铁路机车概述

第一节铁路机车

机车：机车是铁路运输的基本动力。由于铁路车辆大都不具备动力装置，列车的运行和车辆车站内有目的移动均需机车牵引或推送。1804年，英国工程师特里维雪克研制出一台单缸蒸汽机车。因为当时使用木材烧火作燃料，所以叫“火车”。1825年9月27日，英国人斯蒂芬森制造的“运动号”蒸汽机车在世界上第一条铁路——英国的斯托克顿～达林顿的线路上行驶。

从原动力来看，机车分为：蒸汽机车、内燃机车及电力机车。

按运用分为：客运机车、货运机车和调车机车。客运机车要求速度快，货运机车需要功率大，调车机车要有机动灵活的特点。

热效率百分比：蒸汽机车5~9%内燃机车20~30%电力机车30%以上

内燃机车:是以内燃机作为原动力的一种机车。一般说来，内燃机车由动力装置(即柴油机)传动装置、车体与车架、走行部、辅助设备、制动装置和车钩缓冲装置等主要部分组成。

根据从柴油机到动轮之间采用传动装置的不同，内燃机车可分为两种类型：①电力传动内燃机车②液力传动内燃机车

电力传动内燃机车:它是由柴油机驱动主发电机，然后向牵引电动机供电，并通过牵引齿轮驱动机车轮对转动。能量装换：机械能—电能—机械能

根据牵引发电机和牵引电动机所用电流方式的不同，电传动内燃机车又可分为三类：直—直流，交—直流，交—直—交流电传动

内燃机车的构成：柴油机（原动力）--传动装置--机车车轮--柴油机--交流发电机--整流装置--直流电动机

电力机车：电力机车的牵引力是电能，但机车本身没有原动力，而是依靠外部供电系统供应电力，通过机车上的牵引电动机驱动机车运行。采用电力机车牵引的铁道称为电气化铁道。电气化铁道由牵引供电系统和电力机车两部分组成。电力机车在运营上有良好的经济效果，表现如下：

1、可制成大功率机车，运输能力大；

2、启动快，速度高，爬坡性能好；

3、不污染空气,劳动条件好；

4、运营费用低；

5、可利用多种能源。

电力机车本身不带发电机，靠其顶部升起的受电弓从接触网上取得电能，并转换成机械能牵引列车运行。电力机车由电气设备、车体与车架、走行部、车钩缓冲装置和制动装置等主要部分组成。

电力机车特点：电力机车功率大，获得能量不受限制，因而能高速行驶，牵引较重列车，起动加速快，爬坡性能强，容易实现多机牵引，更适用于坡度大，隧道多的山区铁路和繁忙干线

电气化铁道按接触网供给机车的电能性质不同，可分为两种：①直流制电力机车②交流制电力机车

直流制电力机车：它的电能是以工频三相交流电的形式，由高压输电线传到沿线牵引变电所，通过变电所内的整流装置将交流电变为直流电，再输送给接触网。因而机车从接触网上获取的是直流电。

直流制的缺点：主要是接触网电压低(一般为3000V)，直流转换在线路变电所完成且难以提高，因此要消耗大量有色金属，投资大。

.交流制电力机车：接触网供给机车的是30kV的工频单相交流电，机车上安装有降压整流设备，将交流电变为直流电是在机车上完成的，该方式可以大大减少建设投资，因而得到广泛的应用。

将电力机车与内燃机车比较有以下优点：①具有较高的加速性②加速或制动时较平稳③行驶时噪声低④

无空气污染⑤操作较安全且维修容易⑥使用寿命较长⑦动力来源为电能，较易取得⑧可使用电力再生制动系统以回收能源⑨可以在较长隧道中运行。

但也存在缺点：①须较高的投资成本②电力供应系统须要经常维护③电力中断时，将影响全线列车运行

第二节铁路车辆

铁路车辆是运送旅客和货物的工具。车辆一般不具备动力装置，需要连挂成车列后由机车牵引运行。根据其用途，车辆可分为客车和货车两大类。1.客车：按照旅客旅行生活的需要和长、短途旅客的不同要求，常见的客车有：硬座车(YZ)、软座车、(RZ)、硬卧车(YW)、软卧车(RW)、餐车(CA)、行李车(XL)、邮政车(UZ)等2.货车：为了适应不同货物的运送要求，货车种类很多，主要有：棚车(P)，装运怕湿及贵重货物；敞车(C)，装运不怕湿的散装货物及一般机械设备；平车(N)，装运长大货物与集装箱；

