第二章铁路运输(4)机车

1、电力传动内燃机车 、
（3）内燃机车组成 ） 一般来说， 内燃机车大致由以下几个部分组成： 一般来说 ， 内燃机车大致由以下几个部分组成 ： （ 动 力 装置 ） 、 （ 传 动装 置 ） 、 （ 车体 与车 走行部） 辅助设备） 架 ） 、 （ 走行部 ） 、 （ 辅助设备 ） 、 （ 制动装 置）和（车钩缓冲装置）等主要部分。 车钩缓冲装置）等主要部分。
1、电力传动内燃机车 、
（1）传动类型： ）传动类型： 直—直流电力传动 直流电力传动 交—直流电力传动 直流电力传动 交—直—交电力传动 直 交电力传动 交—交流电力传动 交流电力传动
1、电力传动内燃机车 、
（2）机车总体布置： ）机车总体布置： 以东风4型内燃机车为例
Βιβλιοθήκη Baidu 东风4型内燃机车
东风4型内燃机车总体布置图
3）走行部 ）
机车走行部的作用 东风4型内燃机车转向架 轴列式 30－30
3）走行部 ）
转向架（ 转向架 （ bogie） 组成 ： 构架 、 旁承 、 轮对 、 ） 组成： 构架、 旁承、 轮对、 轴箱、弹簧减震装置、电机悬挂装置、 轴箱、弹簧减震装置、电机悬挂装置、牵引装 置、基础制动装置、撒沙装置等。 基础制动装置、撒沙装置等。
2）传动装置 ）
②牵引电动机（traction motor） 牵引电动机（ ） 在定子形成的磁场作用下， 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， 机械能，向外输出，使机车运行。 机械能，向外输出，使机车运行。
③交—直流电力传动原理 直流电力传动原理
机车交路类型 按牵引任务分为客机交路、货机交路、 按牵引任务分为客机交路、货机交路、补机交 路和小运转交路等；按牵引区段分为短交路、 路和小运转交路等；按牵引区段分为短交路、 长交路和超长交路。短交路： 长交路和超长交路。短交路：一个往返交路由 一班乘务组承担。长交路： 一班乘务组承担。长交路：一个单程交路由一 班乘务组承担。超长交路： 班乘务组承担。超长交路：一个单程交路由两 班乘务组承担。 班乘务组承担。
4、内燃机车
从内燃机车工作原理可以看出， 从内燃机车工作原理可以看出，内燃机车的基 本构造是由柴油机、传动装置、车体走行部、 本构造是由柴油机、传动装置、车体走行部、 辅助装置、制动设备、控制设备等部分组成的 辅助装置、制动设备、 。
4、内燃机车
内燃机车分类： 内燃机车分类： 1、电力传动内燃机车 、 2、液力传动内燃机车 、
3）走行部 ）
转向架
东风4型内燃机车转向架
2、液力传动内燃机车 、
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
2、液力传动内燃机车 、
（1）液力变扭器（hydraulic） ）液力变扭器（ ） 1）基本组成：泵轮、涡轮、导向轮 ）基本组成：泵轮、涡轮、
液力变扭器
2、液力传动内燃机车 、
3. 循环运转制交路 机车担当与基本段相邻两个区段的列车牵引 任务， 任务，除需进折返段整备及中间技术检查需入 基本段外，每次返回基本段所在站， 基本段外，每次返回基本段所在站，都在站上 进行整备作业，见示意图： 进行整备作业，见示意图：
4. 环形运转制交路 机车在一个区段或枢纽内担当两个及以上往 返的列车牵引任务之后， 返的列车牵引任务之后，才入段进行整备作业 ，机车不需要转向，见示意图： 机车不需要转向，见示意图：
1、电力传动内燃机车 、
1）柴油机 ） 2）传动装置 ） 3）走行部 ）
柴油机
机车柴油机多为（四冲程）、（多缸）、（废 机车柴油机多为（四冲程）、（多缸）、（废 ）、（多缸）、（ 气涡轮增压）、（压燃式柴油机）。 ）、（压燃式柴油机 气涡轮增压）、（压燃式柴油机）。
1）柴油机 ）
四冲程柴油机工作情况： 四冲程柴油机工作情况： 进气冲程 压缩冲程 燃烧膨胀冲程 排气冲程
