CRH3型动车组牵引传动系统探究

摘要：本文简述了我国动车组牵引传动系统的特点及发展现状，阐述了动车

传动系统的设计思路，并讲解了动车组牵引传动系统分析仿真模型理论知识。论

述了动车组牵引传动系统设计中包括传动系统功率的分析，牵引功率、黏着牵引

力、启动加速度、平均加速度、列车运行最高速度等进行列车牵引特性的设计。

通过动车组牵引传动系统的设计过程分析得到了设计过程中的规律讨论了在设计

过程中遇到的问题，总结了设计时应注意的问题。

关键词：牵引传动系统分析仿真模型牵引功率黏着牵引

引言：

牵引传动系统的设计思路的分析，牵引传动系统的特点、牵引传动系统的简

介、动车组牵引传动系统分析、列车牵引传动系统容量设计、列车牵引特性设计、

列车牵引功率设计等过程。

正文：

一、CRH3型动车组的牵引传动系统的简介

CRH3型动车组为8辆编组的动力分散交流传动电动车组，4动4拖，其中相

邻的两辆动车为一个基本动力单元，每个动力单元具有独立的牵引传动系统，如

图l所示，主要由1台主变压器、2台牵引变流器和8台牵引电机等组成。牵引

变压器原边额定电压为单相交流25kV／50Hz，副边为l550V／50Hz。牵引

变流器输入侧为四象限脉冲整流器(4QC)，2个4QC并联为一个共同的DC连接供

电，中间电容区部分存储能量，输出平滑的直流电压。输出端为一个PWM逆变器，

将DC连接电压转换成牵引系统所要求的变压变频i相电源驱动4个并联的异步

牵引电机。本研究采用DTC系统来控制逆变和电机驱动部分，并对整个牵引传动

系统进行建模研究。

二、CRH3型动车组的牵引传动系统的特点

CRH3型动车组在不同的速度时刻根据牵引／制动曲线输出所需的牵引力，使

动车组顺利完成牵引或制动过程。

牵引工况时，牵引力和速度的数学关系为：

三、牵引传动系统的设计

对于高速列车的牵引传动系统的设计，首先对列车牵引功率进行

设计；其次根据牵引功率、黏着牵引力、启动加速度、平均加速度、

列车运行最高速度等进行列车牵引特性设计；最后根据列车的动拖比

计算牵引电动机的容量、牵引变流器的容量及牵引变压器的容量。

四、列车牵引功率设计

列车牵引功率设计列车牵引功率主要与列车最高运行速度、列车质量、最高

速度时的列车运行阻力和剩余加速度有关。

五、牵引特性设计

牵引特性的技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

的最基础的工作，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作列车的指导依据。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牵引力:

将确定后的列车牵引功率、最高运行速度代入式3-9，即可求出最高运行速

度时的牵引力。

FK=(KN)

2、确定列车启动牵引力:

根据列车启动最大加速度和启动平均加速度的要求确定启动牵引力。

3、确定恒牵引力、恒功率运行的转折点:

根据启动牵引力与恒功率曲线，求出其相交点即为恒牵引力、恒功率运行的

转折点。

4、牵引特性仿真计算;

根据初步计算出的牵引特性，针对相应的线路，根据列车运行方程式进行列

车运行模拟仿真，得到运行区段的列车速度—距离曲线，运行时间，减速度/加

速度—时间曲线，能耗曲线，牵引力曲线，坡道最低运行速度，不同线路坡度的

加速距离和制动距离，故障模拟运行结果等牵引计算要求的所有参数与曲线。

5、牵引特性校验:

将其计算结果与列车牵引运行的技术要求进行对比分析，并进行必要的修正

直至完全满足牵引需求，最终设计出列车的牵引/制动特性曲线。

需要验证的主要技术参数包括：

1)、满功率平直轨道最高速度运行时的剩余加速度验算；

2)、启动时的加速度和平均加速验算

3)、故障运行时的牵引能力验算

4)、不同坡道上的爬坡能力验算

5)、最大坡度运行满功率运行时的最低速度验算

6)、加速距离和制动距离的验算

列车动力制动特性的计算与牵引特性的相仿。

6、高速列车牵引特性的特点可归纳为以下几点：