牽引電機課程設(shè)計

1、課程設(shè)計任務(wù)書l 學(xué)生姓名： l 專 業(yè)： l 題 目： 牽引電機l 學(xué) 號： 2016年10月10日目錄 第1章 概述1.1 國外動車組發(fā)展綜述 第2章 高速動車組制動系統(tǒng) 2.1高速動車組制動系統(tǒng)概述 2.2動車組制動方式分類 2.3 動車組不同制動方式簡介 第3章 高速動車組制動控制系統(tǒng)3.1高速動車組制動系統(tǒng)組成及功能. 3.1.1制動控制系統(tǒng)工作原理3.1.2 制動系統(tǒng)的特點 3.1.3 制動控制規(guī)律3.1.4 制動系統(tǒng)的制動方式3.2高速動車組再生制動控制系統(tǒng)3.2.1再生制動控制系統(tǒng)工作原理3.3 單相四象限脈沖整流器控制方法研究3.4單相三電平四象限脈沖整流器控制原理 結(jié)論第1

2、章 概 述1.1 國外動車組發(fā)展綜述 速度是現(xiàn)代社會高效率的標志。世界交通運輸?shù)陌l(fā)展歷史，就是速度不斷提高的歷史。長期以來，世界鐵路的旅客列車運行速度一直保持在200km以內(nèi)。但是，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對運輸服務(wù)質(zhì)量的要求也愈來愈高。鐵路旅客列車原來的速度已遠不能滿足人們出行的要求。特別是20世紀70年代以來，世界出現(xiàn)了石油危機，公路堵塞，環(huán)境嚴重污染，己成為全球性的社會問題，嚴重影響了人類的生存和發(fā)展。為此，人們期望有一種能避免上述弊端，而且運能大、速度快、節(jié)約型的公共交通工具的出現(xiàn)。 從1964年日本東海道新干線開始投入高速運營，帶來了巨大的經(jīng)濟和社會效益，

3、自日本之后，法國、德國、意大利、西班牙、瑞典等國家相繼也都發(fā)展了不同類型的高速鐵路，且速度不斷刷新。為此，許多國家的政府從交通運輸發(fā)展的實踐不斷反思、總結(jié)，逐漸認識到旅客運輸應(yīng)該把高速鐵路作為發(fā)展的重點。在這樣的歷史背景下，使高速鐵路得到了迅速的發(fā)展。國外高速動車組的發(fā)展自1964年10月1日，世界上第一條高速鐵路4日本東海道新干線開通運營以來，動車組的運用隨著高速鐵路的發(fā)展日益廣泛。經(jīng)過40余年的發(fā)展，形成了以日本新干線、法國TGV和德國ICE高速動車組為代表的三大技術(shù)體系。各國動車組從本國實際需要出發(fā)，具有各自的技術(shù)特色，為推動世界鐵路向高速化發(fā)展起到了積極的作用。日本是世界上最早開行高速

4、動車組的國家。在日本計劃修建東海道新干線時，其高速動車組設(shè)計就已經(jīng)同步展開。0系新干線列車成為世界上最早運行的高速動車組。隨著新干線網(wǎng)絡(luò)的不斷擴大，為了在不同的線路條件下提高列車運行速度和乘客的舒適度，降低列車對環(huán)境的影響，相關(guān)企業(yè)與研究機構(gòu)在O系、100系、200系、IOON系列車的基礎(chǔ)上先后開發(fā)了300系、400系、500系、700系、N700系、800系、El系、EZ系、E3系、E4系等干線列車和WIN350、300X、STAR21、FAS幾CH、E954系等試驗列車，共有二十余種新干線用電動車組。自設(shè)計之初起，日本一直堅持采用動力分散作為其動車組發(fā)展模式。此外，日本新干線動車組的另一大

5、特點是注重新技術(shù)的運用，如主動、半主動懸掛和旋轉(zhuǎn)渦流制動、空氣阻力制動等技術(shù)均最早運用在新干線動車組上。其動車組輕量化、車輛空氣動力學(xué)設(shè)計水平已經(jīng)走在世界前列。 作為世界鐵路運輸最發(fā)達的國家之一，早在1955年3月29日，法國就創(chuàng)造了電力機車牽引列車331km瓜的速度記錄。1967年5月，CC一6500型電力機車牽引客車實現(xiàn)最高速度ZO0km小商業(yè)運行。然而隨著社會的發(fā)展，在20世紀70年代，迅速發(fā)展的公路和航空運輸使法國鐵路受到了前所未有的沖擊，傳統(tǒng)鐵路越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代社會對鐵路旅客運輸?shù)男枰?。同時，1964年日本新干線建成并投入運行也大大激發(fā)了法國鐵路同行的積極性。自1967年起，法國國

