SS1电力机车的牵引计算--毕业论文.doc

SS1电力机车的牵引计算 摘 要列车牵引计算是研究在外力作用的情况下机车沿轨道运行及其相关学问的实用科学。在力学的基础上，我们按照一定的操作上的经验和大量的实验，对于列车运行中所运用到的一些原理和存在的一些现象进行分析，列车牵引计算在列车运行还有技术和技术经济上比较倚重。对于目前的一些牵引计算软件，主要是人工进行辅助，对于其自动化程度方面，还是不高，满足不了用户目前的需求。因此开发有关的这类软件，赋予其自动计算功能，不仅缩短工作时间，效率在一定程度上也有所提高。在列车牵引计算理论的基础上，本文通过对已有的一些牵引计算的软件程序的分析之后进行设计。所要完成的主要是运用VB 6.0软件进行相关程序的编程，使其实现多项基本功能，例如根据相应的线路条件对于列车牵引力，阻力，制动力，能耗等的的计算，针对这些要求进行相对应的界面设计。除此之外，运用相应的程序编程可以对线路纵断面所对应的速度时分图进行绘制，使其更加直观的表现列车在运行过程的状况。在最终的结果方面，将其结果和手算进行比较，不断修改完善系统功能，保证其正确，实用的特性。关键词：牵引计算；VB 6.0；速度时分图；能耗 Abstract Train traction calculation is the study of the external force in the case of locomotive running along the track and related knowledge of the practical science. On the basis of mechanical, according to the operation experience and a large number of experiments, some principles applied in the running of the train and the existence of some phenomena were analyzed,besides, the train traction calculation also dependents heavily on train operation and technology and technical economy.For some of the current traction calculation software, they were mainly manual support, that is, manual calculation is more. so the degree of automation is low and can not meet the current needs of users. Therefore, given its automatic calculation function, the development of such software not only shortens the working hours, the efficiency is also improved to a certain extent.Based on the theory of train traction calculation, this paper designs the software by analyzing some of the existing traction calculation software. To be completed is to use the VB 6.0 software program programming to achieve a number of basic functions, for example, according to the corresponding line conditions, the calculation of train traction, resistance, braking force, energy consumption, etc, and according to these requirements to design the corresponding interface . In