CN111038531B - 提高车辆性能的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种提高车辆性能的方法及其装置，现用车轴中间断开，电机安装在车轴上，电机转子和车轴直联，电机转子直接驱动车轴旋转(或通过减速机驱动车轴旋转)，电机绕组分相串联连接，可以提高车辆牵引和制动能力，减小轮轨磨耗和制动磨耗，延长轮轨寿命。

Description

提高车辆性能的方法及其装置

技术领域

本专利涉及一种提高车辆性能的方法及其装置，现用车轴中间断开，电机安装在车轴上，电机转子和车轴直联，电机转子直接驱动车轴旋转(或通过减速机驱动车轴旋转)，电机绕组分相串联连接，提高车辆牵引和制动能力，减小轮轨磨耗和制动磨耗，延长轮轨寿命。

背景技术

随着高速铁路的发展，轮轨磨耗问题尤为突出，研究表明：

随着列车运行里程的增加，车轮踏面磨耗增大，等效锥度逐渐增大，转向架横向加速度随车轮磨耗增加逐渐增大。

列车制动时，闸瓦、轮轨都有磨耗，并容易产生高温。

减小踏面等效锥度有助于抑制蛇行运动，但轮缘磨耗显著加剧，车轮使用寿命大为缩短，这种办法仅在一些高速客运列车采用。

列车速度不能超过蛇行运动的临界速度。当蛇行运动发生时(有些列车超过200km/h后)，车轮振动加速度是平常的10倍以上，转向架出现4Hz横向振动(轮对有规律地撞击轨道)，轮轨横向力约80kN。

蛇行运动主要原因：转向架固定轴距较小(但能很好地通过小半径曲轨)；踏面等效锥度变大；轮对定位刚度较低等。

轮轨间隙对列车性能的影响：锥形踏面轮轨间隙6.5mm，锥度未能随横移量的变化而改变，因此过早发生轮缘接触；磨耗形踏面轮轨间隙9.5mm，轮轨接触分布均匀，可避免过早发生轮缘接触现象。当轮轨间隙较大时，临界速度明显提高，曲线的通过性能较好，对锥形踏面的影响更明显，在直线运行时，轮对横移量、接触压力密度和接触摩擦功等相差不大，在通过曲线时，上述指标差异明显。车轮踏面间隙8.0mm时，各项指标介于6.5mm和9.5mm之间，更为靠近9.5mm的结果。因此，轮轨间隙过小，会过早发生轮缘接触，降低临界速度；轮轨间隙适当增大，轮轨接触分布更均匀，临界速度高，曲线通过性能较好，在轨道不平顺作用下，有利于降低轮缘接触次数和磨耗。

中国铁路货车采用双列圆锥轴承(轴承两端有密封装置)，安装在转向架的侧架导框内，外圈上面为承载鞍，通过减振垫传递载荷，轴承外面不再有箱体。

列车转向架总体组成为：

结构有焊接构架式，三大件式，准构架式；车轴数目一般为二轴或三轴；轮对定位方式有导框式(货车)，干摩擦式导柱(客车)，转臂式(现已成为主流)；一系减振装置(轮对与转向架之间)有减振垫(货车)，圆形弹簧(客车)；二系减振装置(转向架与车体之间)为圆形弹簧(摇枕弹簧)，现被空气弹簧逐步代替；载荷传递方式有心盘集中承载，全旁承承载；制动装置有踏面制动(闸瓦制动)，单元盘型制动和复合制动(盘型和踏面同时制动)。

无驱动装置为拖车转向架，有驱动装置为动力转向架，转向架电机数量为2台。

加拿大已研制出自行导向的货车转向架，载重试验时，轮缘作用力减小60％，轮轨间冲角减小75％。

中国普通铁路坡度最大33‰，列车需要3台机车联合制动(下行时)，否则速度过快极易出轨。中国运煤专线(大同-秦皇岛)万吨列车，也是3台机车牵引。

中国普通客车的车轮直径910mm。C70货车部分参数：载重70T，自重≤23.6T，车轮直径840mm，最小曲线半径145m，最大速度120km/h。

中国CRH2A动车组编组方式：4节动车配4节拖车(4M4T)，每4节作为一个单元，牵引功率4800kW，最高时速250km/h，车轮直径860mm，采用笼型异步电机。电机部分参数：

相数3相，极数4极，功率300kW，电压2KV，电流106A，频率140Hz，转速4140r/min。

中国铁路机车(动车)自备主变，通过弓网获取电能，变压器降压，四象限整流器转换成直流电，逆变器转换成三相交流电源(调压调频，电压2KV)，输入三相异步(同步)电机，通过减速机驱动机车。

2012年，中国首台HXD1D机车下线，采用水冷IGBT(3300V/1200A)变流器，异步电机，卧式主变，微机网络控制系统，全悬挂转向架(电机固定在转向架上)，最大牵引功率7200KW，最大速度160km/h。

中国地铁机车现已采用永磁直驱转向架，车轴为电机转子，励磁线圈与电机外壳为定子，电机直接驱动车轴旋转，取消减速机和联轴器等，减少传动消耗，降低机械噪声，提高电机传动效率和发电效率(再生制动时)。现有刚性抱轴(电机刚性固定在转向架上)和弹性抱轴(电机弹性固定在转向架上)两种型式。

独立旋转车轮(简称“独立车轮”)与传统轮对(现用轮对)相比，缺少纵向蠕滑力矩的导向作用，轮对失去自动对中能力，限制了独立车轮的应用。独立车轮有3种形式：

1.两端车轮安装轴承(有公共轴)，两个车轮自由旋转，公共轴不旋转，公共轴可以设计成“U”形；

2.一端车轮安装轴承，另一端车轮和车轴刚性联接(和传统轮对一样)，有公共轴，两个车轮自由旋转，公共轴也旋转；

3.车轮两端安装轴承，无公共轴，两个车轮自由旋转(适用于变轨距)。

20世纪80年代末，德国亚琛工业技术大学研制了独立车轮转向架(无公共轴)，试验速度达到507km/h，随后又装车进行了线路动力学试验。独立车轮的动力学特性：

1.不发生蛇行运动。

2.轮轨摩擦系数影响对中性能较大。列车在试验速度100km/h时，当摩擦系数较小(μ＝0.1)，运行一段距离回到轨道中心线，为过阻尼运动；当摩擦系数增大到某一数值，独立车轮横移量在初始有所变化，一定时间后稳定在某一定值，即车轮贴近轨道某一侧运行。