6、營鐵路公司(sNCD開始著手研究高速運輸。在設(shè)計制造高速動車組方面，法國首先是嘗試將航空用燃氣渦輪發(fā)動機用于鐵路動車組。1969年n月，法國研制成功了第一代ETG型燃氣輪動車組，最高試驗速度達到248km/h。此后，為了進一步提高燃氣輪動車組質(zhì)量，又研制出第二代ETG型燃氣輪動車組，最高試驗速度為260km/h。為了配合在巴黎一里昂建設(shè)高速鐵路，還研制了第三代TGV-ool型燃氣輪動車組，5節(jié)編組，1972年最高試驗速度達到381km小。1973年中東戰(zhàn)爭引起第一次世界石油危機后，法國開始將高速動車組技術(shù)政策轉(zhuǎn)向電力牽引，并率先在歐洲實行將速度、環(huán)保意識、充分利用能源、高新技術(shù)以及經(jīng)濟可靠性綜

7、合考慮的技術(shù)方針。1973年，法國研制出第一列27001電動組，1975年最高試驗速度達到309km小。，自1976年開始，法國開始著力研究交一直傳動的TGV一PSE動車組，并在1981年9月投入運用。此后，法國先后研制了交一直一交傳動的TG從A、TGV-R、TGV-ZN、TGV-TMST、西班牙AVE、TGV-PBKA、TGV-K等型號的高速動車組。其中，TGV-A325號車組于1990年5月在大西洋線創(chuàng)造了515.3km/h輪軌系統(tǒng)高速行車的世界記錄。在保持了17年后，該紀錄再次被打破， 2007年4月3日，法國試驗動車組V150創(chuàng)造了574.8km/h的高速鐵路試驗速度新紀錄。近年來，法

8、國國家鐵路已經(jīng)開始進行動力分散型電動車組的研究，與Alstom等共同設(shè)計的新型動力分散動車組AGV已投入試驗運行。 德國是一個鐵路歷史悠久的國家。與大多數(shù)歐洲國家一樣，德國鐵路在20世紀60年代也不得不面對公路和航空運輸帶來的巨大壓力。德國的政治家比其他歐洲國家更早地認識到了鐵路的重要性。早在1970年，原聯(lián)邦德國政府技術(shù)研究部就開始組織對未來長途運輸系統(tǒng)新技術(shù)的研究。但是在發(fā)展高速鐵路采用磁懸浮技術(shù)還是輪軌技術(shù)的問題上，德國經(jīng)過了曠日持久的討論，影響了德國鐵路高速化的進程，1973年和1976年動工修建的兩條高速新線進展緩慢。直到20世紀80年代中期，原聯(lián)邦德國政府才意識到以往政策的失誤，同

9、時法國TGV列車的成功運營也刺激著素以高技術(shù)著稱的德國，原聯(lián)邦德國政府加快了發(fā)展高速鐵路的步伐。1982年8月，聯(lián)邦鐵路投資1200萬馬克，試制ICE試驗型城間快車。1985年，2動3拖的IC日V試驗型高速電動車組試制成功，同年，其最高試驗速度達到317km瓜。1988年5月， ICE/V型試驗列車在漢諾威一維爾茨堡間創(chuàng)造了406.9知m/h的高速動車組速度記錄。在ICE/V的基礎(chǔ)上，1985年12月聯(lián)邦鐵路確定了IcE設(shè)計任務(wù)書， 1986年開始試制ICEI型高速動車組，1990年7月試制完成并于1991年6月2日以280km/h的速度正式投入運行。1991年原東、西德統(tǒng)一后，德國政府決定修

10、建柏林一漢諾威的高速鐵路，同時開始了第二代IcE高速動車組一一IcEZ的開發(fā)，1996年，該型動車組投入運用。德國1995年開始動工修建的科隆一法蘭克福的高速鐵路最高運行速度提高到了300km小，線路最大坡度達到40%0，既有的IcEI、ICEZ型列車已經(jīng)不能滿足運行需要。為此，德國鐵路于1994年向工業(yè)界訂購了50列ICE3型動力分散電動車組并于1997年投入運行。此外，為了在既有線路實現(xiàn)列車運行速度的提高，德國鐵路還開發(fā)了ICI，型擺式動車組。目前，運行速度達到350km/h的ICE21型高速電動車組正在研制中。 日本、法國和德國高速鐵路的成功經(jīng)驗也帶動了世界其它國家和地區(qū)高速鐵路的發(fā)展。