addition, the use of the corresponding programming can be used to draw the speed of the line section of the map, so that it is more intuitive to show the status of the train in the running process. In the final results, the results will be compared with the hand, and constantly revise and improve the function of the system to ensure its correct and practical characteristics.Key words: Traction calculation, VB 6.0, Speed time chart, Energy consumption目录摘 要IAbstractII目 录III1 绪 论11.1列车牵引计算的含义11.2 国内外研究现状11.3课题研究意义和目的21.4 设计（论文）的基本内容、预期能解决的问题31.4.1设计（研究）的基本内容31.4.2预期能解决的问题31.5 技术路线和研究方法42 列车牵引计算的基础理论52.1列车牵引力的定义52.1.1 机车牵引力的形成52.1.2 粘着牵引力52.1.3 牵引力的取值62.2 列车运行阻力62.2.1 基本阻力72.2.2附加阻力72.3列车制动力92.3.1 空气(闸瓦)制动力92.3.2 动力制动力102.4 本章小结103 系统分析与功能设计113.1系统需求分析113.2系统功能和模块划分123.3设计路线123.4人机交互界面及功能设计133.4.1计算模拟输出界面及功能设计133.5 本章小节154 计算功能实现16 4.1列车运行的模式.16 4.2影响牵引计算关键问题.16 4.2.1限速对于列车在运行中影响.16 4.2.2牵引重量的影响.17 4.3软件实现174.3.1计算界面和主要程序17 4.3.2时分图.214.4 本章小节24结 论25参考文献26致 谢27附 录28附录A28附录B44III1 绪 论1.1列车牵引计算的含义“列车牵引计算”是研究列车在外力作用下沿道运行及有关问题的实用学科。在力学的基础上，我们按照一定的操作上的经验和大量的实验，对于列车运行中所运用到的一些原理和存在的一些现象进行分析，列车牵引计算在列车运行还有技术和技术经济上比较倚重。在用途方面，这门学问所涵盖的方面很广。由于铁路运输上有很多要求，像保证安全问题，列车及线路的运载能力的提升，还有速度方面，以上都需要将此学问牵扯其中；当然在机车运行过程中如果发生意外事故，造成通行障碍，这也可以用以分析。当然在机车的运用中，除了配合铁路部门做好铁路运营工作，在能源的节约，其也功不可没。还有在铁路运送和通过的能力计算时，还有纵断面相关线路确定时，进行必要的计算也是不容忽视的。信号设备安置，此学问也会用到。在运营，投资时我们为了寻找一种最佳方案来解决经济上的某些事情时，这是就要想到牵引计算。【1】1.2 国内外研究现状国外的系统起步相对较早，在成果方面，其国外也是硕果累累。由于列车牵引计算的一些基础性的知识是很多学科和实际应用中的主要基石，对其发展有着不可忽视的影响，因此作为基石的他在各个领域的应用中都不多深化，不多发展，在我们今天的自动控制上，其发展是十分显著的。对于列车牵引计算与操纵仿真领域，国外比较成熟的系统有日本的UTRAS系统、北美的TPC（Train Performance Calculator）系统RAILSIM系统、欧洲的Trainstar系统等。可见国外对于牵引计算的研究，更多地应用于列车的自动控制和列车自动驾驶的研究中2。北美的TPC是以线路的纵断面和多列车串联的组合为出发点，通过时分确定，我们可以得出线路上列车运行时的牵引性能，当然对于其效果的影响因素也比较多，除了开始的两个出发点，我们还得考虑相应的线路条件。RAILSIM作为一个计算机软件，机车模拟是其方向，在北美的铁路运输中，这种软件比较盛行，当然其优点很多，主要可以确保模拟系统中的机车的沿轨道行驶很精确。 