、铁路牵引动力概述概述（一）（一）电力机车电力机车（二）（二）内燃机车内燃机车（三）机车牵引性能概念（三）机车牵引性能概念（四）机车牵引重量标准（四）机车牵引重量标准概述概述l1、机车类型、机车类型l2、机车运用、机车运用l3、蒸汽机车概要、蒸汽机车概要*1、机车类型、机车类型l从运用上分：从运用

6、上分： 客运机车、货运机车、调车机车客运机车、货运机车、调车机车l从原动力分：从原动力分： 蒸汽机车、内燃机车、电力机车蒸汽机车、内燃机车、电力机车2、机车运用、机车运用（1）机车交路）机车交路(locomotive routing)l定义定义 机车交路又称机车牵引区段，是指机车担当运输任务机车交路又称机车牵引区段，是指机车担当运输任务的固定周转区段，即机车从机务段所在站到折返段所的固定周转区段，即机车从机务段所在站到折返段所在站之间往返运行的线路区段。在站之间往返运行的线路区段。l机车运用方式：机车运用方式： （1）肩回运转制）肩回运转制 （2）循环运转制）循环运转制机车运用方式示意图机车运

7、用方式示意图2、机车运用、机车运用（2）乘务制度和乘务方式）乘务制度和乘务方式l包乘制、轮乘制包乘制、轮乘制l乘务员换班有：立即折返、外段驻班、随乘乘务员换班有：立即折返、外段驻班、随乘三种乘务制度。三种乘务制度。前进型蒸汽机车前进型蒸汽机车3、蒸汽机车概要、蒸汽机车概要*3、蒸汽机车概要、蒸汽机车概要*蒸汽机车蒸汽机车(steam locomotive)主要组成：主要组成：l锅炉、汽机、锅炉、汽机、走行部、车架、走行部、车架、煤水车、煤水车、车钩缓车钩缓冲装置以及制动装置等。冲装置以及制动装置等。l解放型和建设型机车 货运l胜利型和人民型机车 客运lFD型机车和前进型机车 大型货车中国蒸汽机

8、车发展史中国蒸汽机车发展史传说中的中国第一辆蒸汽机车：传说中的中国第一辆蒸汽机车：Rocket of China（中国火箭）（中国火箭）蒸汽机车、内燃机车、电力机车热效率图蒸汽机车、内燃机车、电力机车热效率图（一）电力机车（一）电力机车 电力机车的优点：电力机车的优点：l1、可制成大功率机车，运输能力大；、可制成大功率机车，运输能力大；l2、启动快、速度高、爬坡性能好；、启动快、速度高、爬坡性能好；l3、不污染空气，劳动条件好；、不污染空气，劳动条件好；l4、运营费用低；、运营费用低；l5、可利用多种能源。、可利用多种能源。（一）电力机车（一）电力机车v我国从年开始修建宝鸡我国从年开始修建宝鸡

9、凤凤州电气化铁路至州电气化铁路至2005年底，我国电气化年底，我国电气化铁路突破铁路突破两万公里两万公里 ，总长跃世界第三。总长跃世界第三。v排名前两位的国家？排名前两位的国家？v现在：现在：v2012年年12月月1日哈大高铁正式开通，中日哈大高铁正式开通，中国电气化铁路总里程在国电气化铁路总里程在54年突破年突破4.8万公万公里，超越了原电气化铁路世界第一的俄里，超越了原电气化铁路世界第一的俄罗斯，跃升为世界第一位。罗斯，跃升为世界第一位。电气化铁路里程图电气化铁路里程图0 02000200040004000600060008000800010000100001200012000140001

10、400016000160001961年1961年1977年1977年1996年1996年2000年2000年里程(公里)里程(公里)9110331000015000（一）（一）电力机车电力机车1、电力机车的基本组成、电力机车的基本组成l电力机车主要由车体、车底架、走行部、车电力机车主要由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置、制动装置和钩缓冲装置、制动装置和一整套电气设备一整套电气设备组组成。成。l轴列式轴列式3030电力机车电力机车韶山韶山4型电力机车型电力机车（一）（一）电力机车电力机车2、电力机车的电气设备及其电路、电力机车的电气设备及其电路l（1）主电路）主电路l（2）辅助电路）辅助电路l

