（载运工具运用工程专业论文）基于WEB的列车牵引计算研究与软件开发.pdf

摘要 列车牵引计算在机车运用、选线设计、通信信号和铁道运输等方 面具有重要作用。计算机网络技术在铁道运输中应用日益广泛，通过 研究开发基于w e b 方式的列车牵引计算软件系统，可自动优选合理的 机车工况，大大提高列车牵引计算的工作效率和技术水平。 论文开展了列车牵引计算原理的研究，对列车牵引力、牵引特性 和运行阻力的有关计算方法进行了分析总结。对列车牵引中的单位合 力计算、列车运动及运行时分计算方法进行了较为深入的分析，得到 了列车牵引计算的有关数学模型。 在分析基于w e b 服务的软件体系结构的基础上，提出采用基于 w e b 的智能客户端体系结构设计开发列车牵引分析计算软件系统。该 软件系统由列车牵引计算智能客户端、列车牵引计算w e bs e r v i c e 及列车牵引计算数据库组成。根据智能客户端软件体系结构原理，论 文对基于w e b 的列车牵引分析软件系统工作模式、总体架构和数据库 的进行了深入研究和设计。 在此基础上，采用v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 作为开发工具， 以n e tf r a m e w o r k 作为w e b 服务平台，研究开发了基于w e b 的列车 牵引计算软件系统，文中对该软件系统采用的智能客户端实现技术、 客户端数据访问技术和牵引计算图形绘制技术进行了深入的分析和 说明。 开发完成的列车牵引计算软件系统能在b s 网络方式下运行，通 过人机界面输入列车牵引参数，然后调用列车牵引w e b 服务组件进行 牵引计算，并自动生成列车牵引合力曲线和时分曲线，并能实现牵引 计算e x c e l 格式的数据报表导出。软件运行测试结果较好地符合列车 牵引计算要求，对实现基于计算机网络的列车牵引分析计算具有较为 i 重要的意义。 关键词列车牵引计算，w e b 服务，智能客户端，软件体系结构 a b s t r a c t t r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o np l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h el o c o m o t i v e o p e r a t i o n ，t h er a i l w a yr o u t es e l e c t i o n ，c o m m u n i c a t i o ns i g n a l sa n dr a i l w a y t r a n s p o r t a t i o n w i t h t h em o r ea n dm o r ew i d e s p r e a d a p p l i c a t i o no f c o m p u t e r n e t w o r ki n r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n ，l o c o m o t i v er u n n i n g c o n d i t i o nc a nb es e l e c t e dr e a s o n a b l ya n dt h ee f f i c i e n c ya n dt e c h n o l o g y l e v e lo ft h et r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o nc a nb er a i s e db yd e v e l o p i n ga w e b - b a s e ds o f t w a r es y s t e mf o rt h et r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o n i nt h i sp a p e r , t h ep r i n c i p l eo ft r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o ni si n t r o d u c e d ， a n dt h ec a l c u l a t i o nm e t h o d sa b o u tt r a i nt r a c t i o n f o r c e ，t r a c t i o n c h a r a c t e r i s t i c