UTRAS的研究发展是随着新干线而来的，对于其交通的控制方面，我们所涉及到的牵引计算和模型等在列车运行的过程中的分析都可以做到，当然对于延误及当多列车串联在一起运行时的能力问题也可进行处理。Trainstar作为一个计算机辅助系统，它服务于机车工程师，主要致力于我们的能源问题，性能改善还有运行的安全性的保障工作，当然每个软件都有自己的特点，行为预测可以说是此软件的显著特点，此技术在运动行为方面运用较多。在国内，较为常见的牵引计算仿真系统有如下：GTMSS系统：作为北交和香港理工共同合力研究的系统，主要是运用于牵引计算和模拟，在下如今的铁路事业中不论是城际还是别的都有所应用。该系统可以解决较多问题，如下：运行的模拟，时分图的绘制和此前的检测，除此之外对于能源方面也有一定的解决，改善和保护作用。 UMTTCS系统：UMTTCS系统是基于以多质点列车模型的，在前面所叙述的GTMSS系统的基础之上，通过研究开发获得了自己的牵引电算软件，当然次系统除了在UMTTCS系统解决的问题之外，主要致力于时分和能耗，根据牵引计算的自然顺序设计出来的。申通集团的列车牵引及能耗计算系统：列车牵引及能耗计算系统是由上海申通轨道交通研究咨询有限公司与上海轨道交通十号线发展有限公司、上海罗约电气科技有限公司共同合作研究的科研项目。基本实现城市轨道交通列车运行时分及能耗的计算。 对于牵引计算的研究，国内相对落后于国外，我国的牵规是针对标准轨距铁路列车的运行过程而制定的，作为一项标准，主要就是有关我们铁路交通运输，运营过程中出现的诸多问题的数据等。经过长时间的研究关于列车的运行模型我们可以看到再有自动字眼的像运行，控制中得到了还是普遍存在的。国内牵引计算仿真系统研究的发展可以分为两个阶段，分别是单质点和多质点两种。1.3课题研究意义和目的 随着社会的进步，交通压力的加大。就应用前景而言，城市轨道交通牵引计算仿真系统潜力无限，在另一个方面，这一系统也是设计和研究人员的得力助手。然而为了铁路交通事业和城市轨道交通各方面的提升，无论从安全问题，客运量还是效益，能耗上都要改善，所以我们对于管理上的模式和操作方面也格外注意。然而为了保证铁路列车各方面的提升，包括安全方面，能源方面，还有客运量，效益方面都要综合都要提升，至于管理的模式和司机操纵也是值得十分注意的方面，要求是得科学高效，所以由此可以看出仿真计算在铁路交通运营中也是不容小觑的。 在列车牵引计算的各个阶段把相关的数据回馈给系统对于效率性的生产是至关重要的。本论文是在系统软件的基础之上给予一项功能，即自动计算。 利用Visual Basic软件对系统进行程序编程，当然此系统为多功能系统。在一定程度上完成计算的自动性，并且与此同时简易的用户界面可以满足用户的诸多要求，在对坡段限速的数据完成相应的速度限制。通过建立如SS1等机车的数据库进行牵引计算时方便快捷的进行数据提取，弥补了手算过程中一些繁琐，重复的过程。在一定程度上也消除了误差，提高了计算的精度和准确性。通过利用Visual Basic程序语言编程不仅实现自动计算功能，而且也可以进行可视化表达，将计算机软件中的一些优点应用到了列车牵引计算中，对于时分图，能耗等进行准确的表达。在现实生活中，对于仿真系统的开发完成以后牵引计算所获得数据在铁路交通事业之中变得分量越来越重。 1.4 设计（论文）的基本内容、预期能解决的问题1.4.1设计（研究）的基本内容 （1）查阅资料和相关书籍，获取需要的基本数据和参数，并且学习牵引计算的具体流程。所需计算有：a.牵引力，b.阻力，c.制动，d.能耗。 （2）将VB软件应用于牵引计算中。 （3）利用VB软件来又快又准确的对受力进行计算，然后得出时分图等。 （4）将软件计算结果和手算的数据比较后，我们对其进行查找和纠错，然后对软件程序再进行反复修改。1.4.2预期能解决的问题 （1）以数据的处理和系统的相应功能为出发点，构造相应的各个子系统，即数据管理、牵引计算处理和界面。 （2）牵引计算处理系统软件的建立。运用VB软件我们要计算出所需的力，能耗和相应的数据，这也正是此软件编程的主要目的。 （3）数据的管理主要利用软件WPS中的Excel表格来记录，对各个力和相应的等相关数据进行整理和编辑，以利于数据的调取和查看。 （4）通过软件快速的计算出列车所需的数据，最终得出时分图，单位合力曲线，能耗等等。 （5）学习Visual Basic开发软件。