列車牽引計(jì)算-緒論

1、列車牽引計(jì)算列車牽引計(jì)算2013.72013.7李占株李占株列車牽引計(jì)算的作用列車牽引計(jì)算的作用-軌道交通技術(shù)的基礎(chǔ)軌道交通技術(shù)的基礎(chǔ)軌道交通系統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)線路線路(工務(wù)工務(wù))機(jī)車車輛機(jī)車車輛(機(jī)輛機(jī)輛)供電供電(電務(wù)電務(wù))通信信號(hào)通信信號(hào)(通號(hào)通號(hào))列車運(yùn)行計(jì)算列車運(yùn)行計(jì)算運(yùn)輸組織優(yōu)化運(yùn)輸組織優(yōu)化列車運(yùn)行圖列車運(yùn)行圖車站作業(yè)計(jì)劃車站作業(yè)計(jì)劃發(fā)L加S運(yùn)S運(yùn)V課程要求課程要求1 1、鐵路、鐵路列車運(yùn)行過(guò)程中列車運(yùn)行過(guò)程中關(guān)于關(guān)于牽引計(jì)算牽引計(jì)算的的基礎(chǔ)知識(shí)，包括機(jī)車牽引力、機(jī)車車輛基礎(chǔ)知識(shí)，包括機(jī)車牽引力、機(jī)車車輛阻力、線路阻力與列車制動(dòng)力的計(jì)算方阻力、線路阻力與列車制動(dòng)力的計(jì)算方法；法；2

2、2、列車運(yùn)動(dòng)方程建立原理、列車運(yùn)行速、列車運(yùn)動(dòng)方程建立原理、列車運(yùn)行速度時(shí)分解算、列車運(yùn)行模擬等基本知識(shí)；度時(shí)分解算、列車運(yùn)行模擬等基本知識(shí)；3 3、列車運(yùn)行計(jì)算在鐵路設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理、列車運(yùn)行計(jì)算在鐵路設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理中的應(yīng)用。中的應(yīng)用。教材及教學(xué)參考書(shū)教材及教學(xué)參考書(shū) n毛保華主編，毛保華主編，列車運(yùn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)列車運(yùn)行計(jì)算與設(shè)計(jì), 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(jì)算饒忠主編，列車牽引計(jì)算(第二版第二版), 中國(guó)鐵道出版中國(guó)鐵道出版社，社，2006。n孫中央主編，列車牽引計(jì)算規(guī)程實(shí)用教程，中國(guó)孫中央主編，列車牽引計(jì)算規(guī)程實(shí)用教程，中國(guó)鐵道出版社，鐵道出版社

3、，2005。n列車牽引計(jì)算規(guī)程列車牽引計(jì)算規(guī)程，鐵道部科學(xué)研究院，鐵道部科學(xué)研究院，1999。n饒忠主編，列車制動(dòng)，中國(guó)鐵道出版社，饒忠主編，列車制動(dòng)，中國(guó)鐵道出版社，1998。課程教學(xué)計(jì)劃課程教學(xué)計(jì)劃 緒論緒論 機(jī)車牽引力及其計(jì)算機(jī)車牽引力及其計(jì)算 列車運(yùn)行阻力及其計(jì)算列車運(yùn)行阻力及其計(jì)算 列車制動(dòng)力計(jì)算列車制動(dòng)力計(jì)算 合力曲線、運(yùn)動(dòng)方程及時(shí)分解算合力曲線、運(yùn)動(dòng)方程及時(shí)分解算 列車制動(dòng)問(wèn)題解算列車制動(dòng)問(wèn)題解算 列車運(yùn)行計(jì)算在鐵路設(shè)計(jì)與管理中的應(yīng)用列車運(yùn)行計(jì)算在鐵路設(shè)計(jì)與管理中的應(yīng)用 列車能耗計(jì)算及節(jié)能技術(shù)列車能耗計(jì)算及節(jié)能技術(shù) 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(xué)時(shí)學(xué)時(shí))第二部分第二部分 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) (4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：104閥性能試驗(yàn)閥性能試驗(yàn)檢查檢查104閥各項(xiàng)性能指標(biāo)是否符合技術(shù)要求；閥各項(xiàng)性能指標(biāo)是否符合技術(shù)要求；掌握掌握104閥性能試驗(yàn)的方法閥性能試驗(yàn)的方法,了解了解104閥的常見(jiàn)故閥的常見(jiàn)故障，并初步學(xué)會(huì)分析故障原因。障，并初步學(xué)會(huì)分析故障原因。實(shí)驗(yàn)二：閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器性能試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器性能試驗(yàn)熟悉試驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造熟悉試驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造,檢查檢查ST-600型閘瓦間隙自動(dòng)型閘瓦間隙自動(dòng) 調(diào)整器是否符合技術(shù)要求；調(diào)整器是否符合技術(shù)要求；掌握掌握ST-600型閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器性能試驗(yàn)的方型閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器性能試驗(yàn)的方法。法

