铁路机车的教案

铁路机车的教案第1页/共139页

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：①可靠性高②牵引性能良好③数量足够④定期的维护与维修⑤机车组织运用合理一、概述第2页/共139页机车分类

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、概述第3页/共139页第4页/共139页

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传动内燃机车两种类型。

东风4B型内燃机车东风5型内燃机车二、内燃机车第5页/共139页第6页/共139页

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、内燃机车第7页/共139页

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）电力传动内燃机车第8页/共139页（一）电力传动内燃机车16V240ZD型柴油机1、动力装置——柴油机第9页/共139页（一）电力传动内燃机车16V240柴油机1、动力装置——柴油机第10页/共139页（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）电力传动内燃机车第11页/共139页（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、排气这样一个工作循环的柴油机，就叫做四冲程柴油机。

（一）电力传动内燃机车第12页/共139页（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）电力传动内燃机车第13页/共139页（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）电力传动内燃机车第14页/共139页（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）电力传动内燃机车第15页/共139页第16页/共139页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F·V＝N，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

要求机车在各种运行阻力下，具有恒定功率输出，使F·V为常数。故牵引力与速度之间成反比关系：速度小，牵引力大；速度大，牵引力小。（一）电力传动内燃机车第17页/共139页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，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）电力传动内燃机车第18页/共139页2、传动装置

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）电力传动内燃机车第19页/共139页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（1D－6D）。

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）电力传动内燃机车第20页/共139页内燃机车的牵引电动机第21页/共139页

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—直—交流电传动”内燃机车。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）电力传动内燃机车第22页/共139页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采用焊接构架。（一）电力传动内燃机车第23页/共139页第24页/共139页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）电力传动内燃机车第25页/共139页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）电力传动内燃机车第26页/共139页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）电力传动内燃机车第27页/共139页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3、走行部（一）电力传动内燃机车第28页/共139页

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、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）液力传动内燃机车第29页/共139页液力变扭器由泵轮、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，以适合列车运行的要求。

（二）液力传动内燃机车第30页/共139页2、液力变扭器工作原理

（二）液力传动内燃机车第31页/共139页

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）液力传动内燃机车第32页/共139页

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）液力传动内燃机车第33页/共139页

工作油作为传递能量的介质，从泵轮上得到高压、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）液力传动内燃机车第34页/共139页

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ТЭ3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.第一代（三）内燃机车的发展第35页/共139页58年，北京二七机车厂试制成功“建设”号电传动内燃机车。戚墅堰机车车辆厂也试制成功“先行”号电传动内燃机车。这两种车都没有批量生产（三）内燃机车的发展第36页/共139页四方机车车辆工厂也于1958年开始设计，1959年试制成功中国第一台液力传动内燃机车，当时命名为“卫星”号，代号NY1。后经过长期试验和多次改进，定型为东方红型，于1966年成批生产。

（三）内燃机车的发展第37页/共139页2.第二代：比第一代机车功率大，机车运用可靠性、耐久性也有了明显提高。DF4、BJ型北京型是二七机车工厂1970年开始试制，1975年批量生产的四轴干线客运内燃机车。机车标称功率1500kW，最大速度120km/h，车长15045mm，轴式B-B。（三）