罐车(G)，装运液体、半液体或粉状货物；保温车(B)，又称冷藏车，装运新鲜易腐货物。

3.车辆由五个基本部分组成：①车体②车底架③走行部④车钩缓冲装置⑤制动装置。

走行部：引导车辆沿轨道运行，将重量传给钢轨；采用转向架结构，能相对于车底架自由转动，缩短了车辆的固定轴距，便车辆顺利通过曲线，从而提高车速和载重。由于车轮踏面为锥形，故能在轨道上以蛇形方式运行，以使踏面磨损均匀并能在通过曲线时使外侧车轮以较大半径滚动，减少轮轨间的滑动。

走行部的组成：

i.轮对：即为两轮一轴的总称。车轮的圆周面与钢轨头部的接触面称为踏面。在踏面上设有1比20的斜坡。ii.轴箱：主要用于固定轮对的位置，并将负荷传达于轮对。iii.弹簧装置：为缓和车辆在运行中因钢轨接缝及轨道和车轮的其它缺陷所引起的震动。iv.转向架：相对于车底可自由转动。

临界转速：如转向架设计不妥，则车轮“蛇行”将加剧，而使整个系统失稳。因此，任何车辆均应保证其失稳临界速度大于运行速度。为加大临界速度，往往造成弹簧悬架过硬，而使动态响应加大，使运行平稳性下降，旅客乘坐不舒适。所以同时保证车辆的运行稳定性和运行平稳性，是车辆设计中经常遇到的主要矛盾。

制动：我国机车与车辆都设有空气制动机和手制动机。空气制动是将机车总风缸中的压缩空气经过纵贯列车的制动主管送入设在车辆底部的副风缸，司机在运行中操纵制动主管中的压缩空气的压力来制动列车。

根据“充气(增压)时车辆缓解、排气(减压)时车辆制动”的要求，当主管减压时，三通阀即沟通副风缸至制动缸的径路，制动缸活塞推动闸瓦抵压车轮踏面，达到制动目的。这种制动方式可以确保列车运行安全，即当列车分离或制动管路泄

露等情况下，列车均能自动停车，符合故障一安全原则。为了提高运用效率，世界各国铁路车辆都向大型化发展。一种做法是保持原有轴数不变，提高轴重以增加车辆载重；另一种做法是增加轴数从而提高车辆载重。此外还采用新型车体材料以减轻车辆自重。

京津高铁第一条时速350

我国磁悬浮与国外的不同

磁悬浮列车是以磁力为支撑的一种全新的交通工具，其核心是磁浮技术，即依靠列车上的磁体和地面路轨上的磁体相互作用而离开地面浮起来，大大减少了行驶中的摩擦阻力，ＭＡＳ－３型磁悬浮样车，它区别于世界上现有的德国ＥＭＳ型和日本ＥＤＳ型磁浮技术，被同行专家称为“另类磁浮”，具有独特的优势。是利用车载磁体与轨道磁体间的吸力和斥力的共同作用来产生悬浮力，单位作用面积悬浮力比德国式的ＥＭＳ型和日本式的ＥＤＳ型大２０％。德国ＥＭＳ型磁浮每公里的造价为３．３亿元人民币，而ＭＡＳ型磁浮每公里的造价仅为０．５亿元，而且占地面积少得多。此外，ＭＡＳ型磁悬浮列车与德国ＥＭＳ型磁悬浮列车、日本ＥＤＳ制磁悬浮列车相比，还具有悬浮力大且不需控制和双向稳定，悬浮、推进、导向三大系统的结构都比较简单、能耗低、推进效率高、车厢自重轻等一系列优良性能，这些使它很有希望成为新一代的大众交通工具。

