作 者简 介 ： 尹航 （ １ ９ ８ ３一） ， 女， 工程师 ， 硕士 ， 主要 从事地铁车辆的电气设 计的研究
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ｉ ｎｈａ ｎｇ ＠ ｃ ｃ ｃ ａ ｒ ． ｃ ｏ ｎ． ｃ ｎ．
第 １期
尹航 ， 等： 列车牵 引计算分析及仿真
０ ） ， 而 由（ １ ）可得 Ｋ ＝Ｆ （ ） Ｖ ， 则
Ｆ （ ） ：
‘ ＇ ／ ３
， 值 可 以 由已知 电机额 定 电流得 到 ， 也 可通 过计 算得 出 ， 额定 电流 的近似 计算 公式 ：
， ：
ｃ ｏ ｓ ， ７ ７
（ ｋ Ｎ）
（ ３ ） 当速 度在 ～ … 区间 电机 工作 在 自然 特 性 区 ， 此 时 电机 牵 引力 与
图 １ 典型电机特性 曲线
１ ． １ 电机牵 引力 的计算 （ １ ） 当速度 在 ０ ～１ ３ 区间 电机 工作 在恒转 矩 区 ， 电机 牵 引力 恒定 Ｆ ＝ Ｆ （ ０ ）： Ｆ （ Ｖ ） ． Ｆ 的值 由列 车 等效 重 量 （ 考 虑旋 转惯 量部 分 ， 单位 ｔ ） ， 列 车起 动平均加速度 及起动阻力 ， 动轴数 决定 ， 计算公式如下 ：
文献标识码 ： Ａ
０ 引 言
随着城 市 的不 断 发 展 ， 交 通拥 堵 问题 越来 越
凸显 ， 大力 发展 城 市轨 道 交 通 已成 为 解 决 现有 交
Ｆ
博
Ｄ
通 问题 的有效 途 径 ． 而作 为 一 个 车辆 制 造 商有 责 任保证 列 车 的性 能 符 合 技术 要 求 ， 这 样 如 何 根据 实际 的线 路 和 业 主 的要 求 ， 确 定 合 理 的 电力牵 引
肚
系统技术方案也越来越为我们这些设计师所关心． 牵引 计算仿 真 借 助 计算 机 手 段 ， 通 过 数 学模
型对 城市 轨道 车辆在 实 际线路 的运行 过程进 行仿 真模 拟 ， 能够快 速 地计 算 出列 车 在各 种 不 同 条件 下 的运 行结 果 ． 为 电机 的选 型 提供理 论依 据 ， 也 可 对牵 引 系统厂 家 提 出 的方 案进 行 可 行 性评 估 ， 同 时对 接触 网上 电能 的消 耗 、 回馈情 况 以及 电流值 的变 化提 供 了理 论数 据 ．
该点 的牵 引力或 者制 动力 ， 电机 的 电压和 电流值 ．
（ ２ ） 当速度在 Ｖ ～Ｖ ： 区间
电机工 作在 恒 功 率 区 ， 此 时 电机 牵 引力 与速
度 成反 比减 小 ， 则Ｆ （ Ｖ ）＝ （ Ｋ 。 为 常数且 Ｋ ≠
柴 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — ２ ７
（ Ａ）
速度平方成反 比减小 ， 则Ｆ （ ）＝ （ 为常数
式中 ， ｃ ｏ ｓ ４ ￣ 为电机的功率 因数 ； 叼 ， 为齿轮传动效 率； ｒ ／ 为 电机 效率 ； ｃ ｏ ｓ ￣ ｂ ， ｒ ｂ ， 叼 可分 别 近似取
０． ８ ５， ０． ９ ８， ０． ９ ２ ．
Ｆ ＝ （ ０ ｃ ＋Ｆ 。 ） ／ ｎ （ ｋ Ｎ）
１ 电机 特 性 的分 析 与 建模
图 】为典 型 的 电机 特 性 曲线 ¨ ｊ ， 它 可 以是 已
式 中， 动车 转动部 分按 动车 总质量
的１ ０ ％
计， 拖 车转动部 分 按 拖 车 总质 量 的 ５ ％计， 列 车不计 转 动 惯 量 的 重 量 为 ， 则 Ｗｅ＝ Ｗ ｏ＋ ０ ． １ Ｗｍ＋ ０ ． ０ ５ ； Ｆ 一般按 ０ 。 ０ ４ ９ ｋ Ｎ ／ ｔ 计算 ， 则
的 电机牵引力 、 电机 电流和 电机 电压对速度 的数学模 型 ， 动态分 析了运行 中各点 的情 况． 最 后以哈尔 滨地 铁１ 号线项 目为例对反 映列车运行性能 的各个指标进行 了计算 和仿真 ， 并进行了牵引电机的选型 ， 项 目执
行结果证明了选型的合理性．
关键词 ： 电机特性 ； 数 学模 型 ； 参数计算 ； 仿真
且 ≠０ ） ， Ｋ ２ ＝Ｆ （ ： ） ｉ ， 由（ ２ ）可得 Ｆ （ ） Ｖ ２ ＝
Ｆ （ Ｖ １ ） １ ， 则
Ｆ （ ）： （ ｋ Ｎ）
１ ． ４ 再 生 制动特 性 曲线
（ １ ） 计算 方法 利 用减 速度 ， 采用 以上相 同的方法 ， 可求 得 再 生制 动 的特性 曲线 ．
Ｆ ＝ ０ ． ０ ４ ９ ．
选定 电机 的特 定 曲线 ， 也 可根 据列车 的运 营要 求 ，
如列车载荷、 起动平均加速度和平均制动减速度 等参数来进行估算 ． 根据曲线 的数学特征及特殊 数值 ， 通过数学建模可得 到每一条曲线 的函数关 系式 ， 这样 就 可在 知道某点 速度 的情 况下 ， 计算 出
列 车牵 引计算 分 析 及 仿 真
尹航 ， 蒋涛 ， 张言伟 ， 郑财晖
（ １ ． 中国北车集 团 长春轨道客车股份有 限公 司 城铁客车开发部 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ６ ２ ；２ ． 济南铁路局 供 电
段， 山东 济 南 ２ ５ ０ ０ ０ １ ） 米
摘
要： 阐述 了列车牵引计算的基本原理 ， 给 出了牵 引系统各参数 的计算公式 ， 并通 过在每 个速度 区建立
第３ ４卷 第 １期 ２ ０ １ ３年 ２月
大 连 交 通 大 学 学 报
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＬ Ｏ Ｆ Ｄ ＡＬ Ｉ ＡＮ Ｊ Ｉ ＡＯ Ｔ ＯＮＧ ＵＮ Ｉ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ４ ＮＯ ．１
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ３ 来自文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ９ ５ ９ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ ． ０ ０ ８ ０ — ０ ５