铁路机车牵引动力的发展与创新
高速铁路及动车组牵引动力新技术简介
进行隔离，全列共计3个。主断路器为真空型，额定开断容量为 440MVA，额定电流为1000A，额定断路电流为 16000A，额定开断 时间小于0．025～0．06s，电磁控制空气动作。 • 避雷器；一个基本动力单元l个，全列共计2个。额定电压为31kV，限 制电压为107 kV。 • 高压电流互感器；一个基本动力单元1个，全列共计2个。额定电流 800A，用于检测牵引变压器原边电流值。 • 高压电压互感器：一个基本动力单元1个，全列共计2个。安装在车顶 上，用于对接触网电压和频率进行监控及各种控制
悬挂弹簧采用空气弹簧； 双层设计，增加了45%的座位； 能在两种电压制式下工作。
Байду номын сангаас
㈡日本新干线电动车组WIN350
• 25kv、60hz，最高速 度350 km/h；
• 交——直——交传动， 主电路采用GTO全控 桥，再生制动;
• 电机为三相异步电机， 车体轻量化。
㈢德国ICE
ICE3 动力分散，4M+4T
3、能源消耗低，环境影响轻 如果以“人/公里”单位能耗来进行比较
的话。高速铁路为1，则小轿车为5，大客 车为2，飞机为7。高速列车利用电力牵引， 不消耗宝贵的石油等液体燃料，可利用多 种形式的能源。
4、受气候条件影响较小。
五、高速铁路机车车辆发展情况
高速铁路的发展并不
是机车车辆的发展， 它是一项系统工程， 我我们在这里探讨高 速机车车辆只是其中 的一个方面而已！
8000 kw 最高速度330 km/h
六、我国的高速动车组概况
90年代开始意识到建设干线客运专线的重要 性，提出建设京沪高速铁路，并建成我国的第一 条200km/h等级的秦沈客运专线，并在第六次大 提速之后，规划客运分离，充分扭转我国铁路运 输运力不足的局面。但是在高速动车组交流传动 关键技术上我国技术不成熟，为此按照国务院提 出的“引进先进技术，联合设计生产、打造中国 品牌”的要求，积极采用“先进、成熟、经济、 适用、可靠”的技术和标准，引进了世界一流动 车组技术。国产娿进展顺利。
铁路牵引动力01
Rail和早期蒸汽机车 和早期蒸汽机车
1、最初的“Rail”
2、牛顿设想的蒸汽机车
3、史蒂芬森蒸汽机车
4、汉科克的蒸汽机车（1833）
1874年英国Rorndom工厂制造，仅有2根动轮轴，车轴排列为 0-2-0式， 总重1320公斤，轨距762毫米，时速24至32公里。吴松铁路铺设期间，先 导号就被用来运输施工材料，1876年7月该路正式运营后，先导号是主要 的牵引动力
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主要技术参数
制造厂 四方厂 大连厂齐齐哈尔厂 沈阳厂 首台生产年份 1952 累计产量/台 455 用途 干线货运 轴式 1-4-1 轨距/mm 1435 整备质量/t 103.85 粘着重量/t 79.94 动轴轴重/t 19.98 轮周功率/马力 1545 模数牵引力/kg 24030 总效率 7.25% 单位马力质量/kg 59.59 构造速度/km/h 80 通过最小曲线半径/m 145 固定轴距/mm 4419 机车总轴距/mm 10192 煤水车总轴距/mm 6376 机车及煤水车总轴距/mm 19780 最大高度/mm 4780 最大宽度/mm 3080 机车及煤水车总长/mm 22634 煤水车装煤量/t 14 煤水车装水量/m3 30 火箱型式 圆顶宽箱 过热器型式 A型 蒸汽压力/大气压 14 炉床面积/m2 5.09 火箱容积/m3 8.6 汽缸数目 2 汽缸直径/mm 580 鞲鞴辅行程/mm 710 最大遮断比 88%
龙号机车. 由英国制造，运行于唐胥铁路。有2根动轮轴，为1-2-0式，动轮直径 762毫米，机车长约5.7米，车身上标有英文Rocket of China(中国火箭), 机车水柜两侧各镶嵌一条金属龙形图案。因此，这台机车有了"中国火箭 号"和"龙号"两个名称
我国铁道机车现状及发展
3、0号机车
1882年10月,中国第一次 从英国纽卡斯尔的史蒂芬森机 车厂购进了两台机车,由于它机 身上有一个大大的0字,人们便 把它称为0号机车.