11、（3）控制电路）控制电路电力机车电气回路示意图电力机车电气回路示意图（一）（一）电力机车电力机车l（1）主电路）主电路（一）（一）电力机车电力机车l（2）辅助电路）辅助电路 辅助电路电源来自牵引变电器的辅助绕组，通辅助电路电源来自牵引变电器的辅助绕组，通过劈相机将单相交流电转变成三相交流电后，过劈相机将单相交流电转变成三相交流电后，供给牵引通风机、油泵机组和空气压缩机等辅供给牵引通风机、油泵机组和空气压缩机等辅助电机使用。助电机使用。（一）（一）电力机车电力机车l（3）控制电路）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

12、、接触器、电空控制电器（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阀等）同电源、照明、信号等的控制装置连成一个电系统。一个电系统。（二）内燃机车（二）内燃机车l内燃机车内燃机车(diesel locomotive)的动力源是内燃的动力源是内燃机（柴油机）。机（柴油机）。l内燃机采用传动装置的必要性：内燃机采用传动装置的必要性： 柴油机的特性不能满足机车牵引性能的要求。柴油机的特性不能满足机车牵引性能的要求。（二）内燃机车（二）内燃机车v内燃机车分类：内燃机车分类： 1、电力传动内燃机车电力传动内燃机车 2、液力传动内燃机车液力传动内燃机车1、电力传动内燃机车、电力传

13、动内燃机车（1）传动类型：）传动类型：l直直直流电力传动直流电力传动l交交直流电力传动直流电力传动l交交直直交电力传动交电力传动l交交交流电力传动交流电力传动1、电力传动内燃机车、电力传动内燃机车（2）机车总体布置：）机车总体布置：l以东风以东风4型内燃机车为例型内燃机车为例东风东风4型内燃机车型内燃机车东风东风4型内燃机车总体布置图型内燃机车总体布置图1、电力传动内燃机车、电力传动内燃机车（3）内燃机车组成）内燃机车组成l柴油机、传动装置柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置、车钩缓冲装置、制动装置、辅助装置辅助装置等。等。1、电力传动内燃机车、

14、电力传动内燃机车1）柴油机）柴油机2）传动装置）传动装置3）走行部）走行部柴油机柴油机1）柴油机）柴油机四冲程柴油机工作情况：四冲程柴油机工作情况：l进气冲程进气冲程l压缩冲程压缩冲程l燃烧膨胀冲程燃烧膨胀冲程l排气冲程排气冲程四冲程柴油机工作情况示意图四冲程柴油机工作情况示意图2）传动装置）传动装置l电传动装置的主要部件有：电传动装置的主要部件有：主发电机、整流装置、牵引电动机等。主发电机、整流装置、牵引电动机等。2）传动装置）传动装置主发电机主发电机(main generator)l转子由柴油机曲轴带动，形成旋转磁场，转子由柴油机曲轴带动，形成旋转磁场，定子线圈在旋转磁场的作用下，产生感定

15、子线圈在旋转磁场的作用下，产生感应电势，发出三相交流电。应电势，发出三相交流电。2）传动装置）传动装置牵引电动机牵引电动机(traction motor)l在定子形成的磁场作用下，使通有直流在定子形成的磁场作用下，使通有直流电的转子（电枢）转动，将电能转变成电的转子（电枢）转动，将电能转变成机械能，向外输出，使机车运行。机械能，向外输出，使机车运行。交交直流电力传动原理直流电力传动原理交交直流电传动原理图直流电传动原理图l总结总结 能量转换过程：能量转换过程： 热能热能 机械能机械能 电能电能 机械能机械能 交交直流电力传动原理直流电力传动原理2）传动装置）传动装置l机车运行方向的确定：改变牵

16、引电动机机车运行方向的确定：改变牵引电动机励磁绕组（定子）的电流方向，就可控励磁绕组（定子）的电流方向，就可控制机车的前进或后退。制机车的前进或后退。3）走行部）走行部l机车走行部的作用机车走行部的作用l东风东风4型内燃机车转向架型内燃机车转向架l轴列式轴列式 30303）走行部）走行部l转向架转向架(bogie)组成：构架、旁承、轮对、轴组成：构架、旁承、轮对、轴箱、弹簧减震装置、箱、弹簧减震装置、电机悬挂装置电机悬挂装置、牵引装置牵引装置、基础制动装置、基础制动装置、撒沙装置撒沙装置等。等。东风东风4型内燃机车转向架型内燃机车转向架2、液力传动内燃机车、液力传动内燃机车北京型液力传动内燃机

