第十一章车辆总体设计-第四讲

第六节车辆牵引方式、车辆动

力学及车辆结构强度的考虑

一、列车牵引方式

1、牵引力：

由动力传统装置引起的与列车运行方向相同的外力，这是司机可以控制的使列车发生运动或加速的力。轮轨之间的粘着牵引力的计算公式Fu=Pf×μj=(Pu×g)×μj

Pu——机车粘着重量全部动轴荷载之和；g——轴力加速度；uj——计算粘着系数。

粘着系数μj

运行速度

粘着系数与运行速度的关系图可以看出

牵引力的大小与动轴的荷载及计算粘着系数有关。同时，牵引的特性（各类机车）都有相同的特点，即：速度越高，牵引力下降越多，而速度越高，阻力越大P=f(v2),因此就可能出现牵引力无法达到的情况。解决方法

①增加牵引吨位轴重由23吨变成25吨②增加动轴数量

2轴变3轴多台机车重联运行动力分散成动车组运行2、列车牵引方式动力集中：机车牵引方式动力分散：动车牵引方式机车牵引的旅客列车“和谐号”电力机车牵引的货物列车大秦线组合列车图大秦线开行3种编组2万t重载组合列车示意最新最早组合2万t列车有3种模式一是由1台HXD机车牵引105辆C80型与另一台HXD机车牵引105辆C80型组合，尾部加可控列尾装置（简称1+1+可控列尾模式）；二是由2列编组105辆的C80型单元万吨列车连挂而成，列车前部1台SS4型机车牵引，中部2台SS4型机车重联牵引，尾部连挂1台SS4型机车（简称1+2+1模式）；三是由4列编组51辆的C80型单元列车（每列由SS4机车牵引）连挂而成（简称4×5000t模式）。动车组旅客列车3.动车集中和动力分散动车组的区分动力集中动力分散动车组从动力集中到动力分散3、动力分散牵引方式的特点

1.多动力单元组成，冗余性高，运行可靠性高；2.牵引力分散，降低车身强度要求，实现轻量化；3.全部车辆为乘客车厢，定员多，运量大，效率高；4.牵引设备分散在地板下，轴重轻且轴重分布均匀，对线路影响小；5.动轴数量多，粘着要求低，受气候等环境条件影响小；6.使用电气制动多，减小机械制动部件磨耗，节能；7.电气和机械制动联合使用，性能稳定，安全性高

牵引功率大

轴重小

启动加速性能好

可靠性高

列车利用率高

编组灵活

动力分散动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向。动力分散动车组优点:日本E2-1000国外典型的高速动车组日本700系日本700系动车组（动力分散）

法国TGV（动力集中）法国AGV法国AGV（动力分散）德国ICE3（动力分散）西门子动车组350km/h（动力分散）二、车辆动力学性能

对车辆的转向架的性能提出相应的要求，主要方面为：①车辆的振动性能：垂向、横向、纵向；②曲线通过；③蛇形运动；④车辆运行品质及其相关评估指标。这些都会涉及到如下方面的设备，零件的设计与选择。车辆的轮径：货车840、客车915、860，轮踏面的形式。轴型：

D、E轴，空心车轴转向架与底架的接口形式：心盘承载、旁承承载、牵引铰。基础制动方式：闸瓦制动、盘形制动弹簧的型式、柔度与刚度：钢弹簧、橡胶弹簧。轴箱定位的形式与刚度。抑制蛇行适动的阻尼形式及技术参数。减振阻尼形式参数，液压减振器的型式。轴承的选择构架或侧架摇枕的结构型式，制造方式（铸造、焊接水平），结构尺寸及相关尺寸。（如固定轴距等）动力学性能分析方法使用专业的软件进行模拟和仿真部分可使用试验方法三、车体结构强度1．充分了解作用在车辆上的各类载荷①垂向静载荷，包括自重、载重和整备重量。②垂向动载荷。③侧向力包括离心惯心力和风力。④纵向冲击力及由它产生的纵向惯性力。⑤制动时产生的力，包括制动系统中的力和制动时产生的惯性力。⑥车辆通过曲线时所受的钢轨横向作用力。⑦修理时加于车辆上的载荷。扭转载荷及垂向斜对称载荷。特种车辆的相关力：罐车内压力；散装粒状货物的侧向力；装卸机的作用力。2．充分了解作用在转向架上的载荷①垂向静载荷：心盘上的垂向力；侧架或构架上的垂向载荷。②垂向动载荷。③纵向力所引起的附加垂向载荷。④侧向力引起的附加垂向力。⑤侧向力及轮轨间作用力所引起的水平载荷。⑥垂向斜对称载荷。⑦制动时的载荷。

3．利用有限元分析方法对车辆的结构、强度进行分