模塊0 緒論《列車電力傳動(dòng)與控制》教學(xué)課件

《列車電力傳動(dòng)與控制》?精品課件合集第X章XXXX模塊0緒論緒論

0.1列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)基本類型

0.2電力傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)0.3本課程的性質(zhì)、任務(wù)及要求附件1鐵路運(yùn)輸發(fā)展附件2鐵路牽引動(dòng)力發(fā)展歷程使用教材：列車電力傳動(dòng)與控制

張喜全主編西南交通大學(xué)出版社列車電力牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立分支，在交通運(yùn)輸牽引動(dòng)力領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電氣傳動(dòng)部分,稱為電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)。它是以牽引電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象,通過開環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩實(shí)施控制,以達(dá)到對(duì)驅(qū)動(dòng)對(duì)象的控制與調(diào)節(jié)。根據(jù)牽引電動(dòng)機(jī)工作電流性質(zhì)的不同，電力傳動(dòng)系統(tǒng)可分為直流傳動(dòng)系統(tǒng)和交流傳動(dòng)系統(tǒng)。電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)其覆蓋范圍很廣，包括鐵道機(jī)車與動(dòng)車組、城市軌道交通車輛和電動(dòng)車輛等領(lǐng)域的電氣傳動(dòng)控制。鐵道機(jī)車主要有電力機(jī)車、電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，鐵道動(dòng)車組主要有內(nèi)燃動(dòng)車組(DMU)和電力動(dòng)車組（EMU）；城市軌道交通車輛主要有地鐵、輕軌及中低速磁懸浮列車等；電動(dòng)車輛主要包括無(wú)軌電車、有軌電車、電動(dòng)汽車及雙動(dòng)力汽車等。鐵道機(jī)車、動(dòng)車組和城市軌道車輛在傳動(dòng)方式上具有相似性，一般將它們統(tǒng)稱為軌道列車。本課程以軌道列車為主線，從電氣傳動(dòng)與控制原理出發(fā)，根據(jù)電能供給形式方面的差異，融合電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車之共同點(diǎn)，以大機(jī)車的視角，系統(tǒng)介紹列車電力牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、高速動(dòng)車組和現(xiàn)代機(jī)車交流傳動(dòng)控制的工作原理。分析電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車/EMU、城軌列車的電力傳動(dòng)與控制系統(tǒng)。同時(shí)結(jié)合鐵路牽引動(dòng)力的變革和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用實(shí)際，處理電力傳動(dòng)技術(shù)的延續(xù)性和繼承性，以較少篇幅繼承現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)交-直流傳動(dòng)主型機(jī)車的技術(shù)特征加以歸納分析。列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)需要廣調(diào)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)速系統(tǒng)要保證列車在可運(yùn)行速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效、平滑的速度調(diào)節(jié)，具有良好的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能，滿足列車牽引需要。2024/8/2250.1列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)基本類型

