電力牽引與控制

前言

　　電力牽引是我國最主要的軌道交通牽引方式。近年來我國軌道交通發(fā)展迅猛，從以往單一的鐵路形式發(fā)展成為包括高速鐵路、城際客運(yùn)專線、城市地鐵和輕軌以及磁浮列車等在內(nèi)的多種形式，軌道交通已經(jīng)成為人們出行選擇的最重要的交通方式。隨著軌道交通的發(fā)展，電力牽引技術(shù)也得到了極大地提高和發(fā)展。目前電力牽引系統(tǒng)已經(jīng)基本上都采用了交流傳動(dòng)系統(tǒng)，微機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、FPGA和智能控制等先進(jìn)技術(shù)都在電力牽引系統(tǒng)中獲得了廣泛的運(yùn)用，新型的電力牽引和控制系統(tǒng)在不斷涌現(xiàn)。　　為了適應(yīng)軌道交通電力牽引與控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，本書在編寫的過程中做了以下幾個(gè)方面的努力：　　1.盡可能比較全面地反映當(dāng)前電力牽引系統(tǒng)的狀態(tài)和水平，并力求在理論上也有一定的深度?！　?.內(nèi)容力求結(jié)合實(shí)際，將當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)和技術(shù)結(jié)合進(jìn)書中?！　?.介紹各方面的先進(jìn)技術(shù)?！　?.力求對(duì)電力牽引與系統(tǒng)做一個(gè)比較全面的介紹，以適應(yīng)不同層次人員的需求。　　全書內(nèi)容共分8章，第1章介紹了電力牽引系統(tǒng)的發(fā)展歷程以及我國電力牽引的發(fā)展：第2章從輪軌關(guān)系的作用論述了電力牽引的基本原理，以及黏著、牽引特性、牽引運(yùn)動(dòng)方程等基本概念；第3章介紹了電力牽引系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成及主要部件和設(shè)備：第4章較詳細(xì)地介紹了直流牽引系統(tǒng)的基本原理和控制模式；第5章主要介紹了交流牽引系統(tǒng)的工作原理和控制模式；第6章對(duì)電氣制動(dòng)的原理及各種電氣制動(dòng)方式做了分析，并介紹了實(shí)際運(yùn)用的電阻制動(dòng)及其控制；第7章對(duì)黏著控制這個(gè)軌道交通牽引中特有的問題做了論述和介紹，并運(yùn)用實(shí)際系統(tǒng)對(duì)黏著控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析；第8章對(duì)微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了論述，介紹了典型的控制網(wǎng)絡(luò)及控制系統(tǒng)?！　”緯诰帉戇^程中得到了錢存元老師的協(xié)助，楊超、周宇恒、莊凌昀、蔡蕾、徐磊、胡浩等為本書做了一些文字和插圖方面的工作，全書由劉友梅主審，在此一并致謝！　　由于編著者的水平有限，書中難免存在錯(cuò)誤和不妥，殷切期望讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地闡述了電力牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成和基本原理。主要內(nèi)容包括：電牽引基本原理、電力牽引系統(tǒng)、直流牽引系統(tǒng)、交流牽引系統(tǒng)、電氣制動(dòng)、列車微機(jī)控制系統(tǒng)等。  　本書可作為鐵路機(jī)車車輛專業(yè)、軌道交通車輛專業(yè)、電力牽引專業(yè)與電氣傳動(dòng)專業(yè)的本科生教材，也可作為相關(guān)專業(yè)碩士研究生和從事軌道交通牽引與控制方面技術(shù)工作的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

