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2010年9月1日完成日期：

2010年9月30日

题目韶山4B型电力机车与动车组的区别

1、本论文的目的、意义为满足我国铁路“高速、重载”和大力发展电力牵引的需要，且便于各运营机房段有关运用、检修，技术人员对SS4B型电力机车的电气线路，机车各部件的结构和原理等有一个系统的、完整的、了解和进行培训，韶山4B型重载货运电力机车于1996年4月有株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所研制成功。

动车组作为我国铁路发展方向，随着经济的快速发展，人们生活水平不断的提高，铁路运输已经不能满足我国经济发展的需求，所以发展动车组是我国铁路发展的重要方向，以满足经济发展的要求，所以要对两种车型进行比较。

而SS4B机车是动车组发展的基础。

铁路运输水平在不断提高和完善。

目的在于能够深入的探讨研究两种车型的利弊，不断的完善和改进，提高技术含量，制造出新的机型来满足铁路需求。

同时两者进行取长补短，提高机车牵引性能，加快发展出新的电力机车机型使中国铁路更快更有创造性的发展。

为满足我国铁路高速发展的需求，以提速来提高人们出行时间，以重载运输满足经济的发展需求，为中国铁路发展描绘出新的篇章。

为中国社会的发展作出巨大贡献，为中国铁路在世界铁路行业里的发展作出重大突破。

2、学生应完成的任务通过对韶山4B型机车和动车组的学习、深入了解，作为一名将要毕业的学生，要学好所学的每门功课，认真掌握所学的知识，并且要学以致用，争取做一个对社会、对国家有用的人，不断提高自己，精益求精，将自己所学的知识合理的运用到社会中来，提高自己各方面水平，以回报自己的家人和社会。

3、论文各部分内容及时间分配：

（共4周）

第一部分目录和摘要（1周）

第二部分绪论（1周）第三部分正文（2周）

第四部分结论（1周）

第五部分致谢（1周）

评阅及答辩（周）

备注

指导教师：

龙明贵2011年6月1日

审批人：

年月日

摘要

SS4B型电力机车是我国目前国产重载货运电力机车，是我国电力牵引动力第三代—相控调压交直传动电力机车实现普通的开端。

动车组是我国发展的重中之重，是便捷、高速、舒适、环保的新型机车。

关键词：

SS4B型机车：

功率最大的货运机车、直流传动电力机车、启动平稳加速快、粘着性好。

动车组：

速度高、加速快、爬坡能力强、方便、快捷、舒适。

目录

第1章绪论………………………………………………………………………第1页

1.1两种车型的发展意义与核心概念……………………………………………第1页

1.2简介……………………………………………………………………………第1页

第2章正文………………………………………………………………………第3页

2.1韶山4B与动车的特点………………………………………………………第3页

2.1.1车体结构………………………………………………………………第3页

2.1.2车体承载结构……………………………………………………………第4页2.1.3车体电路………………………………………………………………………第4页

2.1.4各种技术特点……………………………………………………………第4页

2.1.5保护装置………………………………………………………………第5页

2.2电气线路………………………………………………………………………第5页

2.2.1高压供电系统……………………………………………………………第5页

2.2.2辅助供电系统……………………………………………………………第6页

2.2.3交流供电系统……………………………………………………………第6页2.3设备布置………………………………………………………………………第7页

2.4控制电源及电子装置…………………………………………………………第7页2.5牵引系统………………………………………………………………………第8页

2.6辅助机组及安全系统…………………………………………………………第10页

2.6.1辅助机组………………………………………………………………第10页

2.6.2安全系统………………………………………………………………第11页

2.7转向架…………………………………………………………………………第12页

2.8制动系统………………………………………………………………………第12页

2.9司机室的设置…………………………………………………………………第13页

2.10车体与车钩…………………………………………………………………第15页第3章结论………………………………………………………………………第17页

第一章绪论

1.1两种车型的发展的意义与概念

（1）SS4B型机车电路采用了标准化、模块化结构。

整流电路为大功率的晶闸管和二极管组成的不等分三段半控整流桥，采用相孔调压，为改善牵引电机深度磁场削弱工况的换向性能，在牵引回路中采用了分流电抗器，机车设有功率因数补偿装置，因而具有较高的功率因数和较小的谐波干扰电流，改善了电网的供电质量。