sa n dr u n n i n gr e s i s t a n c ea r ea n a l y z e da n ds u m m a r i z e d f u r t h e r m o r e ，t h ec a l c u l a t i o nm e t h o d sa b o u tu n i tr e s u l t a n tf o r c ei nt r a i n t r a c t i o n ，t h et r a i nm o v e m e n ta n dr u n n i n gt i m ea r ea n a l y z e di nd e t a i l s o m em a t h e m a t i c a lm o d e l sf o rt r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o na r es u m m a r i z e d o nt h eb a s i so f a n a l y z i n gt h e s o f t w a r ea r c h i t e c t u r eb a s e do nt h ew e b s e r v i c e s ，t h ep a p e rp r o p o s e saw e b b a s e ds o f t w a r es y s t e ms t r u c t u r ef o r t h et r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o n ，w h i c ha d o p t sas m a r tc l i e n ta r c h i t e c t u r e t h ew e b b a s e ds o f t w a r es y s t e mi sc o m p o s e do fas m a r tc l i e n t ，aw e b s e r v i c eo ft r a c t i o nc a l c u l a t i o na n dad a t a b a s ef o rat r a i nt r a c t i o n c a l c u l a t i o n a c c o r d i n g t ot h e p r i n c i p l e s o fs m a r tc l i e n ts o f t w a r e a r c h i t e c t u r e ，t h ep a p e rw o r k so nt h ew o r k i n gm o d e ，t h eo v e r a l ls t r u c t u r e a n dt h ed a t a b a s eo ft h ew e b b a s e ds o f t w a r es y s t e mf o rt h et r a i nt r a c t i o n c a l c u l a t i o n t h ew e b b a s e ds o f t w a r es y s t e mf o rt h et r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o nh a s b e e nd e v e l o p e db yv i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3a st h ed e v e l o p m e n tt o o l ， a n d n e tf r a m e w o r ka sa p l a t f o r m f o rw b bs e r v i c e s t h e p a p e r 。d e s c r i b e si nd e t a i ls m a r tc l i e n tt e c h n o l o g y , c l i e n td a t aa c c e s st e c h n o l o g y a n dg r a p h i c sd r a w i n gt e c h n o l o g yo ft h et r a c t i o nc a l c u l a t i o n ，w h i c ha r e u s e di nt h es o f t w a r es y s t e m i i i t h ed e v e l