第一章列车牵引力
轨道交通车辆驾驶之列车牵引力介绍
4
牵引力可以确保列车在运行过程中的稳定性和安全性
5
牵引力是列车启动和加速的关键因素
1
牵引力通过控制列车的驱动力和阻力来实现
2
牵引力可以调整列车的启动速度和加速度
3
列车制动与减速
制动原理：利用制动装置产生制动力，使列车减速或停止
制动方式：可分为机械制动、电制动和混合制动
04
牵引力控制直接影响列车运行安全、平稳和效率
提高牵引力效率
01
优化牵引电机设计：提高电机效率，降低损耗
02
采用再生制动技术：将制动能量回收，提高能源利用效率
03
优化列车控制策略：根据运行情况，自动调整牵引力输出，提高运行效率
04
采用轻量化设计：减轻车辆重量，降低牵引力需求，提高运行效率
降低牵引力损耗
优化牵引电机设计：提高电机效率，降低损耗
采用节能技术：如变频调速、能量回馈等，降低能耗
优化列车运行控制：合理控制列车速度、加减速等，降低牵引力需求
采用轻量化设计：减轻车辆重量，降低牵引力需求
牵引力新技术与趋势
永磁同步牵引技术：高效节能，降低能耗
智能牵引控制技术：提高牵引力控制精度，降低能耗
轻量化牵引技术：减轻车辆重量，提高牵引力
机械牵引力
内燃机牵引力是通过内燃机车或动车组产生的
电力牵引力是通过电力机车或动车组产生的
机械牵引力可以分为电力牵引力和内燃机牵引力
机械牵引力是列车行驶的主要动力来源
C
B
A
D
电力牵引力
01
电力牵引力是利用电力驱动列车前进的牵引力
02
电力牵引力主要由电力机车、电力动车组等电力车辆提供
机车牵引力[1]
![机车牵引力[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/582638cb6137ee06eff91833.png)
考核内容：
1、对列车运行有直接影响的三种力。 2、列车在三种工况下的合力计算。 3、《列车牵引计算》的计算内容。
我国《列车牵引计算规程》 ( 以下简称《牵 规》 ) 规定：
牵引计算中的机车牵引力 F 均按动轮轮周牵引力计算。
论述3、什么是机车牵引力？机车牵引力是怎样形 成的？ 答：机车牵引力是与运行方向相同并可以由司机 根据需要调节的外力（2分）。 机车牵引力的产生，是由机车动力装置发出的扭 矩经传动装置传递，在各动轮的轮周上形成切线 力（2分）， 依靠动轮与钢轨间的粘着作用而产生反作用力 （2分）。 这种由钢轨作用于动轮周上的切向外力之和，即 为机车轮周牵引力，简称机车牵引力（2分）。 机车牵引力用符号F表示（2分）。 《机车乘务员通用知识》P104
Fg F W
W ——机车总阻力
10
§1.2 黏着牵引力
一、牵引力的限制 △F∝M， M↑→ △F↑, △F>F静→ 轮轨相对滑动
动轮空转→ 丧失牵引力
F
静 2动
F受轮轨粘着力（相当于轮轨最大 静摩擦力）的限制， 即
静
M
F F Q
11
牵引电动机将电能转变为机械能，通过齿轮 传递给机车动轮，使动轮得到产生牵引力所必须
的旋转力矩，最后通过轮轨间的粘着作用产生
机车牵引力。
二、机车粘着牵引力的概念及计算
——受轮轨黏着牵引力限制允许机车发挥的最大牵引力。
F P g j F ——计算黏着牵引力 KN ； P ——机车粘着质量 t ；
g —— 重力加速度 （9.81m/s2）；
j —— 计算粘着系数。
P KN F P j (KN)
《列车牵引计算》课件
02
动力学方法
利用列车动力学原理，通过列车的加速度、速度和位置等参数计算阻力。
04
CHAPTER
列车运动方程式与平衡速度
1
2
3
在列车牵引计算中，牛顿第二定律是建立列车运动方程式的基础，即合力等于质量乘以加速度。
牛顿第二定律的应用
在建立列车运动方程式时，需要考虑列车的阻力以及阻力系数，以更准确地描述列车的运动状态。
平衡速度的意义
03
平衡速度是列车牵引计算中的一个重要参数，它反映了列车在无外力作用下的运动状态，对于列车的安全运行和节能减排具有重要意义。
阻力系数是影响平衡速度的关键因素之一，阻力系数越大，平衡速度越小。
阻力系数的影响
列车质量也会影响平衡速度，质量越大，平衡速度越小。
列车质量的影响
线路条件如坡度、曲线半径等也会对平衡速度产生影响。例如，下坡路段的坡度越大，平衡速度越高；曲线半径越小，平衡速度越低。
02
CHAPTER
列车牵引力计算
列车牵引力的来源
列车牵引力主要来源于机车或动车组的牵引电机，通过传动装置将动力传递至车轮，从而驱动列车前进。
列车牵引力定义