列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)一般由能源供給單元、變換單元、動(dòng)力輸出單元和控制單元等幾部分組成。能源供給單元為系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)毓ぷ髂茉矗话阌幸淮文茉词秃投文茉措娔?。一次能源主要為柴油，二次能源電能通過接觸網(wǎng)線提供；變換單元是將工作能源通過相應(yīng)的裝備變換成為動(dòng)力輸出單元（負(fù)載）所需要的電能，提供給動(dòng)力輸出單元。柴油機(jī)將一次能源柴油轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，拖動(dòng)牽引發(fā)電機(jī)組工作產(chǎn)生電能。接觸網(wǎng)線上的二次能源電能通過車載受電裝置引入車內(nèi)，經(jīng)變流環(huán)節(jié)變換為合適的電能，供給動(dòng)力輸出單元；動(dòng)力輸出單元主要由牽引電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)向架輪對(duì)組成，牽引電動(dòng)機(jī)接受電能并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能從轉(zhuǎn)軸上輸出，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，在輪軌之間產(chǎn)生牽引力或制動(dòng)力，牽引列車運(yùn)行；控制單元是電力傳動(dòng)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)部分，承擔(dān)著整個(gè)系統(tǒng)各單元內(nèi)部及相互間的控制和通訊任務(wù)。列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)的基本組成框圖如圖0-1所示。0.1.1列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)分類列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)的分類方法很多，可以按能源供給方式分類，也可按照牽引電動(dòng)機(jī)工作電流的性質(zhì)分類。1.按照能源供給方式分類按照能源供給方式的不同，可分為自備能源系統(tǒng)和外接能源系2024/8/227統(tǒng)。自備能源系統(tǒng)主要為電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，外接能源系統(tǒng)的外接能源為電能，主要有電力機(jī)車、電動(dòng)車組（EMU）、城市軌道列車和中低速磁懸浮列車等。內(nèi)燃機(jī)車為自備能源的機(jī)車，目前大功率內(nèi)燃機(jī)車的傳動(dòng)裝置主要有電力傳動(dòng)和液力傳動(dòng)兩種，受國(guó)情和技術(shù)習(xí)慣的影響，各個(gè)國(guó)家采用的傳動(dòng)方式以及對(duì)兩種傳動(dòng)方式的認(rèn)識(shí)也有所不同。液力傳動(dòng)具有質(zhì)量輕、耗銅少、運(yùn)營(yíng)維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單及成本低等優(yōu)點(diǎn)；電力傳動(dòng)具有效率高、工作可靠、自動(dòng)化程度高和綜合性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。一般機(jī)械、液壓技術(shù)制造能力強(qiáng)的國(guó)家傾向于生產(chǎn)和應(yīng)用液力傳動(dòng)機(jī)車，諸如德國(guó)、奧地利、日本等，其他絕大多數(shù)國(guó)家主要生產(chǎn)和使用電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，我國(guó)一直以發(fā)展電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車為主，曾經(jīng)生產(chǎn)、進(jìn)口過一些液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，現(xiàn)已全部退出國(guó)鐵2024/8/228干線牽引，現(xiàn)服役和生產(chǎn)的的內(nèi)燃機(jī)車全部采用電力傳動(dòng)。曾經(jīng)傾向于液力傳動(dòng)的國(guó)家，由于受市場(chǎng)銷售影響以及電力傳動(dòng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也逐步放棄液力傳動(dòng)轉(zhuǎn)向電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的研制與應(yīng)用，因此，電力傳動(dòng)已成為內(nèi)燃機(jī)車的主流傳動(dòng)模式。電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車是由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)牽引發(fā)電機(jī)，將柴油機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能供給變流裝置，經(jīng)變流裝置變換后向轉(zhuǎn)向架上的牽引電動(dòng)機(jī)供電，牽引電動(dòng)機(jī)獲得電能后將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能通過傳動(dòng)齒輪箱驅(qū)動(dòng)機(jī)車動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，在輪軌之間產(chǎn)生牽引力驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行。電力機(jī)車、電動(dòng)車組為外接能源的動(dòng)力裝置?，F(xiàn)代電力機(jī)車、電動(dòng)車組均采用單相交流供電制式，通過受電弓從接觸網(wǎng)線上受流，將電能引入車內(nèi)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)刈兞骱筝敵鼋o牽引電動(dòng)機(jī)，牽引2024/8/229電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)輪對(duì)旋轉(zhuǎn)，在車輪與鋼軌間產(chǎn)生牽引力，驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行。城市軌道列車、中低速磁懸浮列車也為外接能源的動(dòng)力裝置，由于功率相對(duì)較小，一般采用直流供電方式。2.按照工作電流性質(zhì)分類按照牽引電動(dòng)機(jī)的工作電流不同，列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)可分為直流傳動(dòng)系統(tǒng)和交流傳動(dòng)系統(tǒng)。結(jié)合牽引發(fā)電機(jī)輸出電壓或接觸網(wǎng)電壓的不同性質(zhì)，在內(nèi)燃機(jī)車中，牽引發(fā)電機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)都有直流、交流之分，其電力傳動(dòng)系統(tǒng)可進(jìn)一步劃分為直流-直流傳動(dòng)、交流-直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)。城市軌道列車、中低速磁懸浮列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)可分為直-直流傳動(dòng)系統(tǒng)和直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)。在單相交流供電制式下，電力機(jī)車、電動(dòng)車組的電力傳動(dòng)系統(tǒng)2024/8/2210可分為交-直流傳動(dòng)系統(tǒng)和交流傳動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)工作電流性質(zhì)的不同，綜合能源供給方式的差異，列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)總體上可分為直流傳動(dòng)系統(tǒng)和交流傳動(dòng)系統(tǒng)兩個(gè)大的類別，而直流傳動(dòng)系統(tǒng)又可進(jìn)一步劃分為直-直流傳動(dòng)和交-直流傳動(dòng)。因此，列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)由直-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)、交-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)和交流電力傳動(dòng)系統(tǒng)組成。列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)的基本類型如下所示0.1.2直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)是以直流牽引電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向架上輪對(duì)旋轉(zhuǎn)，在車輪與鋼軌的作用下產(chǎn)生牽引力，完成列車牽引。由于電源性質(zhì)不同，直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)由直-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)和交-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)組成。長(zhǎng)期以來(lái)受電源技術(shù)限制，列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)主要采用直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)，以直流牽引電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，主要是由直流牽引電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)異的調(diào)速性能所決定的。直流牽引電動(dòng)機(jī)從電磁過程來(lái)看是一個(gè)雙端勵(lì)磁的電動(dòng)機(jī)，其磁場(chǎng)電流和電樞電流可獨(dú)立進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)控制很方便，其起動(dòng)、調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩控制特性比較理想，并容易獲得良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。特別是交-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng),曾經(jīng)是列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)的主要傳動(dòng)模式，在列車電力傳動(dòng)以及其2024/8/2212他工業(yè)電氣傳動(dòng)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，至今仍在許多國(guó)家和地區(qū)在用列車牽引中充當(dāng)著主力軍作用，我國(guó)干線列車牽引機(jī)車仍以交-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)為主，交-直流電力傳動(dòng)機(jī)車保有量很大。盡管直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)具有理想的牽引性能，然而不可否認(rèn)，直流牽引電動(dòng)機(jī)由于電樞結(jié)構(gòu)復(fù)雜、慣量較大，存在接觸式的機(jī)械換向器，運(yùn)行中不可避免的產(chǎn)生換向火花，很容易發(fā)生環(huán)火（正負(fù)電刷間短路）故障，在一定程度上降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行可靠性。為了保證電動(dòng)機(jī)能夠可靠換向，嚴(yán)格限制換向器上各換向片間的電壓，同時(shí)又受電樞機(jī)械強(qiáng)度的限制，其輸出功率和最高轉(zhuǎn)速都基本達(dá)到了極限值，直流傳動(dòng)系統(tǒng)遇到了不可逾越的障礙。至今直流牽引電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造能力很難超過1000kW，最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速均在3000r/min以下，制約了直流傳動(dòng)機(jī)車功率的進(jìn)一步增加。2024/8/22131.直-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)直-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)就是采用直流電源供電的直流傳動(dòng)系統(tǒng)，牽引發(fā)電機(jī)輸出電壓或接觸網(wǎng)供電電壓為直流。直流電能供給直流牽引電動(dòng)機(jī)將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)輪對(duì)旋轉(zhuǎn)，在輪軌之間產(chǎn)生牽引力。牽引電動(dòng)機(jī)采用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，是由直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)所決定的。直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有適合牽引的軟特性，過載能力強(qiáng)，通過改變電樞兩端電壓或?qū)ζ浯艌?chǎng)進(jìn)行削弱，就可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因此曾被普遍應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車、小電力機(jī)車、地鐵列車和城市電車上。直-直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車采用直流牽引發(fā)電機(jī)和直流牽引電動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)拖動(dòng)直流牽引發(fā)電機(jī)發(fā)電，將輸出的直流電能供給數(shù)臺(tái)直流牽引電動(dòng)機(jī)，牽引電動(dòng)機(jī)將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過傳動(dòng)齒輪箱驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，在輪軌間產(chǎn)生牽引力。在該傳動(dòng)系統(tǒng)中，牽引發(fā)電機(jī)采用他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓、電流；牽引電動(dòng)機(jī)采用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，通過改變電樞兩端電壓或?qū)ζ浯艌?chǎng)進(jìn)行削弱，就可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。早期的內(nèi)燃機(jī)車中使用直-直流電力傳動(dòng)方式，由于當(dāng)時(shí)對(duì)機(jī)車功率要求不高，直流牽引發(fā)電機(jī)的性能、容量能夠滿足需要，故使這種傳動(dòng)方式持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間，生產(chǎn)了許多直-直流傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車，如我國(guó)的DF1～DF3型、進(jìn)口的ND1、ND2型等機(jī)車都屬于此類傳動(dòng)方式。直-直流電力傳動(dòng)裝置如圖0-2所示。直流牽引發(fā)電機(jī)因受換向條件、機(jī)車限界尺寸及軸重等因素限制，單機(jī)功率被限制2200kW以下，致使機(jī)車功率受限制。從上世紀(jì)六十年代后期，隨著柴油機(jī)制造技術(shù)、交流電機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，為發(fā)展大功率內(nèi)燃機(jī)車提供了技術(shù)支持。交流牽引發(fā)電機(jī)的應(yīng)用克服了直流牽引發(fā)電機(jī)存在的不足，滿足了內(nèi)燃機(jī)車朝更大功率發(fā)展的需要，形成了交-直流電力傳動(dòng)方式，推動(dòng)了內(nèi)燃機(jī)車電力傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步。地鐵列車與城市電車采用直流外供電源，單機(jī)功率較小，直流牽引電動(dòng)機(jī)的工作定額一般為短時(shí)制，在許多城市應(yīng)用比較成熟。2.交-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)交-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)就是采用交流電源供電的直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)。交-直流電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車的電源均為交流電，2024/8/2216但在性能上存在著較大的差異。內(nèi)燃機(jī)車牽引發(fā)電機(jī)輸出三相交流電，頻率較高，一般為工頻的2倍以上，但電壓較低；電力機(jī)車與EMU通過接觸網(wǎng)獲得高壓?jiǎn)蜗喙ゎl交流電，需經(jīng)牽引變壓器降壓。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)車，三相同步發(fā)電機(jī)作為牽引發(fā)電機(jī)，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生三相交流電能，通過大功率硅整流器將三相交流電變換為直流電，供給數(shù)臺(tái)直流牽引電動(dòng)機(jī)，如圖0-3所示。交-直流電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車既保留了直流牽引電動(dòng)機(jī)，又采用交流牽引發(fā)電機(jī)與硅整流器來(lái)取代了直-直流傳動(dòng)系統(tǒng)中的直流牽引發(fā)電機(jī)，使得傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、省銅、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單。在功率相同的條件下，交流牽引發(fā)電機(jī)的質(zhì)量只有直流牽引發(fā)電機(jī)的二分之一。交流牽引發(fā)電機(jī)的功率不受2200kW的限制，在總體布置限界范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)的功率都可以滿足需要。因此，在交-直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)中，2024/8/2217牽引發(fā)電機(jī)功率不再是制約機(jī)車功率增大的因素。交-直流電力傳動(dòng)一度成為國(guó)內(nèi)外大功率內(nèi)燃機(jī)車的主要傳動(dòng)方式，曾研制生產(chǎn)了許多型號(hào)的此類機(jī)車，保有量巨大，在許多國(guó)家至今仍為主型機(jī)車。美國(guó)GE公司的Dash8系列、GM公司的EMD-60系列，我國(guó)生產(chǎn)的DF4～DF11G型以及進(jìn)口的ND4、ND5型內(nèi)燃機(jī)車均屬于此類傳動(dòng)方式。對(duì)于電力機(jī)車與電動(dòng)車組，由接觸網(wǎng)提供單相工頻高壓交流電能，通過車載受電弓將單相高壓交流電引入車內(nèi)牽引變壓器原邊繞組，經(jīng)變壓器降壓在副邊繞組上輸出1000V左右的單相交流電，供給可控整流器，進(jìn)行相控調(diào)壓，輸出交流分量較大的脈動(dòng)電壓，經(jīng)平波處理后送給直流（脈流）牽引電動(dòng)機(jī)，完成機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行。其工作過程如圖0-4所示。交-直流傳動(dòng)電力機(jī)車由于相控整流器輸出電壓品質(zhì)較差，牽引電動(dòng)機(jī)采用脈流電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁方式主要為串勵(lì)方式，具有較大的起動(dòng)能力和較好的恒功率性能，少數(shù)系統(tǒng)也采用他復(fù)勵(lì)方式。此類機(jī)車曾經(jīng)持續(xù)發(fā)展了許多年，技術(shù)非常成熟，成為許多國(guó)家客貨運(yùn)輸?shù)闹餍碗娏C(jī)車。我國(guó)生產(chǎn)的SS3B～SS9G型機(jī)車都屬于此類電力機(jī)車，仍在擔(dān)當(dāng)著繁重的客貨運(yùn)輸列車的牽引任務(wù)。2024/8/2219交-直流傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車，由于供電電源方面的差異，其電流變換、調(diào)壓電路結(jié)構(gòu)不同，供給牽引電動(dòng)機(jī)的電源品質(zhì)差異較大，導(dǎo)致主電路結(jié)構(gòu)不盡相同，牽引電動(dòng)機(jī)同為直流（脈流）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，能夠獲得良好的牽引性能，但直流（脈流）牽引電動(dòng)機(jī)固有的不足，諸如電樞結(jié)構(gòu)復(fù)雜、換向問題及可靠性等，依然制約著電動(dòng)機(jī)單機(jī)功率、轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高，影響了此類機(jī)車的應(yīng)用，不能適應(yīng)高速、重載運(yùn)輸對(duì)牽引動(dòng)力的更高要求。解決這一問題，只有從提高牽引電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速入手，采用交流牽引電動(dòng)機(jī)是最佳選擇。經(jīng)過不懈努力，事實(shí)證明：只有交流傳動(dòng)才能使內(nèi)燃、電力機(jī)車再創(chuàng)輝煌。0.1.3交流傳動(dòng)系統(tǒng)隨著鐵路運(yùn)輸向著高速、快捷化方向發(fā)展的需要，對(duì)牽引動(dòng)力裝置提出了高速、大功率要求，具體體現(xiàn)在牽引電動(dòng)機(jī)上就是要提高轉(zhuǎn)速、增加單機(jī)功率，這對(duì)直流傳動(dòng)系統(tǒng)而言是致命的弱點(diǎn)。相對(duì)于直流牽引電動(dòng)機(jī)而言，三相交流籠式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有換向器不存在換向問題，慣量小，運(yùn)行可靠，單機(jī)功2024/8/2221率大且可在更高轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。因此采用三相交流籠式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)作為牽引電動(dòng)機(jī)，可以很好地解決直流牽引電動(dòng)機(jī)存在的不足，滿足現(xiàn)代列車牽引傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于高速、大功率之需求。目前交流異步牽引電動(dòng)機(jī)單機(jī)設(shè)計(jì)制造水平可超過2000kW，運(yùn)行轉(zhuǎn)速超過4000r/min，最高試驗(yàn)轉(zhuǎn)速達(dá)到7100r/min，已裝車最大功率達(dá)到1840kW。從功率、轉(zhuǎn)速上看，交流異步牽引電動(dòng)機(jī)具有很大優(yōu)勢(shì)，完全能夠滿足現(xiàn)代列車對(duì)速度、牽引力的需求。但從調(diào)速性能方面來(lái)看，交流異步牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速比較困難。交流異步電動(dòng)機(jī)屬于單端勵(lì)磁的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)工作所需的磁場(chǎng)及作功能量均需由定子繞組上輸入，建立磁場(chǎng)的無(wú)功電流與對(duì)外輸出機(jī)械功率的有功電流都來(lái)自定子同一電流，相互耦合在一起，即定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間存在相互耦合，不能對(duì)其分別進(jìn)行獨(dú)立控制，使得調(diào)2024/8/2222速特別是平滑調(diào)速異常困難。在“電機(jī)與拖動(dòng)”課程中，曾討論過交流異步電動(dòng)機(jī)可能的調(diào)速方法有三種，即改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和改變頻率調(diào)速。改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速最多只能得到3～4個(gè)轉(zhuǎn)速等級(jí)，屬于有級(jí)調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是在不改變電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的前提下進(jìn)行的調(diào)速，只適合于繞線式轉(zhuǎn)子，調(diào)速范圍很有限，調(diào)速過程存在著效率低損耗大等不足；改變頻率調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)輸入電源的頻率，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)速的一種方法，與改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速有著本質(zhì)上的不同，在高低速范圍都可以保持很小的轉(zhuǎn)差率，具有調(diào)速范圍大、效率高、調(diào)速精度高等優(yōu)點(diǎn)，是交流異步電動(dòng)機(jī)最理想的平滑調(diào)速方法，但需一套高性能的變頻電源。也就是說，交流異步牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速的關(guān)鍵是變頻電源，也是交流傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。2024/8/2223尋求新的電力傳動(dòng)方式是解決鐵路運(yùn)輸高速、重載發(fā)展的關(guān)鍵要素之一。為此，從20世紀(jì)70年代開始，以德國(guó)、法國(guó)、日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開展了對(duì)交流傳動(dòng)技術(shù)、變頻電源的工程研究與應(yīng)用，在異步牽引電動(dòng)機(jī)的研發(fā)、控制方式方面取得了突破性的進(jìn)展。1971年德國(guó)DE2500型內(nèi)燃機(jī)車的研制成功，揭開了交流傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的序幕，其優(yōu)異的技術(shù)性能極大地促進(jìn)了交流傳動(dòng)技術(shù)在牽引動(dòng)力領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。80年代，交流傳動(dòng)技術(shù)以法國(guó)TGV列車及德國(guó)E120型電力機(jī)車的成功應(yīng)用為起點(diǎn)，其優(yōu)越性能得到了充分發(fā)揮，開始在全球廣泛應(yīng)用。德國(guó)在90年代基本完成了從直流傳動(dòng)技術(shù)向交流傳動(dòng)技術(shù)的過渡與跨越，實(shí)現(xiàn)了交流傳動(dòng)技術(shù)的工程化與產(chǎn)業(yè)化，相繼研制了許多系列的交流傳動(dòng)機(jī)車、動(dòng)車組及城市軌道列車，滿足了鐵路運(yùn)輸發(fā)展需要，提升了牽引動(dòng)力裝置的技術(shù)水平.2024/8/2224交流傳動(dòng)技術(shù)無(wú)可爭(zhēng)議地成為現(xiàn)代列車的主流牽引傳動(dòng)方式，正在快速替代直流傳動(dòng)系統(tǒng)。與此同時(shí)，隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，列車控制技術(shù)也發(fā)生了革命性的變化，從傳統(tǒng)的控制方式進(jìn)入到了微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制時(shí)代，微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制已成為主流控制模式，正在發(fā)揮著重要作用。列車走行部作為列車運(yùn)行的重要載體，高性能走行部設(shè)計(jì)制造技術(shù)取得了重大突破，以高速轉(zhuǎn)向架、徑向轉(zhuǎn)向架為代表的現(xiàn)代轉(zhuǎn)向架技術(shù)，在高速、重載列車的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。因此，采用交流傳動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代轉(zhuǎn)向架技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是現(xiàn)代列車的主要技術(shù)標(biāo)志。軌道列車交流傳動(dòng)系統(tǒng)，目前主要以采用三相交流異步牽引電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)系統(tǒng)，主要有交-直-交流傳動(dòng)和直-交流傳動(dòng)二種形式。1.交-交流傳動(dòng)系統(tǒng)交-交流傳動(dòng)系統(tǒng)是將某一頻率的交流電源直接供給變頻器，經(jīng)逆變器變換以后，可獲得頻率可調(diào)的交流電源，供給交流牽引電動(dòng)機(jī)。對(duì)于采用單相交流供電的系統(tǒng)，變頻器只能改變頻率提供單相變頻電源，不能向三相交流牽引電動(dòng)機(jī)供電，此交流傳動(dòng)系統(tǒng)不適合作為電力機(jī)車的傳動(dòng)。對(duì)于三相交流電源而言，經(jīng)過變頻器可直接改變輸出頻率，為交流牽引電動(dòng)機(jī)供電，從工作原理上看適合內(nèi)燃機(jī)車的交流傳動(dòng)。在交-交流傳動(dòng)中，變頻器的輸入頻率與輸出頻率之間有著直接的關(guān)系，此類變頻器的輸出頻率總是低于其輸入頻率，一般最高輸出頻率僅為輸入頻率的三分之一。因此，它適合于調(diào)速范圍很小、運(yùn)行轉(zhuǎn)速很低的系統(tǒng)。以柴油機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車，因柴2024/8/2226油機(jī)額定轉(zhuǎn)速較低，三相交流同步發(fā)電機(jī)的輸出電壓頻率很有限，使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速很低，不能滿足機(jī)車調(diào)速要求。也就是說，交-交流傳動(dòng)系統(tǒng)不適合作為當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)車的傳動(dòng)系統(tǒng)，至今也沒有應(yīng)用的范例。對(duì)于自備發(fā)電裝置的牽引動(dòng)力裝置而言，當(dāng)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速足夠高時(shí)，交流同步發(fā)電機(jī)將可輸出頻率較高的三相交流電，經(jīng)直接變頻后可獲得調(diào)速所需的最高頻率，滿足牽引調(diào)速需要。因此，交-交流傳動(dòng)系統(tǒng)適合于由高速原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)，諸如燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的牽引動(dòng)力系統(tǒng)-燃?xì)廨啓C(jī)車等。2024/8/22272．交-直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)交-直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)是具有中間直流環(huán)節(jié)的間接變流系統(tǒng)，輸入的交流電源與輸出的交流電源之間完全獨(dú)立，在頻率上沒有任何關(guān)系，其變流過程由交-直流變換和直-交流變換兩部分組成。交-直流變換是將輸入交流電源通過變流器變換為直流電，此變換為整流過程；直-交流變換是將平直的直流電通過變流器轉(zhuǎn)換為頻率、電壓均可調(diào)節(jié)的三相交流電，即VVVF，供給三相交流牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的控制，為列車運(yùn)行提供動(dòng)力，此變換為逆變過程。因此，交-直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)是由整流器和逆變器組成，即網(wǎng)(電源)側(cè)整流器和電動(dòng)機(jī)(負(fù)載)側(cè)逆變器，逆變器直接從中間直流環(huán)節(jié)取得電能。根據(jù)中間直流環(huán)節(jié)采用的濾波元件不同，其性能及逆變器的工2024/8/2228作特性也不同。采用電容器作為濾波元件時(shí)，中間直流環(huán)節(jié)的電壓始終維持穩(wěn)定，相當(dāng)于電壓源，此時(shí)的逆變器稱為電壓型逆變器；采用電感元件作為濾波元件時(shí)，中間直流環(huán)節(jié)的電流始終維持恒定，相當(dāng)于電流源，此時(shí)的逆變器稱為電流型逆變器。電壓型逆變器與電流型逆變器的工作過程和輸出特性完全不同，電路結(jié)構(gòu)差異很大。在交-直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展之初采用的是電壓型逆變器，此傳統(tǒng)一直延續(xù)至今?，F(xiàn)代機(jī)車和動(dòng)車組牽引電動(dòng)機(jī)一般為異步電動(dòng)機(jī)，電壓型逆變器更適合于異步電動(dòng)機(jī)工作，故交-直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)基本都采用電壓型逆變器。電流型逆變器電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單一些，它更適合于為同步電動(dòng)機(jī)供電，由于受習(xí)慣勢(shì)力影響，只在一些采用交流同步牽引電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)或在一些城市、市郊運(yùn)輸裝備中使用。在未來(lái)發(fā)展中，隨著永磁同步電動(dòng)機(jī)的成熟應(yīng)用，電流型逆變器將會(huì)得到快速發(fā)展應(yīng)用。20世紀(jì)90年代，交流傳動(dòng)技術(shù)成為機(jī)車技術(shù)熱點(diǎn)，被認(rèn)為是現(xiàn)代機(jī)車的主要標(biāo)志而日益風(fēng)靡世界。美國(guó)廠商研發(fā)交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車異軍突起，1992年GM公司率先推出SD60MAC型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，之后又相繼推出SD70MAC、SD80MAC、SD90MAC型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。在80年代一直靜默的GE公司也不甘示弱，相繼推出AC4000、AC6000型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。中國(guó)北車大連機(jī)車公司引進(jìn)生產(chǎn)的HXN3型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車就是以SD90MAC型為原型車，中國(guó)南車戚墅堰機(jī)車公司引進(jìn)生產(chǎn)的HXN5型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車是以AC6000型為原型車。HXN3、HXN5型均為6000馬力(4474kW)大功率干線貨運(yùn)機(jī)車，最高運(yùn)行速度為120km/h。HXN3型采用轉(zhuǎn)向架集中供電方式（架控式）,HXN5型采用牽引電動(dòng)機(jī)獨(dú)立供電（軸控）方式。2024/8/2230交-直-交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車采用交流牽引同步發(fā)電機(jī)和交流牽引電動(dòng)機(jī)，同步發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電通過硅整流器整流為直流電，再經(jīng)過數(shù)臺(tái)電壓型逆變器將直流電變?yōu)轭l率、電壓均可調(diào)的三相交流電，供給三相交流牽引電動(dòng)機(jī)。中間直流環(huán)節(jié)使得逆變器輸出的三相交流電的頻率與牽引發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電的頻率之間沒有任何關(guān)系，并起到隔離換流影響的作用。在機(jī)車起動(dòng)和調(diào)速的整個(gè)工作范圍內(nèi)，逆變器輸出的三相交流電的頻率和電壓都能平滑地調(diào)節(jié)。在起動(dòng)過程中為了充分利用粘著質(zhì)量，逆變器的輸出特性必須使電動(dòng)機(jī)要按恒轉(zhuǎn)矩的方式運(yùn)行，而在正常運(yùn)行時(shí)則要按恒功率方式控制。此類機(jī)車都設(shè)置有電阻制動(dòng)裝置，實(shí)施電阻制動(dòng)時(shí)，交流牽引電動(dòng)機(jī)將作為發(fā)電機(jī)工作，將機(jī)車的慣性能量轉(zhuǎn)換為三相交流電能，經(jīng)牽引逆變器轉(zhuǎn)換為直流電能，通過開關(guān)與制動(dòng)電阻接2024/8/2232通，對(duì)機(jī)車進(jìn)行制動(dòng)，最終將機(jī)車慣性能量變?yōu)闊崮埽ㄟ^通風(fēng)機(jī)散失在大氣中。交-直-交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車工作原理如圖0-5、0-6所示。交-直-交流傳動(dòng)電力機(jī)車和電動(dòng)車組的工作原理相同，如圖0-7所示。其系統(tǒng)通過受電弓將單相高壓交流電源從接觸網(wǎng)引入車內(nèi)，經(jīng)牽引變壓器降壓，由傳動(dòng)控制單元控制四象限整流器完成交流到直流的變換，再控制逆變器完成直流到三相交流的VVVF(變壓變頻)變換，向異步牽引電動(dòng)機(jī)供電，對(duì)其轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。牽引時(shí)，系統(tǒng)從電網(wǎng)取用單相高壓交流電，經(jīng)牽引變壓器降壓、牽引變流器變流后，輸出頻率、電壓可調(diào)的三相交流電供給牽引電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能產(chǎn)生牽引力。制動(dòng)時(shí)，過程相反，機(jī)車慣性機(jī)械能被轉(zhuǎn)化成電能，通過牽引變流器變換和牽引變壓器升壓，將電能回饋到電網(wǎng)，產(chǎn)生制動(dòng)作用。2024/8/22333.直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)直-交流傳動(dòng)系統(tǒng)主要應(yīng)用于城軌系統(tǒng)中地鐵、輕軌和中低速磁懸浮列車，都采用直流供電方式。直流電源通過受電弓或第三軌從電網(wǎng)引入，經(jīng)高速斷路器、濾波電抗器等高壓電器再接入逆變器。在傳動(dòng)控制單元的控制下，逆變器將輸入的直流電能變換成頻率、電壓可調(diào)的三相交流電，供給異步牽引電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩控制，完成機(jī)電能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生牽引動(dòng)力并達(dá)到調(diào)速目的。地鐵、城軌列車交流傳動(dòng)系統(tǒng)組成如圖0-8所示。交流傳動(dòng)地鐵、輕軌列車設(shè)置了電制動(dòng)系統(tǒng)，電制動(dòng)優(yōu)先采用再生制動(dòng)，也可采用電阻制動(dòng)。0.2電力傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)電力傳動(dòng)技術(shù)誕生于十九世紀(jì)，二十世紀(jì)初被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和日常生活中，受當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)的制約，直流電力傳動(dòng)應(yīng)用于高性能的可調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，而交流傳動(dòng)多用于不需要調(diào)速的傳動(dòng)系統(tǒng)。自1879年世界上出現(xiàn)第一條電氣化鐵路以來(lái)，電力牽引經(jīng)歷了將近60年交流傳動(dòng)的初期探索，20世紀(jì)50年代初整流器電力機(jī)車的誕生，使交流傳動(dòng)的研究暫告一段落。至此，直流傳動(dòng)成為電力牽引無(wú)可爭(zhēng)辯的主體。長(zhǎng)期以來(lái)，列車電力傳動(dòng)系統(tǒng)主要采用直流傳動(dòng)系統(tǒng)，以直流牽引電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，主要是由直流牽引電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)異的調(diào)速性能所決定的。盡管直流傳動(dòng)系統(tǒng)具有理想的牽引性能，但直流牽引電動(dòng)機(jī)由于電樞結(jié)構(gòu)復(fù)雜、慣量較大，存在2024/8/2235著復(fù)雜的換向問題，在一定程度上降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行可靠性，進(jìn)一步提高單機(jī)功率、轉(zhuǎn)速面臨著很多困難，至今直流牽引電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造能力很難超過1000kW，最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速均在3000r/min以下，限制了直流傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展。直流傳動(dòng)已不能滿足現(xiàn)代鐵路高速、重載的需要。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展、控制理論的不斷完善，變頻調(diào)速電源技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，為交流異步電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速提供了可靠支撐，使交流傳動(dòng)技術(shù)日趨成熟，其優(yōu)良的技術(shù)性能完全和直流傳動(dòng)媲美，引領(lǐng)列車電力傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展潮流，在鐵路高速、重載運(yùn)輸中發(fā)揮著巨大作用。0.2.1交流傳動(dòng)技術(shù)是發(fā)展趨勢(shì)