1 緒論　1.1 牽引動(dòng)力的配置　1.2 電力牽引控制的要素　1.3 電力牽引的歷史　1.4 我國電力牽引的發(fā)展歷史　復(fù)習(xí)思考題2 電牽引原理　2.1 牽引基礎(chǔ)　2.2 輪軌滾動(dòng)接觸理論　2.3 列車運(yùn)動(dòng)方程　2.4 牽引特性　2.5 牽引計(jì)算　復(fù)習(xí)思考題3 電力牽引系統(tǒng)　3.1 電力牽引系統(tǒng)的供電制式　3.2 電力牽引系統(tǒng)的主要設(shè)備　3.3 電力牽引系統(tǒng)的類型　3.4 牽引系統(tǒng)電路　復(fù)習(xí)思考題4 直流牽引系統(tǒng)　4.1 直流牽引電動(dòng)機(jī)的牽引性能　4.2 直流牽引系統(tǒng)的牽引特性　4.3 牽引變流裝置　4.4 直流牽引系統(tǒng)的控制　4.5 直流牽引系統(tǒng)的應(yīng)用　復(fù)習(xí)思考題5 交流牽引系統(tǒng)　5.1 概述　5.2 交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速　5.3 交流牽引系統(tǒng)的逆變器　5.4 交流牽引系統(tǒng)的控制　5.5 交流牽引系統(tǒng)的運(yùn)用　復(fù)習(xí)思考題6 電氣制動(dòng)　6.1 概述　6.2 電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)原理　6.3 電阻制動(dòng)　6.4 再生制動(dòng)　復(fù)習(xí)思考題7 黏著控制　7.1 概述　7.2 黏著控制模式　7.3 黏著控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)　7.4 內(nèi)燃機(jī)車的黏著控制系統(tǒng)　7.5 電力機(jī)車的黏著控制系統(tǒng)　復(fù)習(xí)思考題8 列車微機(jī)控制系統(tǒng)　8.1 列車微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　8.2 車載微機(jī)MCV的組成　8.3 列車控制網(wǎng)絡(luò)　8.4 微機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例　復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。?）輪軌間的滑動(dòng)摩擦　　輪對(duì)（包括動(dòng)輪對(duì)和從動(dòng)輪對(duì)）在鋼軌上滾動(dòng)時(shí)還伴隨著縱向和橫向的滑動(dòng)。造成這些滑動(dòng)的主要原因是車子踏面的形狀為圓錐形。在與鋼軌接觸時(shí)產(chǎn)生多個(gè)接觸點(diǎn)，且各接觸點(diǎn)直徑不同；同一輪對(duì)的兩輪直徑不完全相同；列車的繞行運(yùn)動(dòng)；輪對(duì)裝配的誤差等。　　車輪與鋼軌滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的阻力。車輪在鋼軌上滾動(dòng)的同時(shí)，還發(fā)生縱向和橫向的滑動(dòng)。其主要原因如下：　?、佘囕喬っ鏋閳A錐形，而且鋼軌是面接觸，各接觸點(diǎn)直徑不等?！　、谕惠唽?duì)的兩輪直徑不等?！　、圯唽?duì)裝配不正確。　?、芰熊嚨纳咝芜\(yùn)動(dòng)等?！　∵@部分滑動(dòng)摩擦所消耗的機(jī)車牽引力約為0.2～0.3kg／t。為減少滑動(dòng)摩擦阻力，應(yīng)保持機(jī)車車輛走行部分的良好狀態(tài)?！　。?）沖擊和振動(dòng)造成的運(yùn)行阻力　　列車在運(yùn)行中，由于鋼軌接縫，軌道不平以及車輪踏面擦傷等原因，使列車發(fā)生上下振動(dòng)，同時(shí)，車輛之間還經(jīng)常發(fā)生縱向的和橫向的沖擊與振動(dòng)，所有這些振動(dòng)和沖擊都消耗列車動(dòng)能及機(jī)車牽引力，因此可以看成是列車運(yùn)行的阻力?！　〔捎瞄L鋼軌、保護(hù)車輪踏面及做好線路養(yǎng)護(hù)工作，都是減少這部分阻力的有效措施?！　。?）空氣阻力　　空氣阻力包括正面阻力、表皮摩擦以及列車表皮與空氣摩擦產(chǎn)生的渦流損失?？諝庾枇χ饕Q于列車的速度。其大小與相對(duì)速度的平方成正比。另外空氣阻力還與列車的最大截面積、列車表面形狀、材質(zhì)以及空氣密度有關(guān)。采用流線型列車對(duì)于減少列車的空氣阻力有著重要意義。試驗(yàn)證明，高速運(yùn)行的列車采用很好的流線型可以減少50％的空氣阻力?！　∩鲜鑫宸N因素隨著列車速度的變化而呈現(xiàn)不同的影響。起動(dòng)時(shí)幾乎沒有空氣阻力，以軸頸與軸承的摩擦阻力為主，另外起動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)摩擦比運(yùn)行中要大得多。低速運(yùn)行時(shí)軸頸與軸承的摩擦阻力占較大的比例；速度提高后輪軌間的滑動(dòng)摩擦、沖擊振動(dòng)和空氣阻力的比重逐漸加大；高速運(yùn)行時(shí)基本阻力以空氣阻力為主，因此高速列車的外形設(shè)計(jì)顯得特別重要?！　】偟膩碚f，基本運(yùn)動(dòng)阻力取決于許多因素，而且其中有些因素甚至還很難計(jì)算。因此，對(duì)機(jī)車車輛來說，基本阻力是用實(shí)驗(yàn)方法來決定總值的，而不是分成幾部分求的。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再總結(jié)出計(jì)算基本阻力的經(jīng)驗(yàn)公式。　　2.附加阻力　　附加阻力是列車運(yùn)行在某一條件下才產(chǎn)生的阻力。附加阻力主要有坡道阻力、曲線阻力、隧道空氣附加阻力和其他附加阻力?！　。?）坡道阻力　　列車在坡道上時(shí)，由于重力沿坡道下坡方向的分力形成坡道阻力。根據(jù)上、下坡情況不同，坡道阻力有正、負(fù)之分。理論上來說負(fù)坡道阻力實(shí)際上起牽引力的作用。

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