1、基波電流非正弦周期電流信號(hào)按照傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)為多項(xiàng)正弦分量的線性疊加，這些正弦分量中頻率最低的分量的頻率與非正弦周期電流信號(hào)的頻率相同，稱為基波電流。一個(gè)周期信號(hào)可以通過(guò)傅里葉變換分解為直流分量c0和不同頻率的正弦信號(hào)的線性疊加：其中，cm表示m次諧波的幅值，其角頻率為m，初始相位為m，其有效值為cm/2。當(dāng)m=1時(shí)，為基波分量的表達(dá)式，其角頻率為，初始相位為1，其方均根值c1/2稱為基波有效值。/2為基波分量的頻率，稱為基波頻率，基波分量的頻率等于交流信號(hào)的頻率。而m次諧波的頻率為基波頻率的整數(shù)倍（m倍）。機(jī)車(chē)等效干擾電流（回流線的作用）機(jī)車(chē)等效干擾電流（equivalent disturb

2、ing current of locomotive）等于基波電流、各次諧波電流分量有效值乘以其雜音干擾系數(shù)Sn后的均方根電流值。若在空中架設(shè)的導(dǎo)線中流過(guò)交流電流，那么在其鄰近并與其平行的導(dǎo)線中，由于交變電磁場(chǎng)的電磁感應(yīng)作用，將感應(yīng)出電壓。這種電磁感應(yīng)的作用結(jié)果，將影響通話的清晰度，甚至對(duì)人身安全構(gòu)成危險(xiǎn)。供電給電力機(jī)車(chē)的接觸導(dǎo)線中流過(guò)的電流除基波電流外，還有各次諧波電流（見(jiàn)機(jī)車(chē)等效諧波電流），這些電流經(jīng)鋼軌和大地回流至變電所。它們?cè)谂c接觸導(dǎo)線平行布設(shè)的通信導(dǎo)線中繼應(yīng)出不同頻率的電壓。這種電磁感應(yīng)作用稱為對(duì)通信線的雜音干擾。由于人耳與電話聽(tīng)筒對(duì)不同頻率聲音感受的靈敏度不同，其中以頻率1000Hz

3、左右最甚。為評(píng)價(jià)不同頻率產(chǎn)生雜音的程度，國(guó)際電話電信咨詢委員會(huì)（CCITT）制訂出雜音干擾系數(shù)Sn，把800Hz干擾規(guī)定為1,其他頻率折合到800Hz的干擾水平上。Sn與頻率的關(guān)系見(jiàn)下表。電話線中感應(yīng)出電壓的大小與干擾源電流大小、干擾源的距離等因素有關(guān)，電力機(jī)車(chē)是一個(gè)干擾源，可用等效干擾電來(lái)評(píng)價(jià)其影響程度。等效干擾電流Jp定義為：運(yùn)中，Sn為雜音干擾系數(shù)；In為n次諧波電流有效值。以此來(lái)預(yù)測(cè)通信線中感應(yīng)的干擾電壓的數(shù)值。為了減小等效干擾電流的數(shù)值，在接觸網(wǎng)的一定間隔安裝吸流變壓器（Booster Transformer，BT）或自耦變壓器（Auto Transformer，AT）將大地中流失的

4、電流，集中到與接觸導(dǎo)線比較近的回流線中?；亓骶€中的電流與接觸導(dǎo)線中的電流方向相反，因而使電話線中感應(yīng)的電壓因方向相反而幾乎抵消。如果電話和通信線采用屏蔽電纜或者光纜則可將干擾減到最低低程度。（趙叔東）機(jī)車(chē)功率因數(shù)電力機(jī)車(chē)電網(wǎng)側(cè)的電壓非常接近正弦波形；而電流則是周期性的非正弦電流，可認(rèn)為是基波電流與一系列諧波電流之和（疊加）。只有基波電流與電網(wǎng)電壓同頻率，可以產(chǎn)生有功功率。機(jī)車(chē)功率因數(shù)（power factor of locomotive）：電力機(jī)車(chē)電網(wǎng)側(cè)有功功率與視在功率之比。P=U I1 cos1式中，U為電網(wǎng)電壓有效值；I1為基波電流有效值；1為基波電流對(duì)電壓的相移角。視在功率為電壓有效值