交流傳動(dòng)是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)，它涉及到電力電子器件、2024/8/2236變流器電路、交流牽引電動(dòng)機(jī)、控制理論及微電子學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域。電力電子器件是交流傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)與支柱，傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展總是隨著器件的發(fā)展而發(fā)展，新器件的出現(xiàn)，都使交流傳動(dòng)技術(shù)向前邁進(jìn)一步。20世紀(jì)下半葉，電力電子器件的不斷更新和迅猛發(fā)展，為采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)；交流傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)多變量、非線性且強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，輸入量一般為電壓和頻率，輸出量則是轉(zhuǎn)速、位置和轉(zhuǎn)矩，輸入量與輸出量之間以及與氣隙磁鏈、轉(zhuǎn)子磁鏈、轉(zhuǎn)子電流等內(nèi)部變量之間都是非線性耦合，使得系統(tǒng)模型非常復(fù)雜，而且在運(yùn)行中又不可能準(zhǔn)確測(cè)定，傳統(tǒng)控制理論都是基于反饋環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，只能保證系統(tǒng)的靜態(tài)性能，并不能保證其動(dòng)態(tài)性能?，F(xiàn)代控制理論解決了傳統(tǒng)控制理論所不能解決的問題，矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制都是在現(xiàn)代控制2024/8/2237理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的很有發(fā)展前景的控制方法，因此控制策略的發(fā)展，為傳動(dòng)技術(shù)提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；微型計(jì)算機(jī)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)諸如控制信號(hào)的產(chǎn)生、運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)、傳動(dòng)方式的選擇與轉(zhuǎn)換以及信號(hào)的變換運(yùn)算、存儲(chǔ)等一般的控制，而且能夠快速、高精度的對(duì)建立在現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)上的復(fù)雜控制算法及方案進(jìn)行優(yōu)化。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和現(xiàn)代控制手段的進(jìn)步，為變流技術(shù)(傳動(dòng)技術(shù))進(jìn)步提供技術(shù)保證，加速了交流異步電動(dòng)機(jī)在廣調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代初，DE2500型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的研制成功，揭開現(xiàn)代交流傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的新篇章，開創(chuàng)了交流傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用的先河。80年代，交流傳動(dòng)技術(shù)以法國(guó)TGV列車及德國(guó)E120型電力機(jī)車的成功應(yīng)用為起點(diǎn)，其優(yōu)越性能得到了充分發(fā)揮，開始在全球2024/8/2238DE2500型交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車