列车牵引力是列车车轮与钢轨之间的摩擦力，用于克服列车行驶过程中的阻力，使列车能够前进。
列车牵引力的特点
列车牵引力具有方向性，始终与列车前进方向相反，同时大小受机车或动车组的功率限制，并与运行速度成反比关系。
线路条件的影响
05
CHAPTER
列车牵引计算的实践应用
列车牵引计算是铁路运输中不可或缺的一环，它涉及到列车的牵引力、阻力以及运动方程等计算。
在铁路运输中，列车牵引计算主要用于指导列车的编组、运行和调度，确保列车安全、高效地运行。
机车牵引力
周牵引力之间是什么关系？ 3.黏着牵引力的概念。 4.东风4B内燃机车在曲线半径为500m和950m上运
行在v=22km/h时的黏着牵引力。
24
后台机车去0.98→逆向取0.90； 后面补机取0.95→逆向取0.85。
三、牵引力使用系数 使用系数的目的：
为了在运用中对机车功率使用留有余地，避免由于 长时间超负荷运转而降低机车使用寿命，使机车经常处 于良好的技术状态，《牵规》规定实际使用的最大牵引 力乘以使用系数，即
Fy Fj y (y 0.9)
17
三、蒸汽机车牵引特性
1、蒸汽机车牵引力受哪些影响
粘着牵引力、锅炉牵引力、汽机牵引力
2、 蒸 汽
300 0.65
280
260 0.6 240
机
220 0.5
车 200
牵
180 0.4 160
引
140 0.3
特 120
950
65
35
40
40
20
10 20 30
21
四、最大牵引力的取值
最大牵引力是指机车牵引特性的“外包线”所表示的牵引力。 牵引计算时取机车在同一速度下能够发挥的最大牵引力来计算。
电力机车和电传动内燃机车： 在低速区，取min（起动电流所决定的牵引力，黏着牵引力）； 随着速度增加，按最高满磁场、持续电力限制和最深磁场削弱的牵引力曲
线取值。 内燃机车：
15
6、内燃机车牵引特性曲
图1-3 DF4(货)型电传动内燃机车的牵引特性
16
项目 P Vjmin
Fmax Dj Fq
Wq
牵引理论基础
第一章牵引理论基础第一节粘着、牵引与制动一、动轮与钢轨间的粘着目前，绝大多数城市轨道交通车辆属于钢轮钢轨式，运行的任何一种工况，都依赖于车轮和钢轨的相互作用力。
在钢轮钢轨式城市轨道交通车辆中，牵引动力由牵引电动机通过传动机构，传递给动车的动力轮对（动轮），由车轮和钢轨的相互作用，产生使车辆运动的反作用力。
根据物理学中关于摩擦的概念，轮轨之间的切向作用力就是静摩擦力。
最大静摩擦力是钢轨对车轮的反作用力的法向分力与静摩擦系数的乘积。
但实际上，动轮与钢轨间切向作用力的最大值比物理学上的最大静摩擦力要小一些，情况也更复杂一些。
在分析轨道车辆的轮轨相互作用时，通常引入两个十分重要的概念：“粘着”和“蠕滑”。
（一）粘着图1-1为动车以速度口在平直线路上运行时一个动轮对的受力情况（忽略内部各种摩擦阻力）。
为了更清楚地表示，图中将接触的动轮与钢轨稍稍分开画出。
Pi为一个动轮对作用在钢轨上的正压力，又称为轮对的轴重。
牵引电动机作用在动轮上的驱动转矩Mi，可以用一对力形成的力偶代替。
力Fi 7和Fi分别作用在轮轴中心的O点和轮轨接触处的O’，点，其大小为Fi=Fi’=Mi/Ri，Ri为动轮半径。
在正压力Pi的作用下，车轮和钢轨的接触部分紧压在一起。
切向力Fi使车轮上的O’点具有向左运动的趋势，并通过O’点作用在钢轨上。
fi’表示车轮作用在钢轨上的力，其值fi’= Fi。
由于轮轨接触处存在着摩擦，车轮上O'点向左运动的趋势将引起向右的静摩擦力fi，即钢轨对车轮的反作用力，其值fi=fi’称为轮周牵引力。
因此，车轮上的O’点受到两个相反方向的力Fi和fi的作用而且ƒi = Fi （1-1）所以，O’点保持相对静止，轮轨之间没有相对滑动，在力Fi’的作用下，动轮对作纯滚动运动。
由于正压力而保持动轮与钢轨接触处相对静止的现象称为“粘着”.粘着状态下的静摩擦力ƒi又称为粘着力。
轮轨间的粘着与静力学中的静摩擦的物理性质十分相似。
列车牵引理论基础
列车运行方程式是指作用在列车上的外力与列车速 度变化关系的方程式。即
F W m dv dt
式中，m为机车质量。 当F>W ，则dv/dt>0 ，说明列车在加速； 当F<W ，则 dv/dt<0，说明列车在减速（如上坡）； 当F=W ，则dv/dt=0，说明列车在匀速运行或停止不动。
列车的加速力（acceleration force）曲线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
