動車組牽引系統(tǒng)維護與檢修 課件 項目0 認識動車組牽引系統(tǒng)

0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

一、電力牽引系統(tǒng)的組成動車組的電力牽引系統(tǒng)，包括供電部分和動車組本身的牽引傳動部分。

供電部分指的是從變電站到受電弓的部分。動車組自身的傳動部分指的是從受電弓、牽引變壓器、牽引變流器到牽引電機的主電路部分涉及的內(nèi)容。

動車組牽引供電系統(tǒng)二、動車組傳動方式的分類主要包括交-直流傳動方式和交-直-交傳動方式。緒論0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

CRH1型動車組主要用于城際間的中短途運輸緒論0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

三、不同傳動方式的特點（1）交-直流傳動方式

交-直流傳動系統(tǒng)是指機車或者動車組由交流供電而采用直流電機驅(qū)動的傳動方式，從圖1-1可以看出，列車從電網(wǎng)中獲得電能，由變流器（逆變器）將交流電轉換成直流電，并且通過變流器來控制牽引電機的工作速度。緒論0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

圖1-1交-直牽引傳動系統(tǒng)緒論0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

（2）交-直-交傳動方式列車受電弓從接觸網(wǎng)上取得的是一定頻率和恒定電壓的電源，而牽引電動機在列車所要求的轉速、轉矩范圍內(nèi)工作，這就要求電動機電源的電壓和頻率可以進行調(diào)節(jié)，變流器就能實現(xiàn)這樣的功能。交-直-交變流器是將從電網(wǎng)所得的電能轉換成直流電，然后進一步轉換成電壓和頻率可以調(diào)節(jié)的交流電，如圖1-2所示。緒論0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

圖1-2交-直-交牽引傳動系統(tǒng)

其實交流傳動系統(tǒng)是由變流器供電的異步或者同步電動機作為列車動力的傳動系統(tǒng)，包括由交-交變流器組成的交-交傳動系統(tǒng)和由交-直-交變流器組成的交-直-交牽引傳動系統(tǒng)，從但從變流器的性能優(yōu)越性考慮，交-直-交變流器更常用于世界鐵路技術。4.牽引變流器電機整流器～/－逆變器－/3~

交-直-交牽引變流器由整流器、中間直流電路和逆變器組成。整流器將牽引變壓器次邊輸入的單相交流電變?yōu)橹绷麟姟＝荒孀兤鲗⒅虚g直流電逆變?yōu)闋恳姍C所需要的可調(diào)頻調(diào)壓的三相交流電。交中間直流電路為逆變器提供一個穩(wěn)定的直流電源。直接負載DC/AC25kV，50HzAC/DC交流牽引電機電力電子變流器基于DSP的控制系統(tǒng)1、電機和變壓器變壓器2、交流傳動控制四、動車組牽引系統(tǒng)的組成方式供電牽引系統(tǒng)的構成緒論0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

圖1-3供電牽引系統(tǒng)的構成緒論0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

圖1-4供電牽引系統(tǒng)電能變化過程接觸網(wǎng)高壓電器中間直流環(huán)節(jié)脈沖整流器牽引變壓器牽引逆變器齒輪傳動牽引電機輪對圖1-5能量變換與傳遞途徑示意圖

緒論0.1動車組供電牽引系統(tǒng)的組成及作用

牽引高壓設備牽引變流牽引驅(qū)動高壓電器主變壓器四象限中間電壓過壓保護牽引逆變器牽引電機齒輪箱車輪網(wǎng)側變流控制器電機側變流控制器車輛控制接觸網(wǎng)受電弓主變壓器變流器牽引電機鋼軌牽引系統(tǒng)關系鏈再生牽引控制系統(tǒng)4.拓展知識謝謝！緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

0.2動車組牽引方式高速列車動力配置方式可分為動力集中和動力分散兩大類。

所謂動力分散就是將列車動力分散置于各車輛軸或大部分車輛軸上，動力集中則是將列車動力集中于列車兩端動力車的動軸上，形成推挽式牽引。動力集中式高速列車，以法國TGV和德國ICE水平最高。擺式動車可運行于小曲線、線路改造量不大的線路上，盡管車輛結構復雜，但效果不錯。瑞典X2擺式動車具有代表性。

