交通运输设备——机车

1、第三节第三节 铁路车辆与牵引动力铁路车辆与牵引动力 一、铁路车辆一、铁路车辆 二、二、牵引供电设备牵引供电设备 三、三、铁路牵引动力铁路牵引动力 上次课程内容回顾上次课程内容回顾 第三节第三节 铁路车辆与牵引动力铁路车辆与牵引动力 本节要求：本节要求：了解车辆作用和分类；车辆技术经济参数的了解车辆作用和分类；车辆技术经济参数的 含义；识别车辆的基本标记含义；识别车辆的基本标记；机车的作用及分类；机车；机车的作用及分类；机车 牵引性能概念；内燃机车柴油机的工作原理；机车检修牵引性能概念；内燃机车柴油机的工作原理；机车检修 和运用。和运用。 掌握车辆的基本组成及各组成部分的作用掌握车辆的基本组成及

2、各组成部分的作用；电传动内燃；电传动内燃 机车能量转换过程；电气化铁道供电系统；电力机车三机车能量转换过程；电气化铁道供电系统；电力机车三 条电路的作用。条电路的作用。 重点：重点：走行部（转向架）的组成；空气制动机原理及特走行部（转向架）的组成；空气制动机原理及特 点点；电力传动内燃机车的传动原理；主电路的组成。；电力传动内燃机车的传动原理；主电路的组成。 二、牵引供电设备二、牵引供电设备 （一）电气化铁道的供电系统（一）电气化铁道的供电系统 （二）牵引变电所（二）牵引变电所 （三）接触网三）接触网 （一）电气化铁道的供电系统（一）电气化铁道的供电系统 电气化铁道供电系统示意图电气化铁道供电

3、系统示意图 （二）牵引变电所（二）牵引变电所 （三）接触网（三）接触网 接触网及接触网及AT供电方式供电方式* AT供电方式是在牵引网中增设正馈线和并联自藕变压器，供电方式是在牵引网中增设正馈线和并联自藕变压器， 将将牵引供电电压提高一倍牵引供电电压提高一倍，从而使得牵引网的载流能，从而使得牵引网的载流能 力大大增加，同时减少对通信线路干扰的一种供电方力大大增加，同时减少对通信线路干扰的一种供电方 式。式。AT供电方式不仅是电气化铁路减轻对通信线路的供电方式不仅是电气化铁路减轻对通信线路的 干扰影响的有效措施之一，而且对牵引供电系统有较干扰影响的有效措施之一，而且对牵引供电系统有较 好的技术经

4、济指标措施，己被许多发展电气化铁路的好的技术经济指标措施，己被许多发展电气化铁路的 国家研究和采用。国家研究和采用。 （三）接触网（三）接触网 接触网接触网 在不同的国家和地区有不同的叫法：在不同的国家和地区有不同的叫法： - Overhead contact system (OCS)Europe, except UK and Spain - Overhead line equipment (OLE or OHLE)UK - Overhead equipment (OHE) UK, India, Pakistan and Malaysia - Overhead wiring (OHW)Aust

5、ralia - CatenaryUnited States, India, UK, Singapore (North East MRT Line), Canada, France (french:Catnaire) and Spain. 一、电气化铁道供电系统一、电气化铁道供电系统 架空式接触网的结构示意图架空式接触网的结构示意图 架空式接触网组成架空式接触网组成 三、铁路牵引动力三、铁路牵引动力 概述概述 （一）（一）电力机车电力机车 （二）（二）内燃机车内燃机车 （三）机车牵引性能概念（三）机车牵引性能概念 （四）机车牵引重量标准（四）机车牵引重量标准 概述概述 l1、机车类型、机车类型

