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

二、动轮与钢轨间的粘着



（一）粘着 例如：法国TGV列车…… 在正压力Q¡ 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0＇点具有向左运动 的趋势，并通过0＇点作用在钢轨上。ƒi＇表示车轮 作用在钢轨上的力，其值ƒi＇= Fi。由于轮轨接触处 存在着摩擦，车轮上0＇向左运动的趋势将引起向右 的静摩擦力ƒi，即钢轨对车轮的反作用力，其值ƒi=ƒ i＇，ƒ i 称为轮周牵引力。因此，车轮上的0＇点受 到两个相反方向的力ƒi和Fi 的作用，而且 ƒi=Fi (1-1)
第二节 动车牵引力的产生、计算和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。 2、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）按照机械功传递过程中不同作用点划分



1．指示牵引力Fi——动轮转动一周所做的功等于牵 引电机轴上的机械功的条件下，计算得到的牵引力， 即：不计传动装置机械损失的情况下，所得到的牵 引力。 2．轮周牵引力F——在动轮转动一周所做的功等于 牵引电机轴上的机械功减去动轮一周内传动装置的 阻力功的条件下，所得到的牵引力。即作用在动轮 周上的牵引力，显然轮周牵引力等于指示牵引力与 传动装置效率的乘积。 F=Fiη （kN） （1-4）



3．车钩牵引力Fg——作用在动车车钩上的力等于 轮周牵引力，减去动车运行阻力后的值。

Fg=F-W＇-aMj
(kN)
(1-5)

电客车等速（即a=0时 ）运行时，车钩牵引力等 于电客车的总阻力。 综上分析：由此得出结论
F i＞F ＞F g

我国及一些国家，以轮周牵引力为计算标准， 以轮周牵引力来衡量和表示动车牵引力的大小。

2. 区间长度短、线路纵断面变化大 区间长度短： 市区站间距约为0.8-1.8km 市郊线路站间距约为1-3km 线路平面与纵断面： 20‰左右的大上坡及大下坡较普通铁路多，造成 线路附加阻力较大；曲线半径较小，一般在l 000m 以下，甚至团难地段有300m以下的曲线半径。 因 此，城市轨道交通的线路条件，决定地铁列车在运 行中存在启动频繁、启动加速快和制动减速快，目 标速度低的特点。
第一节 动车牵引力的基本概念



一、城市轨道交通车辆的运用特点 1．列车动力配置与编组形式不同 铁路:：动力集中 编组一般为12—20辆，编组辆 数比较灵活； 地铁： 动力分散的，编组一般为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启 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。
上篇：
列车牵引计算
第一章 动车牵引力

一、教学重点： 1．基本概念：“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。

（二）蠕滑
在动轮正压力的作用下，轮轨接触处产生 弹性变形，形成椭圆形的接触面。从微观上 看，两接触面是粗糙不平的。由于切向力Fi 的作用，动轮在钢轨上滚动时，车轮和钢轨 的粗糙接触面产生新弹性变形，接触面间出 现微量滑动，即“蠕滑”。 蠕滑是滚动体的正常滑动。动轮在滚动过 程中必然会产生蠕滑现象。