列車牽引計算-緒論

1、列車牽引計算列車牽引計算2013.72013.7李占株李占株列車牽引計算的作用列車牽引計算的作用-軌道交通技術的基礎軌道交通技術的基礎軌道交通系統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)線路線路(工務工務)機車車輛機車車輛(機輛機輛)供電供電(電務電務)通信信號通信信號(通號通號)列車運行計算列車運行計算運輸組織優(yōu)化運輸組織優(yōu)化列車運行圖列車運行圖車站作業(yè)計劃車站作業(yè)計劃發(fā)L加S運S運V課程要求課程要求1 1、鐵路、鐵路列車運行過程中列車運行過程中關于關于牽引計算牽引計算的的基礎知識，包括機車牽引力、機車車輛基礎知識，包括機車牽引力、機車車輛阻力、線路阻力與列車制動力的計算方阻力、線路阻力與列車制動力的計算方法；法；2

2、2、列車運動方程建立原理、列車運行速、列車運動方程建立原理、列車運行速度時分解算、列車運行模擬等基本知識；度時分解算、列車運行模擬等基本知識；3 3、列車運行計算在鐵路設計與運營管理、列車運行計算在鐵路設計與運營管理中的應用。中的應用。教材及教學參考書教材及教學參考書 n毛保華主編，毛保華主編，列車運行計算與設計列車運行計算與設計, 人民交通出版人民交通出版社，社，2008年。年。n饒忠主編，列車牽引計算饒忠主編，列車牽引計算(第二版第二版), 中國鐵道出版中國鐵道出版社，社，2006。n孫中央主編，列車牽引計算規(guī)程實用教程，中國孫中央主編，列車牽引計算規(guī)程實用教程，中國鐵道出版社，鐵道出版社

3、，2005。n列車牽引計算規(guī)程列車牽引計算規(guī)程，鐵道部科學研究院，鐵道部科學研究院，1999。n饒忠主編，列車制動，中國鐵道出版社，饒忠主編，列車制動，中國鐵道出版社，1998。課程教學計劃課程教學計劃 緒論緒論 機車牽引力及其計算機車牽引力及其計算 列車運行阻力及其計算列車運行阻力及其計算 列車制動力計算列車制動力計算 合力曲線、運動方程及時分解算合力曲線、運動方程及時分解算 列車制動問題解算列車制動問題解算 列車運行計算在鐵路設計與管理中的應用列車運行計算在鐵路設計與管理中的應用 列車能耗計算及節(jié)能技術列車能耗計算及節(jié)能技術 牽引重量的確定牽引重量的確定第一部分第一部分 理論課理論課(26

4、學時學時)第二部分第二部分 實驗實驗 (4學時學時)實驗一：實驗一：104閥性能試驗閥性能試驗檢查檢查104閥各項性能指標是否符合技術要求；閥各項性能指標是否符合技術要求；掌握掌握104閥性能試驗的方法閥性能試驗的方法,了解了解104閥的常見故閥的常見故障，并初步學會分析故障原因。障，并初步學會分析故障原因。實驗二：閘瓦間隙自動調整器性能試驗實驗二：閘瓦間隙自動調整器性能試驗熟悉試驗臺的構造熟悉試驗臺的構造,檢查檢查ST-600型閘瓦間隙自動型閘瓦間隙自動 調整器是否符合技術要求；調整器是否符合技術要求；掌握掌握ST-600型閘瓦間隙自動調整器性能試驗的方型閘瓦間隙自動調整器性能試驗的方法。法

5、。1 1、 “ “列車牽引計算列車牽引計算”研究的主要內容研究的主要內容 研究鐵路研究鐵路列車在外力的作用下沿軌道運行及其相關問題列車在外力的作用下沿軌道運行及其相關問題。 以以力學力學為基礎，以科學為基礎，以科學實驗實驗和先進操縱和先進操縱經驗經驗為依據(jù)，分為依據(jù)，分析列車運行過程中的各種現(xiàn)象和原理，并以此解算鐵路析列車運行過程中的各種現(xiàn)象和原理，并以此解算鐵路運營和設計上的一些主要技術和技術經濟問題。運營和設計上的一些主要技術和技術經濟問題。主要內容主要內容： 研究列車運動過程中的各種力，說明這些力產生的原因、研究列車運動過程中的各種力，說明這些力產生的原因、過程、變化規(guī)律及計算方法等；列