★电气制动（electro brake） 电阻制动（rheostatic brake） 再生制动（regenerative brake）
★涡流制动（eddy current brake））
★风阻制动（air resistance brake）
2.1.2 非黏着牵引力的形成
非黏着牵引力主要是指采用直线电机（linear motor）驱动的轨道交通系统。
2.2 列车运行阻力
列车运行阻力有基本阻力（basic resistance）、 空气阻力（air resistance）和附加阻力（additional resistance）三种。
• 2.3 列车运行方程式
列车运行方程式是指作用在列车上的外力与列车速 度变化关系的方程式。
直接影响列车运行状态的力有牵引力、阻力和制动 力。
2.1牵引力（制动力）的形成机理 2.1.1 黏着牵引力（制动力）的形成机理 2.1.1.1 轮轨相互作用原理
• 2.1.1.2 黏着牵引力（制动力）的形成
机车（动车组）的轮周牵引力（tractive effort at wheel rim）F为各动轮轮周牵引力之和。
第一章 机车牵引力 §14 机车牵引力的计算标准和取值规定 ppt课件
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M
6
二、机车粘着牵引力的概念及计算
——受轮轨黏着牵引力限制允许机车发挥的最大牵引力。
F P g j
F ——计算黏着牵引力 KN ； P ——机车粘着质量 t ； g —— 重力加速度 （9.81m/s2）； j —— 计算粘着系数。
P KN
F P j (KN)
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四、最大牵引力的取值
最大牵引力是指机车牵引特性的“外包线”所表示的牵引力。 牵引计算时取机车在同一速度下能够发挥的最大牵引力来计算。
电力机车和电传动内燃机车： 在低速区，取min（起动电流所决定的牵引力，黏着牵引力）； 随着速度增加，按最高满磁场、持续电力限制和最深磁场削弱的牵引力曲
——根据各型机车不同速度下的黏着牵引力，在坐标图中会出黏着牵引
力与速度的关系曲线。
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9
§1.3 机车牵引特性
一、电力机车牵引特性
1、牵引电动机的电流特性 在一定电压下牵引电动机电流Id与运行速度v的关系 。
短时电流（最大电流、粘着电流525Q）、 小时电流（500Q）、 持续电流（450Q）
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23Βιβλιοθήκη 习题一：1.列车牵引计算中研究力的原则是什么？
2.我国牵引计算用的哪种牵引力？车钩牵引力与轮 周牵引力之间是什么关系？
3.黏着牵引力的概念。
4.东风4B内燃机车在曲线半径为500m和950m上运 行在v=22km/h时的黏着牵引力。
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3、内燃机车传动装置牵引力
柴油机装车功率Ne——亦称柴油机最高运用功率，由机车生产厂家标定。
柴油机的 Nb (0.80 ~ 0.84)Ne
有答案版自学指导书（机车车辆与列车牵引计算）
《机车车辆与列车牵引计算》自学指导书第一章列车牵引计算总论一、教学重点1．对列车运行有直接影响的三种力（1）机车牵引力F（2）列车运行阻力W（3）列车制动力B2．列车在以下三种工况下合力的计算（1）牵引运行（2）惰行（3）制动3．轮轨间的摩擦与粘着，轮轨间实际运行情况4．产生牵引力的三个条件5．牵引力和制动力的粘着限制6.机车粘着系数与速度的关系。
二、练习题1．《列车牵引计算》是专门研究铁路列车在（）的作用下，沿轨道运行及其相关问题的（）学科。
它是以（）为基础，以科学实验和先进（）为依据，分析列车运行过程中的各种现象和原理，并以此解算铁路运营和设计上的一些主要（）问题和技术经济问题。
2．列车牵引计算主要解算铁路运营和设计上哪些主要的技术问题和技术经济问题。
3．对列车运行有直接影响的力有哪些？当列车运行在牵引、惰行、制动工况下时，其合力如何计算？4．从理论上看，如果在牵引工况下，轮轨间的纵向水平力超过了维持静摩擦的极限值，轮轨接触点发生（），机车动轮在强大力矩的作用下飞快转动，轮轨间的纵向水平作用力变成了（），在铁路术语中把这种状态称为（），这是一种应极力避免的不正常状态。
