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第1章　电力牵引系统概述1

1.1　铁路与列车基础知识1

1.2　电气化铁路与电力牵引概述2

1.2.1 电力牵引2

1.2.2　电力牵引的发展3

1.3 电力牵引供电系统4

1.3.1 电力系统与牵引变电所的电气联结4

1.3.2　牵引变电所与牵引接触网的电气联结8

1.4　电力机车和电动车组传动方式的分类及特点11

1.4.1　直-直流传动方式11

1.4.2　交-直流传动方式12

1.4.3　交-直-交流传动方式13

1.4.4　交-交流传动方式14

1.4.5　直-交流传动方式15

第2章　高速铁路与高速列车16

2.1　什么是高速铁路16

2.2　高速铁路发展概况17

2.3　高速铁路的主要技术问题21

2.3.1　高速铁路的运营调度和信息管理22

2.3.2　高速铁路的线路和养护22

2.3.3　高速列车的牵引动力、制动与车辆结构27

2.3.4　高速铁路列车控制及诊断技术30

2.3.5　可靠的供电受流技术30

2.4　京沪高速铁路31

2.4.1　京沪高速铁路主要技术参数31

2.4.2　京沪高速铁路工程概况32

2.4.3　京沪高速铁路总体设计32

第3章　列车牵引计算基础34

3.1　概述34

3.1.1　列车牵引计算学科的性质和内容34

3.1.2　对列车运行有直接影响的力34

3.2　电力机车和电动车组的牵引力及其牵引特性35

3.2.1　牵引力的产生与轮轨间的粘着35

3.2.2　电力机车牵引特性37

3.2.3　高速列车牵引特性的计算39

3.3　列车运行阻力43

3.3.1　列车阻力的定义及分类43

3.3.2　基本阻力43

3.3.3　附加阻力45

3.3.4　加算坡道阻力、加算坡道千分数及列车长度对附加阻力计算的影响47

3.3.5　线路纵断面的化简48

3.3.6　线路纵断面化简实例50

3.3.7　列车运行阻力的计算53

3.4　列车制动力及其制动距离计算53

3.4.1　制动力的产生与限制53

3.4.2　闸瓦摩擦系数54

3.4.3　闸瓦压力的计算55

3.4.4　列车制动力计算56

3.4.5　列车制动问题的解算57

第4章　电力机车与电动车组61

4.1 电力机车与电动车组概述61

4.2　国产交直流电力机车63

4.2.1 6Y1和6Y2型电力机车63

4.2.2 SS1型电力机车63

4.2.3 SS2型电力机车63

4.2.4 SS3型、SS3型4000系和SS3B型电力机车64

4.2.5 SS4型、SS4改型和SS4B型电力机车65

4.2.6 SS5型电力机车65

4.2.7 SS6型电力机车66

4.2.8 SS7系列电力机车66

4.2.9 SS8型电力机车68

4.2.10 SS9型和SS9改型电力机车68

4.2.11 主要进口电力机车70

4.3 国产交流传动电力机车和电动车组73

4.3.1 AC4000交-直-交流电力机车73

4.3.2 DJ型交流传动高速客运电力机车73

4.3.3 DJ1型交流传动货运电力机车74

4.3.4 DJ2型交流传动高速客运电力机车74

4.3.5　DJ3型交流传动高速客运电力机车75

4.3.6　DJ4型与和谐号交流传动电力机车76

4.3.7　“先锋”号交流传动电动车组78

4.3.8　“中原之星”交流传动电动车组78

4.3.9　和谐系列交流传动电动车组78

4.4　法国的TGV动车组80

4.5　德国ICE动车组82

4.6　日本新干线动车组83

第5章 电力机车和电动车组的主电路88

5.1　概述88

5.2　交直流电力机车的主电路89

5.2.1 网侧电路89

5.2.2　牵引电机的供电电路90

5.2.3　整流调压电路及磁场削弱电路92

5.2.4　电制动电路95

5.2.5　保护电路97

5.3　交流传动电力机车和电动车组的主电路98

5.3.1 网侧电路99

5.3.2　变流电路及其工作原理99

5.3.3 AC4000交流传动电力机车的主电路111

5.3.4 DJ3型（天梭号）交流传动客运机车主电路113

5.3.5 CRH2型动车组主电路114

5.3.6 ICE1和ICE2主电路116

5.3.7 日本新干线300系高速动车主电路119

第6章 电力机车和电动车组的辅助电源及辅助系统123

6.1 电力机车和电动车组的辅助系统123

6.2　电力机车和电动车组辅助设备的供电方式124

6.3　电力机车辅助系统的劈相机供电125

6.4 8K型电力机车的辅助电源126

6.5 DJ3型交流传动客运电力机车的辅助电路系统128

6.6　“先锋”号电动车组的辅助电路128

6.7 CRH5型电动车组的辅助电路132

6.7.1 概述132

6.7.2　辅助电路构成133

6.7.3 CRH5型电动车组的辅助系统保护135

6.7.4 CRH5型电动车组的辅助变流器135

6.8 国外高速列车的辅助供电系统140

6.8.1 ICE-1高速列车的辅助驱动及其变流装置140

6.8.2　法国TGV动力集中型高速列车的辅助系统145

6.8.3 日本新干线高速列车的辅助供电系统147