内燃机车的发展第38页/共139页东方红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）内燃机车的发展第39页/共139页东方红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1470kW，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）内燃机车的发展第40页/共139页东方红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730×2kW，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820×2kW的东方红3型。（三）内燃机车的发展第41页/共139页东方红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）内燃机车的发展第42页/共139页东方红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）内燃机车的发展第43页/共139页东方红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）内燃机车的发展第44页/共139页东方红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）内燃机车的发展第45页/共139页3.第三代为适应铁路“重载提速”要求，通过学习国外先进技术，引进消化和与国外合作，生产出功率更大、速度更快，满足干线货运列车的重载牵引要求。以DF6、DF8B、DF11为代表车型。（三）内燃机车的发展第46页/共139页东风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1210kW，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）内燃机车的发展第47页/共139页东风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）内燃机车的发展第48页/共139页东风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2425kW，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）内燃机车的发展第49页/共139页东风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17800mm，轴式C0-C0，传动方式为交-直流电传动。（三）内燃机车的发展第50页/共139页东风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）内燃机车的发展第51页/共139页东风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）内燃机车的发展第52页/共139页东风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）内燃机车的发展第53页/共139页东风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）内燃机车的发展第54页/共139页东风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）内燃机车的发展第55页/共139页东风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）内燃机车的发展第56页/共139页东风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）内燃机车的发展第57页/共139页东风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140～160km/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2×2200kW，最大速度160km/h，车长2×18200mm，轴式为双（C0-C0），传动方式为交-直流电传动。（三）内燃机车的发展第58页/共139页东风11型准高速客运内燃机车，代号DF11。1992年由戚墅堰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16V280ZJA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、双节连杆万向节驱动装置、高柔圆弹簧旁承等新技术，具有较好的动力学性能。机车标称功率3040kW，最高运行速度170km/h，最高试验速度达到183km/h。传动方式为交-直流电传动。（三）内燃机车的发展第59页/共139页东风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）内燃机车的发展第60页/共139页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，最高时速可达170公里。

4.第四代：采用微机控制系统（三）内燃机车的发展第61页/共139页内燃动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）内燃机车的发展第62页/共139页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209PK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）内燃机车的发展第63页/共139页

电力机车的牵引动力是电能，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。

我国铁路牵引动力现代化的主要方向就是大力发展电力牵引。

电力机车是从接触网上获取电能的，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、电力机车第64页/共139页

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3000V，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25Hz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25kV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，很有发展前途。

第65页/共139页（一）电力机车总体结构

图9—2SS8型电力机车总图。1-司机室；2-机械室；3-电器室；4-变压器室；5-车顶设备；6-辅助设备。第66页/共139页

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（二）电力机车牵引供电系统

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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，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）电力机车牵引供电系统

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（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）电力机车牵引供电系统

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（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电方式。（二）电力机车牵引供电系统

1、牵引变电所

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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）电力机车牵引供电系统

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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）电力机车牵引供电系统

第72页/共139页1、2——基础、支柱3——腕臂支持装置4——绝缘子5——承力索6——吊弦7——弹性吊弦8——接触导线9——定位肩架10——棒式绝缘子11——定位管12——受电弓2、接触网

（二）电力机车牵引供电系统

第73页/共139页1）接触悬挂包括吊弦、承力索、接触导线和补偿装置等。2）支持设备:用来吊挂全部接触悬挂设备,包括腕臂、绝缘子、拉杆、定位器。3）支柱和基础：用来固定接触网的高度4）定位器的作用是把接触导线在平面上布置成之字型,使受电弓的滑板磨损均匀。

定位件用来保证接触导线与受电弓的相对位置，并将接触导线的水平负荷传给支柱，包括定位管和定位器。依靠定位件可使接触导线既保持纵向水平又保持横向里“Z”字型，延长受电弓的使用寿命。2、接触网

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电力机车是靠其顶部升起的受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30——30。（三）电力机车设备

4、电力机车的组成第75页/共139页

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）电力机车设备

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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）电力机车设备

第77页/共139页升弓：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）受电弓：（三）电力机车设备

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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（三）电力机车设备

第79页/共139页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）电力机车设备

右图为平波电抗器第80页/共139页（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）电力机车设备

第81页/共139页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）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。第82页/共139页

(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）电力机车设备

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电力机车我国目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）电力机车设备

第84页/共139页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）电力机车的发展

第85页/共139页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1988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。