0号机车没有导轮和从轮, 只有两对动轮,车轴排列为0-20式,动轮直径为812.8毫米.
它们比较幸运,有识之士 将其中一辆保存下来了,成为中 国乃至世界现存古老的机车之 一.
厂还有四方厂、太原厂、铜陵厂.
10、其他型号的蒸汽机车
1跃进型调车用蒸汽机车,代号YJ. 1958年济南机车厂设计 制造,1961年停产,唐山、牡丹江、武昌、济南等工厂共制 造202台.机车全长18326毫米,构造速度每小时60公里,模数 牵引力千牛,轴式1-3-1.
2星火型蒸汽机车是地方铁路使用的小型蒸汽机车,由大同 工厂1960年设计,长春工厂试制成功,代号XH.1961年停产, 长春、牡丹江工厂共制造48台.机车全长13480毫米,构造速 度每小时25公里,模数牵引力75千牛,轴式0-4-0.
4、解放型机车
从 1950 年到 1952 年末,青岛四方机车工厂抓紧修复组装了首批 20 台蒸汽机车. 铁道部将这批1-4-1轴式机车定为 ㄇㄎ 1 型音：摩科, 注音符号,编号2101-2120号, 1959年变更机车型号后改称为 解放型,代 号JF .
2101 号是这批机车的首台, 它于1950 年9 月修复完毕,正逢新中 国成立一周年前夕,滕代远部长亲自批准命名为国庆周年号简称国庆号, 镌刻铜匾镶在车身上,向祖国献上了一份厚礼.尽管不是真正意义上我国 自己制造的第一台火车头,但在很长时间内还是被人们亲切地称为国产 第一台
二、蒸汽机车的基本结构
• 蒸汽机车由锅炉、机械、走行、煤水车四个主要部 分组成.
• 1、锅炉部：燃料在炉床上燃烧,使锅水吸收燃料放出 的热能变为具有一定压强的蒸汽,并将蒸汽贮存在锅炉 中以备使用.
电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展
电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展1. 引言1.1 电力电子技术的作用电力电子技术在铁路机车牵引动力中起着至关重要的作用。
电力电子技术通过数字控制、频率调节和功率变换等手段，实现了对电能的高效利用和精准控制，从而提高了机车的牵引性能和运行效率。
电力电子技术可以实现动力系统的多重电源供电和能量回收，使机车在运行过程中能够更加节能环保。
电力电子技术还可以实现对机车牵引力、速度、加速度等参数进行智能化调节和优化，提高了机车的运行稳定性和安全性。
电力电子技术的应用使得铁路机车牵引动力系统更加先进和智能化，为铁路运输行业的发展提供了重要支撑和保障。
1.2 铁路机车牵引动力的重要性铁路机车牵引动力在铁路运输中具有重要性不言而喻。
作为铁路机车的核心部分，牵引动力直接影响着列车的运行效率和安全性。
铁路机车的牵引力需要足够强大，以确保列车能够顺利行驶，同时还需具备良好的加速性能和灵活性，以应对不同的运行需求。
牵引动力的高效性和可靠性也直接影响着列车的能源消耗和运行成本。
铁路机车牵引动力的重要性不仅体现在运输效率和安全性上，还体现在资源利用和成本控制上。
随着社会发展和科技进步，对铁路机车牵引动力的要求也在不断提高。
传统的内燃动力逐渐被电力动力所取代，电力机车成为主流。
电力机车在牵引动力方面具有更高的效率和更广泛的适用性，能够更好地适应不同的运输任务和运营环境。
铁路机车牵引动力的重要性对于铁路运输系统的发展和进步具有重要意义。