日本新干線高速列車是動力分散的典型，其300系動車組的最高速度達到270km/h，已代替原有的O系和100系等直流傳動動車組。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

牽引方式必須遵循的原則：

第一：動力軸的重量必須足夠提供所需要的黏著力，否則動力車輪將產(chǎn)生空轉，喪失牽引力，不但使電機功率不能發(fā)揮反而損傷車輪和鋼軌。第二：動力軸的重量又不能過大，否則在高速運行時會產(chǎn)生過大的輪軌力，損壞鋼軌和線路。3．動力分散型與動力集中型電動車組的比較主要性能比較1）列車的牽引總功率和軸功率

就單軸功率而言，動力分散方式較小，目前最大為550KW；動力集中方式較大，目前最大可達到1200KW。就車組總功率而言，動力分散方式動軸多，可以超過10000KW，動力集中方式目前尚沒有超過10000KW。動力集中式列車的牽引曲線非常接近其相應的粘著控制限，沒有一定的粘著余量；動力分散式動車組方案盡管軸重較輕，軸功率較小，但列車總的粘著牽引力備有充足的余量運用中不會發(fā)生空轉。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

2）最大軸重和簧下重量在速度和簧下重量一定時，軌道下沉量隨著軸重的增加而增加。動力分散方式可以減少建設費用，降低軸重。就軸重而言，動力集中方式對線路不利。對軌道的破壞不只是軸重，簧下重量不變，即使減輕軸重，對軌道的破壞不會有太大的好轉，簧下重量必須和軸重一起減少。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

800系3）制動性能高速列車須采用復合制動，動力分散方式一個主要優(yōu)點是動軸多，對每個動軸都可以施加電力制動和盤形制動，制動功率大，而動力集中方式動軸少，制動功率相對較小。在正常運行狀態(tài)下，動力分散型高速列車的制動性能較好。但是在斷電故障時，緊急制動距離一般比同功率等級的動力集中型列車稍長一些。

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4）方便運輸組織a.動力分散型列車可以“單元”為單位改變列車編組，這樣改變編組后，列車的牽引、制動性能基本不變，而動力集中型高速列車只能固定編組，或采用2列聯(lián)掛的組合列車。b.動力分散型列車的單位質(zhì)量功率和粘著利用比較充裕，因此列車的起、停車附加時間還有縮短的余地，而動力集中型列車則難以做到。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

5）有利于發(fā)展

動力分散型動車組可以通過減輕車輛結構和設備重量均衡地降低列車各軸的重量。而動力集中型動車組由于需要足夠的粘著重量來維持牽引力，不宜過多降低動力車的軸重。另一方面集中放置的大功率電氣設備也難以降低動力車的軸重。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

700T6）可靠性與維修性兩種動車組的可靠性和維修性是基本相同。從生產(chǎn)制造和運用的角度看，交～直～交傳動系統(tǒng)功率越小，研制、生產(chǎn)的難度越小。

動力分散型高速列車每個牽引單元系統(tǒng)的功率可以較小，在運行中一旦一個牽引單元發(fā)生故障，切除后對整列車的牽引力影響較小，修理或更換一個牽引單元也比較方便。因而也提高了它的可靠性。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

AGV7）關于舒適性和噪聲國外動力集中和動力分散型高速列車的振動舒適性和噪聲都能達到規(guī)定的標準，但相比之下，動力分散型列車技術難度要大一些。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

主要結構比較緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

動力分散型動車組軸重小，牽引動力大，啟動加速快，驅(qū)動動軸多，粘著性能比較穩(wěn)定，容易實現(xiàn)高速運轉；其動力設備均可安裝于地板底下，所有車輛(包括頭車和中間車)均可作為客車使用，這樣可提高列車定員。

經(jīng)過分析可以看出：速度200km/h等級的動車組，動力集中模式可以成為主要客運動力模式之一；速度在250～300km/h之間，兩種模式均可應用；但不可否認，動力分散模式在速度300km/h及以上有著獨特的優(yōu)越性。城市軌道動車組均采用動力分散式。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