1.5 技术路线和研究方法运用VB软件编程 建立相关计算界面输入模块 建立数据库手动输入软件运行 显示运行结果结果 结果对比分析查阅资料， 熟悉列车牵引计算的具体流程图1.1 技术路线2 列车牵引计算的基础理论 列车牵引计算规程作为一项技术规范，对于铁路事业的发展时尤为重要的，它规定了一些基本的原则，公式等，除此之外，有关数据的资料也可以在其中查阅得到，所以在一定意义上它也是我们当前有关研究的依据。在研究列车沿铁路线路运行过程中，由于列车会收到各种外力，所以这些力都会对其造成影响，当然由于地势的起伏对应的铁路线路也会对其作用，对于这写的研究我们可以的出以些我们需要的联系，如速度，运行完成后的距离，相应的时间还有牵引的质量，这些是列车牵引计算的中心环节。2.1列车牵引力的定义机车产生的牵引力是沿列车运行前进方向可由驾驶员控制的外力。列车牵引力是由机车动力装置发出的内力经传动装置传递，在轮周上形成切线方向力，再通过轮轨间的粘着而产生的、由钢轨反作用于轮周上得外力。2.1.1 机车牵引力的形成空气和钢轨是列车在轨道上前进时与外部世界接触的事物。就当前而言，要是列车能运动或许速度有所提升，必须依靠钢轨，依靠轮轨产生的力。 机车作为一种装置其功能可以把能量进行转换，要完成此动作，动力传动装置是必不可少的，电能（化学能）变为机械能然后出送到车轮上是主要的路径。当然作为一种内力矩，所以就是说车轮和钢轨是不能脱离开的，如果脱离开来车轮就会悬空自己转动，此时机车就会停滞不前。所以要使列车能正常行驶则两个方面需要我们注意： 即钢轨和轮周。产生这个力必须满足：1、机车动轮上有动力传动装置传来的旋转力矩。2、动轮与钢轨接触并存在摩擦作用。这个力的产生过程如下：当机车的动轮在力矩M的作用下，轮轨间出现相对运动趋势时，只要轮轨间的静摩擦作用不被破坏，则将产生动轮对钢轨的作用力和钢轨对动轮的反作用力。两者的方向相反，大小相等。2.1.2 粘着牵引力粘着牵引力是受轮和轨两者之间粘着力的限制作用的机车牵引力。机车粘着牵引力的计算公式为： （2.1）式中：机车的粘着重力，kN；机车粘着质量，t；计算粘着系数；g重力加速度(取为，下同)。2.1.3 牵引力的取值在列车运行过程中，牵引力主要受其特性曲线限制，它的取值也要考虑好多因素，如手柄的操纵时的位置还有速度。当然不容忽视粘着力，其限制作用也是很大的，即 （2.2）式中：黏着牵引力系数; 动轮正压力之和。对于牵引力取值的要求主要是精确且切合实际。2.2 列车运行阻力列车运行阻力W由两部分组成，即机车运行阻力和车辆运行阻力。即列车运行阻力如下： (2.3) 在对其产生原因的研究过程中，我们可以将其分成两大类，即基本阻力和附加阻力。基本阻力是列车运行自始至终一直都有的力，不可消除，我们用、分别表示机车基本阻力和车辆基本阻力。而附加阻力是列车在沿轨道运行过程中有时才有的力。例如：在坡道上运行时有坡道附加阻力；在曲线上运行时有曲线附加阻力；在通过隧道时需要考虑隧道附加阻力。试验表明：作用在机车车辆上的阻力都与其受到的重力成正比。在列车牵引计算中阻力（以计）与重力（以kN计）的比称为单位阻力，并且表示为w（小写字母）表示，对其小数规定取至二位：机车单位阻力 （2.4）车辆单位阻力 （2.5）列车单位阻力 （2.6）式中： G机车的牵引质量（牵引重量），t；P机车的计算质量（计算重量），t。2.2.1 基本阻力 当列车在运行时，影响基本阻力的有还多且十分复杂，由于在实际生活中理论上的公式很难将其计算出来。因此，此时经验公式扮演着一个很重要的角色。 单位基本阻力的计算公式一般如下 （2.7）式中：v列车运行速度（km/h）；A、B、C随机车车辆类型而异的。特别的：SS1电力机车 滚动轴承重货车 在应用公式时需注意以下问题：1、基本阻力的试验都是在外温不低于-10、运行速度不小10km/h、风速不大于5m/s的条件下进行的。2、货物装载不多的车辆可按空车来计算，相反的，可按重车计算。3、阻力公式要做相应改变是对于无缝长钢轨及高速车的线路。2.2.2附加阻力与上一阻力不同是附加阻力受车型号的影响很小，由于列车运行过程中地势起伏，线路因素就成为其主要的影响因素。和前面叙述的相同，其都是按列车的一些来计算，附加阻力主要有三部分组成，即坡道、曲线和隧道附加阻力。1)坡道附加阻力当列车位于坡道上时，除了基本阻力，由于列车受重力作用，所以沿斜面有一分力，这个分力就是我们所说的坡道附加附加阻力，对于列车运行影响是很大的。上坡的时候，力与前进的方向是相反的，此时我们将其视为负值。下坡时，力与前进的方向相同，这是的力就可以看做正值了。