6、l2、机车运用、机车运用 l3、蒸汽机车概要、蒸汽机车概要* 1、机车类型、机车类型 l从运用上分：从运用上分： 客运机车、货运机车、调车机车客运机车、货运机车、调车机车 l从原动力分：从原动力分： 蒸汽机车、内燃机车、电力机车蒸汽机车、内燃机车、电力机车 2、机车运用、机车运用 （1）机车交路）机车交路(locomotive routing) l定义定义 机车交路又称机车牵引区段，是指机车担当运输任务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，即机车从机务段所在站到折返段所的固定周转区段，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。在站之间往返运行的线路区

7、段。 l机车运用方式：机车运用方式： （1）肩回运转制）肩回运转制 （2）循环运转制）循环运转制 机车运用方式示意图机车运用方式示意图 2、机车运用、机车运用 （2）乘务制度和乘务方式）乘务制度和乘务方式 l包乘制、轮乘制包乘制、轮乘制 l乘务员换班有：立即折返、外段驻班、随乘乘务员换班有：立即折返、外段驻班、随乘 三种乘务制度。三种乘务制度。 前进型蒸汽机车前进型蒸汽机车 3、蒸汽机车概要、蒸汽机车概要* 3、蒸汽机车概要、蒸汽机车概要* 蒸汽机车蒸汽机车(steam locomotive)主要组成：主要组成： l锅炉、汽机、锅炉、汽机、走行部、车架、走行部、车架、煤水车、煤水车、车钩缓车钩

8、缓 冲装置以及制动装置等。冲装置以及制动装置等。 l解放型和建设型机车 货运 l胜利型和人民型机车 客运 lFD型机车和前进型机车 大型货车 中国蒸汽机车发展史中国蒸汽机车发展史 传说中的中国第一辆蒸汽机车：传说中的中国第一辆蒸汽机车： Rocket of China（中国火箭）（中国火箭） 蒸汽机车、内燃机车、电力机车热效率图蒸汽机车、内燃机车、电力机车热效率图 （一）电力机车（一）电力机车 电力机车的优点：电力机车的优点： l1、可制成大功率机车，运输能力大；、可制成大功率机车，运输能力大； l2、启动快、速度高、爬坡性能好；、启动快、速度高、爬坡性能好； l3、不污染空气，劳动条件好；、

9、不污染空气，劳动条件好； l4、运营费用低；、运营费用低； l5、可利用多种能源。、可利用多种能源。 （一）电力机车（一）电力机车 v我国从年开始修建宝鸡我国从年开始修建宝鸡凤凤 州电气化铁路至州电气化铁路至2005年底，我国电气化年底，我国电气化 铁路突破铁路突破两万公里两万公里 ，总长跃世界第三。总长跃世界第三。 v排名前两位的国家？排名前两位的国家？ v现在：现在： v2012年年12月月1日哈大高铁正式开通，中日哈大高铁正式开通，中 国电气化铁路总里程在国电气化铁路总里程在54年突破年突破4.8万公万公 里，超越了原电气化铁路世界第一的俄里，超越了原电气化铁路世界第一的俄 罗斯，跃升为

10、世界第一位。罗斯，跃升为世界第一位。 电气化铁路里程图电气化铁路里程图 0 0 20002000 40004000 60006000 80008000 1000010000 1200012000 1400014000 1600016000 1961年1961年1977年1977年1996年1996年2000年2000年 里程(公里)里程(公里) 91 1033 10000 15000 （一）（一）电力机车电力机车 1、电力机车的基本组成、电力机车的基本组成 l电力机车主要由车体、车底架、走行部、车电力机车主要由车体、车底架、走行部、车 钩缓冲装置、制动装置和钩缓冲装置、制动装置和一整套电气设备

11、一整套电气设备组组 成。成。 l轴列式轴列式3030 电力机车电力机车 韶山韶山4型电力机车型电力机车 （一）（一）电力机车电力机车 2、电力机车的电气设备及其电路、电力机车的电气设备及其电路 l（1）主电路）主电路 l（2）辅助电路）辅助电路 l（3）控制电路）控制电路 电力机车电气回路示意图电力机车电气回路示意图 （一）（一）电力机车电力机车 l（1）主电路）主电路 （一）（一）电力机车电力机车 l（2）辅助电路）辅助电路 辅助电路电源来自牵引变电器的辅助绕组，通辅助电路电源来自牵引变电器的辅助绕组，通 过劈相机将单相交流电转变成三相交流电后，过劈相机将单相交流电转变成三相交流电后， 供给