通过不断引入先进的技术和提升牵引动力的性能，铁路运输将能够更加高效、安全地进行，为经济社会发展提供坚实的支撑。
2. 正文2.1 电力电子技术在铁路机车牵引动力中的应用电力电子技术在铁路机车牵引动力领域的应用广泛而深远。
通过电力电子技术，铁路机车可以实现高效、精准的动力输出，提高牵引效率和性能。
最为常见的电力电子技术应用包括变频调速技术、牵引变流技术等。
通过变频调速技术，铁路机车可以实现对牵引电机转速的精确控制，从而提高牵引效率。
轨道交通车辆牵引控制发展现状与趋势
轨道交通车辆牵引控制发展现状与趋势近年来，中国有轨电车的发展速度加快了，为人们提供了旅行的便利，并改善了大家的生活。
技术发展已从牵引设备发展到以平台技术为中心的当前高性能控制技术，从而实现了牵引控制的广泛化，标准化和个性化。
本文着眼于铁路车辆牵引力控制的发展现状和发展趋势。
标签：铁路运输;车辆;牵引力控制;当前状态;趋势引言在电车技术中，牵引力控制技术为电车提供动力，这一点非常重要。
因此，关于轨道交通车辆牵引力控制技术的研究越来越多，相关专家学者继续追求轨道交通车辆的牵引力控制技术，以实现牵引力控制和牵引力控制的标准化，通用化和平台化改善并促进系统开发。
一、国际铁路车辆牵引力控制的发展随着第二次工业革命的发展，蒸汽机技术为机车车辆的发展提供了技术支持，世界上第一条铁路出现在18世纪。
自铁路运输时代问世以来，经过200多年的发展，轨道车辆的牵引技术已经从早期的蒸汽机演变为电动牵引。
1880年代的电车主要使用直流驱动的牵引力控制，而在1990年代，西门子将绕组异步电动机应用于电动汽车的牵引力控制。
20世纪初，德国开始在电动汽车中使用三相交流电。
随着1950年代晶闸管的应用，拉动储罐的方式已经完全改变。
在1960年代，成角度的线性驱动系统被用于牵引力控制。
在1970年代，异步牵引电动机得到应用和推广。
牵引力控制AC驱动系统的优点是减少了电源电流的谐波含量。
电路简单可靠，控制电机重量轻，转向架结构简单，具有抗静电功能。
二、国内铁路车辆牵引力控制的发展现状中国目前的铁路列车牵引力控制系统主要包括三种通信技术，控制技术和保修技术。
控制技术直接针对控制目标，并综合利用数学，计算机，微电子等多学科技术。
这主要是火车牵引控制系统的核心，包括磁控制和方向矢量控制。
通信系统的应用，例如直接转矩控制，是一个开放系统，其主要功能是根据传输需求建立连接并在每个控制系统的级别上传输信息，安全技术必须具有可靠性，安全性和效率性以及主要功能是系统性能。
高速铁路概论第三章 高速列车牵引动力
3、牵引动力集中配置与分散配置的比较
为了对不同机车车辆簧下质量的影响进行比较，通常采用 等效簧下质量的概念。牵引动力集中配置的高速列车动力车 的每轮等效簧下质量略低于动力分散配置的数值。
3、牵引动力集中配置与分散配置的比较
（3）粘着利用和加速性能
充分利用粘着是高速列车牵引动力设计时的一个重要的指 导思想。日本在研制牵引动力装置时，认为粘着系数将随速 度的提高而下降，担心单轴的粘着力过小，只好增加动轴的 数量，以保证足够的牵引力，这就是日本的高速列车的牵引 动力采用分散配置形式的原因之一。
空气阻力的计算公式为：
方空 成气 正阻
D 空1 2气C 密dV 度2A(Cdd L)
比力 与
C d 空气阻力系数
