城市轨道车辆牵引系统的设计

城市轨道车辆牵引系统的设计： 计算车辆的空载，满载，超载的重量？ 车体的主要技术参数： （1） 列车的车型：A 型车 （2） 列车的编组方式：6 节编组，4 动 2 拖 （3） 列车的长 139.4m , 宽 3m （4） 列车的最高运行速度 80km/h （5） 列车每辆车自重：M；37.5t ， Tc ；33.5t （6） 列车额定载重每平方米 6 人，超载时载重每平方米 9 人 ，每人平均重量 60kg （7） 动荷系数一般取 0.1 （8） 纵向压缩载荷 250—800KN，纵向拉伸载荷 150—600KN 之间 （9） 扭转载荷 40KN.m ，构造速度 80—120km/h （10） 列车的轴重为 16t （11） 车体的材料：铝合金 （12） 转向架形式：跨座式无摇枕转向架 （13） 牵引电机的功率 105KW,列车牵引总功率 1260KW, （14） 电气控制方式：矢量控制 VVVF （15） 列车齿轮传动比 6.55 （16） 供电电压：DC1500v，供电电流直流 750A, （17） 受流方式：轨道梁两侧刚性接触网 （18） 制动装置：模拟式电空制动装置 （19） 带双司机室 以上数据来自（ 《轨道交通车辆概论》 ，第二版（张凡，钱转贤主编）——西南交通大 学出版社）——表 2.1，表 2.2。 动车：车辆自身具有动力装置（动轴上装有牵引电机）具有牵引与载客双重功能。动车又分 带受电弓和不带受电弓； 拖车：车辆不装备动力装置，需动车牵引拖带的车辆，仅有载客功能。拖车可设置司机室， 也可带受电弓。 本车车辆设置： 〔A 拖车（带驾驶室）——B 动车——B 动车——B 动车——B 动车—— A 拖车（带驾驶室） 〕 计算： 列车自重：37.5*4+33.5*2+16=233 t 列车面积：长 139.4 m* 宽 3m =418.2 ㎡ 列车的额定载客量：418.2 ㎡*6 人/㎡= 2509.2 人 列车的超载载客量：418.2 ㎡*9 人/㎡=3763.8 人 列车的额定载重量：2509.2 人*60kg=150.552 t 列车的超载载重量：3763.8 人*60kg=225.828 t 列车的空载重量：233 t 列车的满载重量：150.552 t +233t =383.552 t 列车的超载重量：255.828 t +233t =488.828 t
据以上优缺点分析，选择交流电动机，交流电动机有三相和单向之分，同步和异步之分 ，三相交流异步电动机因其结构简单，工作可靠，维护方便价格便宜等优点，应用更为 广泛。
电机转速和扭矩（转矩）公式
功率：P=F*V/1000(P=计算功率 KW，F=所需拉力 N，工作机线速度 M/S)
转速公式：n＝60f/p (n＝转速，f＝电源频率，p＝磁极对数)
交流电机： 交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。 由于交流电力系统的巨大发展， 交流电机已成为最常用的电机。交流电机与直流电机相比，由于没有换向器（见直流电机的 换向），因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电流、大容量 的电机。交流电机功率的覆盖范围很大，从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。20 世纪 80 年代初，最大的汽轮发电机已达 150
黏着系数： μ =Fi /Pi （Fi ：轮轨产生的切向力；Pi μ =0.245
1+0.050 ϑ 1+0.100 ϑ
：动轮对的正压力）
(JR 即有线电动车)
城市轨道交通车辆运行的速度—阻力系数关系式如下： rR ω=(1.65+0.0247μ)mM +(0.78+0.0028v)mT +(0.028+0.0078(n-1)v 2 rR ：阻力系数； Ω：列车总重量 μ：列车速度 mM ：编组中动车总重量 mT ：编组中拖车总重量 n：编组车辆总重