12、牵引通风机、油泵机组和空气压缩机等辅供给牵引通风机、油泵机组和空气压缩机等辅 助电机使用。助电机使用。 （一）（一）电力机车电力机车 l（3）控制电路）控制电路 控制电路将主电路和辅助电路中各电气设备的控制电路将主电路和辅助电路中各电气设备的 控制电器（包括各种控制开关、接触器、电空控制电器（包括各种控制开关、接触器、电空 阀等）同电源、照明、信号等的控制装置连成阀等）同电源、照明、信号等的控制装置连成 一个电系统。一个电系统。 （二）内燃机车（二）内燃机车 l内燃机车内燃机车(diesel locomotive)的动力源是内燃的动力源是内燃 机（柴油机）。机（柴油机）。 l内燃机采用传动装置

13、的必要性：内燃机采用传动装置的必要性： 柴油机的特性不能满足机车牵引性能的要求。柴油机的特性不能满足机车牵引性能的要求。 （二）内燃机车（二）内燃机车 v内燃机车分类：内燃机车分类： 1、电力传动内燃机车电力传动内燃机车 2、液力传动内燃机车液力传动内燃机车 1、电力传动内燃机车、电力传动内燃机车 （1）传动类型：）传动类型： l直直直流电力传动直流电力传动 l交交直流电力传动直流电力传动 l交交直直交电力传动交电力传动 l交交交流电力传动交流电力传动 1、电力传动内燃机车、电力传动内燃机车 （2）机车总体布置：）机车总体布置： l以东风以东风4型内燃机车为例型内燃机车为例 东风东风4型内燃机

14、车型内燃机车 东风东风4型内燃机车总体布置图型内燃机车总体布置图 1、电力传动内燃机车、电力传动内燃机车 （3）内燃机车组成）内燃机车组成 l柴油机、传动装置柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、走行部、车体、车底架、 车钩缓冲装置、制动装置、车钩缓冲装置、制动装置、辅助装置辅助装置等。等。 1、电力传动内燃机车、电力传动内燃机车 1）柴油机）柴油机 2）传动装置）传动装置 3）走行部）走行部 柴油机柴油机 1）柴油机）柴油机 四冲程柴油机工作情况：四冲程柴油机工作情况： l进气冲程进气冲程 l压缩冲程压缩冲程 l燃烧膨胀冲程燃烧膨胀冲程 l排气冲程排气冲程 四冲程柴油机工作情况示意图四冲程

15、柴油机工作情况示意图 2）传动装置）传动装置 l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）传动装置 主发电机主发电机(main generator) l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，产生感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。 2）传动装置）传动装置 牵引电动机牵引电动机(traction motor) l在定子形成的磁场作用下，使通有直流在定子形成的磁场作用下，使通有直流 电的转子（电

16、枢）转动，将电能转变成电的转子（电枢）转动，将电能转变成 机械能，向外输出，使机车运行。机械能，向外输出，使机车运行。 交交直流电力传动原理直流电力传动原理 交交直流电传动原理图直流电传动原理图 l总结总结 能量转换过程：能量转换过程： 热能热能 机械能机械能 电能电能 机械能机械能 交交直流电力传动原理直流电力传动原理 2）传动装置）传动装置 l机车运行方向的确定：改变牵引电动机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，就可控励磁绕组（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。 3）走行部）走行部 l机车走行部的作用机车走行部的作用 l东风东风4