5、。1 1、 “ “列車牽引計(jì)算列車牽引計(jì)算”研究的主要內(nèi)容研究的主要內(nèi)容 研究鐵路研究鐵路列車在外力的作用下沿軌道運(yùn)行及其列車在外力的作用下沿軌道運(yùn)行及其相關(guān)相關(guān)問(wèn)題問(wèn)題。 以以力學(xué)力學(xué)為基礎(chǔ)，以科學(xué)為基礎(chǔ)，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和先進(jìn)操縱和先進(jìn)操縱經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，分為依據(jù)，分析列車運(yùn)行過(guò)程中的各種現(xiàn)象和原理，并以此解算鐵路析列車運(yùn)行過(guò)程中的各種現(xiàn)象和原理，并以此解算鐵路運(yùn)營(yíng)和設(shè)計(jì)上的一些主要技術(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。運(yùn)營(yíng)和設(shè)計(jì)上的一些主要技術(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。主要內(nèi)容主要內(nèi)容： 研究列車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的各種力，說(shuō)明這些力產(chǎn)生的原因、研究列車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的各種力，說(shuō)明這些力產(chǎn)生的原因、過(guò)程、變化規(guī)律及計(jì)算方法等；列

6、車運(yùn)行速度和時(shí)分；過(guò)程、變化規(guī)律及計(jì)算方法等；列車運(yùn)行速度和時(shí)分；牽引重量；列車制動(dòng)問(wèn)題，如制動(dòng)能力，距離，初速；牽引重量；列車制動(dòng)問(wèn)題，如制動(dòng)能力，距離，初速；機(jī)車能耗；機(jī)車能耗；列車運(yùn)行模擬計(jì)算列車運(yùn)行模擬計(jì)算。緒緒 論論阻力及其模型阻力及其模型 機(jī)車內(nèi)部阻力機(jī)車內(nèi)部阻力(internal resistance) 與軸重相關(guān)的阻力與軸重相關(guān)的阻力(軸頸阻力軸頸阻力,Journal friction) 與速度相關(guān)的阻力與速度相關(guān)的阻力(輪緣阻力輪緣阻力,flange resistance) 與速度平方相關(guān)的阻力與速度平方相關(guān)的阻力(空氣阻力空氣阻力,air resistance) 曲線阻力曲

7、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(dòng)慣性阻力起動(dòng)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(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù),與輪緣、沖擊、搖晃、震蕩有關(guān)與輪緣、沖擊、搖晃、震蕩有關(guān)A: 機(jī)車車輛的面積機(jī)車車輛的面積(m2)C: 系數(shù)，與機(jī)車車輛前端形狀有關(guān)系數(shù)，與機(jī)車車輛前端形狀有關(guān)V：速度

8、：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(zhuǎn)速與牽引力轉(zhuǎn)速與牽引力 動(dòng)力集中式動(dòng)力集中式u 電力機(jī)車電力機(jī)車 u 內(nèi)燃機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車u 蒸汽機(jī)車蒸汽機(jī)車 （19881988年停產(chǎn)）年停產(chǎn)）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(dòng)力分散式動(dòng)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(dòng)力分散技術(shù)示意圖動(dòng)力分散技術(shù)示意圖動(dòng)力集中和分散的比較動(dòng)力集中和分散的比較動(dòng)力集中和分散的比較動(dòng)力集中和分散的比較CRH5動(dòng)車組編組形式動(dòng)車組編組形式8輛編組5動(dòng)3拖2 2、