机车主变流装置采用铜散热器。

以便改善机车散热条件和硅元件接触面的抗氧化性能，进一步提高装置的可靠性，改善机车低速时的电制动性能，机车主电路设计为加馈电阻制动。

（2）动车组有两种牵引动力分布方式：

一种叫动力分散，一种叫动力集中。

动力分散动车组的优点是动力装置分布在不同的位置上能够实现较大的牵引力变灵活。

由于采用动力制动的轮对多，制动效率高，具有调速性能好、制动减速大，适合用于限速区段较多的线路。

列车中一节牵引动力发生故障，对全列的牵引影响并不大。

动车的技术发展。

主要在功率、速度和舒适性的提高、单位功率重量的降低及电子技术的应用等方面。

动车组今后还不断发展，特别是世界各国正在发展市郊铁路与地下铁道过轨互通，构成城市高速铁路网，动车组在其中将会起到主力军的作用。

1.2简介

（1）韶山4B型电力机车是我国目前国产重载货运电力机车，是株洲厂和株洲所共同研制SS4B型8轴重载货运电力机车。

SS4B型电力机车是由各自独立且又相互联系的两节车组成，每节机车均为一个完整系统。

机车主电路采用不等分三段半控桥相调压，具有恒流准恒速的牵引电机特性。

空气制动采用DK—1型电控制动机。

该机车遵循我国电力机车标准化、系列化、简统化设计原则，继承了SS4型、SS4G型机车成熟技术，大量吸收消化国外8K、6K、8G、6G等机车先进技术。

动车组是现代高速铁路的代表，动车组速度快，是便捷、高速、舒适、环保的新型机车，动车组是由动力车和拖车或全部动力车长期固定地连挂在一起组成的车组。

动车组在旅客运输方面有着很多突出的优点。

列车在运行中固定编组，车站折返或换向时无需摘挂机车，节约站停时间，提高列车使用效率，减少车站咽喉压力。

在保证列车安全的前提下，可以提到行车密度，提高铁路网运输能力。

（2）动车组的英文名为“MU”，全称“MultipleUnits”，意为“单元式组合列车”，“单元”是这种列车最突出和最核心的概念动车组是由动力车和拖车或全部动力车长期固定地连挂在一起组成的车组。

