列车制动距离换算坡度的计算方法及系数确定.pdf

84 第3 1 卷 第1 期 铁道运输与经济 RAILWAY TRANSPORT AND ECONOMY 研究与建议研究与建议 近 几年来 我国铁路实施了 6 次大提速 列车运行 速度提至2 0 0 k m h 列车制动距离也由原来的 8 0 0 m 分别延长到1 1 0 0 m 1 4 0 0 m 2 0 0 0 m 铁路行 车设备和基本行车规章也随之发生了不少改变 在 列车提速 制动距离延长和列车长度增加的情况下 实施 铁路技术管理规程 以下简称 技规 和 行车 组织规则 以下简称 行规 的相关条文时 修改 车 站行车工作细则 以下简称 站细 的工作中 都存 在制动距离内的换算坡度计算问题 而目前延用的换 算坡度计算公式已不适应新形势的要求 本文根据 列车牵引计算规程 中的加算坡度计算公式 推导出 换算坡度的计算公式 供车务 机务 电务 工务及工 程设计有关人员在计算换算坡度时参考 1 线路换算坡度与行车组织的关系 铁路线路坡度在众多铁路行车规章中都有明确 文章编号 1 0 0 3 1 4 2 1 2 0 0 9 0 1 0 0 8 4 0 3 中图分类号 U 2 1 2 3 1 文献标识码 B 列车制动距离换算坡度的 计算方法及系数确定 曲志恒1 曲星照2 1 兰州铁路局 银川客运段 甘肃 银川 7 5 0 0 0 0 2 兰州铁路局 运输处 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 摘 要 根据铁路列车提速 列车制动距离延长 和列车长度增加等情况 阐述线路换算坡度与行 车组织的关系 根据 列车牵引计算规程 中加算 坡度计算公式 推导换算坡度的计算公式及系数 取值 并说明其计算方法 对延用3 0 多年的现行 换算坡度的计算公式进行适应性分析 指出存在 的主要问题 建议及时修订现行计算公式 关键词 制动距离 换算坡度 附加阻力 参数 取值 规定 技规 第1 0 版 第 5 3 5 4 2 0 2 2 3 1 2 3 2 2 3 5 2 7 9 2 8 4 3 0 8 条 铁路信号设计规范 铁路线路设计 和各铁路局 行规 中的有关条文 站细 铁运 1 9 9 1 7 6 号文件 第 1 3 5 0 6 8 7 9 8 6 条中 都涉及线路的 坡度问题 在实际工作中 下列情况也涉及线路的换 算坡度问题 1 车务人员在同时办理相对方向接车和同方向 接发车 以及列车压警冲标暂时不能向前移动而相对 方向又接入列车时 遇区间施工 站外进站方向为列车 停车后起动困难的坡度需合理组织列车运行时 2 电务信号工程人员在设计车站信号时 涉及 列车 调车进路联锁关系时 3 工务工程人员在设计区间限制坡度 以及设 置车站安全线 避难线等隔开设备时 4 机务人员在计算列车制动距离 确定在区间 内停车后起动困难的坡度时 解决上述问题要以线路换算坡度为依据 换算 坡度的计算取值与行车安全密切相关 在确定铁路行 车作业组织办法和设置行车设备时都具有重要作用 2 换算坡度的概念和计算理论 2 1 换算坡度的立论根据 线路坡度是影响列车制动距离的重要因素 也是 计算列车制动距离的必要条件 车务部门所谓的换 算坡度 机务部门称之为加算坡度 1 加算坡度的计算方法 机务部门在列车牵 引计算中 引用的是 加算坡度 概念 关于加算坡 度的计算方法 列车牵引计算规程 T B T 1 4 0 7 第3 1 卷 第1 期 85 铁道运输与经济 研究与建议研究与建议 1 9 9 8 2 5 4 节 加算附加阻力与加算坡道 中规定 加 算坡度 i j 按公式 计算 i j i i 曲 i隧 式中 i w i i 曲 w曲 i 隧 w隧 则加算坡度 i j 等于 机车 车辆单位加算阻力w j的数值 即 i j w j w j wi w曲 w隧 式中 i j为加算坡度 i 为坡道坡度 上坡取正 值 下坡取负值 i 曲为曲线附加坡度 i 隧为隧道附 加坡度 w j为单位加算附加阻力 N k N wi为单位 坡道附加阻力 N k N w 曲为单位曲线附加阻力 N k N w 隧为单位隧道附加阻力 N k N 2 换算坡度的含义 换算坡度与加算坡度的 含义相同 换算坡度的提法突出了其取值过程 其 中的 换算 概念有两个 使用加权平均的方法把线 路内各坡段的坡度换算成平均坡度 根据 列车牵引 计算规程 规定的 加算坡度的千分数等于机车 车辆 单位加算附加阻力的数值 的原理 把附加阻力换算 成相当数量阻力的坡度 简称当量坡度 以方便研究 