这种状态下，牵引力反而大大（），钢轨和车轮都将遭到剧烈磨耗。
5．机车产生轮周牵引力必须满足哪三个条件？三、答案1．外力实用力学操纵技术技术2．（1）机车牵引质量（2）列车运行速度和运行时间（3）列车制动距离、制动限速、制动能力（4）机车能耗3．对列车运行有直接影响力有：机车牵引力F、列车运行阻力W、列车制动力B。
在三种工况下合力计算分别为：牵引：C＝F－W，惰行：C＝－W，制动：C＝-(B+W)。
4．相对滑动滑动摩擦力空转降低5. （1）动轮需要在旋转力矩作用下产生旋转运动，并与钢轨产生相对滑动趋势（2）动轮要有压于钢轨上的重量（轴重）（3）动轮和钢轨之间存在摩擦作用第二章牵引力特性及其计算标准一、教学重点1．机车的轮周牵引力和车钩牵引力2．内燃机车、电力机车的牵引力、牵引特性、主要计算标准及不同速度下的牵引力取值3．掌握计算速度、计算牵引力、计算起动牵引力3．内燃机车的牵引特性曲线4．内燃机车主要计算参数、牵引力的修正5．电力机车的牵引特性曲线6．各型机车的计算参数查表二、练习题1．机车牵引力在牵引计算中就是指（）2．轮轨之间的最大静摩擦力称为机车（）3．机车牵引力（轮周牵引力）不得（）机车粘着牵引力，否则，车轮将发生（）4．机车牵引特性曲线反映了机车的（）和（）之间的关系。
列车牵引计算范文
列车牵引计算范文引言列车牵引计算是列车运行中的一项重要工作，其目的是确定列车所需的牵引力，保证列车能够顺利运行。
在牵引计算中，需要考虑列车的重量、行车线路的斜坡、阻力及曲线半径等因素。
本文将对牵引计算的基本原理和步骤进行分析和探讨。
一、列车牵引计算的基本原理1.1牵引力的定义列车的牵引力是指牵引车辆所能产生的购物力。
它的大小与列车的质量、速度、行车线路的坡度、风阻、摩擦力和曲线半径等因素有关。
1.2牵引力计算的基本公式列车的牵引力F可以通过以下公式计算得到：F=Fg+Ff+Fr+Fa其中，Fg是重力产生的牵引力；Ff是风阻产生的牵引力；Fr是曲线阻力产生的牵引力；Fa是其他阻力产生的牵引力。
二、列车牵引计算的步骤2.1列车的重力产生的牵引力计算列车的重力产生的牵引力Fg可以通过以下公式计算得到：Fg = m * g * sinθ其中，m是列车的质量，g是重力加速度，θ是行车线路的坡度。
2.2列车风阻产生的牵引力计算列车的风阻产生的牵引力Ff可以通过以下公式计算得到：Ff=0.5*ρ*S*Cd*v^2其中，ρ是空气密度，S是列车的正投影面积，Cd是阻力系数，v是列车的速度。
2.3列车曲线阻力产生的牵引力计算列车的曲线阻力产生的牵引力Fr可以通过以下公式计算得到：Fr = m * v^2 / (R * g * cosθ)其中，R是曲线半径，θ是行车线路的坡度。
2.4列车其他阻力产生的牵引力计算列车的其他阻力产生的牵引力Fa包括轮轴阻力、轴承阻力等，可以通过经验公式或试验方法进行计算。
2.5牵引力总和计算将各项牵引力相加，即可得到列车所需的总牵引力。
三、应用实例以一个20节车厢组成的货车为例，所载重量为1000吨，行车线路有10‰的上坡，速度为20m/s，段曲线的半径为1000m。
已知空气密度为1.2 kg/m³，列车的正投影面积为100m²，阻力系数为0.3、则根据上述计算方法，我们可以得到：重力产生的牵引力Fg = 1000 × 9.8 × sin(10°) ≈ 1700kN风阻产生的牵引力Ff=0.5×1.2×100×0.3×20²≈720N曲线阻力产生的牵引力Fr = 1000 × 20² / (1000 × 9.8 ×cos(10°)) ≈ 430kN其他阻力产生的牵引力Fa根据实际情况进行计算，假设为300kN。
城市轨道交通列车牵引与操纵第一章 动车牵引力
• 图1-1 动轮对受力分析
由于正压力而保持动轮与钢轨接触处相 对静止的现象称为“粘着”。粘着状态下 的静摩擦力ƒi 又称为粘着力。 粘着系数是由轮轨间的物理状态确定的。 加大每轴的正压力，即轴重，可以提高每 轴牵引力，但轴重受到钢轨、路基、桥梁 等限制。动力分散型的城市轨道交通车辆， 动轴数较多，很容易达到整列车所需的牵 引力，因而轴重较小，这对保护轮轨的正 常作用是有利的。
3、牵引力的产生过程
牵引电动机转轴输出转矩 M，通过齿轮减速传给动轮，再通过轮 轨间的相互作用，引起钢轨对动轮的切向反作用力，即牵引力。所 以，它的实质是电能变为机械能、内力引起外力的过程。 上述过程如同人走路一样……
图1-3
牵引力的产生过程
4、牵引力的计算