动车组中带有动力的车辆称为动车（用M表示，一下同），不带动力的车辆称为拖车（用T表示，以下同），列车两端都带有司机室，可在线路上往复运行。

除高速铁路、城际客运、市郊客运运用的动车组外，城市中的地铁列车和轻轨电车也属于动车组的范畴。

第二章正文

2.1韶山4B与动车的特点

2.1.1车体的结构

（1）SS4B型电力机车是有两节完全相同的4轴电力机车通过内重联环节连接组成的8轴重载电力机车，每节机车均为一个完整的系统，设有一个司机室。

两节车重联处有中间走廊连通，可以方便的从一节车走到另一节车。

SS4B型电力机车具有外重联控制功能，可以在一个司机室对两台机车进行控制。

每节机车装有两台两轴转向架，牵引力传递系统采用中央斜拉杆推挽式牵引装置，具有动力学稳定性好、粘着利用率高的优点。

机车牵引电机采用ZD114型牵引电机，此电机设计先进、用料考究、制作精良、因此，性能十分优异。

牵引电机悬挂方式采用抱轴鼻式悬挂，并采用单侧刚性直齿传动。

（2）为了节省牵引功率，降低列车高速所引起的动力作用对线路结构、

机车车辆结构产生的损伤，以提高旅客乘坐的舒适度，需要最大限度的降低高速动车组的轴重。

因此，国外各国高速列车车体的主要材料是吕合金和不锈钢，从发展超势看，铝合金将成为动车组车体的主导材料。

提高列车运行速度首先遇到的问题是转向袈运行平稳性和安全性，所以，提高列车运行速度应具有高性能的转向袈。

对于高速转向袈要求具有高速运行的稳定性，良好的曲线通过性能，满足乘客乘坐舒适度的要求。

2.1.2车体的承载结构

（1）车体为整体承载结构，用高强度低合金钢焊而成，并采用限元分析法进行优化设计，是车体结构承受2450KN的静压力而无永久变形。

同时，由于车体采用咯大顶盖结构，可采用预布线和预布管的先进工艺，方便施工，缩短生产周期，改善施工条件，并为提高组装质量创造了条件。

随着列车运行速度的提高，周围空气的动力作用一方面对列车和列车运行性

能产生影响；

同时，列车高速运行引起的气动现象对周围环境也是产生影响。

对于高速动车组来说，列车头型设计非常重要，头型设计可以有效地减少运

行空阻力，列车交会压力波和解决好运行稳定性等问题。

2.1.3车体电路

（1）机车主电路采用标准化、模块化结构，整流电路为大功率晶闸管和二极管组成的不等分三段半控桥，为改善牵引电机在深度磁场削弱工况是的换向性能，在牵引回路中采用了分流电抗器。

机车设有功率因数补偿装置，因而，机车具有较高的功率因数和较小的谐波干扰电流，改善了电网的供电质量。

机车主变流器采用铜散热器，以改善散热器的工作条件和硅元接触面的抗氧化性能，进一步提高装置可靠性。

改善机车低速时的电制动性能，机车主电路设计成加馈电阻制动。

（2）机车辅助电路采用旋转劈相机系统。

每节车设有两台劈相机，各辅机采用三相自动开关进行保护，性能稳定可靠并选用高质量的接触器作为辅机动力控制器件，以提高辅助系统的可靠性。

2.1.4各种技术特点

（1）机车电子控制部分采用微机控制，大大提高了控制精度和各车的一致性，并能实现机车技术数据信息的传输、显示和存储，给机车故障诊断和处理提供了极大方便。

机车采用特性控制技术。

牵引时恒流起动，能保证机车平稳起动，在进入准恒速运行后可按司机控制级位按规定速度运行，这样不仅保证了机车起动平稳，而且有较高的粘着性能，操纵也方便，起动时，同样有特性控制功能，即按准恒速运行或按限速曲线运行，使机车具有准恒速和最大制动力特性。

（2）高速列车的制动能量与速度的平方成正比，因此，传统的纯空气制动能力已不能满足需要。

因此高速列车必须采用能提供强大制动力并更好利用黏着的复合制动系统。

该复合制动系统通常由制动控制系统、动力制动、空气制动（包括盘形制动和踏面制动）系统、微机控制的防滑器和非黏着制动装置等组成。

目前世界各国高速列车（如日本、德国）普遍采用密接式车钩连接装置，该装置两车钩连接面的纵向间隙一般都小于2mm，上下、左右偏移也很小，对提高列车的运行平稳性和电器线路、风管的自动对接提供了保证。

（3）早期的电力牵引传动系统均采用交-直传动，用直流电动机驱动器。

由于直流电动机的单位功率重量较大，使高速列车既要大功率驱动又要求减轻轴重，形成难以克服的矛盾。

在交流转动系统中，交流牵引电动机较传统的直流牵引电动机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻及造价低等一系列优点。

交流牵引电动机没有整流子结构对电动机功率的限制，牵引功率可以得到进一步提高。

列车自动控制系统对高速列车安全运行具有重要作用，世界各国在发展高速铁路时都十分重视列车自动控制系统的研究和开发，许多国家作为先进列车控制系统研制了多种基础技术设备，例如列车超速防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、车载微机自动监测和诊断系统等。