3.直线轨道不平顺响应。在试验速度100km/h时，独立车轮在某一时段贴近一侧轨道，某一时段贴近另一侧轨道。简单的说，独立车轮受到轨道不平顺等外来干扰，会使车轮随机发生横向移动。

现有磨耗型踏面是为刚性轮对设计，采用较小的左右轮接触角差(防止蛇行运动)。由于独立车轮导向主要依靠重力复原力，重力复原力大小与左右轮接触角差成正比关系。为解决独立车轮的对中问题，可以使用接触角曲线反推法，重新设计踏面形状。接触角曲线反推法实用性强，在MATLAB语言中，利用样条插值工具箱中的函数，进行微分和积分的反复计算，设计出合适的踏面形状，能彻底解决独立车轮的对中问题。

在离铁路线一定的范围内，土体中传播的振动频率主要集中在4-50Hz，列车低于300km/h产生的振动，主要频率在5Hz左右。

振动分为定则振动和随机振动两大类。随机振动在任何时刻不能正确预知其大小，无法用确定性函数来描述，但它是大量现象的集合，有一定的统计规律，要用概率和统计的方法描述其规律。在定则振动中，可以考察系统输入和输出之间的确定关系；在随机振动中，只能确定输入和输出之间的统计特性。

列车振动包含自激振动和随机振动等。列车正常运行时，振动都有阻尼，能逐渐衰减，但列车速度超过蛇行运动的临界速度，振动虽有阻尼作用也不能收敛，引起车体失稳。

蛇行运动不需要外界能量输入，只和列车速度有关，属于自激振动。

若阻尼系统阻力范围足够大，亚阻尼能保留车辆产生的有益震动，减少轮轨磨损；临界阻尼能令车辆产生匹配的震动，保证车辆的平稳性与舒适性；过阻尼能抑制车辆产生的有害震动，使车辆具有良好的安全性能。

基于大数据分析，动车组车轮磨耗统计表明：在同一条线路上运行，速度为350km/h的动车组(不同类型)，在一个修理周期内，磨耗量样本统计均值及磨耗量统计分布不尽相同，但在京沪高铁和京广高铁武广段，分析得出的规律完全一致：短编组动车组的车轮磨耗均值高于长编组动车组，CRH380B型动车组的车轮磨耗均值高于CRH380A型动车组(中国)。

列车车辆重载时，车轴向上微弯，轮对内侧距离减小2mm。

干燥轨面的制动粘着系数为0.1824，潮湿轨面为0.0968(按120km/h计算)，二者比值为1.88。

中国专利“特殊交流电机”(专利号2009202762894)，其特征是：提高电机绕组绝缘电压(相间绝缘及对地绝缘)，要求与供电电压相适应；多台电机的绕组分相串联连接，自动平衡多台电机的拖动功率。拖动功率自动平衡原理：

多台电机的绕组分相串联连接后，当任意一台电机负荷较大时，势必引起此台电机电流升高，逼迫另外电机的电压电流上升增大拖动力矩并提高转速，同时此台电机因另外电机的电压上升导致本身电压降低，只能减小拖动力矩并降低转速，来配合另外的电机处于“同步”状态。简单的说，多台交流电机的绕组分相串联连接后，每台电机流过相同电流，机械特性由硬变软，自动利用电压进行调速。

现用汽车发动机一般放在车头位置，传动系统包括差速器和传动轴等，其他车轴(后轴)使用轴承连接车轮(独立车轮)。

现在电动汽车电池可达到85kW.h，最大巡航里程480km，变频技术现已成熟，现已开发出7.5kW电动客车用永磁电机。

轿车在都市中行驶时，发动机输出功率只有7.5kW左右(大马拉小车)。

普通汽车陡坡上行时，发动机处于过负荷状态(短时)；下行时因发动机处于制动状态，浪费燃油(天然气)。

发明内容

为了克服现有车辆的缺点和不足，提高车辆的运行性能，本专利解决问题所采用的技术方案是采用“多电机驱动方法”，具体描述如下：

车轴中间断开，电机转子和车轴直联，电机绕组分相串联连接，电机转子直接驱动车轴旋转；或者车轴中间断开，电机绕组分相串联连接，电机转子通过减速机驱动车轴旋转。

本专利的有益效果是：

1.列车车辆能提高制动性能(实现再生制动)，减小轮轨磨耗，延长轮轨寿命，增强车辆爬坡能力，节能降噪(取消减速机，联轴器)，能更好地通过小半径曲轨，而且大部分零部件通用，也适用于改造现有车辆。

2.汽车车辆能增强车辆爬坡能力(增加了驱动电机)，提高制动性能(实现再生制动)，减小制动磨耗，节能降噪(再生制动或只使用电机驱动)，而且大部分零部件通用。

附图说明

下面结合附图对本专利作进一步说明。

图1是列车车辆双电机结构剖面图。车轴中间断开，电机转子和车轴直联，车轴中间安装推力盘，连体端盖联接两个电机外壳，外壳设置引线喇叭口和固定座，固定座焊接在电机外壳上。轮对轴承定位为导框式(侧架两端)，其他轴承定位为轴套和止口。一系减振装置为减振垫。

图2是图1的左视图(略去车轮及其左侧的部件)。二系减振装置为圆形弹簧(摇枕弹簧)，摇枕和钢板上焊接定位圆环(钢板焊接T型钢上)，心盘式集中承载。侧架中间焊接T型钢和U型钢，电机采用弹性抱轴，弹性组件包括蛇形弹簧和固定座，固定座焊接在T型钢上。