值得注意的是，在后一种情况下，负值在这里我们将其叫做坡道的下滑力。在列车运行遇到的坡道，其坡度是此坡段起终两点间的高方向的差值与此两点间的水平方向之间的距离的比来定义计算的。图2.1为上坡道的示意图。BA为终点B对于起点C的高度差，AC为终点B与起点C的水平距离。 可得坡度为： （2.8） B C A 图2.1 坡道附加阻力示意图2)曲线附加阻力当列车沿铁路运行进入曲线时，由于列车的车身会有所偏移，这样就会导致车轮必然在外面钢轨的轨头上压力会给的大一点，进而产生滑动摩擦，又由于除了除了车轮和钢轨之间的作用，转向架上个别结构之间也会有摩擦的加剧。所以我们就将此时的摩擦引起的力叫做曲线附加阻力。曲线附加阻力与许多因素有关，由于一些实际的原因对于理论上的推导是很困难的，所以综合一下利用我们所说的经验上的公式还是很便捷的。用来表示曲线附加单位阻力，其为曲线半径的函数，计算式如下所示： (N/kN) (2.9) 式中： R曲线半径，m； A用一常数（实验法确定），取值在区间（450，800）。 按一些新的规程，我国曲线附加单位阻力的公式如下： (N/kN) （2.10） 如果已知曲线长度及中心角，当中心角为1时的弧长是： （2.11） （2.12）代入可得 （N/kN） （2.13）以上两个公式当且仅当曲线长度大于等于列车长度时适用。如果曲线长度小于列车长度，即不是列车所有部分都位于曲线之上，则此时的曲线附加阻力只计算位于曲线上的那部分。那么，我们可以根据阻力机械功相等的方法来计算列车平均受到的曲线附加阻力： （2.14） (N/kN) （2.15） （2.16） (N/kN) (2.17） 2.3列车制动力 由列车制动装置引起的与列车运行方向相反的外力，称为制动力。这个人为的阻力比自然产生的列车运行阻力一般要大的多。在制动操纵上，列车的制动作用按用途分为两种：常用制动和紧急制动。常用制动是正常情况下为调控列车速度或进站停车所施行的制动，其作用较缓和，而且制动力可以调节，通常只使用列车制动能力的20至80，多数情况下只使用50左右。紧急制动是在紧急情况下为使列车尽快停住而实施的制动，它不仅用上了全部的制动能力，而且作用比较迅猛。在制动方式上，按列车动能转移方法，我国铁路目前主要使用空气(闸瓦)制动和动力制动。2.3.1 空气(闸瓦)制动力空气闸瓦制动是一种将力出递给闸瓦的制动，在此过程中起作用的系统是制动杠杆传动，当然在此过程中损耗是不可避免的，主要发生在轮与瓦之间，其产生必然与瓦有关，但由于磨耗，换瓦的次数还是很频繁的。由相关规定，单位制动力为： (N/kN) （2.18） 其中列车换算制动率，所对应的公式为 （2.19） 当中换算闸瓦压力；换算摩擦系数。2.3.2 动力制动力闸瓦制动不同，动力制动具有以下性能： 在高速时，力随v的减小而便变大，在低速时，刚好相反。但是其局限性也是很突出的，在机车和动车上我们可以看到，其它就不可以了，它并不是占主导地位的制动的方式。在低速和停车时，我们还是不能忽视闸瓦制动，还是要以这个为主导。一般此种力的大小主要取决于车型和对应的特性曲线。2.4 本章小结本章主要是对于牵引计算中所涉及的一些概念性的内容进行了阐述，所涉及的当然有各种力，这也是牵引计算的核心，其对应的选择和计算公式是十分重要的。此处所阐述的和涉及到的在后面的软件设计和计算中将要占到很大比重，所以这部分是十分重要的。3 系统分析与功能设计3.1系统需求分析列车运行的动力主要来源于列车牵引力，它是产生于牵引机车或动车过程中的，在城市轨道交通中，牵引力对列车是至关重要的。列车得运行阻力是总是存在的，并且种类是多种多样的，所以在列车的运行与设计中我们要十分了解各种阻力。机车的制动力作为人操纵的力，我们可以把它分作常用，紧急两种，并且它对于列车上的人和突发状况的处理有着积极作用。在交通人员和货物运送过程中，牵引重量也是一个不容忽视的指标，在一定程度上，科技和生产力的生命力和发展，还有铁路运输的成本都与它息息相关。所以对于国民经济的发展而言，牵引质量和运行速度的准确确定是具有决定性影响的。除了作为列车牵引计算的不可或缺的内容之外，在评价列车牵引方案设计，能量消耗也是具有重要意义的。我们在牵引列车运行时的方法运用的不同时，在运行过程中所存在的能量消耗也必然是不同的，对于其消耗不太多的机车，在很多串联在一起时，其损耗也是很大的，对于能源的节约我们也要在此注意。