11、意大利、西班牙、瑞典、韓國和我國臺灣地區(qū)均已有高速鐵路投入運行。值得一提的是，除采用日本、法國和德國的技術(shù)外，瑞典等國家還通過采用擺式列車提高列車運行速度，以實現(xiàn)既有線路高速化，取得了良好的效果。第2章 高速動車組制動系統(tǒng)2.1高速動車組制動系統(tǒng)概述 列車制動是人為利用制動力使列車減速、停車的統(tǒng)稱。要改變運動物體的運動狀態(tài)，必須對它施加外力。對于列車，人為使其減速或停車的外力是由列車制動裝置產(chǎn)生的，它與列車運動方向相反，由軌道作用制動力于車輪的外力，稱為制動力。為了能實行制動，需要在列車上安裝一套完整的制動裝置。對傳統(tǒng)的機車車輛模式而言，列車制動裝置是指機車制動裝置、基礎(chǔ)制動裝置、手制動(駐車

12、制動)裝置。制動機是制動裝置中受司機直接控制的部分，通常包括從制動軟管連接器至制動缸的一整套機構(gòu);基礎(chǔ)制動裝置是制動裝置中用于傳遞、放大制動力的一整套機構(gòu)。制動作用的解除叫做緩解。 對動力分散型動車組而言，列車制動裝置是指動車制動裝置、拖車制動裝置的組合，從而形成完整的系統(tǒng)，它包括兩個部分:制動控制系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)。制動控制系統(tǒng)由制動信號發(fā)生與傳輸裝置和制動控制裝置組成。制動執(zhí)行系統(tǒng)通常稱為基礎(chǔ)制動裝置，常見的有閘瓦制動與盤形制動。電動車組的最高運行速度與其牽引功率有關(guān)，但也受其制動能力的限制。電動車組的制動能力是指制動系統(tǒng)使動車組在規(guī)定的制動距離內(nèi)安全停車的能力，從能量的觀點看，制動的實質(zhì)

13、就是將電動車組所具有的動能消耗掉或從它上面轉(zhuǎn)移出去，制動系統(tǒng)轉(zhuǎn)移動能的能力稱為制動功率。 對電動車組而言，制動系統(tǒng)的基本要求是: l)操作靈活，制動減速快，制動作用靈敏可靠，動車組前后車輛制動、緩解作用一致； 2)具有足夠的制動能力，保證動車組在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車； 3)具有動力制動能力，在正常制動過程中，應(yīng)盡量發(fā)揮動力制動能力，以降低運行成本；4)應(yīng)具有動力制動與摩擦制動的聯(lián)合制動能力；5)制動系統(tǒng)應(yīng)能保證動車組在長大下坡道上運行時，其制動力不會衰減； 6)電動車組各車輛的制動力應(yīng)盡可能一致，制動系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)乘客量的變化，具有載荷調(diào)整能力，以減少制動時的縱向沖擊； 7)具有緊急制動能力，遇

14、到緊急情況時，能使電動車組在規(guī)定距離內(nèi)安全停車。緊急制動作用除了可由司機操縱外，必要時還可由行車人員利用緊急制動按鈕進行操縱； 8)電動車組在運行中發(fā)生諸如列車分離、制動系統(tǒng)故障等危及行車安全的事故時，應(yīng)能自動實施緊急制動作用。2.2動車組制動方式分類 動車組制動方式可以按照制動時電動車組動能轉(zhuǎn)移方式、制動力獲取方式和制動源動力的不同進行分類。 1、 按電動車組動能的轉(zhuǎn)移方式可分為兩類: 一類是摩擦制動方式，即通過摩擦把動能轉(zhuǎn)化為熱能，然后耗散于大氣。電動車組常用的摩擦制動方式主要有閘瓦制動和盤形制動，在高速電動車組的制動系統(tǒng)中還有電磁制動方式中的磁軌制動； 二是動力制動方式，即把動能通過發(fā)電