揭開現(xiàn)代交流傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的新篇章（1971年）

聯(lián)邦德國(guó)亨舍爾公司和瑞士勃朗-包維利股份公司(BBC)合作，共生產(chǎn)了3臺(tái)。(202-003)B0-B0

(002/004))C0-C0其高速試驗(yàn)轉(zhuǎn)向架用以ICE。廣泛應(yīng)用。90年代以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家新造的高速機(jī)車、動(dòng)車組、重載機(jī)車以及客貨通用機(jī)車已經(jīng)全部采用交流傳動(dòng)技術(shù)。展望未來(lái)，交流傳動(dòng)機(jī)車(動(dòng)車組)必將成為主型牽引動(dòng)力，交流傳動(dòng)技術(shù)必然成為電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的核心技術(shù)(關(guān)鍵技術(shù))。迄今為止，交流異步鼠籠式電動(dòng)機(jī)已成為運(yùn)輸裝備交流傳動(dòng)系統(tǒng)主要的牽引電動(dòng)機(jī)，甚至說是唯一仍在得以繼續(xù)拓展中的電動(dòng)機(jī)，其性能將更加優(yōu)良。但隨著稀土永磁材料技術(shù)的突破和普及，采用新型永磁材料鈷、釤制成的交流同步永磁電動(dòng)機(jī)，將會(huì)對(duì)異步鼠籠式電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重挑戰(zhàn)。0.2.2模塊化使內(nèi)燃、電力機(jī)車平臺(tái)通用采用新的工藝，改進(jìn)控制系統(tǒng)，使電力傳動(dòng)裝置趨向小型化、微型化及組件模塊化方向發(fā)展，提高動(dòng)力車主要部件的工作可靠2024/8/2242中車大連機(jī)車公司為南非Transnet公司設(shè)計(jì)的交流傳動(dòng)窄軌內(nèi)燃機(jī)車，功率高達(dá)3300kW，軌距1065mm，Co-Co轉(zhuǎn)向架，機(jī)車最高速度100km/h，可與南非當(dāng)?shù)丶扔须娏?nèi)燃機(jī)車重聯(lián)運(yùn)營(yíng)，是目前技術(shù)水平最先進(jìn)、功率最大的窄軌機(jī)車。銷售合同232臺(tái)，是國(guó)內(nèi)企業(yè)內(nèi)燃機(jī)車出口海外最大的單筆訂單。

性，延長(zhǎng)其工作壽命。在采用新技術(shù)、新工藝的同時(shí)，融合內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車結(jié)構(gòu)平臺(tái)，將內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車結(jié)構(gòu)平臺(tái)通用，通過更換柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組或牽引變壓器，就可在同一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車的相互轉(zhuǎn)換。將各種功率等級(jí)以及不同類型的機(jī)車采用統(tǒng)一、通用的零部件，實(shí)行集中規(guī)?；a(chǎn)，充分利用先進(jìn)工藝設(shè)備，提高產(chǎn)品質(zhì)量，在一定功率等級(jí)的機(jī)車上將會(huì)實(shí)現(xiàn)主要零部件的通用化，諸如牽引電動(dòng)機(jī)、牽引變流器、控制及通訊系統(tǒng)、輔助器件、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架、司機(jī)室等在電力機(jī)車與內(nèi)燃機(jī)車上完全通用，簡(jiǎn)化使用和降低運(yùn)營(yíng)維修成本，其經(jīng)濟(jì)效益將是很顯著的。龐巴迪公司的TRAXX平臺(tái)首次將內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車結(jié)構(gòu)平臺(tái)通用，只需更換柴油發(fā)電機(jī)組或牽引變壓器就可實(shí)現(xiàn)機(jī)車類型的轉(zhuǎn)2024/8/2244換。在TRAXX平臺(tái)上，車體、轉(zhuǎn)向架、牽引電動(dòng)機(jī)、牽引變流器、司機(jī)室及操作臺(tái)、控制通訊系統(tǒng)均完全相同。TRAXXDE內(nèi)燃機(jī)車有70%的部件與TRAXXAC電力機(jī)車相同，可作為客運(yùn)、貨運(yùn)機(jī)車使用，牽引相同定數(shù)的列車時(shí)可產(chǎn)生300kN的牽引力。新一代中等功率(4000HP)低軸重內(nèi)燃機(jī)車需求量最大。新一代體現(xiàn)在節(jié)能、環(huán)保，高RAMS、低LCC交流傳動(dòng)機(jī)車是潮流，直流/交流傳動(dòng)將長(zhǎng)期共存，但需求不一定全是交流傳動(dòng)，卻一定是性價(jià)比高、全壽命周期成本最低的。需求趨向多品種、小批量模塊化平臺(tái)建設(shè)是關(guān)鍵！0.2.3雙動(dòng)力通用機(jī)車適應(yīng)性更強(qiáng)鐵路可分為電氣化鐵路與非電氣化鐵路，兩者之間由于能源供給的原因使用不同類型的機(jī)車，不能實(shí)現(xiàn)一種機(jī)車貫通牽引，需要更換適合的機(jī)車來(lái)完成牽引任務(wù)，需要配置大量的電力、內(nèi)燃機(jī)車，從機(jī)務(wù)管理、運(yùn)輸組織上來(lái)看都是不經(jīng)濟(jì)的。如何實(shí)現(xiàn)機(jī)車在電氣化鐵路與非電氣化鐵路通用問題，采用雙動(dòng)力機(jī)車就是一個(gè)很好地解決方案。所謂雙動(dòng)力機(jī)車，就是在一臺(tái)機(jī)車上同時(shí)設(shè)置牽引變壓器和柴油發(fā)電機(jī)組，既可當(dāng)電力機(jī)車使用，也可作為內(nèi)燃機(jī)車使用，實(shí)現(xiàn)真正意義上的通用機(jī)車。由龐巴迪公司研制的世界上第一臺(tái)雙動(dòng)力機(jī)車已在北美地區(qū)應(yīng)用，2011年已有46臺(tái)雙動(dòng)力通用機(jī)車在北美地區(qū)投入運(yùn)營(yíng)。此機(jī)車當(dāng)按電力機(jī)車方式運(yùn)行時(shí)，采用單相交流25kV接觸網(wǎng)供電，輪軸功率可達(dá)到5360馬力（3942kW）；當(dāng)按內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行時(shí)，將由兩臺(tái)2100馬力(1544kW)的柴油發(fā)電機(jī)組提供動(dòng)力。配置兩臺(tái)Caterpillar3512型高速12缸柴油機(jī)(1800rpm)每臺(tái)機(jī)車價(jià)值約$1200萬(wàn)ALP-45DP----AmericanlocomotivePassenger,4-axles,5MW,DualPowered0.2.4采用高速柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)整車輕量化目標(biāo)采用高速柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)低軸重的目標(biāo)。因?yàn)椴裼蜋C(jī)排放指標(biāo)的提高，對(duì)機(jī)車?yán)鋮s能力提出了更高的要求，同時(shí)還需要增加一些前、后處理裝置，如果仍用中速柴油機(jī)，對(duì)于低軸重機(jī)車則很難實(shí)現(xiàn)。GE公司開發(fā)了PowerHaul系列機(jī)車平臺(tái)中PH37ACai型機(jī)車，主要供應(yīng)歐洲市場(chǎng)。PowerHaul系列機(jī)車平臺(tái)以其最新開發(fā)的PowerHaul柴油機(jī)為基礎(chǔ)，是為了適應(yīng)目前低軸重、大功率、高燃油效率和低排放的要求而開發(fā)的，包括12缸和16缸，將來(lái)將開發(fā)20缸三個(gè)系列。這是一款缸徑190mm、行程220mm、轉(zhuǎn)速1500rpm的新型高速柴油機(jī)，排放指標(biāo)EUIIIA/IIIB。（1）裝用最新開發(fā)的PowerHaul柴油機(jī)（2）柴油機(jī)油耗低，192g/kw.h，比EVO降低3%，整車經(jīng)濟(jì)性提高9%。（3）歐洲IIIA、歐洲IIIB級(jí)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)