9、列車牽引計(jì)算的應(yīng)用、列車牽引計(jì)算的應(yīng)用 運(yùn)營(yíng)組織方面運(yùn)營(yíng)組織方面 列車提速，運(yùn)行圖編制、事故分析、運(yùn)輸方案。列車提速，運(yùn)行圖編制、事故分析、運(yùn)輸方案。 機(jī)車運(yùn)用（運(yùn)營(yíng)）部門機(jī)車運(yùn)用（運(yùn)營(yíng)）部門 信號(hào)機(jī)布局信號(hào)機(jī)布局 運(yùn)營(yíng)費(fèi)計(jì)算運(yùn)營(yíng)費(fèi)計(jì)算 列車供電方面列車供電方面 列車自動(dòng)操縱方面列車自動(dòng)操縱方面(ATO)(ATO)：定時(shí)、定點(diǎn)停車、節(jié)定時(shí)、定點(diǎn)停車、節(jié)能、舒適能、舒適 為列車實(shí)際運(yùn)行制定列車區(qū)間運(yùn)行為列車實(shí)際運(yùn)行制定列車區(qū)間運(yùn)行標(biāo)尺標(biāo)尺即即運(yùn)行時(shí)分。運(yùn)行時(shí)分。 線路通過(guò)能力，包括區(qū)間追蹤列車間隔時(shí)線路通過(guò)能力，包括區(qū)間追蹤列車間隔時(shí)間和車站間隔時(shí)間間和車站間隔時(shí)間 車站折返能力車站折返能力 車

10、站出入段和平面交叉通過(guò)能力車站出入段和平面交叉通過(guò)能力運(yùn)營(yíng)組織方面運(yùn)營(yíng)組織方面確定不同種類列車站間運(yùn)行時(shí)分確定不同種類列車站間運(yùn)行時(shí)分典型的時(shí)分曲線 為列車司機(jī)制定為列車司機(jī)制定機(jī)車操縱機(jī)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(shè)置車載設(shè)備功能可以預(yù)先或如設(shè)置車載設(shè)備功能可以預(yù)先或?qū)崟r(shí)進(jìn)行牽引計(jì)算，保證列車安實(shí)時(shí)進(jìn)行牽引計(jì)算，保證列車安全運(yùn)行。全運(yùn)行。機(jī)車優(yōu)化操縱機(jī)車優(yōu)化操縱運(yùn)行圖編制工具運(yùn)行圖編制工具驗(yàn)證、評(píng)價(jià)、分析驗(yàn)證、評(píng)價(jià)、分析更加細(xì)微的運(yùn)行圖計(jì)算實(shí)驗(yàn)技術(shù)更加細(xì)微的運(yùn)行圖計(jì)算實(shí)驗(yàn)技術(shù)確定列車追蹤間隔確定列車追蹤間隔能力與正點(diǎn)率之間的關(guān)系列車運(yùn)行行為分

11、析列車運(yùn)行行為分析信號(hào)閉塞方式比較信號(hào)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(yùn)行計(jì)算是基于：傳統(tǒng)上，列車運(yùn)行計(jì)算是基于手工手工的。手工計(jì)算精度差、效率低，的。手工計(jì)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(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)模擬手工手工計(jì)算過(guò)程；計(jì)算過(guò)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(jì)算機(jī)技術(shù)（內(nèi)存、主頻、計(jì)算機(jī)技術(shù)（內(nèi)存、主頻、界面）。界面）。3 3、列車運(yùn)行計(jì)算的特點(diǎn)及其發(fā)展、列車運(yùn)行計(jì)算的特點(diǎn)及其發(fā)展列車運(yùn)行計(jì)算的方法列車運(yùn)行