o p e ds o t t w a r es y s t e mc a nw o r ki nb sm o d e ，a n dt h et r a i n t r a c t i o np a r a m e t e r sa r ei n p u tf r o mah u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c e ，a n da w e bs e r v i c e sc o m p o n e n tf o rt r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o ni sc a l l e d t h e c a l c u l a t i o nr e s u l t si n c l u d et h er e s u l t a n tf o r c ec u r v e s ，t i m ec u r v e sa n d e x c e lr e p o r to ft h et r a c t i o nc a l c u l a t i o n t h er u n n i n ge x a m p l e ss h o wt h i s s o f t w a r es y s t e mc a nm e e tt h er e q u i r e m e n t sf o rat r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o n , w h i c hi s e x p e c t e dt op l a ya ni m p o r t a n tr o l eo nt h ew e b - b a s e dt r a i n t r a c t i o nc a l c u l a t i o n k e yw o r d st r a i nt r a c t i o nc a l c u l a t i o n ，w e bs e r v i c e s ，s m a r tc l i e n t ， s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e i v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：塑 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：椰 导师签名 日期：a o c , 孑- 年厂月妒 硕士学位论文第一章概述 第一章概述弟一早僦尬 1 1引言 “列车牵引计算一是专门研究铁路列车在外力的作用下沿轨道运行及其有 关问题的实用技术。它以力学为基础，以科学实验和先进操纵经验为依据，分 析列车运行过程中的各种现象和原理，并用以解算铁路运营和设计上的一些主 要技术问题和技术经济问题【l 】。 列车运行中发生的对列车运行有直接影响的各种外力包括： ( 1 ) 机车牵引力f ：由动力传动装置引起的与列车运行方向相同的外力，这 是司机可以控制的使列车发生运动或加速的力。 ( 2 ) 列车运行阻力w ：列车运行过程中由于各种原因自然发生的与列车运行 方向相反的外力，其大小是司机不能控制的。 ( 3 ) 列车制动力b ：由制动装置引起的与列车运行方向相反的外力，它是人 为的阻力，大小是司机可以控制的。 根据线路情况和列车运行要求，机车可以有三种工况： ( 1 ) 牵引运行：作用于列车上的力有机车牵引力f 和列车运行阻力w 。 ( 2 ) 惰行：作用于列车上的只有列车运行阻力w 。 ( 3 ) 制动运行：作用于列车上的力有列车制动力b 和列车运行阻力w 。 影响列车运行的因素很多，也很复杂。要想一一考虑并用理论推导的方法 来计算它们是很困难的。因此，只能依据牵引计算的理论，结合大量的试验， 整理出一些既简单实用，又符合实际情况的曲线、公式或图表，作为一定时期 内的牵引计算标准。 近年来，特别是高速铁路的快速发展，原有的手工牵引计算或图解分解方 法已经远远不能满足列车牵引精确计算的要求，加上在铁路运输生产、线路设 计和安全、节能等方面提出的新的要求，已经无法采用手工方式进行列车牵引 计算，近年来，已开发了一些单机运行下的列车牵引计算电算程序。然而随着 车辆制造技术和运营速度的不断发展，列车牵引计算规程也在不断修订，而且 在计算机网络技术快速发展的今天，为开发w e b 环境下的列车牵引计算程序提 硕士学位论文第一章概述 供了良好的技术基础和应用前景。 