第7章　电力机车和电动车组的电气控制151

7.1　概述151

7.2　机车逻辑控制单元155

7.2.1　机车逻辑控制单元概述155

7.2.2　机车逻辑控制单元结构156

7.3 国产交直流传动电力机车的有触点控制电路157

7.3.1　整备（预备）控制电路157

7.3.2　调速控制电路165

7.3.3　保护控制电路166

7.3.4　信号控制电路167

7.4　交流传动电力机车和电动车组的控制系统168

7.4.1　交流传动电力机车的结构与类型169

7.4.2　交流传动电力机车的控制策略169

7.4.3 中华之星电动车组主传动控制系统172

7.5 CRH1动车组的牵引传动控制175

第8章　列车通信网络基础179

8.1　概述179

8.2 TCN结构180

8.3　我国列车通信网络的发展184

8.4　铰接式列车总线WTB的主要技术特性185

8.5　多功能车辆总线MVB的主要技术特性187

8.6　中国列车运行控制系统CTCS192

第9章 电力机车和电动车组的微机和网络控制196

9.1　概述196

9.2 SS9型电力机车的微机控制系统200

9.2.1　微机控制柜的系统体系结构201

9.2.2　微机控制系统的主要功能203

9.2.3　主要技术参数205

9.2.4　自检、故障诊断、记录和显示206

9.2.5　微机控制系统的抗干扰措施206

9.3 中华之星高速电动车组微机控制与通信系统209

9.3.1　控制与网络系统构成209

9.3.2　网络控制平台技术特点209

9.3.3　列车分级控制212

9.3.4　列车微机控制功能及技术特点213

9.4 CRH型动车组微机与网络控制系统215

9.4.1　概述216

9.4.2　TCMS的主-从结构及配置218

9.4.3　控制和信息传输220

第10章 电力机车和电动车组测试试验技术222

10.1　概述222

10.2　电力机车和电动车组的试验224

10.2.1 电力机车和电动车组的型式试验224

10.2.2　电力机车和电动车组的例行试验224

10.2.3 电力机车和电动车组的线路运用考核试验225

10.2.4　电力机车与电动车组的试验机构225

10.2.5　交流传动电力机车和电动车组试验系统227

10.3　电力机车主要设备的地面测试及测试设备230

10.3.1　受电弓试验系统230

10.3.2　牵引变压器综合测试试验系统230

10.3.3　主变流器微机测控试验系统250

10.3.4　电力机车及高速动车组辅助变流装置试验台253

10.3.5　铁路机车牵引电机试验256

第11章　电力机车和电动车组的故障诊断技术261

11.1 电力机车和电动车组故障诊断的意义与内容261

11.1.1 电力机车和电动车组故障诊断的意义261

11.1.2 电力机车和电动车组故障诊断的主要研究内容261

11.1.3 电力机车和电动车组故障诊断方法分类262

11.2　基于列车信息化车载平台的故障诊断系统研究264

11.2.1　系统网络结构设计264

11.2.2　系统网络拓扑分析266

11.2.3　车载故障诊断系统设计267

11.2.4　列车信息化车载平台268

11.3　列车频带变化类故障的特征谱分析方法271

11.3.1　频带变化类故障271

11.3.2　特征谱分析方法原理272

11.3.4　基于整周期等角度采样的频带故障分析方法273

11.3.5　应用情况介绍274

11.4　调制类故障的实时细化谱分析方法275

11.4.1　调制类故障分析275

11.4.2　实时细化谱分析方法原理276

11.4.3　基于解析带通滤波的复调制细化谱分析方法276

11.4.4　应用情况278

11.5　车轴裂纹监测的信号历经谱分析方法279

11.5.1　车轴裂纹振动的谐波分析问题279

11.5.2　信号历经谱分析方法原理279

11.5.3　应用成果281

11.6　基于“能量-故障”的电力机车和电动车组主变流器故障辨识方法282

11.6.1 电力机车和电动车组主电路282

11.6.2　基于“能量-故障”的电力机车和电动车组主变流器故障辨识方法283

11.6.3　应用成果284

11.7　基于单位BP神经网络的机车牵引电机故障诊断方法284

11.7.1　牵引电机故障285

11.7.2　基于BP神经网络的诊断方法研究285

11.7.3　训练好的BP神经网络的应用288

11.8　电力机车和电动车组主变压器综合测试与故障诊断288

11.8.1 电力机车和电动车组主变压器288

11.8.2　电力机车和电动车组主变压器综合测试与故障诊断系统设计289

11.8.3　应用成果290

11.9　列车轮对状态的融合监测系统研究291

11.9.1　现有列车状态监测方法的不确定性分析291

11.9.2　列车轮对融合监测系统设计291

11.9.3　应用成果293

11.10　电力机车和电动车组安全状态监测及故障预警的专家系统295

11.10.1　专家系统整体结构设计295

11.10.2　专家系统的软件开发与实现295

参考文献306

附录：主要缩略语中英（外）文名称对照表310

后记313