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电力机车的粘着系数为何总体上小于内燃机车? 第1页

  

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这个问题有点意思,至少跟笔者的直觉与既往经验相反。

经查询,钢对钢的静滑动摩擦系数为0.15,一台138吨的机车,其最大摩擦阻力为138t×9.8N/kg×0.15,也就是202kN。当然实际上因为各种原因的存在,比如机车撒砂,机车的阻力(一般也就是轮轨阻力,坡道以及空气阻力另外计算)乃是一个动态的数值,这个数值称为黏着。依照我国的经验,一般就直接附加在机车牵引特性曲线图里面了。

以我国的机车研发历史来看,同样是干线六轴通用机车,内燃机车的轮周总功率往往只有同时期电力机车的一半左右,最早的巨龙就只有韶山的三分之一多一点。到了二代机车,亦即东风4B与韶山3,其功率比大致为2460千瓦对4320千瓦,也就是0.57:1左右,即使算上韶山3采用小时功率制强行撑着4800千瓦的架子,功率比就更低,基本上正好0.5:1。那么牵引力又如何呢?看看牵引特性参数曲线如何就知道了。

简要介绍下这个图怎么看。别被那么多线条吓住了,一般人只需要了解自启动到拐点时,机车牵引力基本还是平稳下降,过了拐点进入衡功区就是数学上典型的y=1/x曲线,只要知道随着速度的提升,牵引力快速下跌就行。那个拐点在铁路机车上称为持续速度。另外就是要知道经验公式P=F·v就行。

可以看出来,东风4从最大的启动牵引力开始加速到衡功区,只需要加速到21kph左右。而韶山3因为牵引功率大,自启动时的最大牵引力至衡功区需要到48kph左右。但是注意,即便是韶山3这种车,其启动牵引力也不输给东风4B,手柄打满加速到30kph以后还能保持350千牛左右的牵引力,东风4B此时牵引力已经掉到240千牛左右了。这俩车都是轴重23吨的六轴车,即使有重量差异,完成整备后也只是一两吨的差异,而且显然要考虑到东风4机车的燃油消耗,故而很大程度上,东风4应该会比韶山3轻上那么三五吨,毕竟有燃油消耗嘛。至于黏着阻力曲线,看牵引特性图也差不了太多。

这就是笔者开头说的,题设与直觉相反。那么既往经验是怎么回事?

既往经验为贵定换机车前后对比。东风7D双机加速缓慢,韶山3机车单机加速迅猛,但是后来坐多了就习惯了。另外一件事则更是对比明显。2008年春节期间有幸体验过东风4B牵引的T88次。因为当年冰灾的关系,外局支援的东风4B客运型牵引贵阳至怀化交路,过了怀化就换成怀段韶山7C,正常情况下要么韶山3牵引至怀化换韶山7C,要么就韶山7C一机从贵阳拉通至长沙。贵阳出站下坡就觉得加速比往常慢,过了怀化才感觉有一点推背感,一看机车是韶山7C,心中了然。毕竟里外里差了一半的功率。2008年和谐电3充作客机牵引客车的时候,更是能明确感受到推背感,加速猛然窜起来,毕竟和谐电3轮周功率7200千瓦,如果没有推背感那就真完了。

另外就是依据成都局的货车牵引定数文件,基本上单东风4B只能牵引1800吨货车,而单韶山3可以牵引2200吨货车,某些艰难路段,比如黔桂旧线都匀至贵阳,定数为东风7D/4B双机牵引2100吨,同线路韶山3B双机4000吨还能加点儿,2100吨的货车在贵定只需要韶山3单机接班。如果电力机车的黏着系数比内燃机车小,那么为什么还要定这么低的牵引定数呢?


那么造成这种错觉的原因是什么呢?

第一是因为道岔的关系。因为侧向道岔45kph限速的存在,司机要做的是加速至40kph左右手柄回零,自行溜动过完道岔上了正线再加速。200x年郴州事故以后铁道部要求所有列车出站在道岔上试风,也就是稍微给点空气制动,车速显著降低证明空气制动正常就可以缓解,过完道岔再提速。这种情况下不管内燃还是电力,基本的启动到过完道岔上正线的时间都不会差太多,所以不太容易感觉到。

第二是因为某些线路比较老的关系,内燃机车可以像牛一样以30kph左右的速度全功率运行,而电力机车因为持续速度太高反而没法全功率运行,影响了功率利用,所谓牛马特性是也。但是电力机车可以依靠动能闯坡,故而差距并不是想象中那么大,黏着差异也没有限制电力机车的广泛运用。

以上为臆测题主的想法,很多东西还查不到资料琢磨不透,但是不影响亮明笔者的观点。

电力机车的黏着系数就算真的比内燃机车小,影响电气化铁路的铺开了吗?只要知道自宝成北段开始电气化改造到现在,电气化铁路在全国铁路总体占比飞速上升,西南路网干线很早就实现电气化,乃至现在全国各干线基本实现电气化就行。至于部分电气化路段跑内燃这种事,也只是缺电车而已。以前黔桂线最后一段贵定至贵阳这80公里电气化路段,贵铁分局乃至成局,都还是安排韶山3牵引,而不让东风7D开到贵阳。所以黏着系数上的些许差异,并不影响电力机车的运用,而且电力机车毕竟方便许多,各项优势简直是对内燃机车的碾压,内燃机车还能存在,也就只是自备能源不用架设电网一项,一旦遇到油价波动,内燃机车的研发生产就要遇到波折,国外发生过很多次因为油价波动导致内燃机车研发生产受阻,也不是一回两回了。




  

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