列 车 速
V 列车速度
A 列车断面积
度 的 平
C d
列车压力阻力系数 列车侧面气动摩擦系数
L 列车长度
d 列车气动直径
三、牵引动力及其配置
1、牵引动力的形式
电力牵引 内燃电传动牵引
电力牵引的优点：功率大、轴重小、经济性能好、环境污染小 电力牵引的缺点：初期投资大 内燃电传动牵引的优点：投资少、见效快、经济性能好
概 第
一
节 述
从速度上看，目前已开行的高速列车的最高速度可以划分为 三个等级。
第一速度级： 最高运行速度200～250Km/h 第二速度级： 最高运行速度250～300Km/h 第三速度级： 最高运行速度300Km/h以上
(完整版)铁道机车发展史
世界机车发展史1804年，英国人理查德·特里维希克改进瓦特的蒸汽机，造出了一台货运蒸汽机车。
这台蒸汽机车，在结构上初步具备了早期蒸汽机车的雏形。
后来，他又把这种蒸汽机装在铁路马车上，于是，出现了最早的蒸汽机车。
他的这一发明，被称作世界交通运输史上具有开创性意义的发明创造。
理查德·特里维希克1810年，英国人乔治·斯蒂芬森开始自己动手制造蒸汽机车，到1814年他的“布鲁克”号机车开始运行，这台机车有两个汽缸、一个 2.5米长的锅炉，装有凸缘的车轮可以拉着8节矿车载重30吨，以6.4千米/时的速度前进。
在以后的10年中，史蒂文生造了12辆与“布鲁克”号相似的火车头，虽然在设计上没有突破前人的成就，但他以经预见到火车时代即将到来。
“布鲁克”号1825年9月27日，乔治·斯蒂芬森亲自驾驶自己设计制造的“动力”1号机车，拉着550名乘客，从达灵顿出发，以24千米/时的速度驶向斯托克顿，这被认为是人类历史上第一列用蒸汽机车牵引，在铁路上行驶的旅客列车。
乔治·斯蒂芬森1878年, 河北开滦煤矿开工, 为了运输煤炭, 清政府决定修建唐胥铁路,并于1880年动工, 1881年通车, 铁路全长10千米, 后来, 有凭借英国人的几分设计图纸, 利用矿厂的起重机锅炉﹑长井架等设备, 装配制成中国第一台蒸汽机车──“龙”号机车。
“龙”号蒸汽机车蒸汽机车虽然得到广泛应用, 但也存在着许多难以克服的缺点, 比如他运送的煤的1/4被他自己“吃掉”了, 他每行驶80千米~100千米就要加水, 行驶200千米~300千米就要加煤, 行驶5000千米~7000千米还要洗炉；他在行驶中要排放黑烟, 污染环境, 尤其是在过山洞时, 浓烟难以散出去, 影响旅客和车上工作人员的健康…… 正是由于这些原因, 曾经辉煌一时的蒸汽机车开始退出历史舞台, 逐渐被新一代的电力机车和内燃机车所取代。
1879年, 德国人西门子制造出一台小型电力机车, 由150负直流发电机供电，能运载20名乘客，时速12千米，同年在柏林贸易展览会上，西门子驾驶这辆电力机车首次成功运行。
凝心聚力创新进取为铁路科学发展提供坚实动力保障——在全路机务工作会议上的讲话(摘要)
（２）机车 产 品研 制取 得新进 展 。装 用 国产变 流器
高速铁路 机务运用安 全管理 不断巩 固和加强 。
的８轴 ９６００ｋＷ货运 电力机车 已开始试制 ；时速 １６０ｋｍ电
（３）高 速铁路 机务 科学 管理 引 向深入 。铁 道部 下 力机 车正在进行产 品试制 ；满足海拔４ ０００ １ＴＩ以上线路 的
志 ，机 车行车安全事故 防范能力跃升到更高水平 。