17、车总体布置示意图北京型液力传动内燃机车总体布置示意图液力传动工作原理液力传动工作原理2、液力传动内燃机车、液力传动内燃机车（1）液力变扭器）液力变扭器(hydraulic)1）基本组成：泵轮、涡轮、导向轮）基本组成：泵轮、涡轮、导向轮液力变扭器液力变扭器2、液力传动内燃机车、液力传动内燃机车2）变扭器的作用原理）变扭器的作用原理l变扭器里充满工作油时，油从泵轮变扭器里充满工作油时，油从泵轮涡轮涡轮导向导向轮轮泵轮循环往复，把柴油机的功率传给动轮。泵轮循环往复，把柴油机的功率传给动轮。l变扭器工作油排出时，泵轮和涡轮之间失去联系，变扭器工作油排出时，泵轮和涡轮之间失去联系，柴油机的功率不能传给机

18、车动轮。柴油机的功率不能传给机车动轮。l柴油机传出的大小基本不变的扭矩，经过变扭器柴油机传出的大小基本不变的扭矩，经过变扭器后变成的机车牵引力，能够满足机车牵引性能的后变成的机车牵引力，能够满足机车牵引性能的要求。要求。2、液力传动内燃机车、液力传动内燃机车3、液力传动过程、液力传动过程液力传动过程示意图液力传动过程示意图（三）机车牵引性能概念（三）机车牵引性能概念NFV（常数）常数）FvO机车理想牵引特性曲线机车理想牵引特性曲线（四）机车牵引重量标准（四）机车牵引重量标准1、机车牵引力、机车牵引力 F2、列车运行阻力、列车运行阻力 W3、制动力、制动力 B4、牵引质量标准的确定、牵引质量标准

19、的确定 Q（四）机车牵引重量标准（四）机车牵引重量标准F货物列车牵引定数货物列车牵引定数FjyP（w0ix）Q（w0”ix）g10-3Q（yFjP（w0ix）g10-3）（）（w0”ix） g10-3其中：其中： Fj机车的计算牵引力（机车的计算牵引力（N） P每台机车的计算质量（每台机车的计算质量（t） ix限制坡度的千分数限制坡度的千分数w0、w0”机车、车辆单位基本阻力（机车、车辆单位基本阻力（NkN） y牵引力使用系数，取牵引力使用系数，取0.9 Q机车牵引重量（机车牵引重量（t）牵引动力的发展牵引动力的发展l牵引动力的现代化，是铁路运输科技进步的先牵引动力的现代化，是铁路运输科技进步

20、的先导。导。1 1、动车组、动车组v动车动车 世界各国铁路在旅客运输，特别是在城际间的世界各国铁路在旅客运输，特别是在城际间的旅客运输中，还大力发展动车组的运输方式。旅客运输中，还大力发展动车组的运输方式。在客车上安装动力装置，使其既具有牵引动力，在客车上安装动力装置，使其既具有牵引动力，又可以载客的客车叫动车。又可以载客的客车叫动车。1 1、动车组、动车组l动车组动车组 动车和附挂车编组而成的列车，叫动车组。动动车和附挂车编组而成的列车，叫动车组。动车有司机室和客室，挂在动车组的两端；附挂车有司机室和客室，挂在动车组的两端；附挂车与一般客车一样，只载旅客，没有动力装置。车与一般客车一样，只载旅客，没有动力装置。高速动车组高速动车组双层内燃动车组双层内燃动车组1 1、动车组、动车组l动车组的优点：动车组的优点： 由于动力装置分散在多辆动车上，动轴数多，由于动力装置分散在多辆动车上，动轴数多，加速力大，速度高，对轨道的动力作用小，很加速力大，速度高，对轨道的动力作用小，很适宜在站间距离短，行车密度大和客运量很大适宜在站间距离短，行车密度大和客运量很大的城际间运输中运用。的城际间运输中运用。2 2、磁悬浮铁路、磁悬浮铁路v磁悬浮铁路上运行的列车，是利用电磁