分析问题和简化计算程序 加算坡度的计算也隐含 这些过程 车务部门在分析影响列车制动距离因素时 使用 的是换算坡度的概念 分析中一般应研究坡道平均 坡度和曲线阻力当量坡度 因站外制动距离内进站方 向很少遇到隧道 隧道附加阻力当量坡度可不考虑 2 2 换算坡度的计算理论 1 坡度的计算 坡度的数值等于其终点对起 点的高度差与两点间距离的比值 其单位是 以字 母 i 表示 若线路由若干坡段 上坡道 下坡道和平 道 组成 计算列车制动距离时需使用平均坡度 即应 考虑各段坡道的坡度和长度的综合因素 计算其加权 平均值 2 曲线阻力当量坡度的计算 列车在曲线上运 行时 要产生曲线附加阻力 简称曲线阻力 曲线阻 力与列车运行方向相反 相当于列车在上坡道上运行 在牵引计算中 通常把曲线阻力的大小用坡度来 表示 将曲线阻力换算成相当数量阻力的坡度 简称 曲线阻力当量坡度 换算时 其坡度的千分数等于 单位曲线阻力的数值 因此计算曲线阻力当量坡度 应先计算单位曲线阻力w曲 列车牵引计算规程 T B T 1 4 0 7 1 9 9 8 2 5 2 节 曲线附加阻力 规定 机 车 车辆单位曲线附加阻力w 曲按以下公式计算 列车长度小于或等于曲线长度时 w 曲 6 0 0 R 式中 w 曲为机车 车辆单位曲线附加阻力 N m 6 0 0 为 实验常数 R 为曲线半径 m 列车长度大于曲线长度时 w 曲 6 0 0 S R l 式中 S 为曲线长度 m l 为列车长度 m 如果有 n 个曲线均在列车长度内 则应把 n 个曲 线的单位曲线阻力分别相加 w 曲 6 0 0 S1 R 1 l 6 0 0 S 2 R 2 l 6 0 0 S n R n l 化简得 w 曲 6 0 0 l S 1 R 1 S2 R 2 Sn R n 式中 S 1 S2 Sn 为曲线长度 m 牵引计算中的曲线长度包括圆曲线长度及其两 端的缓和曲线各半长度 按公式 计算 S S 总 S缓1 S缓2 2 式中 S 总为曲线总长度 m S缓1 S缓2为曲线两端的缓 和曲线长度 m 3 换算坡度的计算 根据加算坡度的计算原 理 列车制动距离内的换算坡度等于该距离内各坡道 的平均坡度与各曲线阻力当量坡度的代数和 计算 中 下坡取负值 上坡取正值 曲线阻力当量坡度取正 值 平均坡度取加权平均值 3 换算坡度的计算公式 3 1 列车制动距离内的换算坡度 i i i i 式中 i 为列车制动距离内的换算坡度 上坡取正 值 下坡取负值 i 为列车制动距离内的平均坡度 i 为列车制动距离内的曲线阻力当量坡度 3 2 列车制动距离内的平均坡度i 若列车制动距离内有 n 个坡道 其平均坡度按公 式 计算 i i 1 S 1 i 2 S 2 i n S n L 式中 i 1 i 2 i n分别为各坡道的坡度 S 1 S 2 S n 分别为各坡道的长度 m L 为列车制动距 离 m 按 技规 第 2 0 3 条取值 列车制动距离换算坡度的计算方法及系数确定 曲志恒 等 86 第3 1 卷 第1 期 铁道运输与经济 研究与建议研究与建议 3 3 列车制动距离内的曲线阻力当量坡度i 由于曲线阻力当量坡度值等于单位曲线附加阻 力值 i w 曲 若列车制动距离内有 n 个曲线 其曲线阻力当量 坡度按以下公式计算 S l 时 i 6 0 0 R 式中 i 为曲线阻力当量坡度 R 为曲线半径 m S l 时 i 6 0 0 l S 1 R 1 S 2 R 2 S n R n 式中 i 为曲线阻力当量坡度 S 1 S 2 S n为 各曲线的长度 m R 1 R2 Rn为各曲线的半径 m l 为列车平均长度 m 按列车运行图规定的列车长度 取值 取百位整数 从安全考虑不足百位的数要进到 百位 如一个进站方向有多方向的列车流时 其列车 长度取各方向的加权平均值 3 4 曲线长度S S S 总 S缓1 S缓2 2 式中 S 总为曲线总长度 m S 缓1 S缓2为曲线两端的缓 和曲线长度 m 4 现行换算坡度计算公式 4 1 现行计算公式 换算坡度的计算方法一直延用公式 公式 1 制动距离内的换算坡度 i i i i 2 平均坡度i i i 1 S 1 i 2 S 2 i n S n 8 0 0 3 制动距离内的曲线阻力当量坡度i i 7 0 0 S 1 R 1 S 2 R 2 S n R n 8 0 0 式中 i 为换算坡度 i 1 i 2 i n为各段实际坡 度 S 1 S 2 S n为各段坡道的长度 m S 1 S 2 S n为各曲线的长度 m R 1 R2 Rn为各曲 线的半径 m 4 2 