图3是固定座剖面图。固定座包括锁紧螺栓、锁紧螺母、压板和销轴(设置台阶)。锁紧螺母的厚度等于蛇形弹簧的厚度，锁紧螺母下方可设平垫调整间隙(厚度)。

图4是图3另一种结构剖面图。销轴不带台阶，其余和图3相同。

图5是弹性组件结构图(略去锁紧螺栓及压板)。蛇形弹簧联接两个固定座，两个固定座可上下浮动，也可横向移动。

图6是喇叭口结构剖面图。喇叭口焊接在电机外壳上，每个电机设置3个，用电缆分别引出三相绕组的头和尾。

图7是连体端盖结构图。设置通风孔，轴承孔，止口和长螺孔(通孔)。

图8是另一种弹性组件结构图。两个固定座之间用板簧(或平板)联接。平板联接时，两个固定座上下浮动，平板可跟随弯曲变形(弹性变形)，也可横向移动。

图9是第三种弹性组件结构图。吊环固定在电机外壳(螺栓螺孔联接)和T型钢(螺栓螺母联接)上，成为固定环，拉伸弹簧联接两个固定环，拉伸弹簧中心线对准车轴的轴心。

图10是图1的俯视图(略去喇叭口，取消固定座)。电机采用刚性抱轴，电机端盖使用现用端盖，刚性组件包括销轴和安装孔。

图11是图10的左视图(略去车轮及左侧部件)，安装孔焊接在T型钢上。

图12是销轴和轴孔结构剖面图。销轴固定在安装孔内，轴向限位采用止口和挡板，挡板用小螺栓固定在销轴上。

图13是另一种刚性组件结构图。电机支架使用螺栓螺母固定在T型钢和L型钢上(利于装配)。其余和图12相同。

图14是图1的左视图。弹性组件采用板簧等。

图15是列车车轴单电机布置剖面图。连体端盖的两侧设置轴承，支撑车轴(2套轴承)和电机转子(1套轴承)，车轴端头使用螺栓固定挡板(轴向固定轴承)，电机采用弹性抱轴。其余和图1相同。

图16是图15另一种结构剖面图。连体端盖一侧布置轴承，支撑车轴(1套轴承)和电机转子(1套轴承)。其余和图15相同。

图17是列车车辆双电机和减速机结构图。连体端盖使用轴承支撑车轴，减速机外壳后端固定在转向架上，外壳焊接螺孔座，使用螺栓固定在轴承端盖上，电机为刚性抱轴。

图18是轮轨位置关系图(未画剖面线)。在直线段轨道，左侧车轮贴近轨道(两点接触，A点和C点)，车轮为磨耗形踏面(LM)，车轮名义直径840mm(轮辋内侧向外70mm处的直径)，轨距1435mm(标准轨距)，车轮内侧距离1350mm(最小距离)，轮辋宽度135mm，轮缘高度27mm，轮缘厚度32mm。轨道规格43kg/m，上宽70mm。A点和B点为轮轨接触点，A点车轮直径845mm(840+2×2.5＝5)，B点车轮直径840mm(名义直径)，C点为轮缘接触点(与轨道内侧距离2mm)。A点与轨道内侧距离13mm(11+2＝13)，B点与轨道内侧距离18mm，A点和B点与其中心线距离为(11+2+1435+18)/2＝733mm。

图19是另一种轮轨位置关系图。曲线段轨道(外轨加高)，轨距1456mm(共加宽21mm，其中15mm为加宽距离，6mm为标准轨距最大公差值)。A点车轮直径842mm(840+2×1＝842)，B点车轮直径836mm(840-2×2＝836)。A点与轨道内侧距离17mm(16+1＝17)，B点与轨道内侧距离15mm，A点和B点与其中心线距离为(16+1+1456+15)/2＝744mm。C点为轮缘接触点(与轨道内侧距离1mm)。

图20是汽车双电机结构剖面图(后轴)。电机上方设置底座，底座中心设置螺孔，车轮采用橡胶轮胎，车轴和轮毂使用键联接(或压装)。其余和图1相同。

图21是轴头结构放大图。车轴和轮毂使用键联接，大螺母将轮毂固定在车轴上(轴向)，装饰罩使用螺栓固定在轮辐上。

图22是图20的减振装置结构图。电机底座上设置减振板簧，使用螺母(螺栓)、套筒和压板固定。板簧利用底座中心的螺栓限位(前后方向)。

图23是压板放大图。压板两头为方形，中间为圆形，圆形能改善和板簧的接触条件。

图24是双电机接线图。A0、B0、C0为电源接线端(接入三相交流电源)，2台电机的绕组分相串联连接，末台电机绕组Y点短接。

图25是末台电机反转接线图。电机绕组U2-X2和W2-Z2交换接线(边相绕组调换接线)。

图26是4台电机接线图。4台电机绕组分相串联连接，使用Δ接法。任意一台电机反转，本台电机的两个边相绕组调换接线即可(实现正转)。

图1中1.侧架，2.减振垫，3.承载鞍，4.轴承组件，5.车轴，6.车轮，7.电机端盖，8.轴承端盖，9.轴承I，10.喇叭口，11.连体端盖，12.固定座，13.电机外壳，14.轴承II，15.轴套I，16.电机转子，17.推力盘

图2中18.蛇形弹簧，19.心盘，20.心盘轴，21.摇枕，22.弹簧座，23.圆弹簧，24.T型钢(倒用)

图3中25.锁紧螺栓，26.锁紧螺母，27.压板孔，28.销轴I，29.压板I

图5中30.加强筋，31.平面

图7中32.长螺孔，33.通风孔

图8中34.板簧I

图9中35.吊环，36.拉伸弹簧，37.紧固螺母

图10中38.刚性组件

图12中39.电机支架，40.挡板，41.小螺栓，42.中孔，43.销轴II

图15中44.轴套II

图20中45.橡胶轮胎，46.轮辐，47.键，48.轴套III

图21中49.大螺母，50.装饰罩

图22中51.板簧II，52.压板II，53.套筒

具体实施方式

图1实施例中(第1个实施例)，列车车辆使用二轴转向架，导框式轮对定位(轴承定位)，现用车轴中间断开(同心轴)，车轴(5)位置安装2台电机，轴承I(9)和轴承II(14)的内径略大于轮毂内径，方便从车轴(5)两端进行装配。电机转子(16)和车轴(5)直联，中间的轴头安装推力盘(17)，产生较小轴向力，推力盘(17)之间产生圆周摩擦力。推力盘(17)和车轴(5)采用过盈配合，防止推力盘(17)在车轴(5)上转动。

电机采用弹性抱轴，两个电机外壳(13)之间使用连体端盖(11)联接，使用螺栓拧入长螺孔(32)，连体端盖(11)两侧设置轴承孔和止口，并设置通风孔(33)，电机内的风流能串通流动，利于散热。每个喇叭口(10)引出电机单相绕组的头和尾，分相串联连接后，2台电机绕组成为Y或Δ接法，称为“平行串联”。电机通过A0、B0、C0接线端接入电源，电机转子(16)直接驱动车轴(5)旋转。