15、機轉(zhuǎn)化為電能，然后電能從車上轉(zhuǎn)移出去，對這些電能的不同處理方式分為電阻制動和再生制動兩種形式。 2、按制動力形成方式劃分:按電動車組制動力的獲取方式，可分為粘著制動與非粘著制動。在常用的制動方式中，閘瓦制動、盤形制動(包括油壓鉛盤、盤式渦流)、電阻制動和再生制動均屬于粘著制動；軌道電磁制動(磁軌制動、軌道線性渦流制動)則屬于非粘著制動。 3、按制動源動力分類:目前電動車組采用的制動方式中，制動的原動力主要有壓縮空氣和電力。以壓縮空氣為源動力的制動方式稱為空氣制動。如閘瓦制動、盤形制動等都稱為空氣制動方式;以電為原動力的制動方式稱為電氣制動方式，如動力制動、軌道電磁制動等均為電氣制動方式。 2.

16、3 動車組不同制動方式簡介 以下將幾種常用制動方式及其應(yīng)用情況作一介紹。1)電阻制動與空氣制動 這兩種制動方式可謂歷史悠久，所謂電阻制動，即在制動時變牽引電動機為發(fā)電機，將所發(fā)電能加于制動電阻上，使其發(fā)熱，再靠冷卻風(fēng)扇給制動電阻強迫通風(fēng)而將熱量散發(fā)于大氣中;空氣制動則是通過電空制動機作用使列車管內(nèi)充入壓力空氣，靠壓力空氣推動使閘瓦壓緊滾動著的車輪，車輪與閘瓦間發(fā)生摩擦，使列車動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟模瑥亩鸬街苿拥淖饔?。這兩種制動方式的優(yōu)點是制動技術(shù)成熟，安全可靠，聯(lián)合使用效果較好。不足之處是電阻制動的制動容量受牽引電機額定容量及制動電阻溫升限制，而空氣制動產(chǎn)生的制動力只能部分滿足動車組高速運行條件

17、下所需制動力要求，且列車高速運行條件下，閘瓦與輪對的摩擦對輪對踏面及軌面損害較大，增加了輪對踏面診斷的工作量。在國外高速動車組中，日本的第一代高速動車組的0系(16M)、100系(12M+4T)、200系(12M)、400系(6M+IT)的動車以及法國TGV-PSE的動車均采用了電阻制動及空氣閘瓦踏面制動方式，但是其拖車的制動方式已由空氣踏面制動改為盤形制動。 2)盤形制動 所謂盤形制動也是由空氣壓力作為動力，推動制動夾鉗使閘片夾緊裝固在車軸或車輪輻板上的制動圓盤，使閘片與制動圓盤間產(chǎn)生摩擦，把動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，達到制動的目的。這種方式優(yōu)點是制動力較踏面制動大，且將輪對踏面與閘瓦間的摩擦轉(zhuǎn)換為閘

18、片與制動盤間的摩擦，增大了摩擦制動散熱面積，減輕了車輪踏面及軌面的磨損，適合于高速列車使用。缺點是采用制動盤使轉(zhuǎn)向架的簧下質(zhì)量增加，不利于高速運行，且粘著系數(shù)有所降低，為防止高速滑行，需采用高質(zhì)量的防滑裝置。目前，日本的新干線系列、法國TGV以及德國的ICE高速動車組的拖車基本都采用了這種制動方式作為其幾種聯(lián)合制動方式之一，區(qū)別僅在于制動盤數(shù)量的不同。 3)渦流制動 渦流制動又稱線性渦流制動，它包括軌道渦流制動和渦流盤制動。軌道渦流制動的原理是在轉(zhuǎn)向架下安裝一組電磁鐵，S極與N極交替排列，磁鐵與鋼軌頂面距離約7一IOmm，列車運行時，電磁鐵與鋼軌間的相對運動感應(yīng)出渦流，該渦流產(chǎn)生的磁場與電磁鐵

19、磁場互相作用產(chǎn)生制動力。渦流盤制動的原理與軌道渦流制動相同，只不過用一個裝在車軸上的導(dǎo)電圓盤代替鋼軌，而電磁鐵裝在轉(zhuǎn)向架上或套裝在車軸上。渦流制動不同于盤形制動與輪對踏面制動，后二者均為粘著制動，其制動力受粘著系數(shù)的限制，最大不能超過粘著力，而渦流制動的優(yōu)點在于它與輪軌粘著狀態(tài)無關(guān)，其制動力不靠輪軌之間傳遞，制動時也不需任何摩擦磨損件。制動力的大小還可以根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)電磁鐵的勵磁進行無級調(diào)節(jié)。但是渦流制動也有其缺點，首先是電磁鐵與鋼軌間的微小氣隙不易保持，氣隙變化lmm，制動力將改變10%，因此氣隙間隔要盡可能保持不變，這對制造及檢修水平要求較高。其次，渦流制動消耗勵磁電能比較大，如采用渦流