本论文在通过对基于w e b 服务的应用软件体系结构进行分析研究的基础 上，尝试采用智能客户端技术与w e bs e r v i c e 技术开发了w e b 环境下列车牵引 计算程序，为列车牵引计算程序的w e b 应用提供了一种新的途径。 1 2 相关研究概况 铁道部在列车牵引规范的制定上，也随着我国铁路运输事业的发展，特别 是机车车辆及其技术装备条件的不断改进，不断对列车牵引计算规程进行 修订，如第二版列车牵引计算规程包括了蒸汽、内燃和电力三种牵引方面 的内容；第三版列车牵引计算规程则添加新型机车车辆的数据和曲线，修 改和增加了新型内燃、电力机车的单位基本阻力公式等等。 同时，铁道部根据列车牵引计算规程的修订，在线路上进行了系列试 验研究工作，如1 9 9 6 年沈山线货物列车提速制动试验、1 9 9 7 年津浦线货物列车 脱轨制动试验等【3 1 。同时，针对地铁和城市轨道交通的运行特点做了相关研究， 建立牵引计算模型，提出新的牵引策吲4 】【5 】【6 】【7 】【8 】【9 】。 文献【1 0 】采用v i s u a lc + + 6 0 平台开发的列车牵引计算系统，着重研究了列车 运动方程式。通过对机车牵引力利用拉格朗同公式进行不等距插值，得到任意 速度点处的牵引力，按近似积分法来解算列车运动方程式。 文献【l i 】开发的机车操纵控制仿真平台，实现了不同编组下列车在不同断面 线路上的仿真运行设计和实现方法。给出了该仿真系统与其他多媒体视景系统、 多媒体声音系统、机车原理动画显示仿真系统等相连接的实现方案。 文献【1 2 】探讨了计算机仿真技术在列车运行控制中的应用，提出了列车运行 的计算机模拟系统软件设计的建模过程及实现方法，开发了列车运行模拟系统 仿真平台。 文献【7 j 针对城市轨道交通的运行特点，建立牵引计算模型，提出新的牵引策 略。编制的地铁列车牵引仿真程序采用制定牵引、制动速度位置表的方法确定 列车工况，能充分发挥列车的牵引性能，对列车停站进行了详细分析。 梁承庠在文献【1 3 】中应用e x c e l2 0 0 0 的计算与数据处理功能，得到速度与牵 引力的关系图及牵引重量吨位图。 文献【1 4 l 对城市轨道交通牵引计算系统中线路数据及前期处理进行分析，并 2 硕士学位论文 第一章概述 对线路、运动曲线图形化编辑及绘制功能的实现进行研究，以d e l p h i 为开发工 具，开发了城市轨道交通牵引计算系统。 文酬1 5 】对城市轨道交通列车的牵引计算进行了一定的模拟研究，较好地实 现了在整个列车运行过程中牵引过程的模拟。 文献【1 6 】采用c + + 5 o 和数据库软件d b a s e 开发列车牵引计算及操纵示意图计 算机软件，实现了列车牵引数据库管理、运行速度时分计算、牵引质量计算和 空气制动计算。 文献【1 7 】利用计算机图形技术，以动画形式实时表现列车的运行过程和列车 编组线路条件、司机操纵方案并具有弹出窗口方式和多种可选项，可供用户选 择多种信息显示和数据处理方式。 文献【1 8 j 运用物理学的有关原理，结合地铁的特别需求，开发软件解算地铁 列车在不同线路、不同编组形式下的运行时分、能耗、制动距离和时间等问题。 以上研究工作针对列车牵引计算理论进行了研究，开发了一些单机运行下 的牵引计算和仿真软件。软件的开发时间多为上个世纪9 0 年代以后。虽然实现 了数据库与计算程序的分离，但是整个牵引计算软件仍然是全部在本地计算机 上完成。然而在当前网络技术快速发展的环境下，提供网络环境下的列车牵引 和仿真软件具有较高的应用前景。因此，论文通过采用w e bs e r v e r 技术，研究 网络技术在列车牵引计算中的应用，并开发基于w e b 的列车牵引计算原型软件。 1 3 基于w e b 的列车牵引计算基本特征 w e bs e r v i c e s 是可以通过h t t p ( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，超文本传输协 议) 使用x m l 接收请求和数据的应用程序，可以使用w i n d o w s 窗体作为调用 w e bs e r v i c e s 的本地用户界面。 与已研究完成列车牵引计算软件相比，基于w e b 的列车牵引计算软件的基 本特征有： ( 1 ) 使用方便，只要用户的电脑上安装有列车牵引计算的客户端和一个可用 的网络连接，则可以随时随地根据自己的需要对不同类型列车的牵引特性进行 查询、分析和计算。客户端软件采用多文档窗口技术，可以同时分析多个运行 状态下的列车牵引性能。 ( 2 ) 使用w e bs e r v i c e s 作为数据库查询和分析计算的核心组件，大部分工作 3 硕士学位论文第一章概述 都是在服务器端完成的，这样可以使客户端摆脱繁重的工作。 ( 3 ) 由于当前新造列车的性能不断提高，列车牵引规程和数据库也需要不断 地更新，如果将整个软件系统都设计在客户端实现，用户要想得到最新最科学 的分析结果，就需要随着列车牵引计算技术的进步而不断更新自己的软件。在 使用w e bs e r v i c e s 之后，由于牵引数据和分析计算均在服务器端完成，一切更新 工作都只需在服务器上完成，而客户端不需要作任何修改或者只需要更新很小 的一部分组件，即可获得包含最新技术的列车牵引计算结果。 ( 4 ) 通过修改客户端软件，系统能够在多种终端设备上运行，如p c 、p d a 、 s m a r t p h o n e 或者p o c k e tp c 等，并且能够充分利用终端设备的硬件和软件资源， 如c p u 、内存等。而服务端的计算算法和数据库不需要变动。 1 4 本论文的主要内容 1 、开展列车牵引计算原理的分析研究 分析各种机车类型( 当前在用机车主要为内燃机车、电力机车) 的牵引力、 运行阻力和运行合力：建立在牵引状态下机车运行参数与机车所受的外力载荷 的数学模型；研究分析列车运动与时分计算模型，得到作用于列车上的合力与 列车所获得的加速度之间的函数关系式；总结归纳出各种类型的机车可能存在 的运行状态和相关的牵引计算方法。 2 、开展基于w e b 服务的应用软件体系结构研究 通过分析多种软件体系结构( 客户服务器体系结构、b s 软件体系结构和 智能客户端软件体系结构) 的优缺点，研究采用智能客户端软件体系结构构建 列车牵引计算软件的技术方案。并对x m l 语言和w e b 服务技术进行分析。 3 、建立列车牵引参数数据库 使用s q ls e r v e r 数据库工具建立列车牵引参数数据库，用来存储列车牵引 计算相关的数据。 4 、研究开发列车牵引w 曲服务子系统 采用v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 作为开发工具，以n e tf r a m e w o r k 作为w e b 服务平台，开发列车牵引w e b 服务子系统，通过接受列车牵引运行状态的参数， 查询数据库，对列车在该运行状态下的牵引分析计算。 5 、研究开发列车牵引计算智能客户端 4 硕士学位论文第一章概述 牵引计算智能客户端应用程序通过对话框输入列车牵引所需要参数，调用 w e bs e r v i c e 进行列车牵引计算。将计算结果以数据表格形式显示出来，同时根 据分析的结果生成列车牵引合力曲线图、列车速度时分曲线图和对应的数据报 表。 5 硕十学位论文第二章列车牵引计算原理 第二章列车牵引计算原理 列车牵引计算的中心环节是推导列车运动方程，即研究列车运行中其加 ( 减) 速力与列车加( 减) 速度的相互关系，从而找出列车运行速度、运行距 离、运行时间与牵引重量之间的相互关系【1 】【2 】【3 1 。 2 1 机车牵引力 由动力传动装置引起的与列车运行方向相同的外力，称为机车牵引力。根 据能量转换过程中各部分工作能力的限制，内燃机车和电力机车有动力传动装 置牵引力和粘着牵引力之分。 粘着牵引力是受轮轨间粘着力限制的机车牵引力。动力传动装置牵引力是 受动力传动装置功率和性能限制的牵引力。 机车的牵引特性是指牵引力随速度变化的曲线，有预期牵引特性和实际牵 引特性两种。预期牵引特性是设计机车时根据理论参数绘制的。由于数据取值 的不准确和机组工况的复杂性，预期牵引特性仅供参考使用。实际牵引特性是 以牵引热工试验为基础，并对运用中的机车进行调查后整理确定的，因而符合 运用机车的实际情况，是牵引计算的原始依据之一。 2 1 1 内燃机车牵引特性及计算 大功率货运内燃机车在起动和速度很低时，牵引能力受粘着的限制，速度 升高后才受动力传动装置功率和性能的限制。内燃机车采有级控制。司机的控 制手柄有1 6 个级位。客运内燃机车由于运动速度较高，牵引力通常只受到动力 传动装置功率和性能的限制。 电传动内燃机车自起动起至满手柄位或柴油机额定转速的牵引特性有两种 形式【1 j ： 一种是由起动电流限制线直接过渡到满手柄位或柴油机额定转速牵引力曲 线，即不受粘着牵引力限制的形式。d f l l 型客运内燃机车属于这种形式。它的 机车速度v = 0 - - , 3 8 5 k m h 范围内，取受起动电流限制的牵引力f = 2 5 3 k n 。当机车 6 硕士学位论文第二章列车牵引计算原理 速度v 3 8 5 k m h 时，按柴油机转速n e = 1 0 0 0 r m i n 的牵引特性取值。 