6、車運行速度和時分；過程、變化規(guī)律及計算方法等；列車運行速度和時分；牽引重量；列車制動問題，如制動能力，距離，初速；牽引重量；列車制動問題，如制動能力，距離，初速；機車能耗；列車運行模擬計算。機車能耗；列車運行模擬計算。緒緒 論論阻力及其模型阻力及其模型 機車內部阻力機車內部阻力(internal resistance) 與軸重相關的阻力與軸重相關的阻力(軸頸阻力軸頸阻力,Journal friction) 與速度相關的阻力與速度相關的阻力(輪緣阻力輪緣阻力,flange resistance) 與速度平方相關的阻力與速度平方相關的阻力(空氣阻力空氣阻力,air resistance) 曲線阻力

7、曲線阻力(curve resistance) 坡度阻力坡度阻力(grade resistance) 加速度阻力加速度阻力(acceleration resistance) 起動慣性阻力起動慣性阻力(inertia-starting resistance)各類阻力各類阻力Davis 方程方程 (1948)Ru=1.3+(29/w)+(b*V)+(C*A*V2/w*n) w: 軸重軸重(噸噸), n: 軸數(shù)軸數(shù)b: 經驗系數(shù)經驗系數(shù),與輪緣、沖擊、搖晃、震蕩有關與輪緣、沖擊、搖晃、震蕩有關A: 機車車輛的面積機車車輛的面積(m2)C: 系數(shù)，與機車車輛前端形狀有關系數(shù)，與機車車輛前端形狀有關V：速

8、度：速度(mph)空車空車重車重車列車單位阻力列車單位阻力典型的牽引曲線典型的牽引曲線不同條件下需要的牽引力不同條件下需要的牽引力轉速與牽引力轉速與牽引力 動力集中式動力集中式u 電力機車電力機車 u 內燃機車內燃機車u 蒸汽機車蒸汽機車 （19881988年停產）年停產）棚車、敞車、平車、保溫車、罐車等棚車、敞車、平車、保溫車、罐車等 動力分散式動力分散式 列車分類列車分類( (按牽引力的分布方式按牽引力的分布方式) )動力分散技術示意圖動力分散技術示意圖動力集中和分散的比較動力集中和分散的比較動力集中和分散的比較動力集中和分散的比較CRH5動車組編組形式動車組編組形式8輛編組5動3拖2 2

9、、列車牽引計算的應用、列車牽引計算的應用 運營組織方面運營組織方面 列車提速，運行圖編制、事故分析、運輸方案。列車提速，運行圖編制、事故分析、運輸方案。 機車運用（運營）部門機車運用（運營）部門 信號機布局信號機布局 運營費計算運營費計算 列車供電方面列車供電方面 列車自動操縱方面列車自動操縱方面(ATO)(ATO)：定時、定點停車、節(jié)定時、定點停車、節(jié)能、舒適能、舒適 為列車實際運行制定列車區(qū)間運行為列車實際運行制定列車區(qū)間運行標尺標尺即即運行時分。運行時分。 線路通過能力，包括區(qū)間追蹤列車間隔時線路通過能力，包括區(qū)間追蹤列車間隔時間和車站間隔時間間和車站間隔時間 車站折返能力車站折返能力

10、車站出入段和平面交叉通過能力車站出入段和平面交叉通過能力運營組織方面運營組織方面確定不同種類列車站間運行時分確定不同種類列車站間運行時分典型的時分曲線 為列車司機制定為列車司機制定機車操縱機車操縱(駕駛駕駛)圖圖，可以提高效率和保證安全；，可以提高效率和保證安全； 如設置車載設備功能可以預先或如設置車載設備功能可以預先或實時進行牽引計算，保證列車安實時進行牽引計算，保證列車安全運行。全運行。機車優(yōu)化操縱機車優(yōu)化操縱運行圖編制工具運行圖編制工具驗證、評價、分析驗證、評價、分析更加細微的運行圖計算實驗技術更加細微的運行圖計算實驗技術確定列車追蹤間隔確定列車追蹤間隔能力與正點率之間的關系列車運行行為