公路

汽车分为载货车辆和载客车辆，按欧洲EEC标准，如下表所示：

载客车辆中包括轿车、微型客车、轻型客车、中型客车、大型客车以及特大型客车(如铰接客车、双层客车等)。厢式汽车、罐式汽车、仓栅式汽车等专用汽车以及由多节车辆组成的汽车列车都属于载货车辆的范畴。

汽车基本结构

汽车是由自带动力装置驱动，无架线的运载工具。它基本上由动力装置、底盘、车身、电器及仪表等部分组成

动力装置是汽车行驶的动力源，包括发动机及其燃料供给系统和冷却系统。

底盘是接受动力装置发出的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶的装置和机构。包括：①传动系（离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥）②行驶系（车架、轮胎及车轮、悬架、从动桥）③转向系（带转向盘的转向器及转向传动机构）④制动系（制动器和制动传动机构）

前轮制动器制动总管制动踏板制动管驻车制动杆后轮制动器操纵装置转向器横拉杆

汽车主要性能参数：(1)容载量(2)比功率(3)最高车速(4)燃料消耗量(5)制动距离

(1)容载量载客车辆包括座位数和站立乘客数；载货车辆以最大的装载质量表示。(2)比功率发动机标定最大功率(kW)/厂定最大总质量(t)。(3)最高车速是指规定装载状态下，水平良好路面上，变速器最高档，节气门全开时，车辆稳定行驶最高速度。(4)燃料消耗量规定装载状态下，单位行驶距离消耗的燃料量

(L/100km)。(5)制动距离在规定装载状态下，以一定车速行驶时，实施紧急制动，从踩制动踏板开始到完全停车为止测得的车辆驶过的距离。

汽车稳定性

为实现汽车的稳定，汽车转向车轮、转向节、前轴和悬架的相互安装，必须保持一定的相对位置，这种安装叫做转向车轮定位，也叫前轮定位。

汽车稳定性:1.主销后倾;2.主销内倾;3.前轮外倾;4.前轮前束。

1.主销后倾主销装在前轴上后，其上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾。这时的主销轴线与地面垂线在纵向平面内的夹角γ叫主销后倾角。

2.主销内倾主销装到前轴上后，其上端略向内侧倾斜，这种现象称为主销内倾。这时的主销轴线与地面垂线在横向平面内的夹角β叫主销内倾角。

主销内倾的作用：

①能使前轮自动回正。当车轮转向时，转向轮在外力作用下由中间位置偏离一个角度（为解释方便可设旋转180度）此时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应高度，这样汽车车身的重力可使转向轮回复原来中间位置的效应。②能使前车轮转向轻便。主销内倾后，由于它的延长线与路面的交点到车轮与路面的接触点之间的距离缩小了，从而使前轮转向时路面作用在前轮上的力减少，使得前轮转向轻便。但若该距离过小，将使汽车行驶不稳定，前轮易摇摆。

3.前轮外倾前轮安装到前桥上后，其旋转平面上方略向外倾斜，这现象称为前轮外倾。前轮旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角α叫前轮外倾角。

前轮外倾的作用：提高前轮工作时的安全性和操纵轻便性。若空车时将车轮的安装正好垂直于路面，则满载时车桥将因满载变形，而可能出现车轮内倾。这样将加速车轮的偏磨损。另外，路面对车轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向轮毂外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低它们的使用寿命。同时车轮有外倾角也可以与拱形路面相适应。但是外倾角不易过大，否则也会使前轮胎产身偏磨损。

4.前轮前束汽车两个前轮的旋转平面不平行。其前端略向内束，这种现象称为前轮前束，前束的大小等于后方的距离A与前方的距离B之差。

前轮前束的作用：减小或清除汽车前进时，因前轮外倾使前轮向外张开而造成的不良后果。主要可消除车轮外倾所造成的边滑边滚的现象，使车辆前进时每一瞬间的滚动方向接近于向着正前方，从而在很大程度上消除和减轻了由于车轮外倾而产生的不良后果。