这篇论文主要要用力的计算，我的主要意图也是用已有的VB软件进项牵引计算系统的设计工作，通过数据库，我们主要可以准确的得到自己所需要的力和其他条件。当然数据管理和系统功能，我门将其看做一个牵引计算系统的起步阶段所必需的，即出发点，它也是其子系统构造所需要的，并研究各个子系统所对应的作用。在轨道交通系统建设过程中，设计和组织的有效性是极其重要的，铁路列车运行系统和轨道交通系统，对于两者的完善和设计中，以上提及也是需要着重考虑的。当然在铁路列车运行过程中，很多条件影响着牵引计算，所以目前我们的主要任务是把列车的运行效果计算得又快又准确。对于传统的列车牵引计算，它是纯手算的。对于纯手算呢，对于纯手算它的精度低与此同时效率也不高，所以寻求更有效的方法是我们一直追寻的，经过多年的研究我们最终获取了其自动计算功能，这样用户对于此也是分的满意，迎合了大众的期望。本文首先分析了对于当前已有的列车牵引计算软件进行了分析，与此同时对于广大用户的需求进行了调研，最终了解人们对于牵引计算软件的所需所求。除了其基本功能外如下方面也有所涉及：1、自动计算功能的高效准确性：自动计算功能的高效准确性是当前牵引计算需要解决的重要的问题。 对于当前牵引计算软件的运用中主要出现以下问题和不足：机车工况在大多情况下还要我们自行进行选取，计算机还完全实现不了此项功能；对于有些在计算过程中拥有自动计算功能的软件还需通过人为干预来弥补不足，并且自动驾驶功能的有限性也十分突出；另外还有一些上一条件虽然满足但是再具体的运算过程中列车牵引力的发挥也会有一定的限制作用，也就是说在列车通过某一区间时速度无法达到最大，在有些情形下，对于进站停车方面此计算软件也有些缺陷。所以自动计算的完全实现并且具有准确的结果的计算系统是广大用户所需要的。2、数据管理功能的完善性：包括输出输入相关数据；数据的预处理；数据的显示和保存。3、人机交互界面操作的方便性：菜单条和弹出对话框对于当前的牵引计算系统而言还是主要的应用方面，然而现如今的要求是屏幕利用的有效性，在数据显示时要保持直观，简洁，这样界面的复杂程度和软件的工作性能也会有所提升，这样用户运用起来也相当便捷，保证计算准确性，提高工作效率。3.2系统功能和模块划分多问题组合是列车牵引计算系统计算的重中之重。在这些问题中涵盖了：管理机车、线路数据、车辆；列车的运行速度、牵引质量、运行时分、机车的能耗、制动距离、列车的制动限速的结算等。由于对于牵引计算系统而言，其中所包含的不同的模块具有不同的界面，不同的界面对应着不同的程序和功能。所以在牵引计算系统中将多个可以解决单一问题的模块通过集成最终实现用户所需要完成的功能，使其功能。我们可以对其进行如下划分为三个模块：（1）人机交互；（2）数据管理；（3）计算处理。3.3设计路线本论文我们可以把系统分为三个模块如图3.1列车牵引计算系统数据管理模块人机交互模块块块计算处理模块计算输出界面 机车数据管理 车辆数据管理 线路车站数据管理 单位合力计算 列车阻力计算 列车能耗计算 试凑法图3.1总体设计结构图3.4人机交互界面及功能设计系统界面作为软件系统的中人机交互过程的开始，作为门庭，其主界面的合理布局是十分重要的，当然除此之外，此应用系统的衡量指标也是与此息息相关的。在系统软件的整理过程中，界面系统和其子系统扮演着不容小觑的角色，界面系统作为一扇窗，通过它软件的功能就能一目了然了。3.4.1计算模拟输出界面及功能设计系统登陆界面如图3.2。图3.2 系统登录界面该界面进入后将会出现以下界面如图3.3图3.3 系统主界面该界面中包括基本计算，时分图和窗口。在相应系统下能够计算出所需要的所需的数据。（1）基本计算系统包括机车基础数据，单位合力计算，试凑法和能耗计算四个模块，对应着四个不同的界面。（2）速度时分图主要绘制了A-B,C-D,E-F三个区段的速度时分图，其主要由线路纵断面对应速度时分图所得到的，速度时分图分为两部分，即为速度曲线v=f(S)和时间曲线t=f(S)的绘制。（3）窗口主要实现的是当多个界面同时出现时的情况，即将多个界面进行合理的布置，为用户的操作和观察更加方便，窗口主要可以实现4个功能，主要包括层叠，水平平铺，垂直平铺，排列四个功能，是界面可以进行相应的切换和展示。3.5 本章小节本章主要介绍了软件设计中的人机交互、数据库和计算处理模块。人机交互模块作为一扇窗，通过它软件的运行情况就能一目了然了，数据库为计算主要进行相关的数据提供，以便提取，计算处理模块涉及到基本计算和所得数据的预处理，在接下来的一章将着重描述各部分计算功能的实现。 