第86页/共139页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。

第87页/共139页株洲电力机车工厂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。

第88页/共139页韶山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。

第89页/共139页韶山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。

第90页/共139页韶山5型准高速电力机车，代号SS5。为准高速铁路试制的样车。

第91页/共139页韶山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。

第92页/共139页韶山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。

第93页/共139页韶山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。

第94页/共139页韶山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。

第95页/共139页韶山7E型客运电力机车，代号SS7E。是最新开发的客运机车。

第96页/共139页韶山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240km／h。

第97页/共139页韶山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。第98页/共139页“春城”号电动车组，长春客车厂为迎接“99”昆明世界园艺博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。

第99页/共139页“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。

第100页/共139页“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。

第101页/共139页“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。

第102页/共139页“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。第103页/共139页“中华之星”高速电动车组，该电动车组将成为我国京沈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。

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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、

动车组第105页/共139页

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“中华之星”交流传动高速电动车组.四、

动车组第106页/共139页四、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)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）铰接式动力分散型第107页/共139页

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200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、动车组第108页/共139页

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TGV系动车组四、动车组第109页/共139页

3）动车与拖车分别集中编组，即动+拖的形式。例如日本山阳新干线的700系，采用动12+拖4的编组内容。最高营运速度285km/h。

日本新干线700系四、动车组第110页/共139页CRHCRH1：四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司CRH2：四方机车车辆股份有限公司+日本川崎（原型车：新干线E2-10000)CRH3：唐山轨道有限责任公司+德国西门子（原型车：德国VELARO-E)CRH5：长春轨道客车股份有限公司+法国阿尔斯通（原型车：法国SM3)四、动车组第111页/共139页CRH1简介由青岛四方—庞巴迪—鲍尔铁路运输设备有限公司制造，既有快速、舒适、可靠的特点，又满足了中国铁路客运的和大运量的需求。全车设一等车、二等车、餐车等，配备有残疾卫生间。定员668人，两列重联编组或提供1336个座席。全部动力在车底下，动力分散，起动加速很快，停车也快。沪昆线是宽体客车，车厢要宽一些，定员680人，定员比一般车多两节，灯光布置和坐椅较舒适，宽敞明亮，自动化程度较高。第112页/共139页编组CRH1动车组由8辆车组成，5动3拖，首尾设司机室，可双向驾驶。

ZY10xx01-ZE10xx02-ZE10xx03-ZE10xx04-ZEC10xx05-ZE10xx06-ZE10xx07-ZY10xx00

xx:编号(01-40)

ZY:一等座车

ZE:二等座车

ZEC:二等座车/餐车当中编号00及01的车厢拥有驾驶室，车外写有CRH1-0xxA；编号02及07的车厢拥有受电弓。第113页/共139页第114页/共139页CRH2简介CRH2，南车四方联合日本川崎重工生产，引进技术，逐步国产化，原型日本新干线E2-1000，但动力配置从E2-1000的6M2T变为4M4T4月18日大提速起，CRH2运行于京广，京沪，浙赣，胶济线上。第115页/共139页CRH2动车组由8辆车组成，4动（M）4拖（T），首尾设司机室，可双向驾驶。编组后结构（其中4和6上设受电弓）