缩 １．５４％；货 运 机车 日车公 里 完成 ４９４ ｋｍ，同 比增 长
１．３ 高速铁路机务安全保障有力
１．０２％；日产量 完成１３８．４万 ｔ·ｋｍ，同比增长２．６７％；列
（１）高速铁路安全大检查大整治深入推进 。在迎 接 车平均牵引总重完成３ ５０６ｔ，同比增长 １．１２％。
检查 ，既保证 了现实安全 ，又解决 了在规章制度 、设备 要干线 、重 点地 区，形成 了 “四纵 四横 、干线贯通 、两
质量 、专业管理 、人员培训等方 面长期存在 的问题 ，夯 翼配套 ”的基本格局 。和谐 型机车 主力 机型地位 Ｅｔ益显
实 了安全管理基础 、设备基础和人员基础 。
现 ，铁路运输效率与效益明显提 高。
（２）对规 达标 活动得 到深化 。针 对安 全 、质 量管
（２）机 车 资源配置 进一 步优化 。按 照东 车西移 、
理 的突 出问题 ，通过局 内 自查 、局间互查 、全路抽查 ， 梯次 置换 的原则 ，结合 ７次 列车运 行 图调 整 ，组织 实施
． １０ ．
耋 ＣＨ／ＮＥＳＥＲＡＩＬＷＡＹＳ ２０１２，ｏ２
凝 心聚 力 创新 进取 为铁路 科 学发展 提供 坚实动 力保 障 申瑞 源
（２ ８８０ｔ·ｒｎ）铁路救援起重机设计联络 中的问题 ，有序 路 和 既有 线 电气 化改 造 需求 ，组 织 动 车组 司机 进行 培
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铁路机车牵引动力的发展与创新
从当前形势来看，我国铁路承担着全国客运货运总量的60%-70%，是交通运输行业的中心枢纽，关系到出行旅游、商品物流以及贸易往来等各项活动。
随着经济地快速发展，特别是电子商务的崛起以及快递物流蓬勃发展，这不仅给铁路运输带了难得的机遇，而且也让铁路运输面临着十分严峻的挑战。
如何提高铁路机车的牵引动力，增加铁路运输效率，减少铁路运营成本是铁路运输行业目前乃至今后很长一段时间的工作方向。
1 我国铁路机车牵引动力的发展历程
我国铁路机车经过了几十年的发展，其牵引动力也已经发生了天翻地覆的变化，从最原始的蒸汽动力机车发展至内燃动力机车，最后到目前的电力机车，一步步地改善和发展足以见证我国铁路机车的发展历程。
1）蒸汽动力机车。
蒸汽机车是把燃料的化学能变成热能，再利用蒸汽机将热能转化成机械能，从而使机车获取牵引动力。
我国自建国以来便开始生产蒸汽机车，高峰时期年产量能够达到800台，在社会主义建设初期，蒸汽动力机车一直肩负着铁路运输的主要责任，时至今日，蒸汽动力牵引的机车在铁路运输中已然销声匿迹，被时代所淘汰。
蒸汽机车最大的缺陷就是机车热效率极低，一般在6%左右，导致牵引能力不够，运输量小，虽然很多厂家多年来也对蒸汽机车进行了大量的技术改造和科研攻关，机车总效率能够达到9%左右，但是蒸汽机车能源浪费严重，运输效率极低，其迟早会被其他优良性能的机车所取代，另外，蒸汽机车主要用煤炭作为燃料，在燃烧过程中产生大量的二氧化硫等气体污染物，破坏大气环境。
因此，蒸汽机车无论从能源、效率还是环境方面来讲都无法满足现代社会的需求，注定会被内燃机车和电力机车淘汰。
2）内燃动力机车。
内燃机车的工作原理是燃料在气缸内燃烧产生大量的气体，气体推动活塞做功将能量传输至曲轴，再通过传动装置将曲轴转动的能力转换为机车的牵引动力。