20、盤制動還將增加轉(zhuǎn)向架質(zhì)量。此外，電磁鐵感應(yīng)出的強大渦流磁場對高速列車信號電路也產(chǎn)生干擾，正是由于這個原因，德國ICE一v動車組的拖車上改用了磁軌制動方式。由于該問題現(xiàn)己得到解決，故現(xiàn)在生產(chǎn)的ICE的拖車上已采用渦流制動。日本高速動車組100系、300系的拖車均采用了渦流盤制動與空氣盤形制動相結(jié)合的制動方式，渦流制動的勵磁電能由相鄰動車提供。4)磁軌制動 磁軌制動同樣也是在轉(zhuǎn)向架上安裝電磁鐵，電磁鐵通電勵磁后，在吸力作用下與鋼軌摩擦產(chǎn)生制動力。磁軌制動常用于緊急制動，其優(yōu)點是車輪踏面不會磨損擦傷，缺點是制動力不能調(diào)節(jié)，對鋼軌有一定磨損，且增加轉(zhuǎn)向架額外質(zhì)量。國外高速列車中只有德國的ICE一V及瑞

21、典的擺式列車動車組的拖車上采用了該種制動方式，且僅用于緊急制動。 5)再生制動 采用交直交傳動方式，以交流異步感應(yīng)電動機作為牽引電機的高速動車組適宜采用再生制動方式制動時，它是將交流電動機改為交流發(fā)電機，產(chǎn)生制動力矩，并將所發(fā)電能反饋回電網(wǎng)的一種方式。在所有制動方式中，再生制動是唯一向電網(wǎng)反饋能量的制動方式，同電阻制動相比，減少了龐大而笨重的制動電阻，同時免去了一整套通風(fēng)冷卻裝置，因此倍受青睞。日本新干線高速動車組的El系、E2系、E3系、500系以及德國ICE的動車均采用了該種制動方式，且日益成為交流傳動動車組的首選制動方式。第3章 高速動車組制動控制系統(tǒng)CRHZ動車組的制動系統(tǒng)采用電氣指令

22、式微機控制直通式電空制動統(tǒng)。制動控制器由犯位單片微處理器，采用數(shù)字運算方式，司機室發(fā)出的動指令，經(jīng)過中央處理裝置和傳輸終端，通過光纖維傳送到BCU，BCu據(jù)各車輛的載荷信號和速度信息運算出所要的制動力，從而對電氣制動及氣制動進行控制。此外BCU還具有滑行控制功能。對于空氣制動的滑行，使用滑行控制來控制各軸的動作。對電氣制動的滑行，采用減小電氣制動力模式來進行行軸的再粘著控制。制動控制器還跟傳輸終端之間相互進行信息的傳輸，時輸出各種控制數(shù)據(jù)。本章首先介紹CRHZ動車組制動系統(tǒng)組成和功能，重點闡述再生制動統(tǒng)及其工作原理，最后對其運用工況進行說明。3.1高速動車組制動系統(tǒng)組成及功能 圖3-1為高速動

23、車組制動系統(tǒng)，高速動車組制動系統(tǒng)主要由風(fēng)源系統(tǒng)、制動指令發(fā)生及傳輸系統(tǒng)、制動控制系統(tǒng)、動力制動裝置、防滑器、轉(zhuǎn)向制動裝置、輔助制動裝置、撒沙裝置等子系統(tǒng)或部件組成。其中，動力制動作用由牽引系統(tǒng)來完成，所以動力制動裝置屬于牽引統(tǒng)的一部分；有時風(fēng)源系統(tǒng)也單獨作為一個系統(tǒng)。 CRHZ動車組的制動系統(tǒng)采用再生制動和電氣指令式空氣制動相結(jié)合方式。制動控制以相鄰的1輛動車和1輛拖車為一個控制單元。制動控制置通過中央監(jiān)控裝置接收來自司機制動控制器的制動指令，進行電空演算，得到合適的再生制動力和空氣制動力，完成列車的制動，制動系統(tǒng)盡可能讓動車的再生制動來承擔制動力，如果再生制動力不足，再采用拖車的空制動，如果