车辆的技术管理

(1)车辆的选配与使用管理

选配车辆时应考虑以下因素：

生产性：指能满足生产需要的功能，包括车辆的类型、用途、技术性能等。

安全性：指车辆在运输生产使用过程中对生产者、运输对象及环境的安全保障程度。维护性：指车辆便于检查、维护和修理，便于采用先进的维修技术和方法。

配套性：指车辆要有较好的配套功能，要与运输经营过程中的装卸设备、搬运设备、装载器具、托盘等的配套，能更好地完成运载任务。

适应性：指车辆在不同工作环境下，有较好的适应能力。经济性：指车辆运行成本低，综合经济效益比较好。

环保性：指车辆运营时能否达到环境保护的要求，或在其它环保方面的满足程度。

不同运营条件和环境下的使用要求主要包括：

车辆在低温条件下的使用：在低温条件下，车辆发动机启动困难，机件磨损严重，燃、润料消耗上升，轮胎等橡胶制品弱化，道路条件变坏。因此，在进入低温季节时车辆应进行换季维护，换用冬季润滑油和制动液，配置保温、防冻、防滑等物资；及时给发动机和水箱罩上保温套；停放时将水箱放空或加入防冻液，以防水箱冻裂。

车辆在高温条件下的使用：在高温条件下，发动机容易升温，功率降低，燃料燃烧时易爆震、早燃，润滑油性能下降，轮胎易爆等。因此，在进入高温季节时车辆同样应进行换季维护，换用夏季润滑油与制动液，选用适宜的轮胎并经常检查轮胎的气温和气压；加强冷却系统的维护，适当推迟点火提前角，并对供油系采取必要的隔热、降温措施。

车辆在不良道路或高原条件下的使用：在不良道路条件下使用时，车辆应减载摘挂，缩短维护周期并调整维护作业项目；适当调整制动系和点火系，使之保持良好的工作状态；选用适宜花纹、气压及结构参数的轮胎，必要时装上防滑链。汽车在高原条件下使用时，由于气压低、空气稀薄，容易导致发动机充气量减少，在长陡坡段行驶时，冷却系易开锅，润滑油易变质等。因此，汽车运输企业应根据具体情况选用高原型汽车，积极采取有效防护措施，正确使用车辆。

第三节汽车技术发展趋势

一、安全技术方面

在汽车技术中，有助于减轻事故后果的功能称为被动安全性，而有助于防止事故发生的功能则属于主动安全性。在被动安全方面，为保证乘员必要的生存空间，要求车头是可变形而且能吸收能量的。而乘坐室则应尽可能刚劲，稳定.

在主动安全方面，改进制动性能是第一位的。其中制动时防止车轮抱死至关重要，防抱死制动系统ABS（Anti-lockBrakingSystem）正成为标准装备。它由传感器、控制装置和执行机构组成。

传感器装在车轮上，把车轮角速度、角减速度等运动参数传送到控制装置。控制装置进行计算并与规定数值比较，给执行机构发出指令，适时调节制动力矩，防止车轮抱死。

ASR（驱动防滑系统，Acceleration Slip Regulation，又称牵引力控制系统）

ESP（电控行驶平稳系统，英文全称Electronic Stability Program）包含ABS及ASR，是这两种系统功能上的延伸。

ABS／ASR／VDC系统

最近汽车工业发达国家又在ABS／ASR系统的基础上发展成汽车动态控制系统(英文名称为VehicleDynamicsControl，简称VDC)。

电子制动力分配系统(EBD)安全气囊(SRS, Supplement Restrain System)

节能导流装置

轿车上装用的电子装置有：

发动机与传动系上的柴油机电子控制，怠速控制，空燃比控制，停车---起动系统，变速器电子控制，数字式燃油喷射，爆震控制，点火正时控制等

改善安全性能的有大灯调节与清洁装置，车窗刮水与刷洗控制，防抱死制动系统，牵引力控制系统，随负荷变化的维护里程间隔指示器，燃油系和磨损件监控系统，空气囊充气装置，安全带拉紧装置，防盗系统等

