输出功率/kW 2200 0 2200 0 0 2200 0 2200 8800 由上表数据可计算出列车阻力

Ff?6.4M'?130n?0.14MV?[0.046?0.0065(N?1)]AV2?6.4?479.36?130?32?0.14?536?50?[0.046?0.0065(8?1)]?9?502?13038.654N?13.0387kN（2-5）

式中Ff—列车运行阻力/N

M'—空车质量， M=479.36t

M—最大质量， M=536t n—轴数， n=32

v—列车速度， v=50kM/h

N—车辆数， N=8

A—列车正面截面积， A=9m2

列车动轮的参数为：车轮直径：92 cm(半磨耗轮径为87．5cm，全磨耗轮径为83 cm)；齿轮传动比：i=2.788；齿轮传动效率：?=0.97 牵引电机参数在3.3节给出。

根据轮周牵引力计算公式：

2?i??2?2.788?0.97F?MD??3000?18544.18ND0.875（2-6）

式中F—轮轴牵引力/N i—传动比， i=2.788

?—齿轮传动效率， ?=0.97

D—轮直径， D=0.875m

MD—电机额定转矩，MD=3000N?m

通过式上式算出每对动轮轮周上产生的牵引力F?18.54418kN,则1辆动车(4台牵引电机)牵引力为F4?18.54418?4?74.17672kN，4辆动车(16台电机)总牵引力为：F16?18.54418?16?296.70688kN

根据牵引力计算表达式

F?Ff?M?g?sin??(M?J)?a（2-7）

式中F—列车牵引力, N Ff—列车阻力, N M—列车质量, t

J—列车转动质量, t

g—重力加速度， g=9.81m/s2

a—加速度, m/s2

sin?—坡度

在规定的载客人数工况下，按正常的无坡度的情况，由前述可知Ff=13.0387kN，

M=536t，F=296.70688kN,则据式(2)可以计算列车起动加速度：

代入数据 F?296.70688?13.0387?0?(536?36)?a 解得，加速度

a=0.496m/s2

计算数据与厂方提供的启动加速度0.50m/s2较为接近。

2常用制动用于列车正常运行期间的列车制动。○对于常用制动，制动力的设

定值与“司机制动手柄”的偏移成比例，但是设定值也可由列车保护系统设置。为了最大程度减少车轮磨损，电制动主要用于常用制动。气制动在电制动力不足时使用，或者在电制动出现故障时用作辅助制动。

在规定的载客人数，按正常的无坡度的情况，速度180km/h实施8档制动 (减速度a=1m/s2)可以计算出列车制动力

Ff?6.4M'?130n?0.14MV?[0.046?0.0065(N?1)]AV2?6.4?479.36?130?32?0.14?536?180?[0.046?0.0065(8?1)]?9?1802 ?47416.504N?47.416504kN进而可以计算出列车在180km/h下，实施8档制动时的制动力

F?Ff?M?g?sin??(M?J)?a?47.416504?0?(536?36)?(?1)??524.583496kN

CRH3型动车组牵引传动系统动车组具有优良的牵引特性，牵引力由牵引控制单元和列车中央控制系统调节，牵引控制系统对牵引控制和牵引变流器的运行

进行监督。牵引控制单元是模块化，基于微处理器基础上的设计。牵引传动系统主要技术参数,如下表2.2。

表2.2 CRH3型动车组牵引传动系统主要技术参数

牵引总功率： 8800kW 起动牵引力约： 起动加速度： 0~200kmh的平均加速度约： 300kmh速度下的剩余加速度 爬坡能力（100%牵引动力时）： 爬坡能力（50%牵引动力时）： 电制动总功率： 应急供电电源： 辅助供电电源系统： 300kN 0.50ms2 0.4ms2 ?0.06ms2 ?30‰ ?12‰ 8000kW 连续运行2h 采用冗余设计 2. 3 列车牵引控制策略

牵引控制策略是牵引控制单元的核心控制算法，也是高速动车组牵引系统的关键控制策略，它可以实现动车组在各个速度范围内的稳定运行，通过恒速控制可以保证列车正点运行，有利于铁路系统的最优调度。牵引控制策略需要实现列车的自动运行，使列车稳定运行在给定速度，并且在列车运行工况发生改变，控制方式随之切换时，避免较大的转矩、电流波动，减少列车运行状况变化带来的影响，使列车在不同工况之间平滑过渡。