24、拖車的空氣制動也不足，再對動車實行空氣制動。制動系統(tǒng)還置了滑行檢測及載重檢測控制功能。3.1.1制動控制系統(tǒng)工作原理 制動控制系統(tǒng)是制動系統(tǒng)在司機和其他控制裝置下，產(chǎn)生、傳遞制動號，并對各種制動方式進行制動功率分配、協(xié)調(diào)的部分。以直通式空氣制機為基礎(chǔ)，電氣指令控制車制動機，稱為電氣指令直通式電空制動機，微控制型制動控制系統(tǒng)，其制動指令的接收、處理和電氣制動與空氣制動協(xié)配合等，一般都是由微機來完成。CRHZ動車組制動系統(tǒng)工作原理示意圖如圖3-2所示。電動車組各車上的制動控制裝置由制動控制單元(簡稱BCU，或者叫制動控制器)、EP閥中繼閥、空重調(diào)整閥、緊急制動電磁閥等組成。在Zookin瓜動車組上

25、，載調(diào)整裝置直接來自空氣彈簧空氣壓力?？諝鈴椈蓧毫νㄟ^傳感器轉(zhuǎn)化為與重相應(yīng)的電信號，BCU根據(jù)制動指令及車重信號計算出所需的制動力，并電氣制動裝置發(fā)出制動信號。電氣制動控制裝置控制電氣制動產(chǎn)生作用，將實際制動力的等值信號反饋給BCU，BCU經(jīng)電空演算后，把與計算結(jié)相應(yīng)的電信號送到EP閥。EP閥將此電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的空氣壓力信號送中繼閥，中繼閥進行流量放大后使制動缸獲得相應(yīng)的壓力。拖車常用制動時，制動控制裝置的動作過程與動車的基本相同。但因沒有電氣制動，所以不必進行電氣制動與空氣制動的協(xié)調(diào)配和，所需制動全部通過EP閥轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的空氣壓力信號，然后由中繼閥使制動缸產(chǎn)生應(yīng)的制動力。 緊急制動時，緊急

26、制動指令線失電，緊急制動電磁閥失電，緊急制動磁閥向中繼閥提供壓力指令，中繼閥根據(jù)壓力指令，將總風(fēng)壓力(來自制風(fēng)缸)送往制動缸產(chǎn)生制動力。3.1.2 制動系統(tǒng)的特點 CRHZ動車組的制動系統(tǒng)采用電氣指令式微機控制直通式電空制動統(tǒng)，其主要特點為： 1)制動力由各車的電氣指令式電空制動和動車的再生制動組成； 2)具有適應(yīng)粘著變化規(guī)律的速度一粘著模式； 3)具有防滑保護功能； 4)以IMIT為單元進行制動力的協(xié)調(diào)配合，充分利用動車再生制動力，減少拖車空氣制動力的使用，僅再生制動力不足時才由空氣制動力充； 5)具有與車載ATP/LKJ2000的接口，施行安全制動； 6)具有故障診斷和相關(guān)信息保存功能。3

27、.1.3 制動控制規(guī)律 空氣制動和電氣制動都是粘著制動方式，粘著制動是利用車輪和鋼軌之間粘著實現(xiàn)，并受其制約。輪軌間的粘著系數(shù)易受各種因素的影響，變化較大，比如會受到運行速度和雨、霜、雪等氣候條件的影響，還受軌面和車輪接觸面的狀態(tài)(即生銹、油脂或灰塵等污垢、接觸面的表面光潔度等因素)的影響。另外，軸重也會在運行中隨線路的變化而變化，另外列車加減速時會產(chǎn)生軸重轉(zhuǎn)移。由此可知其粘著力在運行中不免受到各種因素和條件的影響而總有變化。尤其對于高速動車組，在高速運行下制動時發(fā)生滑行概率相當高，CRHZ型動車組為減少滑行的發(fā)生，專門采用能實現(xiàn)與粘著曲線相適應(yīng)的制動力控制方法，即速度一粘著模式控制方法。粘著