2）变扭器的作用原理 ） 变扭器里充满工作油时，油从泵轮—涡轮 涡轮—导向 变扭器里充满工作油时，油从泵轮 涡轮 导向 泵轮循环往复， 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。 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车动轮。 柴油机的功率不能传给机车动轮。 柴油机传出的大小基本不变的扭矩， 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， 后变成的机车牵引力，能够满足机车牵引性能的 要求。 要求。
交—直流电传动原理图 直流电传动原理图
③交—直流电力传动原理 直流电力传动原理
总结 能量转换过程： 能量转换过程： 热能 机械能 电能 机械能
2）传动装置 ）
机车运行方向的确定： 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， 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。
第四节 铁路机车
（一）概述 （二）机车牵引性能概念 （三）机车牵引重量标准 （四）牵引动力的发展
（一）概述
1、机车类型 、 2、机车运用 、 3、蒸汽机车 、 4、内燃机车 、 5、电力机车 、
1、机车类型 、
从运用上分： 从运用上分： 客运机车、货运机车、 客运机车、货运机车、调车机车 从原动力分： 从原动力分： 蒸汽机车、内燃机车、 蒸汽机车、内燃机车、电力机车
内燃机车是以内燃机作为原动力， 内燃机车是以内燃机作为原动力，通过传动装 置驱动车轮的机车。 置驱动车轮的机车。根据机车所用内燃机的种 类，可分为柴油机车和燃气轮机车。 可分为柴油机车和燃气轮机车。
4、内燃机车
当柴油机的燃料在汽缸内燃烧时， 当柴油机的燃料在汽缸内燃烧时，所产生的高 压高温气体在汽缸内膨胀， 压高温气体在汽缸内膨胀，推动活塞往复运动 并通过曲轴将往复运动变为旋转运动， ，并通过曲轴将往复运动变为旋转运动，这样 燃料的热能就转化为机械功。 燃料的热能就转化为机械功。柴油机发出的动 力传输给传动装置，通过对柴油机、 力传输给传动装置，通过对柴油机、传动装置 的控制和调节， 的控制和调节，将适应机车运行工况的输出转 速和转矩再送到每个车轴齿轮箱驱动机车动轮 使机车运行， ，使机车运行，动轮产生的轮周牵引力传送到 车架， 车架，由车架端部的车钩变为挽钩牵引力来拖 动或推送车辆。 动或推送车辆。
3、蒸汽机车 、
蒸汽机车(steam locomotive)主要组成： 主要组成： 蒸汽机车 主要组成 锅炉、汽机、走行部、车架、煤水车、 锅炉、汽机、走行部、车架、煤水车、车钩缓 冲装置以及制动装置等。 冲装置以及制动装置等。
蒸汽机车、内燃机车、 蒸汽机车、内燃机车、电力机车热效率图
4、内燃机车
机车运转方式： 机车运转方式：机车在交路上进行列车作业的 组织方式称为机车运转制。 组织方式称为机车运转制。铁路机车的基本运 用方式可有以下几种： 用方式可有以下几种： （1）肩回运转制 ） （2）循环运转制 ） （3）半循环运转制 ）
肩回式：机车返回区段站均要入段整备。 肩回式：机车返回区段站均要入段整备。 循环式：机车在相邻两个短交路内往返行驶， 循环式：机车在相邻两个短交路内往返行驶， 在区段站上机车不摘钩在到发线上整备。 在区段站上机车不摘钩在到发线上整备。 半循环式：机车在相邻两个短交路内往返行驶， 半循环式：机车在相邻两个短交路内往返行驶， 每一循环入段整备一次。 每一循环入段整备一次。
四冲程柴油机工作情况示意图
1）柴油机 ）
2）传动装置 ）
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 ）
①主发电机（main generator） 主发电机（ ） 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， 定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。
乘务员换班有：立即折返、外段驻班、 乘务员换班有：立即折返、外段驻班、随乘三 种乘务制度。 种乘务制度。
机车按牵引动力来划分，目前有蒸汽机车、 机车按牵引动力来划分，目前有蒸汽机车、内 燃机车和电力机车。 燃机车和电力机车。下面我们主要具体介绍这 三种机车各自的特点。 三种机车各自的特点。