4 计算功能实现4.1列车运行的模式 机车车辆运行的模式可以分为节时、节能、定时等模式 机车车辆的节时方式就是列车尽量是运行速度与最大限速的牵引工况接近的运行方式。在这种模式下，列车利用的牵引力和制动力一般都为最大牵引力和最大制动力，从而得到的站间运行时分也应该为最小运行时分。 列车的节能模式就是机车列车在运行过程当中的调速阶段尽可能的利用惰行降低列车的速度而避免制动来减小列车的动能损失来实现列车的运行。 定时模式则是主要看在不同线路情况下列车的运行时分同时考虑了节时、节能模两方面的条件来实现机车车辆在轨道上的运行。而事实上，节时、节能方式只是一种非多目标的运行模式，很难直接运用在列车的现实工况运行中，而定时方式则是比较有现实实用价值的一种优化。 列车在运行时一般都会在牵引和制动两个工况的时候都选择用最大操纵手柄级位，因为可以符合我们在列车运行时使用的节时模式运营。4.2影响牵引计算关键问题4.2.1限速对于列车在运行中影响 列车在运行当中我们为了保证列车的运行安全，我们会把列车运行速度控制在一定的范围之内，比如：列车在转弯时候的速度的限制、列车在通过站台的时候速度的限制。因为地形的原因在线路的设计中会出现很多的特殊地段，在这些特殊的地段上我们也有速度限制，比如；通过道岔路段、通过曲线路段、通过桥梁、通过隧道等等。除此之外，因为机车车辆在设计的时候有构造限速、制动限速、最高允许行驶速度的限制等等。在一个坡道内可能有很多的限速条件，我们算出最低的限速结果作为该坡道的限速。因为不同区段的限速条件大小各不相同，导致机车车辆在运行过程当中可能出现很多不同的限速组合，针对不同的限速组合也要有相对应的机车操纵。不同的限速组合情况比较复杂，接下来我们对两个比较典型的限速组合针对性的剖析。在铁路轨道交通中有两种路段限速过渡情况：一个是从低速的限制转到高速的限制，这种情况有起动过程，另一个是从高速的限制转到低速的限制，这种情况包括停车。在第一种情况之下，不管是从列车运行时分节省的方面，还是从能耗节约的方面，我们都都应该使用最大牵引力。所以，在程序的编写设计中我们可以通过最大牵引力前推的方法来进行设计计算。在第二种情况之下，我们可以通过惰行或者制动工况让两个限速进行过渡。我们在使用常用制动的时候必须要着重注意两点：第一个是制动力是通过制动方程给出的；第二个是空气制动是肯定存在约束的，意思就是两次制动之间肯定是有时间限制。这种限速情况很有可能使机车车辆的运行不能像之前预设的紧贴限速曲线向前运动，就是机车车辆的运动速度总是逼最大限速低。在电力机车的非停车制动条件下，除了个别长大下坡道电阻制动匀速小于线路限速外，一般要求通过电阻制动来调速，以保持运行的平稳性和一定的节能效果。4.2.2牵引重量的影响 在铁路运输作业中非常重要的两个标准是列车的运行速度和牵引重量，他们基本上评判着列车铁路上运行是否能通过，也决定着运输的能力和经济成本。在机车车辆和线路纵断面情况没有发生改变的情况下，牵引重量与运行速度是彼此影响着的。当机车车辆的牵引重量不断增加时，其运行速度也相应的不断降低。如果说机车车辆的运行速度想要提高，那么其牵引重量必须要相应的减少。牵引重量和运行速度如何去评判决定，与很多的技术和经济因素有一些关系。 列车的牵引重量许许多多条件的限制，从科学技术方面上来说，除机车功率之外外，还会限制牵引重量的原因有： 1、限制坡度； 2、平直道上达到最高运行速度时的剩余加速度； 3、起动地段的加算坡度； 4、车站到发线的有效长度； 5、小半径曲线的“粘降”； 6、“动能闯坡”的坡顶速度； 7、长大下坡道列车缓解充风时间和制动空走时间； 8、内燃机车和蒸汽机车通过长大隧道的最低限速。 之前的五个因素可以比较简便快捷的求出我们所需要的牵引质量的值，但是后面的三个因素相对来说是比较复杂的，一般情况下我们对计算结果进行验算的时候会用的。在现实情况中，若是牵引质量我们作为已知量，那么按照上面所讲的原因来计算的话我们都叫均为验算。若是我们之前不知道牵引质量的数值，那么可可按照之前四个因素里的任何一个来计算出我们需要的牵引质量量，然后我们再进行另外几个原因的验算。这里我们要注意八个原因中有的有不起限制作用或者根本不存在，那么我们不不要再去计算或者验算。4.3软件实现4.3.1计算界面和主要程序 本论文设计的软件可以用来计算机车车辆牵引力、各项阻力、制动力、单位合力、运行时分距离和能耗计算。