弹性抱轴使用弹性组件，电机和转向架的固定座(12)使用弹簧连接，弹簧应有一定的刚度，在电机外壳(13)受到电磁力时，防止电机外壳(13)旋转。销轴I(28)用压板I(29)限位，锁紧螺栓(25)的头部压紧压板I(29)，锁紧螺栓(25)和锁紧螺母(26)固定在平面(31)上，蛇形弹簧(18)两端能围绕销轴I(28)旋转，因此电机外壳(13)可跟随车轮(6)横向移动，电机外壳(13)和转向架之间也能上下浮动。

若两固定座(12)之间距离450mm，车轮(6)横向移动8mm，弹簧伸长量不超过0.1mm。

C70货车重载时，单轴对轨道压力Z＝(70+23.6)/4＝23.4T

若只计算自重23.6T，单轴对轨道压力Z＝(23.6)/4＝5.9T(23.4/5.9＝3.966≈4)

潮湿轨面制动粘着系数0.0968，单轴制动力Fz＝5.9×1000×9.8×0.0968＝5597N

车轮(6)直径840mm，单轴制动力矩Mz＝5597×0.84/2＝2351N.m

若换算成电机功率(极数8极，频率50Hz，同步转速750r/min)，单轴制动功率为：

Pz＝Mz×n0/9550＝2351×750/9550＝184.6kW

其中n0--电机同步转速r/min，9550--转矩系数

干燥轨面时，单轴制动功率Pz＝184.6×1.88＝347kW

干燥轨面时，每个车轮制动功率Pz1＝347/2＝173.5kW

若车轮(6)对轨道压力不平衡，误差按20％计算，每个车轮制动功率为：

Pz1＝173.5×0.8＝138.8≈139kW

潮湿轨面时，若车轮(6)对轨道压力不平衡，每个车轮制动功率为：

Pz1＝(184.6/2)×0.8＝73.8≈74kW

若电机极数为6极(n0＝1000r/min)，频率50Hz，单轴制动功率为：

Pz＝2351×1000/9550＝246.2kW(潮湿轨面)

干燥轨面时，单轴制动功率Pz＝246.2×1.88＝462.86kW

干燥轨面时，每个车轮制动功率Pz1＝462.86/2＝231.43kW

若车轮(6)对轨道压力不平衡，每个车轮制动功率为：

Pz1＝231.43×0.8＝185.1≈185kW

潮湿轨面时，若车轮(6)对轨道压力不平衡，每个车轮制动功率为：

Pz1＝(246.2/2)×0.8＝98.5≈99kW

图24使用条件举例计算：

2台电机额定电压Ue＝660/1140V(Δ/Y)，额定功率Pe＝160KW，电机绕组分相串联连接后，末台电机绕组Y点短接，接入2KV电源(电机按照2KV的绝缘标准制造和试验，即绝缘电压2KV，下同)，每台电机单相绕组电压为：Ux＝(2000/1.732)/2＝577V

在额定电流和功率因数不变的情况下，根据电机功率公式，输出功率正比于供电电压，所以单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(577/660)＝160×0.874＝139.8≈140KW(8极电机，可用于干燥轨面)

若额定功率90KW，单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(577/660)＝90×0.874＝78.7≈79KW(8极电机，可用于潮湿轨面)

若额定功率210KW，单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(577/660)＝210×0.874＝183.5≈184KW(6极电机，可用于干燥轨面)

若额定功率110KW，单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(577/660)＝110×0.874＝96.1≈96KW(6极电机，可用于潮湿轨面)

若4台电机额定电压330/580V(Δ/Y)，电机绕组分相串联连接，末台电机绕组Y点短接，接入2KV电源。每台电机单相绕组电压为：

Ux＝(2000/1.732)/4＝289V(289/330＝0.876)

图26使用条件举例计算：

4台电机额定电压580/1000V(Δ/Y)，额定功率160KW，电机绕组分相串联连接后，成为Δ接法，接入2KV电源，每台电机单相绕组电压为：Ux＝2000/4＝500V

单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(500/580)＝160×0.862＝137.9≈138KW(8极电机，可用于干燥轨面)

若额定功率90KW，单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(500/580)＝90×0.862＝77.6≈78KW(8极电机，可用于潮湿轨面)

若额定功率210KW，单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(500/580)＝210×0.862＝181KW(6极电机，可用于干燥轨面)

若额定功率110KW，单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(500/580)＝110×0.862＝94.8≈95KW(6极电机，可用于潮湿轨面)

若2台电机额定电压1140/1970V(Δ/Y)，电机绕组分相串联连接后，成为Δ接法，接入2KV电源。每台电机单相绕组电压为：Ux＝2000/2＝1000V(1000/1140＝0.877)

若电机极数为8极或6极，频率50Hz，车轮(6)直径840mm，列车速度为：

0.84×3.14×(750/60)×3600＝119km/h(8极)

0.84×3.14×1000×60＝158km/h(6极)

若电机极数为8极、6极、4极(n0＝1500r/min)或2极(n0＝3000r/min)，频率50Hz，车轮(6)直径860mm，列车速度为：

0.86×3.14×750×60＝122km/h(8极)

0.86×3.14×1000×60＝162km/h(6极)

0.86×3.14×1500×60＝243km/h(4极)

0.86×3.14×3000×60＝486km/h(2极)

若电机极数为6极、4极或2极，频率50Hz，车轮(6)直径910mm，列车速度为：

0.91×3.14×1000×60＝171km/h(6极)

0.91×3.14×1500×60＝257km/h(4极)

0.91×3.14×3000×60＝514km/h(2极)

在本专利中，现用车轴中间断开后，左右车轮成为独立车轮，并且有驱动能力，成为动力车轮。电机绕组分相串联连接后，等于左右车轮有了电气联系。

电机功率公式：P＝M×n/9550＝1.732×U×I×cosφ

式中M-转矩，n-转速，U-电压，I-电流，cosφ-功率因数

2台电机绕组分相串联连接后(电机流过相同的电流)：

P1＝M1×n1/9550＝1.732×U1×I1×cosφ

P2＝M2×n2/9550＝1.732×U2×I2×cosφ

P1/P2＝(M1×n1)/(M2×n2)＝U1/U2(U1+U2＝常数)

图18中，前轴车轮接触点为A点、B点和C点，A点车轮直径D1＝845mm，B点车轮直径D2＝840mm。由于轨距公差是随机的，轮轨磨损也不一样，轮轨接触点横向变化也是随机的，接触点为A点、B点和C点，只是发生在某一瞬间。