另一种是粘着牵引力曲线，或由起动电流限制线经粘着牵引力曲线，过渡 到满手柄位或者柴油机额定转速的牵引特性。d f 4 ( 货) 型内燃机车即属于这种 受粘着牵引力限制的形式。其牵引力的取值方法，自起动开始至速度 v = 1 6 5 k m h ，取粘着牵引力( 其中速度v = 0 2 5 k m h ，取v = 2 5 k m h 的粘着牵引 力) ；速度v 1 6 5 k m h ，取满手柄位牵引特性的牵引力。 内燃机车多机牵引，在使用重联操纵时，可使各机车的工况同步，每台机 车的牵引力均取全值；分别操纵时，则第二台及其以后的机车牵引力均取全值 的o 9 8 。补机在列车尾部推送时，因为与前部机车配合更困难，因而部分车辆 的车钩处于时拉时压状态，有能量消耗，牵引力取全值的o 9 5 。 ， 2 1 2 电力机车牵引特性及计算 根据新列车牵引计算规程，电力机车完全按持续制计算，即以最高调压 级位满磁场牵引特性上持续电流所决定的速度和牵引力作为计算速度和计算牵 引力【1 1 。按持续制工作，牵引电动机绕组的发热量与散热量平衡，它可以长时间 连续运转。 以s s l 型电力机车为例，电力机车的起动牵引力受粘着条件限制，其起动 牵引力取速度为零时的粘着牵引力。电力机车自起动到粘着限制范围最高速度 4 1 2 k m h ，牵引力受粘着限制，应按粘着牵引力取值。在速度v - - 0 1 0 k m h 范围 内，牵引力取v = 1 0 k m h 的粘着牵引力。自运行速度v - - 4 1 2 k m h 开始，首先沿满 磁场3 3 m 曲线取值至持续制电流4 5 0 a 的转折点( 计算速度v j - - - 4 3 k m h ) 。然后 沿4 5 0 a 等电流牵引变化线过渡到最大削弱磁场3 3 i 曲线，最后按3 3 i i i 曲线取 值。 ， ， 电力机车多机牵引，相互之间容易配合，所以每台机车的牵引力均取全值。 但推送补机的牵引力仍取全值的0 9 5 。 2 2 列车运行阻力 2 2 1 列车运行阻力概述 列车运行阻力w 由机车运行阻力和车辆运行阻力组成。机车运行阻力以列 车运行阻力符号右上角加一撇来表示，车辆运行阻力以右上角加两撇来表示， 7 硕士学位论文第二章列车牵引计算原理 即列车运行阻力 形= 形。+ 形 公式( 2 1 ) 列车运行阻力，按其产生的原因，可分为基本阻力和附加阻力。基本阻力 是列车在运行中任何情况下都存在的阻力，附加阻力是列车在运行中个别条件 下才产生的阻力2 1 。 试验表明，作用在机车车辆上的阻力都与它受到的重力成正比。牵引计算 中将以n 计的阻力与以k n 计的重力之比称为单位阻力，以小写字母w 表示( 规 定取至二位小数) ： 机车单位阻力： 如等( 姗 蚓2 - 2 ) 车辆单位阻力： ：雩孚俐堋 公婶- 3 ) u 2 列车单位阻力： 1 4 ，：一里兰! 堡一：! 堡：兰) 兰坦( 触v ) =一=二二一，v，芷，v i ( 窆最+ g ) g( 窆丘+ g ) g 、 公式( 2 - 4 ) 式中g 一机车牵引重量，t 。 p - 一台机车的计算重量，t 。 l r 机车数量 2 2 2 列车运行基本阻力 列车运行中影响基本阻力的因素极为复杂，在实际运用中很难用理论公式 来求算。因此，通常按照由大量试验综合出的经验公式进行计算。这些公式都 采用单位基本阻力等于列车运行速度的一元二次方程的形式。 单位基本阻力： w o = 么+ b x v + c x v 2 公式( 2 5 ) 式中a 、b 、c 随机车车辆类型而异的常数。 基本阻力的试验都是在运行速度不小于l o k m h 、外温不低于i o o c 、风速一 般不大于5 r n s 的条件下进行的。因此，当气候条件变化时，计算结果与实际情 8 硕士学位论文第二章列车牵引计算原理 况有不同程度的误差。计算公式也不适用于速度较低、情况较特殊的调车作业。 低速运行时列车阻力变化比较复杂，所以当v l o k m h 时，计算基本阻力， 规定按v = 1 0 1 a m h 计算。 2 2 3 列车运行附加阻力 附加阻力与基本阻力不同，受机车车辆类型的影响很小，主要决定于运行 的线路条件。因此，附加阻力不分机车、车辆，而是按列车计算。 列车在坡道上运行时，除基本阻力外，还受到重力沿轨道方向的分力的影 响，这个阻力就是坡道附加阻力。由几何关系得坡道附加阻力： 形= ( 只+ g ) x g x s i n o公式( 2 6 ) 坡道附加单位阻力： 咩= 丙w i 。x 1 0 3 = 1 0 0 0 s i n o ( n 公式(2-7)+g)x ( 只 g 公式“。