5、與總電流有效值的乘積，即式中，In為基波電流、各次諧波電流有效值。由功率因數(shù)的定義，式中，為電流畸變系數(shù)，為相位移系數(shù)。電流畸變系數(shù)表明電流波形中含有高次諧波電流的程度，并不能表明電流的具體波形。在相控整流器式機(jī)車(chē)中，機(jī)車(chē)的功率因數(shù)隨機(jī)車(chē)工況變化而變化，在額定功率時(shí)，大約為0.820.86。電流中雖然含有較多的而且幅值較大的諧波電流，但其電流畸變系數(shù)一般為0.950.97，因此影響機(jī)車(chē)功率因數(shù)的主要因素是相位移系數(shù)。機(jī)車(chē)在再生制動(dòng)狀態(tài)功率因數(shù)更低。在交直交機(jī)車(chē)中，由于采用脈寬調(diào)制技術(shù)的脈沖整流器網(wǎng)側(cè)電流接近于正弦波形，而且可使電流與電壓同相位，因而功率因數(shù)可接近于1。機(jī)車(chē)在低功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，將

6、從電網(wǎng)涉取無(wú)功功率，因此應(yīng)盡力避免。相控整流器式機(jī)車(chē)常用串聯(lián)變流器即所謂多段橋整流電路或者功率因數(shù)補(bǔ)償裝置來(lái)提高機(jī)車(chē)的功率因數(shù)。（趙叔東）機(jī)車(chē)相位移系數(shù)（基波功率因數(shù)）機(jī)車(chē)相位移系數(shù)（基波功率因數(shù)）（phase displacement factor of locomotive）基波的有功功率與基波的視在功率之比，數(shù)學(xué)上可以理解為基波電流相對(duì)于電壓波形相移角的余弦。基波有功功率表示基波電壓和電流的乘積在一個(gè)周期內(nèi)的平均值，如果基波電壓和電流間有相位移角，則有功功率為P=UIcos式中，U為基波電壓有效值；I為基波電流有效值；為基波電壓和電流間的相位移角。視在功率按定義有S=UI所以，基波功率因

7、數(shù)=P/S=cos，即只與相位移角相關(guān)，所以也稱為相位移系數(shù)。在相控整流器式機(jī)車(chē)中，相位移系數(shù)在額定工況時(shí)也不過(guò)0.86左右。這是因?yàn)橄辔灰平遣粏闻c相控角有關(guān)，還與換相重疊角有關(guān)。相控角是指相控元件承受正向電壓到被觸發(fā)導(dǎo)通的角度。它可以控制輸出整流電壓。輸出最高電壓時(shí)，相控角最小。換相重疊角與整流電路交流側(cè)的電抗、直流電流和交流電壓有關(guān)?？刂平呛蛽Q相重疊角越大，則相移角越大，相位移系數(shù)越小。機(jī)車(chē)恒功調(diào)速范圍機(jī)車(chē)恒功調(diào)速范圍（the regulate velocity range of locomotive constant power）機(jī)車(chē)牽引特性中維持機(jī)車(chē)牽引功率為恒定條件下的速度調(diào)節(jié)范圍，

8、即從低速恒功點(diǎn)到高速恒功點(diǎn)的兩個(gè)速度限值之間的區(qū)域。恒功率調(diào)速的概念，首先來(lái)自內(nèi)燃機(jī)車(chē)，為了充分發(fā)揮柴油機(jī)的功率（不允許超載），要求在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)輸入牽引電動(dòng)機(jī)的功率保持不變，從而引發(fā)出機(jī)車(chē)具有恒功率條件下的牽引特性的恒功率調(diào)速范圍。它是衡量機(jī)車(chē)牽引性能中高速區(qū)域充分發(fā)揮機(jī)車(chē)功率的重要指標(biāo)。如果恒功率調(diào)速范圍大，則機(jī)車(chē)高速功率發(fā)揮得充分，這是（高速）客運(yùn)機(jī)車(chē)所必須具有的性能。這個(gè)指標(biāo)實(shí)際上對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)更具重要作用，對(duì)電力機(jī)車(chē)也有借鑒作用（但變壓器、牽引電動(dòng)機(jī)均有短時(shí)過(guò)載能力）。從串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性（v=。式中，U為電機(jī)端電壓；I為電機(jī)電樞電流；v為機(jī)車(chē)速度；R為電機(jī)電樞回路等效電阻；為電機(jī)磁通；