歐洲各國的高速列車，幾乎均采用推挽牽引的動力集中模式。兩端為動力車，中間全部為拖車。

高速動車組經(jīng)過了40多年的商業(yè)運營，隨著運行速度的不斷提高，技術日益成熟，但各技術平臺性能的差異日漸明顯,動力分散模式的優(yōu)點較為明顯,總體性能優(yōu)于動力集中模式.緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

一貫堅持動力集中模式的德、法兩國,在新一代高速動車組的開發(fā)中,已放棄了動力集中模式,轉為動力分散模式。德國ICE3新一代高速動車組采用動力分散方式（2M2T）,最高運行速度達330km/h。法國TGV動車組也改用動力分散模式，速度320～360km/h。由此可見,300km/h以上高速動車組采用動力分散模式是目前的發(fā)展趨勢，也是新型高速動車組的發(fā)展方向。CRH2動車組原型車——E2-1000緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

0.3新干線、TGV、ICE三種技術平臺比較

日本、法國、德國在高速鐵路建設和高速列車研制技術方面各成體系，形成了三個不同技術特征的平臺。由于各技術平臺成長的土壤各不相同，水平有長有短，為了全面了解高速列車技術，主要圍繞電力牽引技術問題，從技術特點、運營速度、運營管理、技術成熟情況等對三個技術平臺進行分析。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

1．基本技術特征新一代高速動車組均采用交流傳動技術，變流器為四象限脈沖變流器，變流器元件應用以IGBT為基礎的各種集成、智能化器件。牽引電動機采用交流三相異步電動機，控制策略主要為矢量控制和直接轉矩控制。高速動車組在控制方面，采用了網(wǎng)絡化控制方式，使列車的控制、智能化水平得以極大提高。法國阿爾斯通公司研制的列車，以鉸接式保證了列車的穩(wěn)定性：相連的兩節(jié)車廂以半剛性橫向機械連接，使列車形成一個整體，沒有了車廂間的沖撞，在發(fā)生重大事故(如脫軌)的情況下可避免列車解體,轉向架數(shù)量少。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

2．運營速度目前，在輪軌高速領域，日本、法國、德國先后都掌握了時速300公里高速技術，但法國列車的速度最高，而且歷史最長：1986年大西洋線上的高速列車時速達300公里，1990年創(chuàng)造了時速515公里的世界試驗速度記錄，2007年4月3日V150列車又創(chuàng)造了時速578.4公里的新紀錄。目前運營速度達到320公里/小時，為世界最高。新一代的AGV列車系統(tǒng)，時速可達到350公里。ICE350緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

3．運營安全性

新干線運量大，除了定員高外，主要依靠發(fā)車密度最高、追蹤間隔最短(僅4分鐘)。也就是說，每隔4分鐘，就能發(fā)出一班高速列車。能夠做到這樣的密集運輸，是新干線獨有的管理運營技術。這是新干線區(qū)別于法國、德國同行的優(yōu)勢所在。在準點率方面，日本新干線走在世界首位，在多地震、多臺風等國情條件下，包括自然災害引起的晚點，平均只有0.3分鐘，而且還是在班次高密度的前提下取得的，運營技術的確不一般。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

新干線運營管理系統(tǒng)龐大復雜，有綜合調(diào)度室，有信息管理、信息處理、進路控制、運行顯示四大系統(tǒng)，有列車集中控制、通信信息監(jiān)控、變電所集中控制等裝置。對所有的運行信息，實行一元化管理，保證列車的安全準點。緒論0.2動車組牽引方式及三種技術平臺比較

4．技術系統(tǒng)整合能力高速鐵路系統(tǒng)由基礎網(wǎng)路設施、機車車輛與運營系統(tǒng)三個部分組成。日本尚未掌握高速列車與現(xiàn)有基礎設施的整合技術，新干線是一條高速列車專用線，與其他鐵路沒能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。

阿爾斯通的高速列車自研發(fā)之初已考慮了三個子系統(tǒng)的整合，并已經(jīng)成功地在9個國家新建和原有的不同基礎設施、不同信號系統(tǒng)的條件下商業(yè)運行。