28、系數(shù)的計算公式: 濕軌面： 干軌面： 制動減速度按下式換算: 應(yīng)預(yù)先充分考慮到粘著系數(shù)的變化，采用較低的計算粘著系數(shù)。而實粘著系數(shù)則受氣候、軌道面的狀態(tài)影響會有大幅度降低。在這樣低粘著條件下制動，輪軌之間很容易產(chǎn)生滑行，甚至出現(xiàn)車輪被抱死的狀態(tài)，引起制動距離增大，帶來安全隱患，還會使乘坐舒適性下降。因此，對輪軌間產(chǎn)生相對滑行狀態(tài)，應(yīng)盡快檢測到，同時減小制動力以使輪軌間盡快重新恢復(fù)粘著，防止制動距離的延長。為了滿足這一點，動車組采用滑行快速檢測和粘著迅速恢復(fù)的控制方法:對來自各軸的速度信號，對其取樣求出動車組的基本速度，實時進行各軸之間的相對比較，以軸為單位進行粘著恢復(fù)控制.要有幾下幾點: 1)

29、 滑行檢測 制動有效時進行空氣制動滑行檢測。此外，在速度低于5km/h或牽引工況停止滑行控制。 減速度檢測:當各軸的減速度超過規(guī)定值時，報檢測到猾行； 速度差檢測:當發(fā)生標準速度規(guī)定量的速度差時，報檢測到滑行。在進行上述檢測時，如果處于電氣制動工況，檢測到滑行時則進行再模式選擇，減小再生制動力指令;如果是空氣制動時檢測到滑行，則控制輸出該軸制動缸壓力的緩解指令，使制動缸排氣(BC壓力降低)。2) 再粘著控制 當檢測到滑行軸的軸速度在標準規(guī)定的速度差之內(nèi)時，即為粘著恢復(fù)點在進行上述檢測時，如果處于電氣制動工況，則回到再生模式；如果是空制動工況，則令該軸回到通常的制動狀態(tài)。3.1.4 制動系統(tǒng)的制

30、動方式 CRHZ動車組的制動方式通常包括常用制動、快速制動、緊急制動、助制動等。常用制動采用復(fù)合制動，緊急制動為純空氣制動。 1)常用制動 常用制動的制動力分為7級控制(對應(yīng)司機制動控制器1一7N制動手級位)，實用中使用較多為7N。動車上產(chǎn)生的電氣再生制動力除滿足本車動力要求外，多余制動力用來代替拖車的一部分制動力，拖車不足的制動由其空氣制動力補充，從而維持本動拖單元所需要的制動力，并實現(xiàn)和保規(guī)定減速度。另外常用制動具有空重車載荷適應(yīng)功能，按需變化制動力，持一定的減速度。 2)快速制動 當緊急制動繼電器失電、司機制動器處于快速制動位或動車組未能減到在閉塞區(qū)間規(guī)定的速度時，控制裝置接收ATP壓K

31、J2000的指令立即發(fā)出速制動動作?？焖僦苿泳哂斜瘸Ｓ弥苿痈?.5倍的制動力，此時的制動力100%的電制動力再加上50%的空氣常用制動力，當電制動力為0時，則快制動力完全由150%的空氣總制動力充當。 3)緊急制動 在列車分離、總風(fēng)缸壓力不足、制動手柄在取出位或某車發(fā)生設(shè)備故時，產(chǎn)生獨立于常用制動和快速制動的緊急情況時的暫停制動(以下簡稱急制動)，它沒有空重車載荷調(diào)整功能。 4)輔助制動 當制動控制裝置發(fā)生故障、制動指令斷線或救援時，司機操作控制臺上的控制開關(guān)及Tc(頭)車配電盤輔助制動開關(guān)便能發(fā)出動作。但與常用制動、快速制動不同，制動系統(tǒng)發(fā)出規(guī)定的制動力，只在頭車與尾車產(chǎn)生制動力，且制動力大

32、小與發(fā)出輔助制動時動車組的速度快慢無關(guān)。5)耐雪制動 耐雪制動是防止下雪時雪塊進入制動盤和閘片之間而專門設(shè)置的。此時活塞推出，使閘片輕輕的壓住制動盤面，從而消除閘片和制動盤面之間的間隙，防止雪塊進入。該制動作用在動車組運行速度在110lom/h以下、操作耐雪制動開關(guān)和制動手柄的條件下產(chǎn)生。3.2高速動車組再生制動控制系統(tǒng)牽引時受電弓將接觸網(wǎng)AC25kV單相工頻交流電輸送給牽引變壓器，經(jīng)變壓器降壓輸出150()V單相交流電供給脈沖整流器，脈沖整流器將單相交流電變換成直流電，經(jīng)中間直流電路將DC26003000V的直流電輸出給牽引逆變器，牽引逆變器輸出電壓O一2300V，頻率O一220Hz可控的三