11、分析列車運行行為分析信號閉塞方式比較信號閉塞方式比較車站列車折返間隔車站列車折返間隔 手算手算：傳統(tǒng)上，列車運行計算是基于：傳統(tǒng)上，列車運行計算是基于手工手工的。手工計算精度差、效率低，的。手工計算精度差、效率低，工程師們一直在探討更有效的方法。工程師們一直在探討更有效的方法。 電算電算：80年代初，用年代初，用計算機模擬計算機模擬手工手工計算過程；計算過程； 90年代以后年代以后：尋求在：尋求在精度精度和和通用性通用性方方面的改善。面的改善。 計算機技術（內存、主頻、計算機技術（內存、主頻、界面）。界面）。3 3、列車運行計算的特點及其發(fā)展、列車運行計算的特點及其發(fā)展列車運行計算的方法列車運

12、行計算的方法4、列車列車牽引計算規(guī)牽引計算規(guī)程程列車牽引計算規(guī)程列車牽引計算規(guī)程與本課程的關系：與本課程的關系： 規(guī)定了規(guī)定了計算方法計算方法和使用數(shù)據(jù)的和使用數(shù)據(jù)的標準標準； 包括：機車車輛的計算公式和圖表，計算牽引重包括：機車車輛的計算公式和圖表，計算牽引重量、繪制速度線、時間線、確定區(qū)間運行時分的量、繪制速度線、時間線、確定區(qū)間運行時分的原則和方法等。原則和方法等。 牽規(guī)牽規(guī)適用于標準軌距適用于標準軌距1435mm鐵路列車的牽鐵路列車的牽引計算引計算 牽規(guī)牽規(guī)的的修訂和改進修訂和改進 1957：蒸汽機車牽引計算規(guī)程蒸汽機車牽引計算規(guī)程 1982：內燃、電力和蒸汽牽引并存。：內燃、電力和蒸

13、汽牽引并存。 1998：全面修訂、補充：全面修訂、補充 全面采用了以全面采用了以國際單位制國際單位制為基礎的國家法定計量單位制；為基礎的國家法定計量單位制； 增加了新型機車車輛的數(shù)據(jù)和曲線，修改和增加了新型內、增加了新型機車車輛的數(shù)據(jù)和曲線，修改和增加了新型內、電機車的單位基本阻力公式；電機車的單位基本阻力公式； 修訂了內、電機車粘著系數(shù)和小半徑曲線粘著系數(shù)的計算公修訂了內、電機車粘著系數(shù)和小半徑曲線粘著系數(shù)的計算公式；式； 修訂和增加了內燃機車牽引力修正系數(shù)；修訂和增加了內燃機車牽引力修正系數(shù)； 修訂和增加牽引質量修訂和增加牽引質量( (牽引重量牽引重量) )計算公式；計算公式； 增加滾動軸

14、承貨車和新型客車的單位基本阻力公式；增加滾動軸承貨車和新型客車的單位基本阻力公式； 增加了高磷鑄鐵閘瓦、低摩合成閘瓦、高摩合成閘瓦和客車增加了高磷鑄鐵閘瓦、低摩合成閘瓦、高摩合成閘瓦和客車盤形制動閘片的摩擦系數(shù)和閘瓦壓力的計算公式；盤形制動閘片的摩擦系數(shù)和閘瓦壓力的計算公式； 修訂了客、貨列車制動空走時間和機車單機空走時間的計算修訂了客、貨列車制動空走時間和機車單機空走時間的計算公式；公式； 明確地規(guī)定明確地規(guī)定“以電算為主以電算為主”。 修改、補充和增加的內容修改、補充和增加的內容主要物理量的單位及取值規(guī)定主要物理量的單位及取值規(guī)定主要物理量的名稱主要物理量的名稱 單單 位位 取取 值值 規(guī)

15、規(guī) 定定 區(qū)間距離區(qū)間距離km取至取至2位小數(shù)位小數(shù)坡段長度坡段長度m以整數(shù)計以整數(shù)計坡道坡度坡道坡度取至取至2位小數(shù)位小數(shù)牽引力、制動力牽引力、制動力kN取至取至1位小數(shù)位小數(shù)單位牽引力、單位阻力、單位牽引力、單位阻力、單位制動力單位制動力N/kN取至取至2位小數(shù)位小數(shù)速度速度km/h取至取至1位小數(shù)位小數(shù)區(qū)間運行時間區(qū)間運行時間min取至取至1位小數(shù)位小數(shù)對列車運行有直接影響的力對列車運行有直接影響的力 n機車牽引力機車牽引力F n列車運行阻力列車運行阻力W n列車制動力列車制動力B 三種工況：三種工況： (1)牽引運行。作用于列車上的力有機車牽引力牽引運行。作用于列車上的力有機車牽引力F和列車運行阻力和列車運行阻力W，其合力，其合力C =