第三章水上运输装备

民用船舶特点

货船是运送货物的船舶的统称，一般不载旅客，若附载旅客，则不超过12人。

1·杂货船杂货船又分为普通型杂货船与多用途杂货船。由杂货船运送的单件货物，最小的为几十公斤，最大的可达几百吨，它的航线遍布内河和大海，到达的港口也大小不等。货舱通常分二层或三层，便于装货分票和避免挤压;货舱按船的大小及装货方便需要有1～6个不等。

2·散货船散货船是专门运输谷物、矿砂、煤炭及散装水泥等大宗散装货物的船舶。由于它具有运货量大，运价低等特点，目前在各类船舶的总吨位中占据第二位。散货船的特点:单层甲板，尾机型，船体肥胖，航速较低，因常有专用码头装卸，船上一般不设装卸货设备。

3·集装箱船集装箱船是载运规格统一的标准集装箱货船。集装箱船具有装卸效率高，经济效益好等优点

4·液货船5·滚装船6·载驳船7·冷藏船

8·客船与客货船客船的建造具有如下特点:1).快速性2).安全性3).耐波性4).操纵性

船舶容积吨位:

容积吨位是以容积来表示船舶的大小。国际间统一以每2.83立方米(或100立方英尺)作为一个容积吨位。容积吨位又可分为总吨位和净吨位两种。

1)总吨位:凡船上四面封闭的空间减去驾驶台，双层底、公共用的舱室等所占去的容积，用公制量得的除以2.83立方米，用英制量得的除以100立方英尺，所得的结果即为该船的总吨位。

总吨位的用途：①表明船舶大小及作为国家统计船舶吨位之用，②计算净吨位；③作为海事赔偿费计算之基准。

2)净吨位:从总吨位中减去不能运送客货的吨位(如机舱、锅炉舱、船员舱室等)，即为净吨位。净吨位是作为实际营运使用的吨位。

净吨位的用途：①计算各种税收的基准,②计算停泊及拖带等费用，③计算过运河的费用。

在船舶登记及丈量证书内，都明确地记载总吨位和净吨位。

船舶重量吨位:它是以重量的大小来表示船舶的运输能力的，以“吨”计算。

常用的重量吨位有排水量和载重量两种。

1)排水量:是指船舶所排开同体积水的重量，即整个船的重量。它因载货的多少而不同，故排水量又分：

①空船排水量：是指船舶出厂时空船的排水量，它包括船体机器、锅炉、设备、船员及行李等的重量。②满载排水量：是指船舶满载时，即吃水达到某一规定

载重线时的排水量，它包括空船排水量，燃料、淡水、货物及船舶常数的总重量。

③实际排水量：只装一部分货物时的排水量。

排水量是一个可变的数，通常说明一条船的排水量是满载排水量。

2)载重量①总载重量，船舶根据载重线标志规定，所能装载最大限度的重

量，即：总载重量=满载排水量-空船排水量=货物重量+燃料+淡水+供应品+常数。

②净载重量：表示船舶所能装载最大限度的货物重量，即：净载重量=总载重量-(燃料+淡水+常数及其他供应品)