（1）计算主动齿轮给从动齿轮的推力P0 d1 p0 M d / 2
图1-2牵引工况轮轨接触处的弹性变形
三、牵引力的分类
（一）按照动车变能部分的能力划分 根据动车变能的顺序，得到的二个牵引力概念： 1．牵引电动机牵引力——按牵引电动机容量所能 得到的牵引力。 2．粘着牵引力——根据动车动轮与钢轨间的粘着 能力而确定的最大牵引力。 以上二种牵引力，分别属于牵引电机，轮轨间的粘 着条件的二个变能部分，这二个变能部分都有一定 的变能能力，二者能力相匹配，对于一台动车来说 比较理想，
3．城轨列车紧急制动距离短、操纵要求更加严格
普通铁路：普速列车一般条件下的紧急制动距离规定为 800m； 地铁列车：一般条件下的紧急制动距离是180m； 它的制动方式主要是电制动与闸瓦制动相结合形式，对停站 要求更严格，要停得准，停得稳。实际的停站误差在米级甚 至20cm以下。因此，城市轨道交通对于列车的操纵方式要 求更加严格。 城市轨道交通电力牵引系统荟萃了电力电子、计算机检测与 控制、电机与电器制造等多学科的先进技术，正朝着智能化、 模块化、轻量化、节能型、免维修方向发展。特别是地铁列 车，普遍具有自动保护(ATP)、自动驾驶(ATO)、自动监控 （ATS）等功能，其安全性、舒适性以及正点率都有较高要 求，这些特点都对城市轨道交通车辆运用提出了更高的标准
牵引计算PPT课件
铁道信号导论
2
第2页/共33页
车钩牵引力=轮周牵引力-机车阻力
粘着牵引力：受轮轨间粘着力限制的机车 牵引力。
F是动轮压在钢轨上的粘着力，其最大值为 全部动轮压在钢轨的重力与粘着系数的乘 积。
机车粘着牵引力的计算公式：
F 1000P g j
(1)
2021/7/1
铁道信号导论
3
第3页/共33页
电力机车
28
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动能增量
dEk V dV M (1 )
dEk Cds V dV M (1 ) (F W )ds (F W )Vdt
dV 127 ( f w) ( f w) dt (1 )
2021/7/1
铁道信号导论
29
第29页/共33页
牵引运行 惰性运行
Bd
0.367
I
2 b
V
m
dc Rb
当制动电流恒定时，制动力与速度成反比；当速
度一定时，制动电流越大，制动力也越大。
电阻制动分为恒磁通、恒电流和恒速度三种方式
铁道信号导论
25
第25页/共33页
（二）电阻制动特性曲线
2021/7/1
铁道信号导论
26
第26页/共33页
第3节 合理曲线图的绘制及应用
W ' W ''
(G P)g (P G)g
（N/kN）
2021/7/1
铁道信号导论
13
第13页/共33页
（二）基本阻力
由于各种阻力复杂，理论计算很困难，采用试 验后的经验公式计算单位基本阻力
w a bV cV 2
1.机车单位基本阻力
牵引运行
第1章机车牵引力25页PPT
在起动条件下机车所能发挥的最大牵引力，用以计算起动 牵引质量。
列车启动时，所要求的牵引力。一般，起动牵引力Fq由速 度为2.5Km/h的列车阻力决定，即Fq按V＝ 2.5Km/h确定。
起动牵引力Fq在粘着牵引力与起动电流所决定的牵引力中取小者。 20
二、多机牵引是牵引力取值的规定
图1-3 DF4(货)型电传动内燃机车的牵引特性
16
项目 P Vjmin
Fmax Dj Fq
Wq
μc
Vs
Lj
eh ∑Kh' WO'
牵引计算主要数据
数值
135.0t
V
F
10 352.8
24.0km/h
20 331.2
301.4kN
21.5 327.3
1013mm
30 248.4
395.4KN
40 192.0
5N/KN
50 152.9
4.643
60 124.5
100.0Km/h
70 107.3
23.0m
80 94.1
210.6g/kw*h 90 83.3
500kN
100 74.5
2.56+0.037V+0.000042V*V
nc=1350r/min
图1-4 DF11(货)型电传动内燃机车的牵引特性
17
三、蒸汽机车牵引特性
14
5、内燃机车牵引力的修正
① 在高海拔、高温、长大隧道条件下，F需修正：
Fx phsF
λP — 海拔修正系数 λh — 温度修正系数 λs — 隧道修正系数
② 多机牵引与补机的F修正
重联操纵 取全值 • 多机牵引：
第一章 机车牵引力 第二章 运行阻力
