列车传动与控制习题

第一次作业

1.交流传动系统有哪些优点，是哪些技术使其获得了巨大的发展？（第一章）

答：交流传动系统有以下优点： （1）有良好的牵引性能

合理地利用系统的调压、调频特性，可以实现宽范围的平滑调速，使高速列车的高速利用功率Kp=1，恒功率调速比Kn≥2；能使列车启动时发挥出较大的启动力矩。

（2）电网功率因数高、谐波干扰小

电源侧采用脉冲整流器，通过PWM控制技术，可以调节电网输入电流的相位，并能在广泛的负载范围内使高速列车的功率因数接近于1；使所取电流接近正弦波形，谐波干扰小。

（3）单位质量体积的牵引功率大

由于异步电动机无换向器，转速可达4 000 r/min或更高，且质量轻、体积小、单位质量体积的牵引功率大、运行可靠。

（4）动态性能和黏着利用好

由于交流异步电动机有较硬的自然特性，其防空转（黏着利用）性能较好。特别是牵引控制采用矢量控制或直接力矩控制策略，不仅能使系统稳态精度高，而且能获得高的动态性能，可以使牵引力沿着轮轨之间蠕滑极限进行控制，更适合于高速、重载牵引的要求。

电子技术尤其是大功率变流技术的发展、控制理论和控制技术的完善、以及静止变频器研究技术的成熟使其获得了巨大的发展.

2.简述动车组的动力集中和动力分散牵引方式各有何优缺点？（第一章）

答：动车组的动力集中和动力分散牵引方式可从以下几个方面做比较：

（1）牵引总功率和轴功率：就单轴功率而言，动力分散方式的小，目前最大为550kw;动力集中方式的大，目前

最大可达1200kw。就总功率而言，由于动力分散凡是的动轴多，可以超过10000kw；动力集中方式目前尚未超过10000kw。动力集中方式也可以张动力车相邻的中间车转向架上加牵引电动机的办法来增加总功率，但总的来说，只要站线长度允许，动力分散方式可以增加动力单元其总功率比动力集中方式大，从而可以牵引更多的旅客。

(2)最大轴重和簧下质量：在速度和簧下质量一定是，轨道下沉量随着轴重增加而增加。就最大轴重而言，动力集中方式比动力分散方式对线路不利。但对轨道的破坏不只看轴重，簧下质量也起着重要作用，如果簧下质量不变，即使减轻轴重，对轨道的破坏不会有太大的好转，簧下质量必须与轴重一起减少。

(3)黏着利用：动力分散方式一般轴重较轻，单轴黏着力较小，但由于动轴多，可以发挥的黏着牵引力大，而动力集中方式虽然轴重大，单轴黏着力大，但由于动轴少，单轴黏着利用接近极限，可以发挥的总黏着牵引力小。就启动加速度而言，低速区段动力分散方式可以充分利用黏着重量大的特点，动力集中方式黏着重量小，低速时采用恒流控制。

（4）制动：动力分散方式的一个主要优点是动轴多，对每个动轴都可以施加电力制动和盘形制动，制动功率大，甚至可以超过牵引功率，是列车迅速停车。动力集中方式动轴少，制动功率没有动力分散那么大

（5）制造成本：采用动力分散方式动车组，电气设备分散、总重大、造价高。动力集中方式电动车组造价比分散方式电动车组低得多。

（6）维修费用：由于动力分散方式电动车组的每辆动力车均装有一套电气设备，维修工作量大，维修费用也比动力集中方式电动车组高得多。

3.组成基本阻力的各成分所占比重在不同速度下有什么不同，简析不同速度段降低基本阻力的主要技术措施是什么？（第二章）

答：列车在平直线路上走行时受到的阻力称为基本阻力,它由轴承阻力、滚动阻力、滑动阻力、冲击振动阻力、空气阻力；五种阻力随着列车速度的大小而有不同的变化。低速时，轴承阻力占较大的比例；速度提高后，轮轨间滑动阻力、冲击振动阻力、空气阻力占的比例逐渐加大。列车速度达到200km/h时，列车空气阻力约占列车总阻力的70%左右，当列车速度超过300km/h时，列车空气阻力则要占到85%以上。

减少空气阻力是降低列车基本阻力的关键。列车空气阻力包括列车表面摩擦阻力和压差阻力，表面阻力与车体表面粗糙度和不平整性有关，而压差阻力则主要取决于车体表面的形状，即流线化程度。通过车体流线化，改善列车气动性能，是实现减阻、节能的关键技术之一。