3、蒸汽机车 、
2、机车运用 、
（2）乘务制度和乘务方式 ） 有包乘制和轮乘制两种。包乘制： 有包乘制和轮乘制两种 。 包乘制 ： 机车由固定的乘 务组驾驶称为包乘制。 务组驾驶称为包乘制 。 蒸汽机车多采用这种乘务制 度 ， 原则上是三班包乘 （ 随乘制要四班包乘 ） ， 若 原则上是三班包乘（随乘制要四班包乘） 乘务组全月工作时间超过规定，则用三班半制调节。 乘务组全月工作时间超过规定 ， 则用三班半制调节 。
机车交路又称机车牵引区段， 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， 输任务的固定周转区段，即机车从机务段所在 站到折返段所在站之间往返运行的线路区段。 站到折返段所在站之间往返运行的线路区段。 机车交路是组织机车运用工作， 机车交路是组织机车运用工作，确定机务段的 设施和配置、机车类型分配、 设施和配置、机车类型分配、机车运用指标的 重要依据。 重要依据。
2、机车运用 、
（1）机车交路（locomotive routing） ）机车交路（ ） 定义（ 定义（locomotive routing） 机车牵引列车往 ） 返行驶的路段。其长度称为机车交路距离。机 返行驶的路段。其长度称为机车交路距离。 车交路两端的车站称为区段站。 车交路两端的车站称为区段站。区段站内设置 区段站 机务段，配备一定的机务设备。 机务段，配备一定的机务设备。机务段按工作 性质和设备规模分为机务基本段和折返段。 性质和设备规模分为机务基本段和折返段。
轮乘制：机车不固定包乘组， 轮乘制 ： 机车不固定包乘组 ， 由不同乘务组分段轮流 驾驶，相应采用超长交路，适用于电力和内燃牵引。 驾驶 ， 相应采用超长交路 ， 适用于电力和内燃牵引 。 采用超长交路和轮乘制， 采用超长交路和轮乘制 ， 可以缩短机车在区段站非生 产停留时间，加速机车车辆周转， 产停留时间 ， 加速机车车辆周转 ， 机车日车公里客运 可提高40%以上，货运可提高 以上，运用机车也可 以上，货运可提高8%以上 以上， 可提高 以上 减少，运输成本也有所降低。 减少 ， 运输成本也有所降低 。 目前中国正积极推行这 种乘务制度。 种乘务制度。
机车交路距离 主要由交路类型决定， 主要由交路类型决定，并与机车乘务组连续工作时间和 列车旅行速度有关。 列车旅行速度有关。乘务组实际驾驶机车的工作时间一 般为６ 般为６～９h；乘务组连续工作时间包括在本段或外段作 ； 业停留时间和交接班时间。根据中国铁路的运输情况， 业停留时间和交接班时间。根据中国铁路的运输情况， 机车交路距离，短交路一般为70~120km，长交路一般为 机车交路距离，短交路一般为 ， 150~250km，超长交路可达 ，超长交路可达300~500km，采用轮乘制距 ， 离则更长。 离则更长。
机车运用方式示意图
1. 肩回运转制交路：机车担当与基本段相邻区 肩回运转制交路： 段的列车牵引任务。除需进行折返段整备外， 段的列车牵引任务。除需进行折返段整备外， 机车每次返回基本段所在站时， 机车每次返回基本段所在站时，也需要入段作 业，见示意图： 见示意图：
2. 半循环运转制交路 机车担当与基本段相邻两个区段的列车牵引 任务，除需进折返段整备外， 任务，除需进折返段整备外，机车第一次返回 基本段所在站时不入段， 基本段所在站时不入段，继续牵引列车向前方 区段运行，到第二次返回基本段所在站时， 区段运行，到第二次返回基本段所在站时，才 入段进行整备作业，见示图： 入段进行整备作业，见示图：
前进型蒸汽机车
3、蒸汽机车 、
蒸汽机是靠蒸汽的膨胀作用来作功的。 蒸汽机是靠蒸汽的膨胀作用来作功的。 当司炉把煤填入炉膛时，煤在燃烧过程中， 当司炉把煤填入炉膛时，煤在燃烧过程中，它 蕴藏的化学能就转换成热能，把机车锅炉中的 蕴藏的化学能就转换成热能， 水加热、汽化，形成400℃以上的过热蒸汽， 水加热、汽化，形成 ℃以上的过热蒸汽， 再进入蒸汽机膨胀作功， 再进入蒸汽机膨胀作功，推动汽机活塞往复运 活塞通过连杆、摇杆， 动，活塞通过连杆、摇杆，将往复直线运动变 为轮转圆周运动，带动机车动轮旋转， 为轮转圆周运动，带动机车动轮旋转，从而牵 引列车前进。 引列车前进。