CRH2型动车组的牵引力学计算与分析_马腾

科技创新导报

２０１２　　ＮＯ．０４

工　业　技　术

ＣＲＨ２型动车组的牵引力学计算与分析

马腾

（北京铁路局北京动车客车段　　北京　　１０００３９）

摘　要：为了研究新一代ＣＲＨ２型动车组列车在外力作用下沿轨道的运行情况，需要对该型动车组列车进行牵引计算。以力学和科学计算为基础和依据，给出ＣＲＨ２型动车组列车的牵引力以及加速度的计算方法，与此同时，介绍利用多质点模型对该型动车组列车进行牵引力学计算分析的算法。

关键词：ＣＲＨ２型动车组　　牵引计算　　加速度　　多质点模型中图分类号：Ｕ２６６文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１２）０２（ａ）－００７６－０２

１　ＣＲＨ２型动车组简介

ＣＲＨ２型动车组是中华人民共和国铁道部为国营铁路进行中国铁路第六次大提速及建造中的高速客运专线铁路，向日本川崎重工及中国南车集团四方机车车辆股份有限公司订购的高速列车车款之一，ＣＲＨ２型动车组为动力分散、交流传动电动车组。动车组具有“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术特点，图１。

先进：动车组采用铝合金型材车体，采用了先进的ＩＧＢＴ功率元件及ＶＶＶＦ控制牵

引方式。

成熟：动车组的原型车为日本新干线动车组，其主要系统和部件均有长时间的运营业绩。

经济：动车组采用流线型头形，各车辆的最大轴重仅１４ｔ，牵引和制动能耗低。另外，列车采用再生制动方式，在节能、环保以及减少机械损耗等方面具有独特的优越性。

适用：动车组具有速度提升能力，通过调整动车、拖车比例，能够灵活适应

２００ｋｍ／ｈ～３００ｋｍ／ｈ各速度等级运行。另外，动车组还可通过两列自动联挂满足大运量需求。

可靠：动车组采用了先进的防滑、防空转控制系统和自动列车保护系统，为列车在各种运行环境下的准时性提供了可靠的保障

２　ＣＲＨ２型动车组运行中的受力

动车组列车牵引计算的主要环节就是通过研究动车组列车运行中加、减速力与列车加、减速度的关系找出列车运行速度、运行距离、运行时间三者之间的相互关系，进而推导出列车的运动方程。动车组列车在运行中的受力有：

（１）黏着牵引力Ｆ

黏着牵引力是指受轮轨间黏着能力限制的轮周牵引力。当轮周上切线的力大于粘着力时就会发生车轮的空转或者滑行，在不发生空转的前提下能实现的最大轮周牵引力就是黏着牵引力。黏着牵引力是动车组在牵引力下行车的一个重要参数［１］。

（２）行车阻力Ｗ

影响行车阻力的因素有很多，空气与零部件和车表面之间的摩擦，车轮与钢轨之间的摩擦和冲击，动车和拖车的结构、技术状态、线路状况、气候条件、列车运行速度等都是影响行车阻力的因素［２］。因为影响因素颇多，且复杂多变，实际中用理论公式很难利用这些因素进行精确计算，为了能推算出列车运行的基本阻力，通过采用大量的试验得出经验公式，并利用这些经验公式来推算。

动车组运行过程的单位基本阻力公式一般为运行速度的二次三项式：

Ｗ＝ａ＋ｂｖ＋ｃｖ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）（３）制动力Ｂ

是指由制动装置引起的与列车运行方向相反的外力。为动车组提供牵引力的是各个动车，图２即为ＣＲＨ２型动车组的牵引性能曲线［３］，其数学表达式为：

图１

图２　牵引性能曲线Ｆ＝１７５－０．３６ｖ（０≤ｖ≤１２５ｋｍ／ｈ）　　　（２）

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受力变化情况，使得该模型更接近于实际。

参考文献

［１］张曙光．ＣＲＨ２型动车组［Ｍ］．北京：中国

铁道出版社，２００８．

［２］严隽耄．车辆工程［Ｍ］．第２版．北京：中

图３　动车组列车多质点模型

国铁道出版社，２００５．

［３］陈慧民．高速动车组牵引特性分析［Ｊ］．

城市轨道交通研究，２００８（７）：２１－４．

　　　　　　　　　　　　　　（７）

［４］汪伟．ＣＲＨ２型动车组牵引系统运行安

全性初探［Ｊ］．铁道机车车辆，２００７，２７，（６）：４４－６．

［５］郑雪洋．动车组牵引性能试验方法探讨

［Ｊ］．铁道机车车辆，２００２（３）：４０－４２．

其中：整个列车的加速度为α，列车所

图４　列车多质点模型受力分析图

受合力为Ｃ，列车的回转质量系数为γ，列车质量为Ｍ，列车牵引力为Ｆ，列车阻力为Ｗｏ，列车附加阻力为Ｗｊ，列车制动力为Ｂ。

设列车为刚性的，因此列车整体的平移加速度和列车任何部分的平移加速度相等，为：

αｎ＝αｎ－１＝αｎ－２＝…＝α１＝α　　　　　　　　（８）因此，Ｃｎ＝（１＋γｎ）Ｍｎα＝Ｆｎ＋Ｆｎｑ－Ｆｎｈ－Ｗｏｎ－Ｗｊｎ－Ｂｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（９）

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