（四）牵引力的修正 内燃机车牵引特性曲线上的牵引力数值，是在 大气压力760mmHg、环境温度20℃、相对湿度60％ 等标准大气条件下试验得出的。当内燃机车运用在 大气压力较低的高原地区或高温地区，因为空气密 度的减小，进入柴油机气缸的空气量减少，将导致 燃烧过程恶化，功率降低，机车牵引力下降。因此， 必须根据柴油机功率的降低而对机车牵引力作适当 修正。 修正后的机车牵引力Fx按下式计算：
2
第一章 机车牵引力
第一节 轮周牵引力
我们知道，内力不能改变物体的运输状态。 列车要克服阻力向前运行，必须依靠外力的作用， 这个外力就是钢轨作用在机车动轮轮周(踏面)上 的机车轮周牵引力。我国以它作为机车牵引力计 算标准。以后我们谈到机车牵引力，如未加说明， 均指轮周牵引力。
3
一、轮周牵引力的产生 机车是一种能量转换装置。不论是电力机车的电 机车产生轮周牵引力必须满足以下三个条件：一 是动轮需要在旋转力矩的作用下产生旋转运动，并与 能，还是内燃机车燃料的化学能，都是通过动力传动 钢轨产生相对滑动趋势；二是动轮要有压于钢轨上的 装置的作用，最终转变为机械能，产生作用在机车动 重量（轴重），以产生动轮对钢轨的正压力；三是动 轮与钢轨之间存在摩擦作用（即具有摩擦系数）。 轮上的力矩Ｍ。力矩Ｍ是内力矩，如果动轮不压在钢 机车向前运行时，如不考虑轴承摩擦阻力等因素 轨上，那么动轮只能自身旋转，而不能使机车运动。 的存在，动轮的瞬时受力状态为： 显然，使机车牵引车辆沿轨道运行的外力来自钢轨和 M=△F R 轮周。 即作用于动轮上的静摩擦力△ F对轮心产生的力矩△F R 与动力装置产生的作用于动轮上的力矩Ｍ处于动平 衡状态，为一对平衡力矩，使动轮处于瞬时静止状态， 并由此可得： △F=M/R 由上式可知，轮周牵引力△F的大小决定于力矩M和动 轮半径R。Ｍ决定于机车的功率。当动轮直径一定时， 4 力矩Ｍ大则牵引力△F大。
上篇列车牵引理论基础
上篇 列车牵引理论基础第一章 牵引力本章提要（1）基本概念：黏着与蠕滑、摩擦力与黏着定律。
（2）牵引力的分类、产生过程，黏着系数，黏着牵引力计算。
（3）动轮空转：空转的危害及改善方法，提高黏着牵引力的措施。
（4）牵引特性。
第一节 牵引力概述一、城市轨道交通车辆的运用特点城市轨道交通车辆的牵引力来自于动车，而拖车没有牵引力，所以称之为动车牵引力。
从牵引电气化、自动化角度来看，城市轨道交通列车（简称列车）和普通铁路的电力机车都是由受流器接受来自接触网（或第三轨）的电能，再在控制系统的指挥下，经主回路、牵引电机将电能转换为驱动列车所需的机械能，并且在必要时使车辆实施制动。
但为了满足城市公众对大容量快速交通的需求，主要在市内和市郊运行的城市轨道交通车辆，需要在地下隧道、高架和地面轨道运行，而且具有如下特点：站距短，线路曲线半径小，坡度大；客流量大而集中，乘客上下车频繁，高峰时可能严重超载；为了尽量缩短乘客的乘坐时间，要求有较高的运行速度，特别是较大的起动加速度和制动减速度；传动系统应效率高、能耗少，尽量减少发热，减轻自重；控制系统应可靠、精确，并有良好的适应能力；对乘坐舒适性和对城市环境无公害的要求也越来越高。
因此，城市轨道交通相对于普通铁路运输在编组形式、动力配置、铁路线路、操纵方式上仍有一定的区别。
这些区别如下：1. 列车动力配置与编组形式不同对于中国铁路而言，普通客运列车动力集中在一个或两个机车上，编组辆数一般为14～20辆，编组辆数比较灵活，运营过程中，可以随着客流量的变化而调整。
而城市轨道交通的列车一般是动力分散的，编组辆数一般为4～8辆，在运用过程中，列车编组基本固定。
动力分散型与动力集中型两者不同的特性以及编组辆数的不同，决定了两种轨道交通在列车起动加速性能、爬坡性能、调速制动性能等控制性能上的差异。
因此，在理解相关概念时要注意上述两者的区别。
2. 区间长度短、线路纵横断面变化大城市轨道交通为了方便人们出行，市区站间距为0.8～1.8 km，市郊线路站间距为1～3 km，远远小于普通铁路的站间距。
第一章列车牵引力
第⼀章列车牵引⼒第⼀章列车牵引⼒1．轮周牵引⼒产⽣必需具备的条件轮周牵引⼒F：具备两个条件：机车动轮上有动⼒传动装置传来的旋转⼒矩；动轮与钢轨接触并存在摩擦作⽤2．什么是机车牵引⼒机车产⽣的牵引⼒是与列车运⾏⽅向相同并可由驾驶员根据需要控制的外⼒。
3．“黏着”与“静摩擦”的区别与联系黏着作⽤与静摩擦作⽤之间的有本质区别：黏着作⽤产⽣于运动状态；静摩擦⼒产⽣于静⽌状态；运动中机车动轮有增载和减载的情况，各动轮轴之间牵引⼒分配不均。