目前在世界高速铁路上的自动控制方式主要分为两类。

一类是以设备为主，人控为辅的控制方式，以日本新干线采用的ATC（列车自动控制）方式为代表。

另一类是人机共用、人控为主的方式，以法国TGV高速列车为代表，主要采用有TVM300型安全防护系统及改进的TVM300型安全防护系统，还有德国ICE高速列车采用的FRS速差式机车信号和LZB型双轨条交叉电缆传输式列车控制设备等。

2.1.5保护装置

（1）机车装有空转、滑行保护装置。

采用高性能的光电式速度传感器检测空转、滑行信号，若轮对空转该装置接受到信号，经处理后，随即发出动作指令，先撒砂以增加粘着。

若轮对空转依然存在，则装置使电机自动卸载，使机车恢复粘着，消除空转或滑行。

机车采用TSG3型受电弓。

该受电弓是8K机车受电弓国产化产品，性能稳定，质量可靠。

8.倾摆式车体技术

（2）列车通过曲线时，未被平衡的离心加速度超过允许限度时会对乘客产生不舒适感。

这种未被平衡的离心加速与列车速度的平方成正比，由此限制了列车通过曲线时的速度。

采用摆式列车可以在既要线路条件下使列车通过曲线时的速度提高约30%。

2.2电气线路

2.2.1高压供电系统

（1）SS4B型电力机车电气线路主要由电路、辅助电路和控制电路组成，这三大电路基本上与SS4（改）型电力机车相同。

机车主电路采用了标准化、模块化结构，整流电路为大功率晶闸管和二极管组成的不等分三段半控整流桥。

牵引电机励磁回路设有分流电抗器，以改善牵引电机在深度磁场削弱工况时的换向性能。

主电路中还设有功率因数补偿环节，以提高机车的功率因数和减少谐波干扰电流，改善了电网的供电质量。

此外，机车主电路中设有加馈电阻制动环节，以改善机车低速时的电制动性能。

（2）高压供电系统的功能就是将来自接触网的电能进行变压和滤波处理，再供给列车电气系统各设备使用。

这些电气系统是：

辅助电源系统、电池系统、电驱动系统。

高压供电系统主要设备有受电弓、高压总线断路器、主断路器、主变压器、网侧变流器、辅助逆变器、电机逆变器、三相变压器、电池充电器等。

编组为8节车厢的CRHl型动车组供电系统分为三部分，也被称为三个基本列车单元

2.2.2辅助供电系统

（1）机车辅助电路采用旋转式双劈相机系统，以提高辅助系统的可靠性和三相电源电流、电压的对称性。

辅助电路主要由交流220V回路和交流380V回路组成，对各回路中的不同负载，分别设有不同类型和等级的自动开关进行保护，电路简洁，性能稳定可靠

（2）辅助供电系统的功能是向列车提供AC和DC电源。

辅助供电系统韵电源是由AC25kV的高压电输入主变压器，再经过辅助逆变器输出三相AC380V和DCll0V两路电源，为列车的各设备供电。

无电源连接时电池系统可以提供电源启动列车。

辅助逆变器提供三相AC380V，50Hz的电源；

电池充电器和电池提供DCll0V的电源；

在每辆动车上各设一组辅助变流器、一组蓄电池和一台充电机；

在每辆拖车各设一处三相AC380V外接电源插座。

2.2.3交流供电系统

（1）机车控制电路由有接点控制电路和无接点控制电路（电子控制）组成，有接点控制电路基本上与SS4（改）型电力机车相同，而无接点控制电路部分采用了微机控制技术，大大提高了控制精度和各车的一致性，并能实现机车技术数据信息的传输、显示和储存，给机车故障诊断和处理提供极大方便。