17、型内燃机车转向架型内燃机车转向架 l轴列式轴列式 3030 3）走行部）走行部 l转向架转向架(bogie)组成：构架、旁承、轮对、轴组成：构架、旁承、轮对、轴 箱、弹簧减震装置、箱、弹簧减震装置、电机悬挂装置电机悬挂装置、牵引装置牵引装置、 基础制动装置、基础制动装置、撒沙装置撒沙装置等。等。 东风东风4型内燃机车转向架型内燃机车转向架 2、液力传动内燃机车、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 液力传动工作原理液力传动工作原理 2、液力传动内燃机车、液力传动内燃机车 （1）液力变扭器）液力变扭器(hydraulic) 1）基本组成：泵轮

18、、涡轮、导向轮）基本组成：泵轮、涡轮、导向轮 液力变扭器液力变扭器 2、液力传动内燃机车、液力传动内燃机车 2）变扭器的作用原理）变扭器的作用原理 l变扭器里充满工作油时，油从泵轮变扭器里充满工作油时，油从泵轮涡轮涡轮导向导向 轮轮泵轮循环往复，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。 l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。 l柴油机传出的大小基本不变的扭矩，经过变扭器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，能够满足机车牵引性能的后变成

19、的机车牵引力，能够满足机车牵引性能的 要求。要求。 2、液力传动内燃机车、液力传动内燃机车 3、液力传动过程、液力传动过程 液力传动过程示意图液力传动过程示意图 （三）机车牵引性能概念（三）机车牵引性能概念 NFV（常数）常数） F v O 机车理想牵引特性曲线机车理想牵引特性曲线 （四）机车牵引重量标准（四）机车牵引重量标准 1、机车牵引力、机车牵引力 F 2、列车运行阻力、列车运行阻力 W 3、制动力、制动力 B 4、牵引质量标准的确定、牵引质量标准的确定 Q （四）机车牵引重量标准（四）机车牵引重量标准 F货物列车牵引定数货物列车牵引定数 FjyP（w0ix）Q（w0”ix）g10-3

20、Q（yFjP（w0ix）g10-3）（）（w0”ix） g10-3 其中：其中： Fj机车的计算牵引力（机车的计算牵引力（N） P每台机车的计算质量（每台机车的计算质量（t） ix限制坡度的千分数限制坡度的千分数 w0、w0”机车、车辆单位基本阻力（机车、车辆单位基本阻力（NkN） y牵引力使用系数，取牵引力使用系数，取0.9 Q机车牵引重量（机车牵引重量（t） 牵引动力的发展牵引动力的发展 l牵引动力的现代化，是铁路运输科技进步的先牵引动力的现代化，是铁路运输科技进步的先 导。导。 1 1、动车组、动车组 v动车动车 世界各国铁路在旅客运输，特别是在城际间的世界各国铁路在旅客运输，特别是在城

21、际间的 旅客运输中，还大力发展动车组的运输方式。旅客运输中，还大力发展动车组的运输方式。 在客车上安装动力装置，使其既具有牵引动力，在客车上安装动力装置，使其既具有牵引动力， 又可以载客的客车叫动车。又可以载客的客车叫动车。 1 1、动车组、动车组 l动车组动车组 动车和附挂车编组而成的列车，叫动车组。动动车和附挂车编组而成的列车，叫动车组。动 车有司机室和客室，挂在动车组的两端；附挂车有司机室和客室，挂在动车组的两端；附挂 车与一般客车一样，只载旅客，没有动力装置。车与一般客车一样，只载旅客，没有动力装置。 高速动车组高速动车组 双层内燃动车组双层内燃动车组 1 1、动车组、动车组 l动车组的优点：动车组的优点： 由于动力装置分散在多辆动车上，动轴数多，由于动力装置分散在多辆动车上，动轴数多， 加速力大，速度高，对轨道的动力作用小，很加速力大，速度高，对轨道的动力作用小，很 适宜在站间距离短，行车密度大和客运量很大适宜在站间距离短，行车密度大和客运量很大 的城际间运输中运用。的城际间运输中运用。 2 2、磁悬浮铁路、磁悬浮铁路 v磁悬浮铁路上运行的列车，是利