7 ) 由于铁路线路坡段的秒角很小。所以，可以认为 s i n 0 t a n 0 公式( 2 8 ) 因此，公式( 2 7 可以改写为： m = 1 0 0 0 s i n g 1 0 0 0 t a n 8 = f ( 堋 公式( 2 9 ) 即机车、车辆的坡道附加单位阻力w i ，在数值上等于该坡道的坡度千分数i 。 此外，列车在曲线上运行量有曲线附加阻力，在隧道内运行时有隧道附加 空气阻力。而这些附加阻力可以用一个相当的坡道附加阻力代替，这个相当的 坡道称为加算坡道i j 。 综上所述，列车运行总阻力： 矿= 喜( 最氓) 恸成+ 陲只+ g ) i j g l o - ；( 堋 蝴2 朋， 列车单位阻力： ( 只氓) + g 氓 w = 生l 一 丘+ g k = l + i j = w o 七i j t ni 斛、) 9 公式( 2 - 1 1 ) 硕士学位论文第二章列车牵引计算原理 2 3 单位合力曲线绘制 2 3 1 单位合力曲线计算模型 作用在列车上的合力( n ) 与列车所受重力( k n ) 之比称为单位合力，以小 写字母c 来表示( 规定取至二位小数) ，即 c = 一 c l o ( n k n ) 公式( 2 - 12 ) 绘制列车单位合力曲线图，应先编制单位合力曲线计算表，即列表计算出 列车在不同速度下相应于牵引、惰行等工况时所受到的单位合力。 牵引运行的单位合力计算公式： c ：( f - w o ) x 1 0 。 ( 最+ g ) x g k = l ( 只+ g ) x g k f f i l ( n k n ) 公式( 2 1 3 ) 惰行时的单位合力计算公式： _ 二竖兰! q ：一坠竺竺( 赫1 4 ) ( 丑+ g ) x g卑+ g 考虑附加阻力的计算值时，将单位合力曲线图的速度坐标轴向上( 加算坡 道的坡度千分数i j 为正时) 或向下( i j 为负时) 平移i j 值( 因为w j = i j ) 。速度坐 标轴平移后，曲线上各点的单位合力c 值即发生了相应的增减。 2 3 2 单位合力曲线绘制实例 以第七章的算例为例，速度1 ，由0 开始至车辆构造速度( 取8 0 k i n h ) ，以 1 0 k m h 为间隔进行计算。此外，在牵引运行工况还应把机车牵引特性曲线上各 转折点所对应的速度也列入计算。 下面以计算v = 1 0 k m h 为例，机车牵引力为罗f ( ) ：对d f 型内燃机车， 自起动开始至v = ll k m h ，( 牵引力曲线转折点) ，按起动电流限制的牵引力取值， 得f = 3 0 1 2k n 。由于是双机牵引，本务机车和重联机车的牵引力均取1 0 0 ，故 总牵引力y f = 2 x 3 0 1 2 = 6 0 2 4k n 。此后，各速度的牵引力都按控制手把1 6 位 1 0 硕士学位论文 第二章列车牵引计算原理 的牵引力两倍取值。 机车单位基本阻力为酰：据机车单位基本阻力公式计算或查表而得，本例 查表得，成= 3 0 3 n k n 。v 1 0 k m h 的成，均按1 0 k m h 取值。 机车基本阻力哌：由公式w o = ( 只以) g 1 0 - 3 计算而得，式中p y g - - 台机车的计算重量，本例啄= ( 2 x 1 2 4 x 3 0 3 ) x 9 8 1 x 1 0 - 3 = 7 3 7 k n 。 车辆单位基本阻力瞄：据滚承重货车单位基本阻力公式计算或查表而得， 当v = 1 0 k m h 时，瞄= o 9 8n k n 。v o 4 3 0 0 3 8 0 02 4 4 03 0 0 图2 _ 4 列车时分曲线图 2 6 列车牵引计算总结 通过分析列车牵引计算方法，确定了列车牵引计算软件的输入参数，同时 总结出求解牵引力需要根据机车的型号和运行状态查询数据库生成，列车阻力 和合力需要根据计算公式求解除得出。由于各种机车、车辆阻力计算公式的形 式相同，但系数不同，因此公式的系数也要根据机车和车辆的型号通过查询数 据库生成。