（2）主要设备有辅助逆变器（辅助变流器）、辅助变压器、外部3×

400V、50Hz电源、相序接触器、逆变器输出接触器、三相外部电源隔离接触器、三相总线隔离接触器等。

主要设备有电池充电器、电池、电池开关、电池接触器、紧急电源断路器、列车线路控制断路器、电池电源总线、紧急电源总线、列车线路电源等。

2.3设备的布置

SS4B型电力机车是由两节完整的单司机室4轴机车通过机械和电气重联组成的8轴机车。

因此，机车的设备布置与通风系统以单节车为单元。

SS4B型电力机车的设备仍采用双边走廊、分室斜对布置方式。

全车可分为三个部分：

车顶设备布置、车内设备布置和车下设备布置。

其主要特点有：

（1）保持了SS系列电力机车的传统优点，如双边走廊，分室斜对称布置设

（2）备屏柜化、成套化，便于车下组装，车上吊装；

结构紧凑，接近容易、维修方便；

（3）充分利用8轴机车单端司机室的特点，将产生噪音的噪音源如劈相机、主压缩机等辅助机组安装在远离司机室的‖端辅助室内，司机室的噪音大大降低；

（4）整流柜远离变压器室，简化了通风系统，提高了机车的可靠性；

（5）蓄电池安装在变压器室下面的两侧，便于检修和维护；

（6）平波电抗器采用油冷却方式，与主变压器共油箱机油散热器风冷系统，既充分利用主变压器油冷系统，又提高了平波电抗器在冷却系统故障时的可靠性。

2.4控制电源及电子装置

（1）机车电子装置按功能性质大致可分为控制、保护类；

电源类、电子电器类等三大类。

SS4B型电力机车上属于控制、保护类的如微机控制柜，轮缘润滑控制盒机速度遥控装置等；

属电源类的如包括DC110V直流稳压电源和辅助控制48V、24V、15V斩波电源的控制电源柜；

属电子电器类的如劈相机起动继电器，微显装置等。

（2）列车控制管理系统（TCMS）是对单车和整列车组进行功能控制的控制系统。

TCMS系统是分布式计算机系统，单元可以放置在靠近其所控制或监控的系统的地方。

（3）下列单元是受控的TCMS系统的部分：

（4）列StUN中央控制单元（TCCCU），监控列车应用软件整体功能的列车计算机是TCMS系统中的主要软件。

几乎所有其他系统的监督和控制（例如：

HVAC、制动、门、灯）由TCCCU控制。

TCCCU应用软件在车辆控制单元（VCU—Lite）硬件装置中运行，硬件装置位于8-车厢列车的Mcl、Mc2和Tb车厢内。

‘

（5）列车诊断系统中央控制单元（TDSCCU）是为了在列车上存储诊断数据和与智能显示单元进行通信而设计的。

TDSCCU应用软件在VCU-Lite硬件装置中运行，硬件装置位于8一车厢列车的Mcl、Mc2和Tb车厢内。

TDSCCU也用作多功能车辆总线（MVB）的主管理器。

（6）自动列车保护中央控制单元（ATPCCU）用于与ATP子系统的串行通信（RS一485）。

ATPCCU也用作末端MVB一段中多功能车辆。

g线（MVB）的备用管理器。

ATPCCU应用软件在VCU—Lite硬件装置中运行，硬件装置位于8～车厢车组的Mcl和Mc2车厢内。

（7）COMC，用于串行通信的控制器。

COMC单元位于8一车厢车组中的Tb一车厢。

COMC也用作中间MVB一段中多功能车辆总线（MVB）的备用管理器。

（8）远程访问控制器（AXSCCU）用作列车与地面站之间的无线通信（GSM）。

AXSCCU应用软件在MITRACAXS硬件中运行，硬件位于8一车厢车组的Tb一车厢中。

（9）IDU智能显示单元，是列车诊断系统（TDS）的一部分，显示列车中出现的故障／事件。

IDU单元位于8一车厢车组中的Mcl、Mc2和Tb车厢。

（10）GW，处理MVB一段问通信的网关单元，并管理列车总线布线（WTB）。

网关单元位于8一车厢车组中的Mcl、Mc2和Tb车厢。

（11）DX，数字输入／输出单元。

（12）AX，模拟输入／输出单元。

（13）BC，母线连接器，复制MVB段之间的信号。

（14）WTB，绞线式列车总线，用于与其他车组或列车进行通信。

（15）MVB，多功能车辆总线，用于一个车厢内的通信。

（16）列车基本单元内直接由列车控制中央控制单元（TCCCU）管理的系统包括列车诊断系统、自动车钩、内部、驾驶台、高压、辅助电气、前面板、厕所、餐车、轮椅升降机、后视镜、轴温探测器、内车门、司机安全装置、压缩气和电池。