北美內(nèi)燃機(jī)車經(jīng)歷了從中等功率-----大功率——新一代中等功率的發(fā)展歷程。目前，世界鐵路內(nèi)燃機(jī)車市場(chǎng)需求量最大的還是4000馬力左右的中等功率內(nèi)燃機(jī)車，但不一定全是交流傳動(dòng)，卻一定是性價(jià)比低、全壽命成本最低的。四個(gè)內(nèi)燃機(jī)車平臺(tái)西門子龐巴迪福斯羅GE公司TraxxP160平臺(tái)----裝設(shè)4臺(tái)CATC18柴油機(jī)、排放EUⅢB、內(nèi)走道C18技術(shù)參數(shù)：PN522kW、nmax2100rpm、缸徑/行程145/183mm、質(zhì)量1332kg

外形(L×W×H)1388×921×1243mm功率輸出靈活、冗余、節(jié)能機(jī)動(dòng)靈活節(jié)能0.2.4牽引傳動(dòng)技術(shù)最新進(jìn)展?fàn)恳齻鲃?dòng)技術(shù)在不斷完善性能的基礎(chǔ)上，朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠和輕量化的方向發(fā)展，已在無(wú)速度傳感器控制技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)、變壓器小型化和輕量化技術(shù)、無(wú)變壓器技術(shù)等方面取得一定地進(jìn)步。1.無(wú)速度傳感器控制技術(shù)目前，在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中，高性能控制技術(shù)依賴于速度傳感器。為實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，必須要在牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝速度傳感器。但是設(shè)置速度傳感器不僅增加控制系統(tǒng)的成本，而且也是故障產(chǎn)生的根源，影響系統(tǒng)的可靠性。為了改變速度傳感器不能滿足傳動(dòng)控制對(duì)可靠性的要求，提出了無(wú)速度傳感器的控制設(shè)想，可以減小牽引電動(dòng)機(jī)的體積，提高輸出功率/轉(zhuǎn)矩（約提高轉(zhuǎn)矩20%），提高傳動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性，避免因速度傳感器故障導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。目前無(wú)速度傳感器控制技術(shù)主要有模型參考自適應(yīng)控制器、全階觀測(cè)器、擴(kuò)展卡爾曼濾波器和高頻諧波注入控制器等。主要研究熱點(diǎn)集中在：低速時(shí)的速度辨識(shí)、定子和轉(zhuǎn)子電阻參數(shù)辨識(shí)。由于軌道電力牽引的特殊性，無(wú)速度傳感器控制必須要解決：過電分相后電動(dòng)機(jī)帶速度重投、零速度附近穩(wěn)定輸出額定轉(zhuǎn)矩、低速發(fā)電狀態(tài)時(shí)整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。2024/8/22542.軟開關(guān)技術(shù)為進(jìn)一步減小變流器中開關(guān)器件的開關(guān)損耗和通態(tài)損耗，采用軟開關(guān)技術(shù)可以在零電流或零電壓狀態(tài)下實(shí)施換流。軟開關(guān)需要兩方面的條件：重復(fù)地使器件上的電壓為零，或強(qiáng)迫流過器件的電流為零，并隨即保持一個(gè)足夠長(zhǎng)的時(shí)間以完成換流；器件必須在零電壓或零電流期間盡快完成換流過程。目前主要采用諧振直流環(huán)節(jié)和諧振吸收回路。3.永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)牽引電動(dòng)機(jī)在輸出功率與安裝空間之間總是存在矛盾，設(shè)計(jì)中不可避免地要增加輸出轉(zhuǎn)速以減小電動(dòng)機(jī)體積，傳統(tǒng)的牽引電動(dòng)機(jī)都是通過齒輪箱與動(dòng)輪耦合。齒輪箱本省的故障也較多，在一定程度上影響著傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性及維修成本。若取消齒輪箱采用直接驅(qū)動(dòng)，將牽引電動(dòng)機(jī)與動(dòng)軸直接耦合起來(lái)，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不經(jīng)過齒輪而直接傳遞到動(dòng)輪上，可節(jié)省齒輪及潤(rùn)滑裝置的制造、維修費(fèi)用，消除齒輪傳動(dòng)的能耗，降低噪音。永磁（鈷、釤材料具有很高的磁能積，對(duì)溫度變化不敏感）同步牽引電動(dòng)機(jī)是直接驅(qū)動(dòng)的最佳電動(dòng)機(jī)，也是直接驅(qū)動(dòng)研究的熱點(diǎn)，具有極對(duì)數(shù)多、轉(zhuǎn)矩密度高、體積小、質(zhì)量輕、輸出功率大、控制簡(jiǎn)單2024/8/2255可靠性高、功率因數(shù)及效率高等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)代稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)朝著大功率、高轉(zhuǎn)矩、微型化方向發(fā)展。西門子已研制出了500kW永磁同步電動(dòng)機(jī)，AGV已采用永磁同步牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)相比，沒有勵(lì)磁電流，可獲得更高的功率因數(shù)（在低速時(shí)尤為突出）。在同等條件下，定子電流、銅耗較小，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)子銅耗，總損耗降低，通風(fēng)冷卻系統(tǒng)容量減小甚至可取消，效率可提高2%~8%，而體積比異步電動(dòng)機(jī)小1/3。同時(shí)在25%~120%額定負(fù)載范圍內(nèi)均可保持較高的功率因數(shù)和效率，使其在輕載運(yùn)行和持續(xù)運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果顯著。永磁同步牽引電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)子發(fā)熱較小，可采取全封閉自冷卻方式，可以大幅度降低電動(dòng)機(jī)噪音外溢，減小維護(hù)。2024/8/2256車型Citadis型輕軌車AGV高速EMU最高轉(zhuǎn)速rpm36004500牽引功率kW120720/760制動(dòng)功率kW120720/760持續(xù)功率kW100720/760極數(shù)812電網(wǎng)電壓DC600VDC3000V效率96%97%外形尺寸LW×H525×380×420650，直徑650總質(zhì)量kg285730/740Alstom研制的永磁同步牽引電動(dòng)機(jī)圖

永磁同步牽引電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)比較4.變壓器小型化與輕量化技術(shù)傳統(tǒng)電力機(jī)車、EMU采用工頻變壓器，存在著容量小、體積大、質(zhì)量大、效率低等缺點(diǎn)，隨著高速、重載發(fā)展需要，牽引變壓器小型化、輕量化已成為下一代交流傳動(dòng)電力機(jī)車、EMU應(yīng)優(yōu)先解決的問題。主要解決方案包括硅油變壓器、超導(dǎo)變壓器和中頻變壓器。硅油變壓器是采用硅油代替變壓器油（礦物油），充分利用硅油更好的電氣絕緣性能、高燃點(diǎn)、自熄性等特點(diǎn)，增大容量，實(shí)現(xiàn)牽引變壓器小型化。硅油電氣強(qiáng)度高，可以縮小電氣絕緣距離。硅油燃點(diǎn)比礦物油高一倍，可允許變壓器繞組在更高溫升下運(yùn)行。超導(dǎo)變壓器采用超導(dǎo)導(dǎo)線代替銅導(dǎo)線，提高電流密度、較低損耗，實(shí)現(xiàn)變壓器小型化。超導(dǎo)導(dǎo)體的電流密度要比銅大許多倍，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)牽引變壓器的6-8A/mm2，可以大大減少線圈的重量。當(dāng)供電電壓和頻率一定時(shí)，通過增加線圈匝數(shù)可以減少鐵芯截面積。與同等功率的普通牽引變壓器相比，重量可減輕40-50％，損耗僅為5-6％。所以，使用超導(dǎo)導(dǎo)體能夠?qū)崿F(xiàn)牽引變壓器的小型輕量化。2024/8/2259圖高溫超導(dǎo)變壓器結(jié)構(gòu)高溫超導(dǎo)（77K）變壓器與普通變壓器比較采用中頻變壓器也可以實(shí)現(xiàn)交流傳動(dòng)系統(tǒng)的小型輕量化。根據(jù)交流繞組電勢(shì)關(guān)系式，若繞組匝數(shù)及繞組感應(yīng)電勢(shì)不變，提高工作頻率，磁通必然下降，鐵心截面積將減小，中頻變壓器就是依據(jù)這一原理來(lái)實(shí)現(xiàn)牽引變壓器小型輕量化的。但是小型化是以增加二倍變流器容量為代價(jià)。德國(guó)研制的樣機(jī)，功率1MVA的400Hz（變比1∶1）中頻變壓器的重量為450kg，短路電抗為18.9%，效率達(dá)96.2%。5.無(wú)牽引變壓器技術(shù)盡管使?fàn)恳儔浩餍⌒突捎行У販p小變壓器的質(zhì)量和體積，但牽引變壓器在牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中仍占據(jù)著較大的質(zhì)量、體積。2000年瑞士學(xué)者提出了采用高壓電動(dòng)機(jī)的無(wú)變壓器交流傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，徹底取消了牽引變壓器，無(wú)需增加變流器容量。相對(duì)于傳統(tǒng)交流傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)牽引變流器和牽引電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)提出新的挑戰(zhàn)。取消變壓器，將變流器模塊通過一個(gè)小的平波電抗器直接與高壓接觸網(wǎng)相連，這對(duì)當(dāng)前的電力電子器件的耐壓等級(jí)提出了新的挑戰(zhàn)。當(dāng)前由于受電力電子器件的耐壓等級(jí)限制，可以采用將多個(gè)變流器模塊串聯(lián)起來(lái)，且每個(gè)模塊采用多2024/8/2262電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以降低所需電力電子器件的耐壓等級(jí)，這對(duì)變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制技術(shù)提出了許多新的挑戰(zhàn)。取消變壓器后，交流側(cè)牽引變流器串聯(lián)連接，各個(gè)變流器模塊直流中間回路電壓的電位不同，對(duì)驅(qū)動(dòng)側(cè)則是每個(gè)直流中間回路為具有不同電位的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電路的一部分，需要引入一種新的電動(dòng)機(jī)的概念。瑞士學(xué)者提出采用帶有3個(gè)獨(dú)立三相繞組的星形聯(lián)接異步電動(dòng)機(jī)，其三相繞組由接在不同電位的3個(gè)三相逆變器供電，這就需要用這種星形聯(lián)接異步電動(dòng)機(jī)的新型控制結(jié)構(gòu)。對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。2024/8/22630.2.5預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)將引領(lǐng)設(shè)計(jì)潮流隨著設(shè)計(jì)思維方式的改變，由過去的“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)”，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤邦A(yù)測(cè)設(shè)計(jì)”。采用并行模式，即除傳統(tǒng)學(xué)科(電機(jī)工程學(xué)、電子學(xué)、控制工程、空氣及流體力學(xué)和機(jī)械學(xué)等)外，還要利用其它諸如可靠性、維修性、保障性、安全性、價(jià)值工程和人機(jī)工程等專業(yè)學(xué)科的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),審查和修改由傳統(tǒng)學(xué)科得出的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)在整個(gè)開發(fā)過程中，還要把銷售、用戶服務(wù)、制造、供貨和組裝結(jié)合起來(lái)，并對(duì)各個(gè)部件的成本進(jìn)行核算，估計(jì)出電力傳動(dòng)裝置的壽命周期成本(LCC)，以便在供貨時(shí)，對(duì)用戶提出的可靠性、維修性、有效性、所能達(dá)到的指標(biāo)及其壽命周期成本等作出承諾，為用戶使用、進(jìn)行狀態(tài)修提供指導(dǎo)依據(jù)。RAMS---Reliability、Availability、Maintainability、Safety

