铁道机车专业教学资源库
武汉铁路职业技术学院主讲：黄秀川
《高速动车组技术》课程
武汉铁路职业技术学院黄秀川
动车组牵引特性
目录
CONTENTS
牵引特性计算目标
牵引特性（含动力制动特性）是列车最重要的特性，用列车轮周牵引力/制动力与轮周线速度的关系曲线表示，是计算列车牵引与制动性能最重要的原始数据。列车要求恒定牵引力起动、恒功率运行，牵引特性如所示。列车的牵引/制动功率决定列车的牵引特性、列车的牵引力与功率的关系如式（4--1-1）所示。
式中：F——牵引力，kN；图4-1-3
P——列车牵引功率，kW；
v——列车运行速度，km/h。
《欧洲高速铁路联网高速列车技术条件》对剩余加速度、启动加速度等有如下规定：
（1）平直道最高速度运行时，应有剩余加速度0.05m/s2；
（2）启动过程平均加速度：0～40km/h0.48m/s2
0～120km/h0.32m/s2
0～160km/h0.17m/s2
（3）考虑15km/h的逆风。
由于高速动车组的运营速度一般大于200km/h，为了满足预留大于最高运营速度10%的试验速度的工况，在动车组速度设计时，一般要求动车组满足在最高运营速度时的剩余加速度大于0.05m/s2。
同时，在列车采购技术条件中也会对列车的启动加速性能做出规定，为保障列车安全运行必须满足上述技术条件的要求，在确定牵引功率时还必须考虑传动效率、最大坡道上的最低运行速度、故障运行及救援运行时的要求等多种因素的综合影响，在确定牵引功率时一般要略高于上述技术条件的规定。
牵引特性计算目标
牵引特性分析
（1）黏着牵引力
黏着牵引力是受轮轨间黏着能力限制的轮周牵引力，当轮周上的切线力大于黏着力时就要发生空转或滑行，在不发生空转的前提下所能实现的最大轮周牵引力就是黏着牵引力，这是动车组牵引运行一个非常重要的参数。黏着牵引力等于计算黏着系数与车重的乘积。
影响计算黏着系数的因素比较复杂，不可能用理论方法计算，只能用专门试验得出的试验公式表达。试验公式表示在正常黏着条件下计算黏着系数和列车运行速度的关系。黏着条件不好时可以用撒砂来改善；采用交流传动以及改进列车走行部结构可以提高黏着系数；采用径向转向架可以提高曲线上的黏着系数；采用防空转装置可以提高列车黏着利用程度。
一般来说，轨道的清洁状态（污迹、生锈、水、油、雪等）是影响黏着性能的主要方面，另一方面，黏着性能随着列车速度增高而呈下降趋势，干燥和湿滑轨面的黏着系数是不相同的，但二者都随速度增加而减小。由于高速动车组运行速度大，因此在高速条件下的黏着利用对动车组尤为重要。
由于高速动车组牵引系统一-般采用交流传动的分散动力形式，同时其牵引系统具有较完善的防空转措施，因此，高速动车组能充分利用黏着牵引力。
（2）运行基本阻力
动车组运行基本阻力决定于许多因素，它与零部件之间、车表面与空气之间以及车轮与钢轨之间的摩擦和冲击密切相关，而且还与动车和拖车车辆的结构、技术状态、线路情况、气候条件、列车运行速度等都有关系。归纳起来，列车的基本阻力由机械阻力和气动阻力组成，具体可分为以下五部分：
①车轴轴承摩擦阻力；用滚动轴承代替滑动轴承，可以降低这一部分阻力。
②轮轨间滚动摩擦阻力；
③轮轨间滑动摩擦阻力；车轮的圆锥形踏面、轮对组装不正，同一轮对的车轮直径不等以及车辆的蛇行运动都导致轮轨间的纵向滑动和横向滑动而形成滑动摩擦阻力。
④冲击阻力；由于轨道接缝、钢轨不平，车轮擦伤引起的冲击以及车辆多维振动都消耗能量，其所相当的阻力称为冲击阻力。
⑤气动阻力又称空气阻力；包括列车头部正压和尾部负压所构成的压差阻力、表皮摩擦和涡流损失。空气阻力与阻力系数、空气密度、相对速度的平方及列车最大截面积成正比。列车头部和列车尾部的形状对空气阻力的影响很大。因此，对高速列车来说，采用流线型车体以降低空气阻力系数，对减小列车运行阻力具有重大意义。
上述因素极为复杂，甚至相互影响，实际运用中很难用理论公式进行精确计算，常常使用大量试验得出的经验公式来计算列车运行单位基本阻力。试验时只对阻力影响较大的因素作必要的控制（车辆类型和列车运行速度），其他因素则由公式中的系数予以考虑。
动车组运行过程的单位基本阻力公式一般为运行速度的三项式，即：
牵引特性计算
牵引特性的计算是设计列车牵引/制动性能的基础，是进行列车设计必须进行的基础性工作，是进行列车运输组织、确定列车运输时间间隔和运输时刻表的重要基础数据，也是列车运用部门和列车乘务员操纵列车的指导依据。计算牵引特性一般分为以下几个步骤：（1）确定最高速度时的列车功率
列车牵引功率主要与列车运行最高速度、列车质量、最高速度时的列车运行阻力和剩余加速度、齿轮传动效率、牵引