2.5牵引系统

S4B型8轴货运电力机车的牵引电动机型号为ZD114型，原系株洲电力机车厂与日本日立制作所联合设计、合作生产的HS14263-02R型电机，用于SS6B轴货运电力S机车上，系通用型货运电力机车用牵引电机。

在株洲电力机车厂生产时，该电机采用全套日立工艺，绝大部分原材料国产化后定型为现在的型号，同时型式试验各项指标全部符合技术条件和原型机HS14263-02R电

（1）机型式试验的要求。

ZD114型牵引电动机的基本结构与我国传统生产的电机大致相似，也符合东南亚、南亚地区国家的传统习惯，对我们熟悉、掌握和国产化较为有利。

该电机为串励脉流牵引电动机。

由机车供电性质决定电机电流将有25%-30%的脉动率。

因此结构设计中考虑了由此带来的对换向和发热的影响。

该电机为全C级绝缘结构，重量轻、体积小通过硅橡胶填充和整体真空压力侵漆，定、转子绝缘密封性好。

以转子为列，可在水中侵跑（换向器向上，其升高片下方30mm以下，侵在水中）48h，随时测量其绝缘电阻保持2000MN（1000VMN表测量）ZD114型电机设计为6极中压电机，带补偿绕组，不均匀气隙，外通风强迫风冷型。

圆锥滚子轴承整体式抱轴悬挂，单边直齿刚型传动。

当轴承烧损固死或小齿轮弛缓等故障时，可利用专用工具使大小齿轮完全分离，电机离开车轴，维持机车继续运行。

铸钢机座、磁轭部分用0.5mm硅钢片，卷绕半叠片形式，换向去宽、恒功范围大，3级磁场削弱深度一般电机深达38%。

该电机在脉流换向时，主磁场旁路中增加一组分路电感，选择合适的电感值，可极大改善电机换向性能，尤其在电机发生过渡过程时，分路电感作用明显，所以该电机在各种条件下换向性能均保持良好状态。

（2）牵引系统主要设备组成

牵引设备包括：

变流器箱、过滤器箱、牵引电机、齿轮箱、联轴节、反应杆、速度传感器。

变流器箱和过滤器箱部件属于辅助电源设备。

变流器箱和过滤器箱中的某些设备与辅助电源和牵引设备共享。

（3）功能

本系统的主要作用是将主变压器牵引线圈的交流电压转换成可变振幅和频率的三相电压，用于与齿轮连接的牵引电机的驱动和制动。

该设备在驱动时向齿轮提供网侧电源。

切换至制动时将收变电源方向，并将牵引电机转变为发电机。

“驱动”时，本系统提供来自网侧的电源。

“制动”时，电源方向相反，牵引电机变成了发电机。

牵引系统还为辅助电源系统供电：

“驱动”和停止时，主变压器牵引绕组的AC电压被转换成DC输入电压供给辅助逆变器（通过网侧变流器）。

“制动”时，牵引电机生成的AC电压被转换成DC输入电压供给辅助逆变器（通过电机逆变器）。

2.6辅助系统及安全系统

2.6.1辅助机组

S4B型电力机车辅助电路系统是采用单相交流转变成三相交流供异步电动机工作的方式，由旋转式异步劈相机实现单-----三相交流的转换。

主要辅助机械均有机械均由三相异步电动机拖动（升弓辅助压缩机组除外）。

一台SS4B型电力机车上安装了下列辅助机组：

（1）YPX3—280M—4型异