可靠性、可用性、可維修性、安全性ECO4---Energy，Efficiency，Economy，Ecology0.2.6后發(fā)展國(guó)家以市場(chǎng)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)交流傳動(dòng)技術(shù)的跨越與突圍

西方發(fā)達(dá)國(guó)家的電力傳動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)完成了交直傳動(dòng)到交流傳動(dòng)的技術(shù)飛躍，并在交通運(yùn)輸、冶金自動(dòng)化等多個(gè)行業(yè)的技術(shù)裝備方面形成了巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。歐盟和日本的相關(guān)公司一直禁止該技術(shù)的轉(zhuǎn)讓與合作，西方國(guó)家即便在當(dāng)前“以市場(chǎng)換技術(shù)”壓力下依然將交流傳動(dòng)高性能控制技術(shù)作為競(jìng)爭(zhēng)法寶而拒絕轉(zhuǎn)讓。后發(fā)展國(guó)家為了掌握交流傳動(dòng)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，只能借力跨越發(fā)展，采取了各種途徑。合作引進(jìn)以市場(chǎng)換技術(shù)是一條可行之路，韓國(guó)鐵路高速列車的自主研制、試驗(yàn)成功，就是一個(gè)成功范例。交流傳動(dòng)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，無(wú)論是新器件的開發(fā)、應(yīng)用，還是新理論的創(chuàng)立、工程化應(yīng)用，無(wú)論系統(tǒng)整體變革，還是部件品質(zhì)跨越，都是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，需結(jié)合特定的運(yùn)營(yíng)條件和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，完善系統(tǒng)功能，調(diào)整、優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)。一方面保證核心技術(shù)、部件、系統(tǒng)的可靠應(yīng)用，另一方面，完美的結(jié)合可以提升系統(tǒng)的性能。我國(guó)在交流傳動(dòng)技術(shù)工程化應(yīng)用方面曾作了一些初步嘗試，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了少量2024/8/2266的各種機(jī)車、動(dòng)車組，沒有形成批量，“中華之星”、“先鋒號(hào)”動(dòng)車組就是例證。鍛煉和培養(yǎng)了一支研發(fā)、制造的技術(shù)隊(duì)伍，基本形成了自主技術(shù)平臺(tái)，但因沒有掌握其核心技術(shù)，加之其它原因，最終以“中華之星”的封存而告終。我國(guó)鐵路在跨越式發(fā)展中以市場(chǎng)換技術(shù)，與世界軌道交通領(lǐng)域各主要公司簽署了多份技術(shù)合作引進(jìn)合同，引進(jìn)各種用途的機(jī)車、動(dòng)車組滿足運(yùn)輸需要。這次引進(jìn)技術(shù)的共同特征是，選擇國(guó)外同期先進(jìn)成熟的車型作為原型車，所有引進(jìn)機(jī)車、動(dòng)車組均采用先進(jìn)的交流傳動(dòng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，這對(duì)于提升我國(guó)鐵路運(yùn)輸裝備技術(shù)水平具有積極意義，為自主研發(fā)提供技術(shù)參考，也決定了我國(guó)鐵路牽引傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的方向，必然是跟蹤技術(shù)潮流，走交流傳動(dòng)之路。

以市場(chǎng)換技術(shù)出發(fā)點(diǎn)不錯(cuò)，關(guān)鍵是能否換得核心技術(shù)，能否很好地吸收消化這是關(guān)鍵。我國(guó)在其他行業(yè)也走過以市場(chǎng)換技術(shù)之路，其結(jié)果是有目共睹。世界上從沒有免費(fèi)的午餐，韓國(guó)通過技術(shù)引進(jìn)合作換得了高速列車關(guān)鍵技術(shù)，這只是一個(gè)孤證，并不具有必然性。韓國(guó)在引進(jìn)技術(shù)之始就提出一條明確的政策法規(guī)，即技術(shù)只能引進(jìn)一次，同時(shí)他們把科技經(jīng)費(fèi)進(jìn)行調(diào)整，引進(jìn)和消化、吸收的2024/8/2267費(fèi)用比例是1：5，也就是說韓國(guó)花1元錢引進(jìn)的技術(shù)要用5元錢進(jìn)行消化研究和開發(fā)。我國(guó)目前每花1元錢引進(jìn)技術(shù)，只用0.07元進(jìn)行消化吸收，而日本是花1元錢引進(jìn)技術(shù)，花5～8元錢進(jìn)行吸收和技術(shù)創(chuàng)新。過往的事實(shí)是，韓國(guó)和中國(guó)的核電技術(shù)幾乎是同時(shí)引進(jìn)的，目前韓國(guó)核電技術(shù)都參與國(guó)際競(jìng)標(biāo)了，而中國(guó)還在引進(jìn)。但愿我國(guó)鐵路能夠以一定的市場(chǎng)換回關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)，構(gòu)建我國(guó)的高速列車研發(fā)平臺(tái)，不要步家電、汽車行業(yè)、核電之后塵。開弓沒有回頭箭，既然已走上了市場(chǎng)換技術(shù)之路，相信這是一條不平坦的路，需要國(guó)家在吸收消化、再創(chuàng)新方面給以積極合理的法規(guī)及經(jīng)費(fèi)支持，需要相關(guān)專業(yè)人員的共同努力，突破技術(shù)重圍，盡快消化吸收關(guān)鍵技術(shù)為我所用，占領(lǐng)技術(shù)的制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的自主化與國(guó)產(chǎn)化。合理匹配牽引動(dòng)力類別，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)多樣化。這次合作技術(shù)引進(jìn)，對(duì)于鐵路牽引動(dòng)力制造業(yè)是一次難得的發(fā)展機(jī)遇，是一次變革，也是利益的再分配。車輛工程專業(yè)的師生以及從事軌道列車牽引傳動(dòng)專業(yè)的技術(shù)人員不能等閑視之，應(yīng)積極投身于這場(chǎng)技術(shù)變革中去，研究新技術(shù)、解決國(guó)產(chǎn)化中出現(xiàn)的各種問題，為企業(yè)提供智力支持，為掌握關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)交流傳動(dòng)技術(shù)在我國(guó)的飛躍發(fā)展做出應(yīng)有的努力。3.本課程的性質(zhì)、內(nèi)容與任務(wù)

列車電力牽引傳動(dòng)控制是一門跨學(xué)科的應(yīng)用技術(shù)，它涉及到電力電子器件、微電子學(xué)、變流器電路、電機(jī)學(xué)、控制理論、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制等在內(nèi)的許多領(lǐng)域。是軌道車輛專業(yè)牽引動(dòng)力方向的一門專業(yè)課。為了適應(yīng)我國(guó)鐵路牽引動(dòng)力裝備的技術(shù)升級(jí)與跨越，結(jié)合技術(shù)合作引進(jìn)的進(jìn)程以及牽引傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向，重點(diǎn)突出以下幾方面：1.反映我國(guó)當(dāng)前電力牽引傳動(dòng)技術(shù)的水平，分析各干線主型機(jī)車的技術(shù)特征，揭示交-直流傳動(dòng)機(jī)車的技術(shù)平臺(tái)，針對(duì)典型車型進(jìn)行剖析，力求在理論上有一定的深度。2.重點(diǎn)分析交流傳動(dòng)技術(shù)的基本原理，介紹交流傳動(dòng)技術(shù)的關(guān)2024/8/2269鍵部件及其控制方式。對(duì)引進(jìn)動(dòng)車組、機(jī)車的交流傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全面分析。

3.著重介紹分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在列車上的應(yīng)用情況，以引進(jìn)機(jī)車、動(dòng)車組為藍(lán)本，分析列車網(wǎng)絡(luò)控制的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。4.作為專業(yè)課程，要結(jié)合實(shí)際，及時(shí)準(zhǔn)確地反映電力牽引傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)。在現(xiàn)有課時(shí)下，既要兼顧既有技術(shù)的學(xué)習(xí)，又要探討交流傳動(dòng)及網(wǎng)絡(luò)控制等新技術(shù)，存在著一定的難度。要完成教學(xué)任務(wù)，必須要改變教學(xué)方式，形成課堂內(nèi)與課堂外互動(dòng)。課堂上主要講述基本原理及應(yīng)用，對(duì)于一些基本問題需要在課下自己收集資料，進(jìn)行分析、整理。同時(shí)由于受技術(shù)保密的限制，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的一些細(xì)節(jié)問題，必須要借助各種資源，全方位的搜集資料，并加以分析、歸納和整理，建立完整的知識(shí)體系。思考題：1.電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的定義及實(shí)質(zhì)。2.電力牽引傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢(shì)。3.交流傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。4.現(xiàn)代列車的主要標(biāo)志。