列车在不同运行工况和限速条件下的牵引、制动转矩计算，控制模式的确定和运行保护，以及整流器和牵引电机控制等，都属于在牵引控制单元中实现的。列车牵引控制策略，如果只考虑与牵引制动有关的功能设计，则列车牵引控制策略的结构原理，如图2.4

司机室模式切换DCT*e+Ψ*s+-Ψsuαuβiαiβ-ΔT控制指令牵引力给定牵引模式转矩计算TeΔΨ开关电压矢量选择表逆变器θuaC3s2siaubibucic速度给定+-速度差恒速模式转矩计算再生制动转矩计算定子磁链估计转矩转速估计制动力给定ωr定子磁链速度及位置检测PMSM图2.4 CRH3牵引控制策略的结构原理CRH3型动车组主要由司机室的牵引手柄、速度手柄和制动手柄来控制列车运行。在列车启动阶段，司机根据列车运行速度给定合适的牵引力，牵引控制单元通过列车内部总线得到牵引力指令后计算相应的转矩，来控制牵引变流器，从而控制牵引电机较快加速运行。

当速度达到给值后，司机可以进行切换操作，使列车进入自动控制模式，牵引控制单元根据速度手柄设定值及当前列车运行速度计算转矩大小，实现速度闭环控制，保持恒速运行。为避免模式切换时转矩突变，将此时牵引手柄设定值对应的转矩作为恒速模式下的最大牵引转矩，也作为恒速模式的初始转矩值，此后牵引手柄可用来限制最大牵引转矩值。

列车运行过程中不同区域有不同的限速要求，列车速度超过限速值时，自动进入再生制动模式，最后在限速值下稳定运行。当司机用制动手柄实施制动时，只要制动手柄放到制动位，速度自动控制就会失效，列车根据制动手柄给定值进行制动。

2.4 牵引变流器与牵引电动机的匹配关系

为使动车组的交流传动系统整体优越性能得以发挥，进行牵引传动系统设计时不仅要考虑起动力矩、最大功率，逆变器与电机的匹配，在满足一定负载运行的条件下，还应将列车的牵引特性与变流器、牵引电动机一起考虑。便于选择合理的容量匹配，使系统的整体性能参数最佳、费用最低。

2.4.1 牵引变流器与牵引电动机的参数匹配

列车的牵引特性一般分为两个区段：恒力矩区和恒功率区，在恒力矩区，要求逆变器输出保持Usfs=常数，启动时适当提高Us的恒磁通控制方式；s=常数，在恒功率区，牵引电动机工作在弱磁工况，有Us=常数、sfs=常数和

Us2fs?常数、s=常数两种不同的控制策略。因此，不同的运行工况、不同的控制策略对牵引变流器和牵引电动机的要求均有差异，变流器与电机的容量有许多组合。根据应用要求，是系统整体性能最佳、费用最低是选择变流器与电机容量的优化目标。对于列车牵引传动系统而言，比较典型的有3种匹配方案。

（1）最大电机、最小逆变器匹配方案

采用有Us=常数、sfs=常数恒功率控制策略。由于速度增加时电机的输入电压、电流保持恒定，逆变器的容量得到了充分的利用；由于电机的最大转矩与速度的平房成反比，电机的过载系数随速度的增加而减少，为了保证最高速度下满足电机转矩的需求，电机的额定过载系数要设计的大一些，电机的容量没有得到充分利用。

（2）最小电机、最大逆变器匹配方案

采用Us2fs?常数、s=常数恒功率控制策略。由于速度增加时电机的最大转矩、电机的过载系数恒定不变，牵引电机在额定速度点发出的力矩近似与它的最大力矩，牵引电机的容量得到了充分的利用；而逆变器输出电压的平方与速度成正比，电流的平房与速度成反比，恒功率范围越大，电压提高的越多，这种情况下逆变器必须按启动时的最大电流和最高速度下的最大电压进行容量计算，逆变器的最大容量没有充分发挥。

（3）折中匹配方案

这种匹配方式介于上面两者之间，即逆变器和牵引电动机所发挥的功率与设计容量比都不是最佳，然而进行系统设计时既充分考虑两者之间的关系，又兼顾了机车的牵引特性，从整体角度来看是一个比较经济的系统，但此方案的实现有一定难度。

由于大功率电力电子器件价格昂贵，变流器的费用较高，目前高速列车的恒功率工作控制多采用第一种方案进行系统的优化匹配设计。CRH3型动车组也是采用了最大电机最小逆变器的匹配方式。