电力机车的粘着系数为何总体上小于内燃机车？
在铁路运输领域，机车牵引力的大小至关重要，而决定牵引力上限的关键因素之一便是粘着系数。简单来说，粘着系数就是车轮与钢轨之间的最大摩擦力与垂直作用在车轮上的重量之比。这个比值越高，机车就越能有效地将动力转化为前进的推力，避免车轮空转。
很多人可能会认为，电力机车在技术上更为先进，理应在粘着系数上更胜一筹。然而，现实情况却往往是，电力机车的粘着系数总体上会略低于内燃机车。这其中的原因，并非简单的技术高低，而是涉及到多种复杂因素的综合作用，下面我将为大家详细剖析。
1. 动力的瞬时爆发性与控制精度
电力机车最大的优势在于其动力的瞬时爆发性。电动机可以瞬间输出巨大的扭矩，这使得电力机车在起步和加速时表现出优异的性能。然而，也正是这种瞬时爆发性，给粘着控制带来了更大的挑战。
扭矩输出的“粗犷”： 电力机车可以通过改变电流来直接控制电动机的输出扭矩。这种控制方式相对直接，但如果控制算法不够精细，或者路况变化（如湿度、轨面附着力下降）发生得太快，就容易导致瞬时扭矩超过车轮与钢轨间的最大静摩擦力，引发车轮空转。一旦车轮开始空转，粘着力会急剧下降，形成恶性循环。
内燃机车的“温和”： 内燃机车通过柴油机的功率输出，再经过传动系统（液力或电力传动）传递到车轮。相较于电力机车，内燃机车的扭矩输出通常更为“温和”，输出的增减更具渐进性。这种渐进性给了粘着控制系统更多的时间来反应和调整，从而在保证足够牵引力的前提下，更有效地避免车轮空转。即便使用电力传动内燃机车，其动力来源依然是内燃机，整体输出特性与纯电力机车有所不同。
2. 粘着控制系统的成熟度与实现难度
虽然现代的电力机车都配备了先进的抗滑控制系统（Antislip Control System），但其设计和实现也面临着不少难题：
更快的响应要求： 如前所述，电力机车动力的瞬时性要求粘着控制系统必须具备极高的响应速度和精度。一旦出现滑差，控制系统需要迅速减小牵引力，待车轮重新获得抓地力后再逐步增加。这个“减、等、加”的过程，每一步都对控制算法和执行机构提出了严峻的考验。
算法的复杂性： 优秀的抗滑控制算法需要实时监测车轮速度、机车速度、轴载荷、轨面附着力等多种参数，并进行复杂的计算以输出最佳的控制指令。虽然技术在不断进步，但要达到完全模拟甚至超越内燃机车在不同工况下的粘着性能，仍然是一个持续优化的过程。
3. 轴载荷的分配与机车结构的制约
机车的粘着系数，很大程度上也取决于其轴载荷。轴载荷是指每一根车轴所承受的重量。一般来说，轴载荷越大，可以提供的最大静摩擦力也就越大。
内燃机车的结构优势： 内燃机车通常需要携带大量的柴油、机油以及复杂的柴油发动机和传动设备。这些设备本身就具有相当的重量，并且在设计上可以合理分配到各个轴上，从而获得较高的总轴载荷。
电力机车的结构考虑： 电力机车虽然省去了内燃机和燃料箱，但其动力源是来自外部的电网。然而，为了保持更好的高速稳定性和减少对轨道的影响，电力机车的轴载荷分配会受到更严格的限制。在设计时，会更加注重轻量化和对轨道压力的控制，尤其是在一些对轨道保护要求较高的线路。这意味着，即使总功率很大，但如果分布到每个车轴上的重量相对较轻，其潜在的粘着能力就可能受到影响。
4. 轨面附着力受到的影响：外部因素的共性与特性
轨面附着力是影响粘着系数的最关键的外部因素。雨、雪、霜、油污等都会显著降低轨面的附着力。
共性影响： 无论何种机车，都会受到这些外部因素的影响。
特性差异： 尽管如此，也有一些细微的特性差异：
低速牵引： 在低速起步或爬坡等需要大牵引力但速度不高的工况下，车轮与钢轨的接触面积相对较小，更容易受到局部附着力低的影响。此时，电力机车瞬时爆发的强大扭矩如果控制不当，更容易导致空转。
高速运行： 在高速运行时，空气动力学效应、车轮与钢轨的接触状态等都会有所变化。而电力机车在高速下的动力输出特性，与内燃机车在高功率输出下的特性也会有所不同，这可能间接影响到粘着性能的稳定性。
总结
总而言之，电力机车之所以在粘着系数上总体上小于内燃机车，并非简单的技术落后，而是多种因素综合作用的结果：
电力机车动力的瞬时爆发性带来了更高的粘着控制挑战，需要更精准、更快速的响应。
先进的粘着控制系统虽然在不断进步，但要完美解决瞬时大扭矩与轨面附着力变化的矛盾，依然难度不小。
机车结构设计中对轴载荷的分配和控制，有时会制约电力机车发挥其全部潜在的粘着能力。
不同工况下（特别是低速大牵引力时）对粘着控制的敏感度差异，也使得电力机车更容易显现出其粘着性能的“短板”。
需要强调的是，这里的“小于”更多是平均水平和潜在能力的对比。随着科技的进步，电力机车的粘着控制技术也在飞速发展，许多现代电力机车在实际运用中表现出了非常出色的粘着性能，甚至在特定条件下可以超越同等功率的内燃机车。但从整体技术发展脉络和普遍设计理念来看，上述几点是造成电力机车粘着系数普遍略低于内燃机车的主要原因。
网友意见
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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