T1c+M2+M1+T2+T1k+M2+M1s+T2CRH2编组第116页/共139页CRH2主要技术参数运营速度：200km/h牵引功率：4800kw制动距离：平直道上紧急制动，若初速为200km/h，距离S<2000m；若初速为160km/h则距离s<1400m。受电弓位置：4号和6号车轴重：小于14t第117页/共139页第118页/共139页CRH3简介CRH3动车组为4动4拖8辆编组，采用电力牵引交流传动方式，由2个牵引单元组成，每个牵引单元按两动一拖构成。动车组具有良好的气动外形，其载客速度为350KM\H，最高试验速度为404KM\H。两端为司机室，正常运行时由前端司机室操纵。两列动车组可以联挂运行，自动解编。CRH3动车组设置一等座车一辆、二等座车6辆和一辆带厨房的二等座车。一等车厢座席采取2＋2布置，二等车车厢座席采取2＋3布置，除带厨房的二等座车采用固定座椅外，其余车型均采用了可旋转座椅，全车定员557人。第119页/共139页CRH3动车组的主要技术特点CRH3车体采用大型挤压中空铝型材焊接而成，司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。车体的强度按EN12663进行设计。防火安全性。转向架采用性能优良的SF500转向架。为适应车体的加宽和速度的要求，仅对枕梁、减振器、弹簧参数、传动比等进行了适应性的改变和优化。牵引系统与VelaroE动车组基本相同，牵引功率相同为8800kw。第120页/共139页辅助供电系统采用线供电方式，由分散布置在若干车厢的各电源设备向干线供电。车辆的车载电源的电力是通过牵引变流器的直流环节获得的。辅助变流器（ACU）把直流电转换为车辆的车载电源系统的三相交流电。网络控制系统由控制微机网络系统完成信息传输功能。控制网络系统由两级传输组成：MVB和WTB。通信和控制微机网络系统应为车载分布式计算机网络系统。可由多级网络构成。通讯协议基本上基于标准VIC556和IEC61375-1：1999。CRH3动车组的主要技术特点第121页/共139页第122页/共139页CRH5简介该车型采用动力分布式设计，以同厂的Pendolino宽体摆式为基础，但不会装设摆式功能，车体以芬兰铁路的SM3动车组为原型，营运速度为200公里以上，为数60组，每组8节。在2004年10月10号所签定的合同下，阿尔斯通会提供3完全的样车（意大利组装）和6列可拆装的版本样车（以散件形式付运，由中方负责组装）。其余的51列会在接受了技术转移的中国组装，并且会有65%国产部件安装在余下的上使用。“阿尔斯通已经同意将7项关键技术转移给中国”消息经过了中国铁道部的证实。车壳的组装是由长春车辆厂负责，同时也是转向架装配和测试的地点。青岛的四方厂则提供牵引电机和控制设备，同时永济厂也提供牵引电机和牵引电力设备，辅助整流器和电池等。合同总值6.2亿欧元。第123页/共139页主要技术参数编组：CRH5由8辆车组成，5动3托，首尾设司机室，可双向驾驶。运营速度：200km/h牵引功率：5500kw制动距离：平直道上紧急制动时，若初速为200km/h，距离S<2000m；若初速为160，则距离S<1400m。轴重：小于17t受电弓位置：3号车和6号车第124页/共139页第125页/共139页

拥有相应数量的、性能良好的铁路机车，是完成运输任务的重要前提条件。与车辆相同，我们从也两方面保证铁路运输对机车的需求：一方面，铁路工业部门不断地新造足够数量的机车；另一方面，铁路机务部门做好机车在日常运用中的维修保养工作，使已有机车经常处于质量良好的状态，确保安全、高速、便利地运送旅客和货物，并延长机车的使用寿命。五、机车的检修与运用第126页/共139页

1、机务部门机车的维护、检修和运用是机务部门的基本任务，要求能够经济、合理地运用机车和质量良好地检修机车。铁路沿线负责机车运用和检修工作的基层生产单位是机务段。全路所有的机车分别配属于各个机务段，并由它们来组织和计划本段所属机车的运用和检修工作，同时也负责组织机车乘务人员的工作。此外，在机车交路的折返点，还设有机务折返段，—般没有配备机车和检修设备，只供机车进行整备作业和折返前乘务人员临时休息之用。五、机车的检修与运用第127页/共139页

2、机车的整备作业机车在牵引列车或调车工作之前．需要供应机车必须的物资和做好各项准备工作．这种物资供应和准备工作的总称，叫做机车整备作业。机车类型不同，整备作业的内容也不一样，其中以蒸汽机车最复杂。各种机车整备作业的项目如下表。需要供应的物资需要供应的物资项目内燃电力项目内燃电力燃料YN机车转向Y(N)N水YN机车擦拭YY