4．什么是粘降运⾏速度增加时，黏着系数下降当机车在曲线轨道上运⾏时，由于外侧钢轨超⾼及内外侧动轮⾛⾏距离不同引起横向和纵向滑动加剧等原因，黏着系数将会减少，简称“黏降”5．在⾼原和⾼温地区，为什么内燃机车牵引⼒需要进⾏修正（2）内燃动车组⽤内燃机作动⼒通过电传动装置或者液⼒传动装置驱动的动车组，按传动⽅式分为：电⼒传动、液⼒传动。
（1）由起动电流限制线直接过渡到满⼿柄级位或柴油机额定转速牵引⼒曲线，即不受黏着牵引⼒限制的形式。
（2）由黏着牵引⼒曲线或由起动电流限制线经黏着牵引⼒曲线，过渡到满⼿柄级位或柴油机额定转速的牵引特性。
计算速度和计算牵引⼒（1）黏着制：最⾼级位满磁场的牵引特性与黏着牵引⼒曲线的交点所对应的速度和牵引⼒。
（2）⼩时制：以最⾼级位满磁场牵引特性上⼩时电流所决定的速度和牵引⼒作为计算速度和计算牵引⼒。
（3）持续制：以最⾼级位满磁场牵引特性上持续电流所决定的速度和牵引⼒作为计算速度和计算牵引⼒。
6．电⼒机车计算速度和计算牵引⼒如何取值⼀（1）电传动内燃机：计算起动牵引⼒选择黏着牵引⼒和起动电流所决定的牵引⼒中较⼩者。
（2）液⼒传动内燃机：计算起动牵引⼒选择黏着牵引⼒和全功率引⼒中较⼩者。
⼆（1）由起动电流限制线直接过渡到满⼿柄级位或柴油机额定转速牵引⼒曲线，即不受黏着牵引⼒限制的形式。
（2）由黏着牵引⼒曲线或由起动电流限制线经黏着牵引⼒曲线，过渡到满⼿柄级位或柴油机额定转速的牵引特性。
轨道交通车辆驾驶-列车牵引力
• 由于正压力而保持动轮与钢轨接触处相对静止的现象称为“粘 着”。粘着状态下的静摩擦力ƒi 又称为粘着力。
牵引力的产生过程
• 牵引电动机转轴输出转矩M，通过齿轮减速传给动轮，再通过轮轨间的相互作 用，引起钢轨对动轮的切向反作用力，即牵引力。
❖图1-3 牵引力的产生过程
（二） 粘着牵引力
1、粘着对牵引力的限制 由粘着条件决定的最大粘着力，也就是动轮不空 转所能实现的最大牵引力，称为粘着牵引力，用 Fμ表示。 Fμ≤μ（Σmm·g） （KN）
牵引力
第一章 动车牵引力
第一章 动车牵引力
提问：什么是牵引力？
• 1、方向？ 2、由什么产生？ 3、司机是否可 以控制？
动车牵引力的产生
一、牵引力的定义
动车的牵引力是由动力传动装 置引起的，通过轮轨之间的相互作用 而产生与列车运行方向相同，司机可 以控制和调节的外力。
二、动车牵引力的产生
1、牵引力的产生必须具备的条件： A、动轮与钢轨接触并存在粘着作用； B、动轮上有动力传动装置传来的旋转力 矩。
（4）动车有关部件的状态
在同一运行速度下产生牵引力大的轮对将首先发生 空转。
各个动轮的直径不同，直径小的动轮发出的牵引力 大，容易首先发生空转。
各个动轮的动负荷不同，运行中动负荷轻的动轮将 首先空转。
4、提高动车粘着牵引力的措施
(1)加大动车功率 (2)提高轮轨间的黏着系数 (3)在设计电客车时，应使其具有较高的粘着重量利用率： (4)司机要正确地驾驶车辆，特别是应起动平稳。
二、地铁牵引供电系统
• 受电弓
•
从接触网或导电轨将电流引入动车的装置称为受流装置或受流器。受电弓受
流器：属上部受流，弓可升可降，适用列车速度较高的干线电力机车上。
城市轨道交通列车牵引与操纵第一章 动车牵引力
（2）计算P0对从动齿轮形成驱动力矩MK0。
M d d2 d2 M PO · · i· Md 2 d1 / 2 2
（3） 计算轮周牵引力
2iM d Fk Fk DK / 2 DK
M
（4）考虑到齿轮传动装置的机械效率η，轮周牵 引力为
Fk= 2· i· η· Md /Dk （kN）
式中：η—齿轮传动装置的机械效率 （5）一组动车上的轮周牵引力为：
F=m· Fk=2· m·i·η·Md/Dk （kN）
式中：m—动车组动轴数；
二、纵向牵引力传递： 以广州地铁一、二号线 为例： 牵引电机→联轴节→齿轮箱→轮对→轴箱 →一系簧→构架→牵引拉杆→中心销座→中 心销→车体 电制动力与牵引力传递过程相同，力的方 向相反。
上篇：
列车牵引计算
第一章念：“粘着”和“蠕滑”、摩擦力与粘 着定律；动车牵引力的几个概念。 2．牵引力产生必须满足的二个条件；动车牵引力 的产生、计算和传递。 3. 粘着限制、 粘着系数、粘着牵引力及其计算公 式。 4．动轮空转：空转的危害，车轮空转在什么情况 下才能发生？ 5. 改善的方法及提高粘着牵引力的措施。 6．动车牵引特性。
12 0.269 100 8 40
3、计算粘着牵引力
Fμ=（Σmm· g）·μj （kN） =240×9.81×0.269=633（KN） 答：该列车速度为40km/h时的粘着牵引力是633KN.