如表2 1 所示： 表2 - 1 列车牵引计算方法总结 物理量求解方法相关参数 机车型号、内燃机车手柄级位( 电力机车为运 机车牵引力 查询数据库 行级位) 、速度 机车计算重量查询数据库机车型号 基本阻力计算公式 查询数据库机车型号( 或者车辆型号) 系数 列车基本阻力根据公式( 2 5 ) 求解基本阻力计算公式系数、速度 硕士学位论文第二章列车牵引计算原理 列车基本阻力、机车计算重量、牵引重量、 列车单位阻力 根据公式( 2 1 1 ) 求解 坡道坡度千分数 机车计算重量、牵引形式、机车数量、牵引力、 牵引运行单位合力 根据公式( 2 1 3 ) 求解 列车基本阻力、牵引重量 惰行单位合力 根据公式( 2 1 4 ) 求解 机车计算重量、列车基本阻力、牵引重量 根据公式( 2 2 6 ) 和公 机车计算重量、牵引形式、机车数量、牵引力、 列车时分计算 式( 2 - 2 8 ) 求解 列车基本阻力、牵引重量、线路纵断面数据 1 9 硕士学位论文第三章基于w e b 服务的应用软件体系结构及开发技术 第三章基于w e b 服务的应用软件体系结构及开发技术 对于软件项目的开发，一个清晰的软件体系结构是最主要的。传统的软件 开发过程可划分为从概念直到实现等若干阶段，包括了问题定义、需求分析、 软件设计、软件实现及软件测试等。软件体系结构的建立应位于需求分析之后， 软件设计之前。但在传统的软件工程方法中，需求和设计之间存在着一条很难 逾越的鸿沟，从而很难有效的将需求转换为相应的设计。而软件体系结构就是 试图在软件需求与软件设计之间架起一座桥梁，着重解决软件系统的结构和需 求向实现平坦地过渡的问题。 3 1 软件体系结构概述 1 、软件体系结构的由来 2 0 世纪6 0 年代末至7 0 年代初的软件危机1 1 9 1 2 0 】【2 1 1 1 2 1 ，促使人们认真研 究和分析软件危机的原因，并随之诞生了计算机科学技术的一个新领域软 件工程( s o f t w a r ee n g i n e e r i n g ) 。迄今为止，软件工程的研究与应用已经取得了很 大成就，大大缓解了软件开发方法、工具、管理等方面软件危机造成的被动局 面。 随着软件系统规模越来越大、越来越复杂，整个系统的结构和规格说明则 越发重要，而软件危机程度也随之增加，现有的软件工程方法渐显力不从心。 人们逐渐意识到对大规模软件系统来说，总体的系统结构设计和规格说明远比 对计算的算法和数据结构的选择要重要的多。在这种情况下，对软件体系结构 ( s o f t w a r e 鲫c h i t e c 嘶) 的研究逐渐从软件工程研究中脱离并成为计算机科学的一 个最新的研究方向和独立科学分支。研究软件体系结构的目的就是解决好软件 的复用、质量和维护问题。 2 、软件体系结构的定义及其重要性 虽然软件体系结构在工程中得到了广泛应用，但迄今为止还没有一个公认 的定义。许多专家学者从不同角度、不同侧面对软件体系结构进行了描述 2 3 1 1 2 4 1 1 2 5 1 1 2 6 1 。 软件体系结构的重要性在于： 硕士学位论文第三章基于w e b 服务的应用软件体系结构及开发技术 ( 1 ) 体系结构是风险承担进行交流的手段 软件体系结构代表了系统的公共的高层次的抽象，系统的大部分有关人员 作为建立一个互相理解的基础，形成统一认识，便于相互交流。 ( 2 ) 体系结构是早期设计决策的体现 软件体系结构体现了系统的最早的设计决策，这些决策比以后的开发、设 计、编码或运行服务及维护阶段的工作重要的多，对系统的生命周期( 1 i f ec y c l e ) 的影响也很大。早期决策的正确性最难以保证，而且这些决策也最难以改变， 影响范围最大。 ( 3 ) 体系结构是可复用的和可传递的模型 体系结构在软件开发中占有很重要的地位。b a r r yb o e h m 明确指出瞄】：“在 没有设计出体系结构及其规则时，整个项目不能继续下去，而且体系结构应该 可以看做是软件开发中可交付的中间产品。p e 耐2 7 】将软件体系结构看成是软件 开发中第一类重要的设计对象。体系结构在软件开发中为不同的人员提供了共 同的交流语言，体现并尝试了系统早期的设计决策，并作为系统设计的抽象， 为实现框架和构件的重用和共享提供了强有力的支持。 目前的软件体系结构领域研究仍在不断发展中，其研究内容也包括了许多 方面【2 3 1 。但软件体系结构的研究工作的展开主要是在国外，在国内只是处于起 步，还未引起广泛重视。 3 2 软件体系结构风格 软件体系结构设计的一个核心问题是能否使用重复的体系结构模式，即能 否达到结构级的软件重用。 软件体系结构风格又称为体系结构模式( a r c h i t e c t u r a lp a t t e r n ) ，是描述某一 特定应用领域中系统组织方式的惯用模式( i d i o m a t i cp a r a d i g m ) 。 g a r l e n 和s h a w 2 3 】给出了通用体系结构风格的分类。 数据流风格：批处理序列、管道过滤器。 调用返回风格：主程序子程序、面向对象风格、层次结构。 独立构件风格：进程通信、事件系统。 虚拟机风格：解释器、基于规则的系统。 仓库风格：数据