内燃动力机车在我国发展历史悠久，自1958年起，我国先后推出了十几辆东风型号机车，通过几十年的发展与变迁，目前我国的内燃机车同以前相比有了很大程度地提高，具体表现在内燃机效率、运行稳定性以及运行速度方面；于此同时，很多内燃机车加载了电阻制动和故障诊断系统，大大地保障了机车运行的安全性，提高了机车突发故障排除能力，这些优良性能系统的成功研发是我国步入铁路运输现代化的重要标志，开创了我国铁路机车发展的新纪元。
3）电力机车。
电力机车是指从外界获取电力能源，再传送至电动机从而驱动电车前行，其能源供给往往由铁路供电系统的接触网或第三轨，是一种非自带能源的机车。
电力机车相对于蒸汽机车和内燃机车有着特别良好的性能，1961年我国开通了第一条电气化铁路，经过几十年的发展与努力，电力牵引发展迅速，目前我国已经开发研制出韶山牌系列机车4000多辆，承担着我国约70%的铁路客货运输量，基本上实现了繁忙干线电气化的目标，特别是各大城市的动车组开通之后，电力机车为我国广大人民群众的出行带来前所未有的便捷和迅速。
2 铁路机车牵引动力今后的发展与创新
在科技进步和铁路运输需求的直接推动下，传统的牵引动力方式已不能适应铁路今后的发展，因此，如何提高并完善机车牵引动力技术是今后铁路运输发展的首要方向。
1）确保机车行走安全。
高速和重载是铁路运输系统最为突出的特点，是其区别于航空、公路和水运系统的标志之一，如何在高速重载的前提下确保机车行走安全就成为牵引动力技术发展中不得不面对的现实问题。
一切牵引动力技术的改进和发展都要建立在安全的基础之上，否则就无法投入使
用，一旦违规，必然会发生安全事故。
例如2021年甬温线发生特大铁路交通事故，造成40人死亡、172人受伤，很大程度上就是因为铁路系统一再提速，仅考虑机车牵引技术的不断提高和改进，从而忽视了制动技术的发展，最终造成了7·23特大事故的发生。
铁路机车牵引动力在发展的过程中应当合理规划、适度发展而不是过度超前，并且机车最高速度目标值一定要谨慎确定，务必保证行车安全。
2）加强计算机网络控制。
现代高速动车组合和重载货运列车中广泛采用了计算机网路及控制技术，使得控制性能和精度都有大幅度提高，机车上的相关设备可以通过网络相互连接起来组成一个有机的整体，形成控制、诊断和監控的技术平台，从而实现机车系统化、信息化和智能化。
例如在日本，调度中心的乘务指导者和检修基地甚至可以实时调用某一列正在运行中的高速列车司机台上显示的信息界面，极大地方便了司乘人员的现场指导和事后的分析工作。
3）研究交流电动机调速控制。
交流传动机车相对于传统的交直传动和直流传动有着十分优越的性能，目前国际上的主流形式是异步交流牵引电动机调速系统，该系统采用矢量控制、直接力矩等先进技术，另外，该系统采用大规模集成电路的高速运算芯片DSP等专用芯片，使得三相交流传动系统在控制特性、抗干扰能力以及调节特性方面得到进一步的提升和完善，有利于机车安全稳定地运行。
因此，我国应当提高交流传动技术的系统设计和集成，不断完善交流电动机调速控制技术，这将是我国机车今后发展和创新的趋势。
总而言之，我国铁路机车牵引动力经历了很长一段时间的发展，总结了其中的规律经验，也为我国研究开发新一代机车提供了有力的理论和实践基础，然而我国在机车牵引动力方面和西方先进国家之间还存在着较大的差距，因此我们需要对机车牵引动力不断改进创新，力争达到国际先进水平。