若后轴车轮接触点也是A点和B点，称为“偏心运行”。

若后轴车轮接触点和前轴车轮相反，称为“对角运行”。

若列车2台电机额定电压660/1140V(Δ/Y)，额定功率Pe＝160KW，极数8极，电机绕组分相串联连接，末台电机绕组Y点短接，接入2KV电源。变频器在工频(50Hz)状态，列车以速度V＝117km/h运行(在直线段)，车轮(6)转速n及转差率δ为：

n1＝V×1000/(D1×3.14×60)＝117×1000/(0.845×3.14×60)＝735r/min

δ1＝(n0-n1)/n0＝(750-735)/750＝0.02(2％)

n2＝V×1000/(D2×3.14×60)＝117×1000/(0.84×3.14×60)＝739r/min

δ2＝(n0-n1)/n0＝(750-739)/750＝0.015(1.5％)

两车轮的转速差为4r/min(739-735＝4)。

若是传统轮对，轮对本身角速度相等(刚性连接)，大直径车轮(左侧车轮)视为纯滚动，小直径车轮(右侧车轮)发生纵向蠕滑，以弥补两车轮的转速差(4r/min)，右侧车轮增加了摩擦阻力(轮轨滚动摩擦系数0.05，滑动摩擦系数0.15)，加上左侧车轮的线速度较大，会使现用车轴向前偏摆(水平方向)，带动转向架偏转。

需要注意：电机绕组分相串联连接后，电压是根据转速高低自动分配，是转速决定电压，电压跟随转速，转速取决于车轮(6)直径和需要的线速度。

因电压跟随转速，电机功率跟随电压，转速比值为：

n1/(n1+n2)＝735/(739+735)＝0.49864

n2/(n1+n2)＝739/(739+735)＝0.50136

电源电压2KV，左侧电机电压为：2000×0.49864＝997.28V

左侧电机功率为：160×(997.28/1140)＝140KW，其转矩和轮轨作用力为：

M1＝P1×9550/n1＝140×9550/735＝1819N.m

F1＝M1/(D1/2)＝1819/(0.845/2)＝4304N

右侧电机电压为：2000×0.50136＝1002.72V

右侧电机功率为：160×(1002.72/1140)＝141KW，其转矩和轮轨作用力为：

M2＝P2×9550/n2＝141×9550/739＝1822N.m

F2＝M2/(D2/2)＝1822/(0.84/2)＝4338N

前轴车轮的轮轨作用力差为：F2-F1＝4338-4304＝34N

左右车轮的轮轨作用力差简称“力差”，力差会因为车轮(6)直径变化而变化。若车轮(6)“偏心运行”，前后轴车轮的力差均为34N，力差和68N。A点和B点与其中心线距离为733mm，产生的偏转力矩为68×0.733＝50N.m。虽然偏转力矩较小，但也会干扰车轮(6)改变运行状态(由“偏心运行”变成“对角运行”)。

后轴车轮在外来干扰和重力复原力主要作用下，会向右移动，同时前轴车轮在外来干扰和重力复原力主要作用下，也会向右移动。若情况相反则反向移动，车轮(6)不会贴近轨道的某一侧，保持较长的运行时间。

左车轮向右移动的过程中，右车轮存在转矩和轮轨作用力，在移动过程中始终起到阻尼作用，这种阻尼称为“横向阻尼”。反之亦然，左侧车轮也起到横向阻尼作用。因在移动范围内都有阻尼作用，所以阻力范围较大。每个车轮都能产生横向阻尼。

车轮(6)在重力复原力等作用下，一直有逐步对中运行的趋势。

解决独立车轮的对中问题，可使用背景技术中的“接触角曲线反推法”。

图19中，A点车轮直径D1＝842mm，B点车轮直径D2＝836mm。A点与轨道内侧距离17mm，B点与轨道内侧距离15mm。电机参数同图18。轨道曲线半径145m，左侧为内轨，右侧为外轨。

内轨A点曲线半径为：R_A＝145×1000-1456/2-17＝144.255m

外轨B点曲线半径为：R_B＝145×1000+1456/2+15＝145.743m

A点曲线半径圆周长度为：L_A＝144.255×2×3.14＝905.921m

B点曲线半径圆周长度为：L_B＝145.743×2×3.14＝915.266m

轨道中心圆周长度为：L0＝145×2×3.14＝910.6m

A点圆周长度每1°弧长为：L_A1＝905.921/360＝2.516m/1°

B点圆周长度每1°弧长为：L_B1＝915.266/360＝2.542m/1°

轨道中心圆周长度每1°弧长为：L₀₁＝910.6/360＝2.529m/1°

若变频器调节运行速度(频率25Hz)，列车速度V＝58.5km/h(117/2＝58.5km/h＝16.25m/s)，列车每秒经过曲轨半径的角度为：16.25/2.529＝6.425°

前轴两车轮的转速n为：

n1＝6.425×LA1×60/(D1×3.14)＝6.425×2.516×60/(0.842×3.14)＝367r/min

n2＝6.425×LB1×60/(D2×3.14)＝6.425×2.542×60/(0.836×3.14)＝373r/min

两车轮的转速差为6r/min(373-367＝6)，转速比值为：

n1/(n1+n2)＝367/(373+367)＝0.49595

n2/(n1+n2)＝373/(373+367)＝0.50405

电源电压2KV，左侧电机电压为：2000×0.49595＝991.9V

因速度减半，功率也减半(80KW)，左侧电机功率为：80×(991.9/1140)＝70KW

其转矩和轮轨作用力为：

M1＝P1×9550/n1＝70×9550/367＝1822N.m

F1＝M1/(D1/2)＝1822/(0.842/2)＝4327N

右侧电机电压为：2000×0.50405＝1008.1N

右侧电机功率为：80×(1008.1/1140)＝71KW，其转矩和轮轨作用力为：

M2＝P2×9550/n2＝71×9550/373＝1811N.m

F2＝M2/(D2/2)＝1811/(0.836/2)＝4333N

前轴车轮的力差为：F2-F1＝4333-4327＝6N

若车轮(6)“偏心运行”，前后轴车轮的力差为6N，力差和12N。因A点和B点与中心线距离为744mm，产生的偏转力矩为12×0.744＝9N.m，利于列车转向。

若是传统轮对，左侧车轮视为纯滚动，右侧车轮出现纵向蠕滑，以弥补两车轮的转速差(6r/min)，右侧车轮摩擦阻力增加，不利于列车转向。若使轮对贴近外侧轨道，列车必须提速，但又受到曲轨半径的限速，因此列车在曲轨上运行，处于不利条件，轮轨磨耗较大。在本专利中，不存在此问题。

