[发明专利]提高车辆性能的方法及其装置

说明书

一种提高车辆性能的方法及其装置，现用车轴中间断开，电机安装在车轴上，电机转子和车轴直联，电机转子直接驱动车轴旋转(或通过减速机驱动车轴旋转)，电机绕组分相串联连接，可以提高车辆牵引和制动能力，减小轮轨磨耗和制动磨耗，延长轮轨寿命。

技术领域

本专利涉及一种提高车辆性能的方法及其装置，现用车轴中间断开，电机安装在车轴上，电机转子和车轴直联，电机转子直接驱动车轴旋转(或通过减速机驱动车轴旋转)，电机绕组分相串联连接，提高车辆牵引和制动能力，减小轮轨磨耗和制动磨耗，延长轮轨寿命。

背景技术

随着高速铁路的发展，轮轨磨耗问题尤为突出，研究表明：

随着列车运行里程的增加，车轮踏面磨耗增大，等效锥度逐渐增大，转向架横向加速度随车轮磨耗增加逐渐增大。

列车制动时，闸瓦、轮轨都有磨耗，并容易产生高温。

减小踏面等效锥度有助于抑制蛇行运动，但轮缘磨耗显著加剧，车轮使用寿命大为缩短，这种办法仅在一些高速客运列车采用。

列车速度不能超过蛇行运动的临界速度。当蛇行运动发生时(有些列车超过200km/h后)，车轮振动加速度是平常的10倍以上，转向架出现4Hz横向振动(轮对有规律地撞击轨道)，轮轨横向力约80kN。

蛇行运动主要原因：转向架固定轴距较小(但能很好地通过小半径曲轨)；踏面等效锥度变大；轮对定位刚度较低等.

轮轨间隙对列车性能的影响：锥形踏面轮轨间隙6.5mm，锥度未能随横移量的变化而改变，因此过早发生轮缘接触；磨耗形踏面轮轨间隙9.5mm，轮轨接触分布均匀，可避免过早发生轮缘接触现象。当轮轨间隙较大时，临界速度明显提高，曲线的通过性能较好，对锥形踏面的影响更明显，在直线运行时，轮对横移量、接触压力密度和接触摩擦功等相差不大，在通过曲线时，上述指标差异明显。车轮踏面间隙8.0mm时，各项指标介于6.5mm和9.5mm之间，更为靠近9.5mm的结果。因此，轮轨间隙过小，会过早发生轮缘接触，降低临界速度；轮轨间隙适当增大，轮轨接触分布更均匀，临界速度高，曲线通过性能较好，在轨道不平顺作用下，有利于降低轮缘接触次数和磨耗。

中国铁路货车采用双列圆锥轴承(轴承两端有密封装置)，安装在转向架的侧架导框内，外圈上面为承载鞍，通过减振垫传递载荷，轴承外面不再有箱体。

列车转向架总体组成为：

结构有焊接构架式，三大件式，准构架式；车轴数目一般为二轴或三轴；轮对定位方式有导框式(货车)，干摩擦式导柱(客车)，转臂式(现已成为主流)；一系减振装置(轮对与转向架之间)有减振垫(货车)，圆形弹簧(客车)；二系减振装置(转向架与车体之间)为圆形弹簧(摇枕弹簧)，现被空气弹簧逐步代替；载荷传递方式有心盘集中承载，全旁承承载；制动装置有踏面制动(闸瓦制动)，单元盘型制动和复合制动(盘型和踏面同时制动)。

无驱动装置为拖车转向架，有驱动装置为动力转向架，转向架电机数量为2台。

加拿大已研制出自行导向的货车转向架，载重试验时，轮缘作用力减小60％，轮轨间冲角减小75％。

中国普通铁路坡度最大33‰，列车需要3台机车联合制动(下行时)，否则速度过快极易出轨。中国运煤专线(大同-秦皇岛)万吨列车，也是3台机车牵引。

中国普通客车的车轮直径910mm。C70货车部分参数：载重70T，自重≤23.6T，车轮直径840mm，最小曲线半径145m，最大速度120km/h。

中国CRH2A动车组编组方式：4节动车配4节拖车(4M4T)，每4节作为一个单元，牵引功率4800kW，最高时速250km/h，车轮直径860mm，采用笼型异步电机。电机部分参数：

相数3相，极数4极，功率300kW，电压2KV，电流106A，频率140Hz，转速4140r/min。