三、动轮空转与改善粘着的方法
（一）空转的产生和危害
1、空转的产生 列车运行时，由于各种原因，使得轮轨间的粘着系数下 降，粘着力减小。当动轮的牵引力大于轮轨间的最大粘着 力时，轮轨接触点的作用则不再平衡，车轮开始沿钢轨向 后滑动，在强大力矩作用下，车轮飞快转动，轮轨间的纵 向水平作用力变成了滑动摩擦力，动轮便发生——“空转”。 2、空转的危害 动轮空转后，轮轨间变为滑动摩擦，因滑动摩擦系数比 粘着系数小得多，所以动车牵引力将大幅度下降，甚至钢 轨和车轮都将遭到剧烈磨损。如果司机不及时采取措施减 小动轮力矩，严重时则会引发事故。
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第一章列车牵引力
1．轮周牵引力产生必需具备的条件？
轮周牵引力F：具备两个条件：机车动轮上有动力传动装置传来的旋转力矩；动轮与钢轨接触并存在摩擦作用
2．什么是机车牵引力?
机车产生的牵引力是与列车运行方向相同并可由驾驶员根据需要控制的外力。
3．“黏着”与“静摩擦”的区别与联系？
黏着作用与静摩擦作用之间的有本质区别：黏着作用产生于运动状态；静摩擦力产生于静止状态；运动中机车动轮有增载和减载的情况，各动轮轴之间牵引力分配不均。
4．什么是粘降？
运行速度增加时，黏着系数下降
当机车在曲线轨道上运行时，由于外侧钢轨超高及内外侧动轮走行距离不同引起横向和纵向滑动加剧等原因，黏着系数将会减少，简称“黏降”
5．在高原和高温地区，为什么内燃机车牵引力需要进行修正？
（2）内燃动车组
用内燃机作动力通过电传动装置或者液力传动装置驱动的动车组，按传动方式分为：电力传动、液力传动。
（1）由起动电流限制线直接过渡到满手柄级位或柴油机额定转速牵引力曲线，即不受黏着牵引力限制的形式。
（2）由黏着牵引力曲线或由起动电流限制线经黏着牵引力曲线，过渡到满手柄级位或柴油机额定转速的牵引特性。
计算速度和计算牵引力
（1）黏着制：最高级位满磁场的牵引特性与黏着牵引力曲线的交点所对应的速度和牵引力。
（2）小时制：以最高级位满磁场牵引特性上小时电流所决定的速度和牵引力作为计算速度和计算牵引力。
（3）持续制：以最高级位满磁场牵引特性上持续电流所决定的速度和牵引力作为计算速度和计算牵引力。
6．电力机车计算速度和计算牵引力如何取值？
一（1）电传动内燃机：计算起动牵引力选择黏着牵引力和起动电流所决定的牵引力中较小者。
（2）液力传动内燃机：计算起动牵引力选择黏着牵引力和全功率引力中较小者。
二（1）由起动电流限制线直接过渡到满手柄级位或柴油机额定转速牵引力曲线，即不受黏着牵引力限制的形式。
（2）由黏着牵引力曲线或由起动电流限制线经黏着牵引力曲线，过渡到满手柄级位或柴油机额定转速的牵引特性。
当机车在曲线轨道上运行时，由于外侧钢轨超高及内外侧动轮走行距离不同引起横向和纵向滑动加剧等原因，黏着系数将会减少，简称“黏降”。
7．动力集中方式的优缺点？
优点：动力装置中安装在2～3节车上，检查维修比较方便；电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。
缺点：动车的轴重较大，对线路不利；易受粘着限制。
8．动力分散方式的优缺点？
优点：动力装置分布在列车不同的位置上，能够实现较大的牵引力，加速性能好；采用动力制动的轮对多，制动减速度大；轴重小，粘着力运用合理；编组灵活，经济效益高；列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。
缺点：牵引动力设备数量多，总质量大。