12、計(jì)算的方法4、列車列車牽引計(jì)算規(guī)牽引計(jì)算規(guī)程程列車牽引計(jì)算規(guī)程列車牽引計(jì)算規(guī)程與本課程的關(guān)系：與本課程的關(guān)系： 規(guī)定了規(guī)定了計(jì)算方法計(jì)算方法和使用數(shù)據(jù)的和使用數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)； 包括：機(jī)車車輛的計(jì)算公式和圖表，計(jì)算牽引重包括：機(jī)車車輛的計(jì)算公式和圖表，計(jì)算牽引重量、繪制速度線、時(shí)間線、確定區(qū)間運(yùn)行時(shí)分的量、繪制速度線、時(shí)間線、確定區(qū)間運(yùn)行時(shí)分的原則和方法等。原則和方法等。 牽規(guī)牽規(guī)適用于標(biāo)準(zhǔn)軌距適用于標(biāo)準(zhǔn)軌距1435mm鐵路列車的牽鐵路列車的牽引計(jì)算引計(jì)算 牽規(guī)牽規(guī)的的修訂和改進(jìn)修訂和改進(jìn) 1957：蒸汽機(jī)車牽引計(jì)算規(guī)程蒸汽機(jī)車牽引計(jì)算規(guī)程 1982：內(nèi)燃、電力和蒸汽牽引并存。：內(nèi)燃、電力和蒸汽

13、牽引并存。 1998：全面修訂、補(bǔ)充：全面修訂、補(bǔ)充 全面采用了以全面采用了以國(guó)際單位制國(guó)際單位制為基礎(chǔ)的國(guó)家法定計(jì)量單位制；為基礎(chǔ)的國(guó)家法定計(jì)量單位制； 增加了新型機(jī)車車輛的數(shù)據(jù)和曲線，修改和增加了新型內(nèi)、增加了新型機(jī)車車輛的數(shù)據(jù)和曲線，修改和增加了新型內(nèi)、電機(jī)車的單位基本阻力公式；電機(jī)車的單位基本阻力公式； 修訂了內(nèi)、電機(jī)車粘著系數(shù)和小半徑曲線粘著系數(shù)的計(jì)算公修訂了內(nèi)、電機(jī)車粘著系數(shù)和小半徑曲線粘著系數(shù)的計(jì)算公式；式； 修訂和增加了內(nèi)燃機(jī)車牽引力修正系數(shù)；修訂和增加了內(nèi)燃機(jī)車牽引力修正系數(shù)； 修訂和增加牽引質(zhì)量修訂和增加牽引質(zhì)量( (牽引重量牽引重量) )計(jì)算公式；計(jì)算公式； 增加滾動(dòng)軸承

14、貨車和新型客車的單位基本阻力公式；增加滾動(dòng)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(dòng)閘片的摩擦系數(shù)和閘瓦壓力的計(jì)算公式；盤形制動(dòng)閘片的摩擦系數(shù)和閘瓦壓力的計(jì)算公式； 修訂了客、貨列車制動(dòng)空走時(shí)間和機(jī)車單機(jī)空走時(shí)間的計(jì)算修訂了客、貨列車制動(dòng)空走時(shí)間和機(jī)車單機(jī)空走時(shí)間的計(jì)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(bǔ)充和增加的內(nèi)容修改、補(bǔ)充和增加的內(nèi)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)規(guī)

15、 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(zhǎng)度坡段長(zhǎng)度m以整數(shù)計(jì)以整數(shù)計(jì)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(dòng)力牽引力、制動(dòng)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(dòng)力單位制動(dòng)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(yùn)行時(shí)間區(qū)間運(yùn)行時(shí)間min取至取至1位小數(shù)位小數(shù)對(duì)列車運(yùn)行有直接影響的力對(duì)列車運(yùn)行有直接影響的力 n機(jī)車牽引力機(jī)車牽引力F n列車運(yùn)行阻力列車運(yùn)行阻力W n列車制動(dòng)力列車制動(dòng)力B 三種工況：三種工況： (1)牽引運(yùn)行。作用于列車上的力有機(jī)車牽引力牽引運(yùn)行。作用于列車上的力有機(jī)車牽引力F和列車運(yùn)行阻力和列車運(yùn)行阻力W，其合力，其合力C =