现行计算公式的来源 现行计算方法是依据 技规 第6 版 学习参考书 铁路技术管理规程解释 以下简称 技规解释 人 民铁道出版社 1 9 7 6 年 第2 3 0 条的解释内容 其中 曲线阻力当量坡度的立论根据 是当时 列车运行附 加阻力 中的单位曲线附加阻力的计算公式 计算单 位曲线附加阻力时 通常利用以下经验公式 当列车长度小于或等于曲线长度时 w 曲 7 0 0 R k g t 当列车长度大于曲线长度时 w 曲 7 0 0 R S l k g t 式中 S 为曲线长度 m R 为曲线半径 m l 为列车 长度 m 7 0 0 为用实验方法确定的固定系数 我国和 前苏联均采用 公式 引自 机车车辆及列车牵引 1 9 6 1 年 9 月第1 版 1 9 8 3 年 1 月 1 日我国公布实施的 列车牵 引计算规程 T B 1 4 0 7 8 2 也是引用这些计算模式 其中 固定系数仍采用 7 0 0 计算单位 k g t 目前已改为 N k N 现使用的 制动距离内的曲线阻力当量坡度 计 算公式 仅采用了 列车长度大于曲线长度时 的计 算公式 并将其由列车在一条曲线上运行时的计算 公式演变成在多条 n 条 曲线上运行时的公式 即 w 曲 7 0 0 R 1 S 1 l 7 0 0 R 2 S 2 l 7 0 0 R n S n l 7 0 0 l S 1 R 1 S 2 R 2 S n R n 将公式 中的列车长度 l 取值8 0 0 即为公式 4 3 现行计算公式的适应性分析 1 有的常数含义不清 在公式 中的常数8 0 0 显然是指制动距离 取值为8 0 0 m 而在公式 中的 常数8 0 0 未明确其含义 容易与公式 中的8 0 0 混淆 有不少人将此常数也理解为列车制动距离 在列车 制动距离已延长到1 1 0 0 1 4 0 0 2 0 0 0 m 的情况下 计 算列车制动距离内的平均坡度时 很自然会将公式 中的常数 8 0 0 分别改为1 1 0 0 1 4 0 0 2 0 0 0 但在计算 曲线阻力换算坡度时 将公式 中的常数8 0 0 如何处 置却很茫然 2 有的数值数理关系不一致 公式 中的 正负值概念没有统一明确解释 其中 的数 理关系不一致 公式 的数值本身含正负 而公式 中的数字却是取绝对值 致使在计算中概念模糊 3 单位曲线阻力的计算方法已经改变 计算 曲线阻力换算坡度的依据是曲线阻力 而曲线阻力的 计算方法已经改变 1 9 9 9 年4 月1 日前 我国采用的是 下转第9 0 页 列车制动距离换算坡度的计算方法及系数确定 曲志恒 等 90 第3 1 卷 第1 期 铁道运输与经济 研究与建议研究与建议 标准靠近 运用 r 0 5 条件下标定的重力模型 T i j A j Ci j 0 5 P i A j Ci j 0 5 就可以完成对预测年各交通小区的交通预测 其具体 分配情况如表 6 所示 在历史交通数据的搜集过程中 数据不准确 不 完整 并且各交通小区间的交通数据量大 关系复杂 给基于重力模型的交通分布预测带来很多困难 在 历史O D 矩阵和广义费用函数不完整的情况下 多选 用基本重力模型和最小二乘法的标定方法 反之 则多 选用双约束重力模型和试算法的标定方法 在实际 计算过程中有很多技巧 如注意观察预测精度的变化 规律 以快速有效地修改估计参数等 参考文献 1 刘学军 徐 鹏 交通地理信息系统 M 北京 科学出版社 2 0 0 6 2 褚 琴 陈绍宽 重力模型标定方法及应用研究 J 交通运输 系统工程与信息 2 0 0 3 2 5 1 5 6 3 周扬军 赵晓华 李 涛 重力模型应用方法与问题探讨 J 山 西建筑 2 0 0 7 2 5 6 5 6 6 4 闫小勇 一种改进的重力模型标定方法 J 交通与计算机 2 0 0 3 4 9 3 9 5 5 杨兆生 运输系统规划与模型 M 北京 人民交通出版社 1 9 9 6 收稿日期 2 0 0 8 0 5 0 4 修订日期 2 0 0 8 0 9 2 7 责任编辑 黄宣镌 表5 r 0 5 时计算的历史年O D 流量表6 预测年各交通小区交通预测分布情况 2 0 世纪6 0 年代经实验方法得到的经验计算公式 目 前 该计算公式中有些参数和常数已发生变化 根据 1 9 9 9 年4 月1 日实施的 列车牵引计算规程 T B T 1 4 0 7 1 9 9 8 规定 单位曲线附加阻力计算方法如公式 所示 从公式 公式 与公式 的比较 可知 常数7 0 0 已改为6 0 0 曲线阻力与曲线和列 车长度有密切关系 且分为两种情况 曲