经比较可知，列车在曲轨上速度不要过高，若车轮(6)靠近内侧轨道运行，也利于列车转向和减小磨耗。

由上述可知，在直线段轨道，列车保持两车轮(同心轴)的线速度相等；在曲线段轨道，两车轮经过曲轨半径的角度相等，轮轨没有纵向蠕滑，能减小磨耗。

转向架上4台电机，除上述平行串联外，还有交叉串联和全部串联，共3种串联方法。交叉串联也称为对角串联，前后轴对角电机绕组串联连接；全部串联就是4台电机绕组串联连接。

交叉串联，全部串联和平行串联的上述情况相同。

若列车在曲轨上速度不是太高，车轮(6)靠近内侧轨道运行，采用任何一种串联方法，都有利于列车转向，并能减小轮轨磨耗(包括直线段轨道)。

在本专利中，是把3种技术(独立车轮、电机直驱和绕组串联)组合使用，发挥了各自的优点：

1.独立车轮不发生蛇行运动；

2.一根现用车轴中间断开，装配2个电机转子，从设计、加工到装配都相对简单；

4.电机绕组分相串联连接，1台变频器可以控制2台或4台电机，节约成本；

3.独立车轮增加驱动能力后，也能保证车轮(6)线速度相等(直线段)，经过曲轨半径的角度相等(曲线段)，不存在纵向蠕滑，能减小磨耗。

传统轮对没有驱动能力，被动受到牵引运行，轮对中心偏离轨道中心，横向作正弦运动，轮对本身不产生横向阻尼，处于“自由”振动状态，当列车速度超过其临界速度，轮对振动频率接近车体固有频率，横向振动加速度超标，蛇行运动就会发生。

若列车速度218km/h(60m/s)发生蛇行运动，转向架以4Hz横向撞击轨道，轨道被撞击的周期长度为7.5m(1Hz撞击2次)。前后轴的左车轮撞击左侧的轨道，然后右车轮撞击右侧的轨道，轨道每隔7.5m被撞击1次。

在本专利中，若左侧2个车轮贴近轨道，也就是车轮(6)“偏心运行”，由于重力复原力和横向阻尼等作用，车轮(6)不会自激振动，会逐步对中运行。受到外来干扰影响时，车轮(6)运行状态重新发生变化，因而不会发生有规律的蛇行运动。

外来干扰包括轨道不平顺、弯道、车体振动、邻车车体振动(传递到本身车体)、轨距公差变化以及其他因素引起的各种振动。

在背景技术中，动车组车轮的磨耗统计表明：短编组动车组的车轮(6)磨耗量均值高于长编组动车组。其原因是：

动车组在运行时，任何一个时间段，每个轮对、转向架和车体都会发生各种振动(包括随机振动)，每个车体不会只影响相邻的两个车体，而是每个车体通过传递振动和状态改变而相互影响，从而改变动车组整体的运行状态。长编组动车组的振动次数相对高于短编组动车组，随机振动也是。大部分振动通过各自阻尼装置衰减，但在某一瞬间，振动之间也能相互阻尼，使振动衰减或者消失。外来干扰(随机振动或是其他正常振动)，也能成为有益的阻尼作用，抑制其他有害的振动。也可以理解为：长编组动车组多出短编组动车组的振动，多数成为有益的阻尼作用，抑制了部分有害振动，其外在表现即为轮对磨耗量相对减小。

因是同一条高铁线路，路谱条件相同，若单独考虑动车组多出车体部分的影响，把多出车体部分的振动看作是外来干扰(包括随机振动)，可以理解为：外来干扰能够改变一个系统(短编组动车组)的运行状态，运行状态改变后趋向于有利因素(长编组动车组车轮磨耗量相对减小)；或者是外来干扰输入到短编组动车组后，相当于长编组动车组做出响应，响应的结果是其统计特性：轮对磨耗量相对减小。因此可以判定外来干扰能成为有益的振动输入。

现用独立车轮受到外来干扰影响(如轨道不平顺等)，会变换贴近的轨道，防止一侧轨道和轮对过度磨损，也可以认为外来干扰为有益的振动输入。

相对而言，转向架上设置4台电机，比现用转向架多出2台电机，若4台电机绕组全部串联连接，相当于4个独立车轮有了电气联系，4个独立车轮会相互干扰，不会是同样的运行状态，因此每个独立车轮之外的振动都可以看作外来干扰。

若单独考虑多出的2台电机，把2台电机产生的振动看作是外来干扰，可以认为是有益的振动输入。

列车运行时，任何一个时刻，每个车轮、转向架和车体都处在振动条件下。一般情况下，振动会阻尼减小，或者抵消消失，或者变成干扰，静态平衡只是发生在某一瞬间，每个车轮和其他部件都在调整状态(有能量输入时主动调整，受到外来干扰时被动调整)，就列车整体而言，是在运动中实现动态平衡，也是各部件调整后的外在表现。由于速度过高引起的蛇行运动，超出其他振动的阻尼或抵消能力，或使有益振动变成了有害振动，可以认为是破坏了动态平衡。

以振动性质分析蛇行运动：列车速度不超过蛇行运动的临界速度时，车体固有振动起到有益的阻尼作用(有益振动)，能抑制有害振动(轮对横向振动)；列车速度接近临界速度时，轮对振动频率接近车体固有振动频率，因二者发生共振，车体固有振动不再起到有益的阻尼作用，而是加强振动变成有害振动，引起车体蛇行失稳。若轮对振动频率远离车体固有振动频率，车体固有振动可认为是有益振动。

传统轮对蛇行运动和轮轨磨耗的根本原因是：轮对本身角速度相等，但两车轮的线速度不同，轮轨之间发生蠕滑。若采用独立车轮，二者都能解决。

轮轨的正常磨耗是不可避免的，只要轮对横移量不超标，振动频率远离车体固有频率，是可以接受的。若轮对出现振幅较大的“偏心运行”或“对角运行”，是一种极端状态(蛇行运动)，一般是在振幅较小状态下“对角运行”，不论是传统轮对还是本专利中的车轮(6)。