其实直流电机也可以用交流电驱动，具体要看直流电机的定子构造，如果是 激磁定子，并以硅钢片做成的铁芯，那么这个电机就能以交流电驱动。通常所说 “直流电机”就是指以整流子换向的碳刷电机，此种电机效率高、转速开放，因此 在重量或尺寸相同的条件下， 利用其高转速特性获得数倍于交流电机的功率，因 此广泛应用于对体积和重量都十分敏感的手提电动工具上。 直流电机的高转速特 性同时也是它的致使缺点，它的转速受自身构造、供电电压及负载轻重而决定， 所以过去在负载变化较大的场合都不用它。但是现在随电子工业的快速发展，半 导体开关器件的价格迅速下降， 有了半导体开关器件的加入，直流电机的高效小 巧的固有优势被从新整合，成为高效、小巧、稳定、可控、廉价的动力源。 直流电机还有一个缺点是碳刷和整流子存在磨损，因此有个寿命限制，并且噪音 也较大，而主要磨损对象是碳刷，不过更换也很方便。现在有一种“无刷永磁直 流电机”能保持原“直流电机”的优点， 省去碳刷和整流子铜头但增加了大量电子电 路，失去成本优势但不存在整流子拉弧问题所以功率可以做成传统“直流电机”的 数倍甚至数十倍，是未来电机的主流方向，但“无刷永磁直流电机”从其构造机理 来说不属于“直流电机”而更接近于交流电机。
扭矩公式：t=9550p/n （t 是扭矩，单位 n·m r/min）
；p 是输出功率，单位 kw
；n 是电机转速，单位
电机功率是在额定电压，额定频率下满载运行时电机轴上输出的机械功率， P(电机功率)=1.732×U（额定电压）×I（额定电流）×Cosφ（功率因数）×η（效率）.
牵引电机的额定功率为 207kw 磁极对数 磁场转速 电源频率取 50HZ P N r/min 1 3000 2 1500 3 1000 4 750 5 600 6 500
不适合大功率电机。 机械制动：优点：定位准确，制动效果较好；缺点：产生机械撞击，对设备、结构等损伤较 大。 为了减少机械摩擦，应尽量采取无污染的制动方式，最好的方法就是采用动力制动（电 气制动） 。由于现代城市轨道交通车辆一般都是电力牵引的动车组，采用直流或交流电动机 作为牵引动力，以电气制动作为主要制动方式，电动车组中既有动车又有拖车，除了拖车没 有电动机只能使用摩擦制动外，所有的动车都可以进行动力制动（电气制动） ，还可以承担 部分拖车的制动力。 动力制动就是列车制动时将所有牵引电动机工况转变为发电机工况， 将列车动能转化为 电能转化而来的电能再通过两种方式—反馈给供电接触网或消耗在电阻器上的方式将电能 消耗掉。通过转换器和受电器（受电弓）将电能反馈给供电触网，提供本车辅助电源或同一 电网中相邻运行的列车使用的方式，就是再生制动，又称为反馈制动。如果触网电压太高， 不能接受反馈电能，电能只能通过列车上的电阻器发热消耗，转变成热能散发到大气中去， 叫电阻制动（能耗制动） 。
轨道车辆的制动方式：
电气制动与机械制动相比有何优点、缺点：
机械制动均为制动的方式，电气制动是通过与驱使设备运动的运转方式相 反的电气连接方式从而使设备达到加速停止的效果； 机械制动则是通过物理力学 方式抑制设备的现有运动。 举个例子说，用电机驱动一台搬运设备从 A 点出发，到 B 点停止，想要这台搬 运设备在指定的 B 点准确停止，可以使用电气制动与机械制动两种方式，使用 电气制动的话，就是在搬运设备到达 B 点时切断正转接触开关，瞬时换为反响 接触开关，使搬运设备短暂反转，从而减小因惯性而产生的滑动距离，减小定位 误差；使用机械制动的话，则只需在 B 点设置一挡块即可，则搬运设备到达 B 点时，可以在撞击到挡块后在 B 点准确停止。 优缺点比较：电气制动：优点：方法科学，可减小设备损伤；缺点：产生惯性滑动，因此
电机的选择： 直流电机和交流电机的优缺点？ 直流电机：
优点：起动和调速性能好，调速范围广平滑，过载能力较强，受电磁干扰影响小 缺点：与异步电动机比较，直流电动机结构复杂，使用维护不方便，而且要用直 流电源，防空转性能较差；换向器与电刷，因而带来了较大的体积与重量，容易产生环火 以及繁杂的维护问题， 应用：一般用于起动和调速性能要求高的场合，或一些特殊场合，如直流测速发 电机等。