1）列车牵引计算实现在进行列车牵引计算之前，需要根据已知条件和列车的运行线路进行具体的计算，得出列车的牵引重量。选定已知条件.选定的动力形式为SS1，单机牵引，黏着质量为138t，牵引使用系数0.9，最低计算速度为43km/h，构造速度为95km/h，机车全长20.4m，计算最大牵引力为317.8kN等。.选定的线路条件为 速度限制:线路允许速度:100km/h 正线道岔限速:60km/h 侧线道岔限速:45km/h 自然条件:区间海拔高度均未超过500m,环境温度不高于20摄氏度.无大风. 车站最短到发线有效长为750m选定的车辆编组需根据计算的牵引质量确定，见后牵引重量的计算.对于所选线路的限制坡道的坡度千分数为12.5，黏着质量为138t，牵引使用系数0.9，最低计算速度为43km/h，计算最大牵引力为317.8kN，计算黏着系数为0.24+12/(100+8v)。 =3.66（N/kN） =1.36(N/kN) =1942(t)取10的倍数，为1940t。车辆编组可由此得出，由实际情况，其小于或等于1940t，即C63A，自重21t，载重60t，车辆数23辆，车长14m，K2型制动机。图4.1 列车牵引计算界面输入相应的数据既可得到结果，主要程序见附录A1。2）阻力和制动计算图4.2 阻力和制动计算界面输入相应数据即可得到结果，主要程序见附录A2。3）试凑法 图4.3 试凑法界面输入相应数据即可得到结果，主要程序见附录A3。下面是通过试凑法计算得到A-B的相关数据总结表见附录B1，C-D的相关数据总结表见附录B2，E-F的相关数据总结表见附录B34）能耗计算图4.5 能耗计算界面 主要程序见附录A4 输入相应数据即可得到结果 4.3.2时分图根据以上界面程序计算之后可以得出线路所对应的时分图。（1）A-B 1）速度曲线图4.6 速度曲线界面主要程序见附录A5。2）时间曲线图4.7 时间曲线界面 主要程序见附录A6。（2）C-D 1）速度曲线图4.8 速度曲线界面2）时间曲线图4.9 时间曲线界面（3）E-F 1）速度曲线图4.10 速度曲线界面 2）时间曲线 图4.11 时间曲线界面4.4 本章小节本章主要介绍了VB软件进行编程时的主要程序和其相应的界面，是本次设计的核心内容，其中包快牵引计算、阻力计算、制动计算、试凑法计算和能耗计算等相关的软件设计和运行，最后还给出了在实际路况的线路图下的时分图，即速度曲线图和时间曲线图。通过计算的结果与手工计算相比较从而了解软件的使用价值。结 论 本文首先介绍了列车牵引计算的基础理论，包括牵引力、运行阻力、制动力、单位合力以及内耗。在机车牵引力方面我们分析了牵引力随速度变化的特点，速度越高时牵引力越小；我们对列车运行阻力进行了分类：坡道附加阻力、曲线附加阻力、隧道附加阻力，并给出了其计算公式，由于不同的地形状况，在列车运行中的坡段其特点并非单一存在，所以，对于坡段所对应的运行阻力需进行讨论，保证计算的精确性；关于列车制动力方面我们着重提到了动力制动和闸瓦制动，并对其定义、作用、特点做了一些简单的说明；关于单位合力我们除了做了定义的解释，也给出了其在三种工况：牵引、惰行、制动下的计算公式，之后也列出了时分距离的计算公式。第三章里对于系统需求分析、系统功能和设计路线进行了阐述，简洁明了的用图画框做了设计路线的展示，并在之后对每个子模块做了详细的解释，尤其是在单位合力和试凑法程序的编写。取得的主要成果如下：(1) 运用VB软件对于SS1电力机车基本数据进行简单展示。(2)运用VB软件编写试凑法的程序，主要可以解决两个速度区间内（速度差小于等于10km/h）的和，对于速度时分图的绘制很大的辅助作用。(3)运用VB软件编写程序，设计出了可以通过给定量的输入求SS1电力机车的各项基础数据，主要包括不同速度下的机车阻力、车辆阻力、列车总阻力、不同工况下的单位合力。(4)列车内耗方面我们给定了不同的速度求列车内耗。包括运行阻力、有功电流、和柴油机空转燃油消耗量。(5)运用VB软件通过试凑法所得数据绘制出了A-B、C-D、E-F的列车运行时分图。 需进一步研究的问题：(1)在程序的设计过程中，并没有实现全自动计算的功能，其中还是需要人工操作，例如：列车牵引的工况，速度间隔的选取。(2)列车的速度时分图并没有让其按照实时的线路状况自动显示，而是由软件辅助计算出具体数据然后编程画出的。参考文献1 饶忠. 列车牵引计算M. 北京：中国铁道