33、相交流電供給異步電動機;再生制動為牽引的逆過程，此時電動機處于發(fā)電機狀態(tài)，電流經(jīng)三電平逆變器續(xù)流二極管整流，再由四象限脈沖整流器轉(zhuǎn)換為交流電回饋給電網(wǎng)，實現(xiàn)能量的回饋。其組成與牽引傳動系統(tǒng)一致。3.2.1再生制動控制系統(tǒng)工作原理 圖3-4為CRHZ動車組牽引傳動主電路拓撲結(jié)構(gòu)，整流側(cè)采用單相四象限脈沖整流器，逆變側(cè)采用電壓源型三電平逆變器，且中間直流側(cè)采用過電壓吸收電路。動車組處于牽引工況時，WW，(W表示電機角速度指令值，W表示電機實際角速度)，此時牽引電機處于電動機狀態(tài)，電機輸出正轉(zhuǎn)矩，能量由脈沖整流器向逆變器牽引電機側(cè)流動;當人為降低電機速度指令值，使轉(zhuǎn)子頻率高于定子頻率，此時電機將處于

34、發(fā)電機狀態(tài)，電機輸出負轉(zhuǎn)矩。由于采用四象限脈沖整流器，所以電機電流經(jīng)逆變器續(xù)流二極管續(xù)流，并由脈沖整流器逆變，回饋給電網(wǎng)，為了防止中間直流電壓泵升過高，加入過電壓吸收電路，一旦檢測到中間直流電壓高于設(shè)定值，則功率開關(guān)管開通，多余能量由電阻吸收。再生制動可以將能量回饋給電網(wǎng)，因此在動車組上得到廣泛應(yīng)用。 再生制動運用工況： 在所有制動方式中，再生制動是唯一向電網(wǎng)回饋能量的制動方式，且不會對輪軌踏面或制動盤造成損傷，在動車組制動控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用再生制動主要用于以下工況；1)減速制動 當動車組要求減速時，優(yōu)先使用再生制動，電動機發(fā)出能量回饋給電網(wǎng)，若不斷降低定子供電頻率，則可獲得滿意的減速制動

35、特性； 2)恒速下坡制動 動車組下坡時，特別在長大坡道上，再生制動是一種必要的制動方式。它可以提高列車在坡道上的速度，減少閘瓦、車輛輪箍的磨損，消除輪箍熱而產(chǎn)生的弛緩現(xiàn)象。 3)恒速工況 動車組為保證恒速運行，特設(shè)置恒速控制器，恒速控制器使動車組在引恒速惰行和再生制動恒速工況平滑切換保證其恒速運行。3.3 單相四象限脈沖整流器控制方法研究 再生制動為牽引傳動的逆過程，此時電動機處于發(fā)電機狀態(tài)，電流經(jīng)三電平逆變器續(xù)流二極管整流，再由四象限脈沖整流器轉(zhuǎn)換為交流電回饋給電網(wǎng)，實現(xiàn)能量的回饋，其控制方式與牽引傳動控制一致，本章將從脈沖整流器和三電平逆變器闡述動車組處于再生制動工況時牽引變流器控制方式。

36、 四象限變流器是交流傳動動車組的電源側(cè)變流器，在牽引時作為整流器，在再生制動時作為逆變器。它要保證中間直流環(huán)節(jié)的電壓恒定，交流電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，還要消除諧波，使電網(wǎng)電流盡量接近正弦，最大程度地提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益.減少電網(wǎng)對周圍環(huán)境的電磁污染；對直流側(cè)，在電網(wǎng)電壓或負載發(fā)生變化時，能夠維持中間直流電壓的穩(wěn)定，給電機側(cè)逆變器提供良好的工作條件。而且，四象限變流器可以實現(xiàn)牽引與再生工況間快速平滑地轉(zhuǎn)換。所以四象限變流器是交流傳動動車組上的一個重要電氣部件。 CRHZ動車組的牽引傳動系統(tǒng)中，四象限變流器是采用單相電壓型三電平PWM脈沖整流器。牽引變壓器二次側(cè)給四象限變流器提供電壓有效值為15O0V，頻率為SOHZ的交流輸入，經(jīng)過四象限變流器后，輸出直流電壓值為DC26