车轮(6)在“对角运行”状态下，转向架中心线和轨道中心线会出现夹角，夹角会左右变化(水平方向偏摆)。若夹角的幅值在允许范围内，夹角变化频率远离车体固有频率，可以认为是正常状态。传统轮对也是“对角运行”，被动受到牵引运行，对外干扰的能力不是很大(一个转向架上轮对也有相互干扰作用)。在本专利中，夹角变化频率，是受到外来干扰变化的结果，独立车轮都有驱动能力，都产生振动，而且有电气联系，都有对外干扰和相互干扰的能力，加上其他外来干扰，夹角变化频率肯定要高于传统轮对，其振幅(轮对横移量)会小一些，能减少轮缘磨耗。若传统轮对的夹角变化频率，看作是一种基波(频率较低，振幅较高)，而本专利中的夹角变化频率，可以看作是谐波(频率较高，振幅较低)。

若要改变车轮(6)、转向架或车体的运行状态，自身能量或干扰能量必须大于同一时刻的各种阻力。在轮轨初始条件下(完全对中)，若使车轮(6)出现振幅较大的“偏心运行”，必须和转向架、车体一起受力横向移动，还要克服横向阻尼以及外来干扰阻力；若使车轮(6)出现振幅较大的“对角运行”，转向架要克服心盘偏转阻力(与车体连接部位的圆周摩擦阻力)，横向阻尼以及外来干扰阻力，但最终都要受到轮缘的约束。

一些高速列车，为抑制蛇行运动，踏面减小了等效锥度，轮缘磨耗显著加剧，车轮使用寿命大为缩短，这种办法已经被接受。在本专利中，车轮(6)“对角运行”产生的轮缘磨耗，也可以被接受(对中问题在背景技术已经解决)。

图15实施例中(第2个实施例)，列车车辆使用二轴转向架，现用车轴中间断开(完全不接触)，车轴(5)位置安装1台电机，形成“对角驱动”。连体端盖(11)用2套轴承支撑左侧车轴(5)，电机转子(16)和右侧车轴直联。2台电机绕组分相串联连接后，形成Y或Δ接法，成为交叉串联(也是全部串联)。其余和图1实施例相同。

“对角驱动”的优点是可增加电机的单机容量(长度增加)，电机数量少，缺点是车轮(6)磨耗不均匀，可采取措施加以解决，例如驱动轮加厚轮辋。

在本专利中，现用车轴中间断开是指：

1.车轴(5)中间通过推力盘(17)接触；

2.车轴(5)中间不完全接触，指两车轴之间间隙较小，有轴向窜动时偶而接触；

3.车轴(5)中间完全不接触，指两车轴之间间隙较大，不会接触。

不论哪一种情况，统称为“现用车轴中间断开”。现用差速器虽然传动轴中间断开，但是必须通过齿轮连接，属于不完全断开。

图16实施例中(第3个实施例)，连体端盖(11)用1套轴承支撑左侧车轴(5)，连体端盖(11)一侧设置轴承孔。其余和图15实施例相同。

刚性抱轴分为销轴、安装孔和螺栓、螺母两种固定型式，使用连体端盖(11)后，刚性抱轴的特点是：

1.转向架和电机外壳(13)一起承载，能分担导框内轴承的一部分载荷；

2.车轮(6)轴承定位刚度较高。

图1实施例，图15实施例和图16实施例也可以使用刚性抱轴。

图17实施例中(第4个实施例)，列车车辆使用二轴转向架，电机采用刚性抱轴，现用车轴中间断开，连体端盖(11)使用4套轴承支撑车轴(5)。2台电机绕组分相串联连接后，成为Y或Δ接法。其他均为已知技术，电机接入A0、B0、C0接线端取得电源，通过联轴器和减速机，驱动车轴(5)旋转。

若车轮(6)直径840mm，轮辋厚度65mm(磨损极限42mm，剩余23mm)，电机直径取550mm，电机外壳(13)与轨道的安全间隙为103mm(轮辋磨损后)。车轮(6)内侧最小距离1350mm，轴承端盖(8)与轮毂的安全间隙取25mm，则1台电机长度为650mm(1350/2-25＝650)，电机外形尺寸为550mm×650mm(直径×长度)，可使用水冷方式。

以C70货车为例，使用图14转向架，称为“动拖车辆”，可作为机车，也可作为拖车。若4台电机额定电压580/1000V(Δ/Y)，额定功率210KW，电机绕组分相串联，成为Δ接法，接入2KV电源，电机单相绕组电压Ux＝2000/4＝500V，单台电机输出功率Pc为：

Pc＝Pe×(500/580)＝210×0.862＝181≈180KW(载重70T时，Pmax＝180×4＝720KW)

每个转向架电机功率为720KW(4×180＝720)，每辆“动拖车辆”功率为1440KW(2×720＝1440)，5辆“动拖车辆”功率为7200KW(5×1440＝7200)。

“动拖车辆”可集中使用，也可分散使用，若5辆“动拖车辆”为一个单元，牵引功率7200KW，可代替一辆机车。

现用列车车辆转向架之间的空间较大，能够容纳变流器和主变等，注意采取隔振和防水措施，设置受电弓和控制系统等，成为“动拖车辆”。

若是改造现用列车车辆，把变流器、主变和控制系统等集中到一个车辆，增大变流器和主变的容量，成为“集中动力车辆”，供给其他“动拖车辆”电源，实现集中控制。

若“动拖车辆”和列车车辆混合使用，不是为了提高运行速度，而是为了增加车辆个数或代替机车，并且增加了有益的振动输入(外来干扰)，能减小磨耗。

现用机车和“动拖车辆”同时使用，若机车减速机的速比等于二者轮径之比，电机可以使用同一频率电源，否则动力系统必须分开调频。

现用机车电机布置在转向架和车轴之间，占用转向架固定轴距的空间，需加长固定轴距，通过曲轨性能较差，需要加大轨道曲轨半径，给施工和运行造成困难。电机采用高转速(为缩小体积)，但变频器调节频率超过工频后，需切换主变接头调高电压(提高功率)，控制和操作比较复杂。“动拖车辆”会使这些问题迎刃而解：