內(nèi)燃機(jī)再制造是指將失效的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行集中拆解、零部件清洗、檢測(cè)分類，按照原新產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范要求，通過一定的工藝重新加工制造后，使再制造后內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品的使用壽命及其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、可靠性等指標(biāo)不低于原型機(jī)新機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)要求。內(nèi)燃機(jī)再制造經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益十分顯著，與原始制造相比，再制造可節(jié)約能源消耗80%、節(jié)省材料70%以上，降低制造成本30%~50%。截止2015年12月31日，全國(guó)鐵路機(jī)車擁有量為21027臺(tái)，比上年減少69臺(tái)，其中內(nèi)燃機(jī)車占43.2%，9084臺(tái)，比上年下降1.8%；電力機(jī)車占56.8%，11943臺(tái)，比上年提高1.8%。附件1鐵路運(yùn)輸發(fā)展交通運(yùn)輸作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，占有重要的地位。在我國(guó)鐵路運(yùn)輸作為一種主要的運(yùn)輸方式，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。世界鐵路發(fā)展的大趨勢(shì)是“高速、重載、安全、節(jié)能、環(huán)?！薄ｋ娏鲃?dòng)與控制技術(shù)（機(jī)車、動(dòng)車組）將在牽引動(dòng)力方式的變革中發(fā)揮著重要的作用，已成為我國(guó)鐵路主要的牽引動(dòng)力傳動(dòng)方式。

一、鐵路客、貨運(yùn)輸發(fā)展

1825年第一條鐵路在英國(guó)誕生，以其速度和運(yùn)能上的優(yōu)勢(shì)，極大地推動(dòng)著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。20世紀(jì)50年代，民運(yùn)飛機(jī)大規(guī)模躋身于世界長(zhǎng)途運(yùn)輸領(lǐng)域，與此同時(shí)，短途運(yùn)輸又迎來(lái)了一場(chǎng)全球性的汽車競(jìng)賽。于是鐵路在公路、民航運(yùn)輸?shù)碾p重夾擊下迅速衰弱，曾一度被貶為“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，僅美國(guó)在20世紀(jì)中葉，就拆除了9萬(wàn)多公里鐵路，比今天我國(guó)鐵路里程的總和還要多。“身邊不見火車行，耳畔頻聞拆路聲”就是其真實(shí)寫照。上世紀(jì)60年代一場(chǎng)浴火重生的挑戰(zhàn)擺在鐵路牽引動(dòng)力研發(fā)設(shè)計(jì)者面前，鐵路精英們不愿退出歷史舞臺(tái)，積極尋求新的技術(shù)模式，依靠技術(shù)變革突破重圍，走出頹勢(shì)?！白託w夜半猶啼血，不信東風(fēng)喚不回”。牽引動(dòng)力作為鐵路運(yùn)輸?shù)呐蓬^兵，引領(lǐng)技術(shù)的升級(jí)與突圍，以電氣化和內(nèi)燃化為代表的鐵路現(xiàn)代牽引動(dòng)力開始嶄露頭角，與此相適應(yīng)的運(yùn)輸管理組織模式相繼出現(xiàn)，給鐵路運(yùn)輸業(yè)振興帶來(lái)了希望和曙光。新技術(shù)、新工藝的研發(fā)與應(yīng)用，促進(jìn)了新型運(yùn)輸裝備技術(shù)的升級(jí)換代，推動(dòng)了重載貨運(yùn)、高速客運(yùn)和信息技術(shù)發(fā)展，加速了鐵路運(yùn)輸業(yè)恢復(fù)生機(jī)、獲得新生的步法。2024/8/2273

1964年10月1日,日本東海岸新干線的開通運(yùn)營(yíng),在世界鐵路運(yùn)輸史上寫下了光輝的一頁(yè)，開創(chuàng)了高速鐵路發(fā)展的新紀(jì)元。隨著新干線高速列車投入運(yùn)行，其安全、快捷、舒適、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)等到了充分的體現(xiàn)，使曾一度被貶為“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”的鐵路運(yùn)輸業(yè)由此得以重生，步入了快速發(fā)展的軌道。經(jīng)過40多年的不懈努力，鐵路牽引動(dòng)力發(fā)生了革命性的變化，在大功率交—直—交變流技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、診斷技術(shù)、高性能走行部設(shè)計(jì)制造技術(shù)、大功率柴油機(jī)制造技術(shù)、材料科學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、高性能的復(fù)合制動(dòng)技術(shù)、可靠地供電受流技術(shù)和智能化檢修技術(shù)等很多領(lǐng)域取得了重大突破。

鐵路牽引動(dòng)力的不斷發(fā)展影響著鐵路運(yùn)輸方式的變化，在貨運(yùn)重載、客運(yùn)高速和信息技術(shù)等方面取得了重大突破。

1.重載運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展在重載運(yùn)輸方面,美國(guó)、加拿大、俄羅斯、瑞典、南非、澳大利亞和中國(guó)等少數(shù)國(guó)家已經(jīng)開行了重載貨運(yùn)列車。美國(guó)開行單元式重載列車，采用25t以上的機(jī)車車輛，牽引總重在10000噸以上，是名副其實(shí)的萬(wàn)噸列車，并曾創(chuàng)造總重達(dá)44066噸的世界最高紀(jì)錄。俄羅斯采用組合式重載列車，牽引列車重量達(dá)到6000t以上，并成功地試驗(yàn)開行了總重43047噸的重載列車。

1991年，南非在艾爾梅格--理查茲彎中在鐵路開行了一列由9節(jié)電力機(jī)車和7節(jié)內(nèi)燃機(jī)車牽引的總重71600噸、編組660輛、長(zhǎng)度達(dá)7200m的鐵礦石列車，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)列車長(zhǎng)度和重量的世界紀(jì)錄。澳大利亞鐵路采用單元組合重載技術(shù)，由大功率內(nèi)燃機(jī)車牽2024/8/2275引,采用25t以上軸重的重載機(jī)車車輛，開行萬(wàn)噸列車，使單線年運(yùn)量可達(dá)1億噸。2001年6月21日澳大利亞BHP鐵礦公司在紐曼山-海德蘭間開行的超級(jí)列車，創(chuàng)造了重載運(yùn)輸?shù)淖罡呒o(jì)錄。該列車裝載82000噸鐵礦石、總重達(dá)99732噸。列車由682輛貨車和8臺(tái)AC6000內(nèi)燃機(jī)車組成，長(zhǎng)度達(dá)7353m。在長(zhǎng)度和重量上都超過了以往的重載列車，成為迄今為止世界上最長(zhǎng)最重的重載列車。該超級(jí)列車運(yùn)行情況如下圖所示。我國(guó)是世界上唯一在既有線開展提速與重載的國(guó)家，所面臨的技術(shù)難度也是空前的。鐵路客運(yùn)經(jīng)過六次全面提速，線路基礎(chǔ)條件有了很大改善，重載運(yùn)輸能力有了較大的提高。在既有線路2024/8/2276超級(jí)列車長(zhǎng)度：7.353km重量：99732t凈載重:82000t機(jī)車:8臺(tái)AC6000CW2+1+2+1+2單司機(jī)

Locotrol車輛:682輛平均速度:55km/h澳大利亞BHP公司紐曼-黑德蘭276km準(zhǔn)軌單線內(nèi)燃牽引2001.6.212024/8/2277超級(jí)列車列車長(zhǎng)7.353公里

列車重99732噸線路長(zhǎng)276公里

8臺(tái)AC6000CW

編組682節(jié)車輛機(jī)車使用分布式同步控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間(往返)～10小時(shí)上采用HXD3(和諧3型電力機(jī)車)，以單機(jī)車、單司機(jī)方式開行了5000噸以上的整列重載列車，最高運(yùn)行速度為120km/h。隨著合作引進(jìn)的各型HX大功率干線機(jī)車的陸續(xù)投入運(yùn)行，既有線重載運(yùn)輸定數(shù)將會(huì)不斷提高到8000噸以上；在大秦鐵路運(yùn)煤專線上已開行了2萬(wàn)噸級(jí)的單元組合列車，由HXD1/2或四臺(tái)SS4G/SS4B電力機(jī)車牽引,制動(dòng)系統(tǒng)全部采用CCBII系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用GE公司Locontrol分布式機(jī)車無(wú)線同步操縱系統(tǒng)，通信系統(tǒng)采用GSM-R綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，信號(hào)覆蓋全線，消除了多年來(lái)因山區(qū)通信盲區(qū)對(duì)運(yùn)輸造成的困擾。自2006年正式開行2萬(wàn)噸級(jí)重載列車以來(lái)，每年以5000萬(wàn)噸的能力逐年遞增，2007年運(yùn)輸量已達(dá)3億噸。2014年4月2日6時(shí)31分，一列由4臺(tái)電力機(jī)車牽引、編組320輛、總長(zhǎng)3971m、滿載3萬(wàn)噸煤炭的組合式試驗(yàn)列車，由北同蒲線袁樹林站始發(fā)，經(jīng)過12小時(shí)25分、738.4公里的運(yùn)行，于當(dāng)日18時(shí)56分安全順利到達(dá)終點(diǎn)站大秦線柳村南站，3萬(wàn)噸重載列車運(yùn)行試驗(yàn)取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)鐵路重載列車牽引重量從2萬(wàn)噸到3萬(wàn)噸的跨躍，使我國(guó)成為世界上僅有幾個(gè)掌握3萬(wàn)噸鐵路重載技術(shù)的國(guó)家之一。鐵路、公路和航空的單位運(yùn)輸成本之比為1：6.4：9.35。列車牽引定數(shù)發(fā)展歷程