载重量是判断船舶生产能力的主要指标之一。对船舶来说，合理的计算每一

个航次的燃料、淡水和物料储存量，减少不必要的储藏物品和货舱脚底。就能增加载重量。

船型系数

（一）.水线面面积系数α(二）.中横剖面系数β(三）.方型系数δ（四）.纵向棱型系数φ（五）.垂向棱型系数φv

静水力曲线：由于水线面系数，排水体积，方形系数，浮心和漂心坐标等数

据都是平均吃水的函数值，将这些数值绘制成以平均吃水为纵坐标的曲线称为静水力曲线

船舶稳性

1.概念：船舶稳性是指若船舶受到外力作用而离开平衡位置，当外力消除

后，船舶仍然回复到原来平衡位置的能力。

船舶能不能重新回到原来的平衡位置，这是稳定与否的问题，而回到原来平

衡位置能力的大小则是稳性好坏的问题。所以稳性的含义包括稳定与否及稳性好坏这样两方面的概念。

船舶稳性问题按倾斜方向可分为横稳性和纵稳性；按倾斜角度的大小可分为初稳性和大倾角稳性；按作用力的性质可分为静稳性和动稳性。

倾角的大小对船舶稳性影响的性质不同，为了研究方便，常将稳性分为初稳性；（即小倾角稳性）。和大倾角稳性.满足以下三个条件称为小倾角倾斜，属初稳性范围。

1）.倾角不大于15度。2）.甲板边缘不入水。3）.舭部不露出水面。否则属大倾角范围。另外船舶还有横倾与纵倾，但由于纵倾属小倾角范畴，因而主要讨论横倾。又，按受外力作用及船舶倾斜运动的性质分为静稳性和动稳性

横稳心、横稳心半径和横稳性高度

H=GM=Zb+r-Zg=Zm-Zg GM-初稳性高度，r-横稳心半径 Zg-重心距基线高

储备浮力

船舶在海上航行时，必须具有一定的干舷。也就是说船在水面上应留有若干体积。这部分体积使船具有多余的浮力，以备在特殊情况下(如发生海事、超载等意外情况时)，增加吃水而不致沉没。这多余的浮力称为"储备浮力"。

储备浮力通常以正常排水量的百分数来表示，内河船约在10-15%，海洋运输船约在20-50%的范围，而军舰的总储备浮力则在100%以上。

船舶抗沉性

船舶在一舱或数舱破损进水后，仍能保持必要的干舷、浮态和稳性的能力，称为抗沉性。

分舱制度中的一舱制是在正常情况下一个舱进了水，船仍能保持不沉;二舱制是相邻两个舱进水后，船仍能保持不沉;三舱制即三个相邻的舱进水后，船仍能保持不沉。

在船舶遭受海损后的吃水线，不能超过水密甲板或舱壁甲板。国际海上安全公约规定，在船侧舱壁甲板边线下76毫米绘一平行于甲板边线的曲线，称为"安全限界线"。

船舶摇摆引起的不良后果：1)增加了水的阻力而减低船的航速并使推进器工作条件恶化；2)增加燃料消耗；3)使甲板淹水、工作困难；4)产生很大的附加惯性力，造成部分船体设备或货物的损坏;5)使船上的居住条件恶化，对人产生有害的生理影响;6)破坏了某些机器的正常工作;7)剧烈的横摇，会使船舶丧失稳性甚至倾覆。

船舶的止摇设备：1）舭龙骨2)止摇鳍3)主动式止摇水舱4)旋回止摇器

船舶设备与装置船舶管系、船舶电气设备、船舶冷藏、空调及通风等设备。除此，还有以下两种

一、船体舾装设备1·舵设备2·锚设备3·系泊设备4·起货设备5·救生设备除了上述设备外，船舶舾装设备还有消防设备、舱盖、水密门、窗等。

二、船舶动力装置推进装置辅助装置管路系统(动力、船舶)甲板机械自动化设备

航标的主要功能是:1).定位:为航行船舶提供定位信息;2).警告:提供碍航物及其他航行警告信息;3).交通指示:根据交通规则指示航行方向;4).指示特殊区域:锚地、测量作业区、禁区等。

按照设置地点，航标可分为沿海航标与内河航标。沿海航标建立在沿海和河口地段，引导船舶沿海航行及进出港口与航行。它分为固定航标和水上浮动航标两

种。固定航标设在岛屿、礁石、海岸上，包括灯塔、灯桩、立标;水上标志浮在水面上，用锚或沉锤、链牢固地系留在预定海床上，包括灯船与浮标。内河航标是设在江、河、湖泊、水库航道上的助航标志，用以标示内河航道的方向、界限与碍航物，为船舶航行指示安全航道。它由航行标志、信号标志和专用标志三类组成。