电机直径不超过车轮(6)直径，不需要加长固定轴距，转向架能很好地通过小半径曲轨；变频器调节频率不超过工频，不需要切换主变接头，控制和操作相对简单。

使用“动拖车辆”后，随着列车运行里程的增加，踏面等效锥度增大反而有利：

重力复原力跟随增大，车轮(6)对中能力增加，也能减小轮缘磨耗，改善列车动态性能，延长车轮(6)修理周期和使用寿命。

“动拖车辆”和现用列车车辆相比，新的技术效果是：

1.不发生蛇行运动；

2.不存在纵向蠕滑，减小非正常磨耗；

3.一台变频器可以控制2台或4台电机；

4.增加有益的振动输入(外来干扰)，减小磨耗；

5.对于普通客车或货车，也能分散布置动力，增加爬坡能力，实现再生制动，提高牵引和制动性能，减小正常磨耗(闸瓦制动磨耗等)。

若6台或8台电机全部串联，电机额定电压380/660V或290/500V(Δ/Y)，电机绕组分相串联，成为Δ接法，接入2KV电源，单相绕组电压为Ux6＝2000/6＝333V(333/380＝0.877)，Ux8＝2000/8＝250V(250/290＝0.862)，也可以正常工作。三轴转向架(6台电机)或一辆列车(二轴转向架，8台电机)，均可使用1台变频器。

现用独立车轮与本专利的区别特征：

1.有公共轴，公共轴中间没有断开；

2.无公共轴，车轴(5)中间没有使用连体端盖(11)连接；

3.车轴(5)没有和电机转子(16)直联。

图1实施例中，连体端盖(11)通过轴承支撑电机转子(16)；图15和图16实施例中，连体端盖(11)通过轴承支撑电机转子(16)和车轴(5)；图17实施例中，连体端盖(11)通过轴承支撑车轴(5)；图20实施例和图1实施例相同。

连体端盖(11)两侧或一侧设置轴承孔，可设置1套或多套轴承(附图中为1套或2套)。图17实施例，同一车轴(5)的轴承因间隔较大，中间添加1套轴承，成为3套轴承(总数6套)。图15和图16实施例，也是设置多套轴承(加上转子轴承)。轴承可使用密封式(自带密封)。

图20实施例中(第5个实施例)，汽车车轴(5)安装2台电机，2个车轮采用橡胶轮胎(45)。电机采用板簧II(51)连接到车架上，板簧II(51)使用压板II(52)、套筒(53)、螺栓和螺母固定在电机底座上。其余和图1实施例相同。

和现用汽车相比，新的技术效果是：

1.不需要差速器；

2.不需要发电机，利用发动机和变频器给蓄电池充电，或再生制动时充电；

3.1台变频器可以控制2台电机；

4.节能环保，速度较低时只使用电机驱动；

5.增加爬坡能力，提高牵引性能；

6.实现再生制动，减小正常磨耗(闸瓦制动磨耗等)；

7.蓄电池组可设置在车体底侧，能降低车体重心，提高安全性。

若汽车车轮直径570mm，电机极数4极，频率50Hz，速度n和转差率δ为：

n＝0.57×3.14×1480×60＝158.934km/h＝44.148m/s

δ＝(n0-n)/n0＝(1500-1480)/1500＝0.013(1.3％)

用变流升压器将蓄电池变成三相交流220V电源，2台电机额定电压127V，绕组分相串联。汽车弯道行驶，外侧电机电压127V，外轮速度44.148m/s，内侧电机电压93V(220-127＝93)，内轮速度44.148×(93/127)＝32.329m/s。若汽车放慢速度，44.148m为外轮行走圆周长度，其曲率半径为44.148/(3.14×2)＝7.03m；32.329m为内轮行走圆周长度，其曲率半径为32.329/(3.14×2)＝5.148m，平均曲率半径为(7.03+5.148)/2＝6.089≈6m。

若外轮行走圆周长度为158.934km，其曲率半径为158.934/(3.14×2)＝25.308km；内轮行走圆周长度为116.384km(32.329×3600＝116.384)，其曲率半径为116.384/(3.14×2)＝18.533km，平均曲率半径为(25.308+18.533)/2＝21.921≈22km。

需要注意：不论频率(电压)如何变化，2台电机电压(速度)的最小比值为：

93/127＝32.329/44.148＝0.732(若电压在正常范围内波动，比值可以再小一些)

本专利适用于三相异步电机，目前不适用于同步电机。

现用转向架、一系减振装置、二系减振装置和刚性抱轴等均属于已知技术。

上述实施例和计算方法只是对本专利的技术方案进行说明，并不用于限制本发明，凡是在本发明技术方案的范围内，都是受保护的权利内容。

本专利所述“提高车辆性能的方法及其装置”，组合应用3种技术，制造和改造成本较低，车辆增加了驱动能力，提高了车辆牵引和制动性能，节能环保降噪，还能满足特殊场合需求(主要是增强了车辆爬坡和制动能力)，具有应用重复性，工业实用性较为广阔。

Claims (6)

1.一种提高车辆性能的方法，其特征是：车轴中间断开，电机转子和车轴直联，两个车轴中间的轴头安装推力盘，推力盘和车轴采用过盈配合，两个电机外壳之间设置连体端盖，连体端盖联接两个电机外壳，电机外壳和转向架设置固定座，固定座之间采用蛇形弹簧、板簧、平板或拉伸弹簧联接，电机绕组采用平行串联，交叉串联或全部串联，进行分相串联连接，电机转子直接驱动车轴旋转。

2.根据权利要求1所述的提高车辆性能的方法，其特征是：固定座包括锁紧螺栓、锁紧螺母、压板I和销轴I。

3.一种提高车辆性能的方法，其特征是：车轴中间断开，电机转子和车轴直联，车轴和电机外壳之间设置连体端盖，连体端盖联接车轴和电机外壳，电机外壳和转向架设置固定座，固定座之间采用蛇形弹簧、板簧、平板或拉伸弹簧联接，电机绕组分相串联连接，电机转子直接驱动车轴旋转。

4.一种提高车辆性能的方法，其特征是：车轴中间断开，两个车轴之间设置连体端盖，连体端盖联接两个车轴，电机固定在转向架上，电机绕组采用平行串联，交叉串联或全部串联，进行分相串联连接，电机转子通过联轴器和减速机驱动车轴旋转。

5.根据权利要求4所述的提高车辆性能的方法，其特征是：连体端盖设置多套轴承。

6.一种提高车辆性能的方法，其特征是：车轴中间断开，电机转子和车轴直联，两个电机外壳之间设置连体端盖，连体端盖联接两个电机外壳，板簧II联接电机底座和车架，板簧II采用压板II、套筒、螺栓和螺母固定在电机底座上，电机绕组分相串联连接，电机转子直接驱动车轴旋转。