9、C為機(jī)車(chē)常數(shù)）看，要維持電機(jī)輸入功率P=U*I恒定的條件，又要使恒功率調(diào)速范圍大，則：（1）滿磁場(chǎng)時(shí)，則提高U，即提高電機(jī)允許的升壓系數(shù)（Umax/UN），同時(shí)降低電機(jī)電流，以維持功率不變；（2）維持Umax和I值不變，降低，則盡可能加深磁場(chǎng)削弱，即由最深磁場(chǎng)削弱系數(shù)min決定的。機(jī)車(chē)恒功率調(diào)速范圍的大小，用恒功率調(diào)速比這個(gè)參數(shù)來(lái)衡量（參見(jiàn)機(jī)車(chē)恒功速度比）。（李春陽(yáng)）機(jī)車(chē)車(chē)輛專(zhuān)用試驗(yàn)裝備機(jī)車(chē)車(chē)輛專(zhuān)用試驗(yàn)裝備（special test equipment of railway vehicles）環(huán)行鐵道專(zhuān)門(mén)進(jìn)行線路試驗(yàn)的線路。線路一般封閉成環(huán)狀，所以稱之為環(huán)行鐵道，中國(guó)的環(huán)行鐵道試驗(yàn)線位于北京東

10、郊，屬鐵道科學(xué)研究院管理。試驗(yàn)車(chē)進(jìn)行線路試驗(yàn)的專(zhuān)用客車(chē)，是適用于對(duì)電力機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)、客貨車(chē)輛進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)的無(wú)動(dòng)力的移動(dòng)式試驗(yàn)基地。該車(chē)上配用的測(cè)試所需要的各種儀器儀表，還設(shè)有必要的生活設(shè)施供試驗(yàn)人員使用。試驗(yàn)儀器儀表用于將傳感器拾取的信號(hào)進(jìn)行放大、采集、輸出、處理的設(shè)備。專(zhuān)用傳感器動(dòng)力計(jì)用于測(cè)量機(jī)車(chē)牽引力的傳感器。該傳感器安裝于牽引試驗(yàn)車(chē)一位車(chē)鉤處。有液壓式和電測(cè)式兩種。測(cè)力輪對(duì)專(zhuān)門(mén)用于測(cè)量輪軌相互作用力的傳感器。測(cè)力輪對(duì)的輻板或軸上粘貼有應(yīng)變片，所貼的應(yīng)變片經(jīng)過(guò)組橋、標(biāo)定后可輸出與輪軌作用力相關(guān)的電信號(hào)。信息傳輸系統(tǒng)中采用滑環(huán)式集流裝置，應(yīng)確保性能的可靠性。（黃強(qiáng)）車(chē)輛沖擊試驗(yàn)用一輛具

11、有一定速度的車(chē)輛（沖擊車(chē)）向一輛停在平直軌道線路上處于非制動(dòng)狀態(tài)的受試車(chē)輛（被沖擊車(chē)）沖擊，同時(shí)按有關(guān)規(guī)定要求用測(cè)試一起測(cè)量和記錄沖擊過(guò)程中發(fā)生的車(chē)鉤沖擊力、實(shí)際沖擊速度、緩沖器形行程、車(chē)輛加速度、車(chē)輛結(jié)構(gòu)重要部位的應(yīng)力等動(dòng)態(tài)參數(shù)的試驗(yàn)。車(chē)輛沖擊試驗(yàn)（railway vehicles impact test）用一輛具有一定速度的車(chē)輛（沖擊車(chē)）向一輛停在平直軌道線路上處于非制動(dòng)狀態(tài)的受試車(chē)輛（被沖擊車(chē)）沖擊，同時(shí)按有關(guān)規(guī)定要求用測(cè)試一起測(cè)量和記錄沖擊過(guò)程中發(fā)生的車(chē)鉤沖擊力、實(shí)際沖擊速度、緩沖器形行程、車(chē)輛加速度、車(chē)輛結(jié)構(gòu)重要部位的應(yīng)力等動(dòng)態(tài)參數(shù)的試驗(yàn)。沖擊車(chē)獲得沖擊速度的方法，是讓其從斜坡軌道上

12、的適當(dāng)高度處，靠重力作用自由溜下斜坡；也可用機(jī)車(chē)推送沖擊車(chē)，使其達(dá)到一定的速度后，機(jī)車(chē)與沖擊車(chē)脫鉤。試驗(yàn)時(shí)，沖擊車(chē)的沖擊速度從3km/h開(kāi)始，逐級(jí)升高，每級(jí)遞增1km/h2km/h，直至車(chē)鉤沖擊力達(dá)到2250kN或沖擊速度達(dá)到8km/h為止，以先達(dá)到者為準(zhǔn)。先達(dá)到規(guī)定速度值時(shí)，按相應(yīng)速度下的車(chē)鉤力評(píng)價(jià)車(chē)輛的沖擊強(qiáng)度。（徐榮華）機(jī)車(chē)變頻調(diào)速機(jī)車(chē)變頻調(diào)速（variable frequency speed control for locomotive）通過(guò)改變和控制機(jī)車(chē)上交流牽引電機(jī)的供電頻率，即改變異步機(jī)或同步機(jī)的定子頻率來(lái)改變電機(jī)中磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，達(dá)到改變機(jī)車(chē)交流牽引電機(jī)機(jī)械傳動(dòng)軸的速度的方法。

