高速铁路机车和车辆技术

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1、第三节传动方式与传动装置常见传动的种类：离合器+机械变速装置液力变扭器电力传动+牵引电机高速列车的牵引传动绝大部分采用电力牵引传动方式，即使个别采用内燃牵引的高速列车也采用电传动方式。因此可以说，高速列车的牵引传动毫无例外地一律采用电传动方式。电传动方式电传动方式就是将外部输入的能源(如电力动力车)或本身产生的能源(如内燃动力车)通过一整套电能变换和传递装置，将电能转换为机械能，驱动功轮轮对以牵引列车。这种电能变换和传递装置称为电传动装置。电传动方式的分类按照电传动装置所采用的牵引电动机的类型，电传动方式可分为两大类：(1)以直流(或脉流)牵引电动机为动

2、力的直流电传动方式；(2)以交流牵引电动机为动力的交流电传动方式。交流电传动方式又根据采用的同步或异步牵引电动机的不同分为交流同步电传动方式和交流异步电传动方式。早期投入运用的高速列车大部分采用直流电传动方式。但随着大功率可控硅变流技术的发展，使三相交流传功技术得到了实际应用，从而相继出现了交流同步传动方式、交流异步传动方式，这是科技进步的必然趋势。1．直流电传动直流电传动依其牵引供电系统的不同分为直—直电传动和交—直电传动。直—直电传动是指由直流供电系统供电、直流牵引电动机为动力的传动方式直—直电传动动力车的原理图动力车通过受电弓从接触网获得直流电源(

3、电源电压大多为1500伏或3000伏)，电能直接供给直流牵引电动机，转变为机械能后通过一整套齿轮传动装置驱动动力车的动轮。法国最早开行的巴黎一波尔多间的高速列车(最高速度为200公里／小时)的动力车就是由1500伏直流供电系统受电，采用的直—直传动方式。直—直电传动的特点直—直电传动的设备简单、技术可靠，因此在铁路电气化早期发展阶段占有主导地位。但随着列车速度和重量的提高，要求牵引功率有更大的增长，而直—直电传动由于本身一系列的不足，如接触网电压受直流牵引电动机电压的限制而不能大幅度提高、接触网使用的有色金属较多、牵引变电所数量多等，故而直—直电传动不可

4、能得到进一步的发展。目前个别国家的高速列车动力车采用直—直电传动方式，是不得已沿用既有电气化铁路直流供电系统的结果。从50年代开始新建的电气化铁路则大都采用单相工频交流供电系统，其传动方式转为交—直电传动。交—直电传动交—直电传动是指由单相交流供电系统供电(供电频率可为工频或低频)、脉流牵引电动机为动力的传动方式。交—直电传动动力车的原理图动力车通过受电弓从接触网获取单相交流电源(电源电压为25干伏、频率50赫兹，个别北欧国家采用15千伏。162/3赫)，经电源变压器降压后再由整流装置将交流电变换为直流电，再经平波电抗器向脉流牵引电动机供电，实现电能向机

5、械能的变换。目前世界上一些国家的高速列车，如日本的0系列、100系列、法国的TGV-PSK、英国的IC225、意大科的ETR450等高速列车均采用这种交—直电传动方式。法国TGV—PSE高速列车动力现以法国TGV—P3E高速列车动力车的传动为例。该列车由前后2节动力车和中间8节拖车组成，动力车采用双流制的电传动方式，即能在两种不同的电流制式下工作的一种电传动方式。动力车(采用的直流牵引电动机)既能在直流供电制下、又能在交流供电制下工作。这是法国为了解决直流供电与交流供电区段衔接而采用的一种方式(有的欧洲国家为了实现国际联运还采用三流制、四流制的电传动方式

6、)。法国TGV—PSE高速列车原理图TGV—PSE高速列车在旧线上运行时，由电压为1.5千伏的直流电网供电，最高速度不超过200公里／小时，在单相交流25千伏、50赫兹供电条件下运行时，动力车能发挥它的全部功率，最高速度可达260公里／小时。每台动力车设有三个电气柜，分别向同一转向架上安装的两台直流串激牵引电动机供电。电力牵引从直流制转为交流制是铁路电气化的—大技术进步，因为单相工频交流制具有一系列的优点：（1）可以大大提高动力车的牵引功率，为高速运行提供最根本的前提条件；(2)可以实现高压输电，减少变电站的数量，从而降低电气化的初期投资；(3)大大减少

7、有色金属用量(约可减少60％左右)；(4)可以降低能耗约l／3，从而减少运营支出；(5)可以避免直流电腐蚀地下设施。2，交流电传动交流电传动是以交流牵引电动机为动力的一种电传动方式。交流牵引电动机包括：单相整流子牵引电动机、三相同步牵引电动机、三相异步牵引电动机。它们之中，无换向器的交流牵引电动机，与直流牵引电动机相比具有功率大、转速高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、运用可靠、维修方便等优点。在相当长的—段时间内，采用这类交流牵引电动机为动力的传动方式终因调速不便和效率较低而未被应用。直到70年代，由于电子技术的飞速发展，特别是晶闸管技术和大功率逆变

8、技术的逐步成熟，使得在大功率条件下交流电的变频得以顺利实现，从而可以使交流牵引电