2.客運(yùn)高速技術(shù)發(fā)展在高速客運(yùn)方面，目前已開行200km/h以上高速列車的國(guó)家和地區(qū)有日本、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、意大利、西班牙、芬蘭、瑞典、美國(guó)、俄羅斯、韓國(guó)、中國(guó)及臺(tái)灣地區(qū)。已在建設(shè)或規(guī)劃高速鐵路的國(guó)家和地區(qū)有瑞士、奧地利、比利時(shí)、荷蘭、丹麥、加拿大、澳大利亞、印度和越南（注：越南國(guó)會(huì)已于2010年6月19日否決了貫穿南北的高鐵線路計(jì)劃，主要原因是成本與收益問題）。至今已掌握了300km/h高速列車研制技術(shù)的國(guó)家，只有德國(guó)、法國(guó)、日本、意大利、韓國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，真正掌握原創(chuàng)技術(shù)的國(guó)家只有德國(guó)、法國(guó)和日本，其水平代表著世界高速鐵路發(fā)展的技術(shù)水準(zhǔn)，已形成了三種不同的技術(shù)平臺(tái)。其他已開行或正在建設(shè)即將開通高速列車的國(guó)家和地區(qū)，其所采用的技術(shù)不外乎是這些技術(shù)平臺(tái)的引進(jìn)和改良。2024/8/2281隨著高速鐵路運(yùn)輸業(yè)的再次崛起和成功，鐵路的發(fā)展正進(jìn)入一個(gè)新時(shí)期。新干線動(dòng)車組由0系發(fā)展到800系及E1-E5/6，從300系開始采用交流傳動(dòng)，運(yùn)行速度達(dá)到270km/h,最高為300km/h，未來(lái)320km/h。德國(guó)ICE3、法國(guó)AGV采用動(dòng)力分散、交流傳動(dòng)技術(shù)，運(yùn)行速度已達(dá)到330-350km/h；韓國(guó)通過合作引進(jìn)TGV技術(shù)，已在東線開通了300km/h高速列車，并自主研制了350km/h高速列車G7，近期將在西線投入運(yùn)營(yíng);臺(tái)灣引進(jìn)了日本700系動(dòng)車組,已于2006年底開通了貫通南北的高速鐵路，運(yùn)行速度達(dá)到300km/h,(運(yùn)送旅客近期可達(dá)1億人次)2007年4月18日第六次鐵路大提速,我國(guó)在部分線路采用CRH1、CRH2、CRH5動(dòng)車組，開行了200km/h的高速列車。

2008年8月1日以來(lái)，CRH3相繼在京津、武廣客運(yùn)專線投入運(yùn)營(yíng)，最高速度為350km/h。2009年12月，CRH3在武廣客運(yùn)專線投入運(yùn)行。2010年7月1日，CRH3在滬寧高鐵開始350km/h運(yùn)營(yíng)。旅客列車速度發(fā)展歷程2024/8/2283

二、中國(guó)鐵路發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)鐵路經(jīng)過了60多年的建設(shè)發(fā)展，營(yíng)運(yùn)總里程已超過12.1萬(wàn)公里，高鐵運(yùn)營(yíng)里程達(dá)1.9萬(wàn)公里，其運(yùn)輸能力基本上能夠滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，運(yùn)營(yíng)管理水平、技術(shù)裝備水平有了較大的提高，牽引動(dòng)力實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃、電力化，牽引傳動(dòng)方式采用電力牽引傳動(dòng)。在客貨運(yùn)輸市場(chǎng)占有較為穩(wěn)定的份額。2024/8/222012年各種運(yùn)輸方式貨運(yùn)總量2012年各種運(yùn)輸方式貨物周轉(zhuǎn)量

中國(guó)鐵路發(fā)展歷程（km）指

標(biāo)計(jì)算單位本年累計(jì)完成

上年同期完成比上年同期增減比上年同期增減%一、鐵路運(yùn)輸

1.旅客發(fā)送量萬(wàn)人2534842304602302410.0

2.旅客周轉(zhuǎn)量?jī)|人公里11960.6011241.85718.766.4

3.貨運(yùn)總發(fā)送量萬(wàn)噸335801381334-45533-11.9

4.貨運(yùn)總周轉(zhuǎn)量?jī)|噸公里23754.3127530.19-3775.88-13.7

5.總換算周轉(zhuǎn)量?jī)|噸公里35714.9138772.04-3057.12-7.9二、基本建設(shè)投資億元5924.585512.61411.977.5

注：1.國(guó)家鐵路含控股合資公司。2.統(tǒng)計(jì)范圍不含港澳臺(tái)。

中國(guó)鐵路總公司計(jì)劃統(tǒng)計(jì)部提供2015年1-12月國(guó)家鐵路主要指標(biāo)完成情況中國(guó)鐵路運(yùn)輸發(fā)展現(xiàn)狀附件2鐵路牽引動(dòng)力發(fā)展歷程自1825年第一條鐵路在英國(guó)誕生以來(lái)，鐵路牽引動(dòng)力隨著技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了從蒸汽機(jī)車到電力、內(nèi)燃機(jī)車牽引階段。目前，各國(guó)基本都是以電力機(jī)車或內(nèi)燃機(jī)車作為牽引動(dòng)力，內(nèi)燃機(jī)車主要采用電力傳動(dòng)。主要發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)90年代都已實(shí)現(xiàn)交流傳動(dòng)。列車的牽引性能、速度、功率、控制模式等有了很大的提高，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)/列車向現(xiàn)代機(jī)/列車的跨越。

交流傳動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代轉(zhuǎn)向架技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用，是現(xiàn)代列車的主要標(biāo)志。牽引動(dòng)力的配置模式主要有動(dòng)力集中和動(dòng)力分散兩種。動(dòng)力集中是將列車所需動(dòng)力集中于列車兩端動(dòng)力車的各動(dòng)軸上，形成推挽式牽引；動(dòng)力分散就是將列車所需動(dòng)力分散置于各車輛軸或大部分車輛軸上。動(dòng)力分散主要應(yīng)用于300km/h及以上的高速動(dòng)車組，動(dòng)力集中式主要應(yīng)用于300km/h以下的列車牽引。任何交通工具的發(fā)展，都是伴隨著提高載重和速度這兩個(gè)要素而進(jìn)行。要實(shí)現(xiàn)“重載、高速”，首先要有足夠大的牽引功率，因此現(xiàn)代牽引動(dòng)力的基本特點(diǎn)是“大功率”，這尤其體現(xiàn)在單軸功率的提高上。目前國(guó)外的交流傳動(dòng)電力機(jī)車單軸功率已發(fā)展到了1200kW---1600kW，最高達(dá)到1840kW。當(dāng)然，單軸功率的提高不是無(wú)止境的，它受到物理學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的制約，既應(yīng)該同電力機(jī)車性能相匹配、又能充分發(fā)揮粘著性能?，F(xiàn)代的貨運(yùn)機(jī)車單軸功率都在1000kw以上,目前交流傳動(dòng)電力機(jī)車的單軸功率為1200—1600kW,且已被各國(guó)普遍采納。2024/8/2289動(dòng)力集中與動(dòng)力分散的變遷

蒸汽機(jī)車(2370kW)內(nèi)燃機(jī)車(4800kW)電力機(jī)車(9600kW)鐵路牽引動(dòng)力發(fā)展過程

一、蒸汽機(jī)車蒸汽機(jī)車在鐵路運(yùn)輸發(fā)展中起到了巨大的作用，自1803年開始經(jīng)歷了多次改進(jìn)，生產(chǎn)制造了許多型號(hào)的蒸汽機(jī)車，滿足了當(dāng)時(shí)鐵路牽引之需要，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，至中國(guó)大同機(jī)車廠前進(jìn)型蒸汽機(jī)車停止生產(chǎn)、退出我國(guó)鐵路干線牽引，歷經(jīng)190余年。蒸汽機(jī)車的發(fā)展歷程就是一部近代鐵路技術(shù)發(fā)展史。

蒸汽機(jī)車最大功率達(dá)2370kW，最高速度為200km/h。2024/8/2292曾經(jīng)的宏大氣勢(shì)，如今看了別樣滋味……最早在軌道上運(yùn)行的機(jī)車英國(guó)人理查德特里.維西克制造了一臺(tái)單汽缸和大飛輪的蒸汽機(jī)車，1804年2月29日在專門鋪設(shè)的軌道上試車成功，牽引5輛車廂，時(shí)速8公里，被命名為“新城堡號(hào)”。

1825年9月27日，世界上第一條永久性公用運(yùn)輸設(shè)施，英國(guó)斯托克頓--達(dá)林頓鐵路的通車典禮上，斯蒂芬森親自駕駛“旅行”號(hào)從伊庫(kù)拉因車站出發(fā)，駛向斯托克頓。下午3點(diǎn)47分到達(dá)目的地，共運(yùn)行了31.8公里。“旅行”號(hào)機(jī)車現(xiàn)陳列于達(dá)林頓車站，編號(hào)為“№1”。喬治·斯蒂芬森也因此被人們尊稱為“蒸汽機(jī)車之父”。1829年喬治和R.Stephenson父子設(shè)計(jì)制造的多煙管蒸汽機(jī)車“火箭號(hào)（Rocket）”1835年德國(guó)紐倫堡開行的第一列蒸汽旅客列車2024/8/22961881年唐山—胥各莊鐵路用蒸汽機(jī)車最大功率2370kW

最高速度90km/h

軸式2-10-2世界最大功率蒸氣機(jī)車高速蒸汽機(jī)車200km/h160km/h快速蒸汽機(jī)車180km/h快速蒸汽機(jī)車

2007年12月，內(nèi)蒙古首屆國(guó)際蒸汽機(jī)車旅游攝影節(jié)在克什克騰旗啟動(dòng)。來(lái)自世界各地的1000多名蒸汽機(jī)車迷、攝影師來(lái)到集通鐵路經(jīng)棚火車站參加旅游節(jié)。2024/8/22102

二、電力機(jī)車及EMU電力機(jī)車最早于1882年起源于礦山。第一臺(tái)交流傳動(dòng)電力機(jī)車誕生于1903年，它為三相交流電供電?，F(xiàn)代電力牽引機(jī)車均采用單相交流供電方式，主要經(jīng)歷了交—直流傳動(dòng)和交—直—交流傳動(dòng)階段，發(fā)達(dá)國(guó)家已于20世紀(jì)90年代完成了直流傳動(dòng)向交流傳動(dòng)的跨越。交流傳動(dòng)電力機(jī)車無(wú)論從功率、速度還是可靠性與經(jīng)濟(jì)性方面，都遠(yuǎn)優(yōu)越于直流傳動(dòng)機(jī)車。特別是在高速重載方面，正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。交流傳動(dòng)是電力機(jī)車及電動(dòng)車組發(fā)展的必然趨勢(shì)。電力機(jī)車的研發(fā)中心在歐洲，主要以西門子、阿爾斯通、龐巴迪公司的產(chǎn)品為代表。

交流傳動(dòng)電力機(jī)車最大軸功率已達(dá)1837.5kW。高速動(dòng)車組最高試驗(yàn)速度達(dá)到574.8km/h，最高運(yùn)營(yíng)速度為320~350km/h。2024/8/22103世界最早的工礦電力機(jī)車（1882年）世界最早的交流傳動(dòng)動(dòng)車（1903年）供電制式：3相交流；電機(jī)功率：2.2MW；速度：210km/h；2024/8/22105最大功率7350kW

最高速度200km/h軸功率最大的電力機(jī)車HSR350x臺(tái)灣300km/h動(dòng)車組引進(jìn)日本三菱公司700系，轉(zhuǎn)向架采用500系轉(zhuǎn)向架，單元編組3M1T，試驗(yàn)速