13、由電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程可知，在負(fù)載確定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩是電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的基本控制參數(shù)。概括而言，所有電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果。不同的電機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分量，轉(zhuǎn)子（電樞）中形成交軸磁場(chǎng)分量，兩個(gè)磁場(chǎng)分量在空間上處于靜止?fàn)顟B(tài)，相互呈90°交角。在交流電機(jī)中，定、轉(zhuǎn)子磁呈正弦態(tài)分布并在空間以同步角速度旋轉(zhuǎn)，若以空間矢量的概念來(lái)表述，交流電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量的幅值和相對(duì)位置是控制電磁轉(zhuǎn)矩的變量。相比較而言，由于交流電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子之間的強(qiáng)耦合關(guān)系和磁場(chǎng)的空間旋轉(zhuǎn)變化，其磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩控制較復(fù)雜。盡管直流電機(jī)便于控制，但其機(jī)械換向結(jié)構(gòu)制約了直流傳動(dòng)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展。

14、交流傳動(dòng)系統(tǒng)已呈現(xiàn)取代直流傳動(dòng)系統(tǒng)的趨勢(shì)。目前，由交直交電壓型變流裝置和鼠籠式異步牽引電機(jī)構(gòu)成的電傳動(dòng)系統(tǒng)已成為技術(shù)主流，廣泛應(yīng)用于機(jī)車(chē)車(chē)輛上。該系統(tǒng)可分為三個(gè)主要緩解：網(wǎng)側(cè)交直整流器實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，電機(jī)側(cè)直交逆變器實(shí)現(xiàn)頻率變換，異步牽引電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。在異步牽引電機(jī)中，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的輸出與磁場(chǎng)空間矢量的幅值和同步旋轉(zhuǎn)角速度存在著必然的聯(lián)系，因此為了在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，各運(yùn)行轉(zhuǎn)速下能輸出所需的電磁轉(zhuǎn)矩，必須給牽引電機(jī)施加適當(dāng)頻率和幅值的端電壓，這就是電機(jī)側(cè)直一交逆變器所完成的基本任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速功能。而網(wǎng)側(cè)交一直整流器作為功率調(diào)節(jié)單元，一般采用四象限脈沖整流器，它一方面從電網(wǎng)

15、有效地吸收或反饋所要求能量，穩(wěn)定中間直流環(huán)節(jié)電壓；另一方面，提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，降低諧波電流。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變流器采用了越來(lái)越先進(jìn)的功率開(kāi)關(guān)器件。目前，GTO變流器已廣泛應(yīng)用于電力牽引系統(tǒng)中，而開(kāi)關(guān)和控制性能更為優(yōu)越的IGBT、IPM等器件逐步進(jìn)入該領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展趨勢(shì)和前景。變流器冷卻技術(shù)也在同步發(fā)展，水冷技術(shù)以無(wú)污染和冷卻效果好等主要優(yōu)勢(shì)已成為發(fā)展方向?？刂萍夹g(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)交流傳動(dòng)的關(guān)鍵。典型的機(jī)車(chē)牽引特性曲線包含了恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)區(qū)和恒功率運(yùn)行區(qū)，前者可以保證必要的機(jī)車(chē)車(chē)輛的啟動(dòng)加速度，后者使設(shè)備容量得以充分利用。此外，為了更好地利用牽引電機(jī)的有效材料和提高電機(jī)動(dòng)態(tài)相應(yīng)，在啟動(dòng)階段應(yīng)采用恒磁通控制，因此，必須對(duì)電機(jī)側(cè)直一交逆變器采用PWM控制技術(shù)和合適的電機(jī)閉環(huán)調(diào)節(jié)策略。目前，典型的PWM方法有自然采樣SPWM法、磁場(chǎng)軌跡跟蹤法以及優(yōu)化PWM法等，這些方法都能實(shí)現(xiàn)變頻電壓控制，隨著電機(jī)閉環(huán)控制理論和微電子技術(shù)的進(jìn)步，高性能的磁場(chǎng)定向控制和直接轉(zhuǎn)矩控制已代替轉(zhuǎn)差一電流控制