南阳师范铁路设计计算与分析题.doc

一、 计算与分析题1. 列车采用韶山3型电力机车牵引，机车质量P=138t，列车牵引质量G=2620t；车辆均采用滚动轴承；计算当列车以最低计算速度运行时，列车基本阻力与列车平均单位基本阻力。资料Vjmin=48km/h(2.250.019V0.00032V 2)g(0.920.0048V0.000125V 2)g【答案】解：Vjmin=48km/h(2.250.019V0.00032V 2)g(2.250.019480.0003248 2) 9.81=38.3 (N/t)车辆采用滚动轴承；当考虑列车牵引质量时，即列车满载，所以为重车：(0.920.0048V0.000125V 2)g(0.920.0048480.00012548 2) 9.81=14.1(N/t)列车平均单位基本阻力为： （N/t）2. 某列车采用韶山3型电力机车牵引，机车质量P=138t，列车牵引质量G=2620t；车辆均采用滚动轴承；若列车长度为730m，当牵引运行速度为50km/h时，计算下列情况下的列车平均单位阻力。资料(2.250.019V0.00032V 2)g(0.920.0048V0.000125V 2)g(1)列车在平直道上运行；(2)列车在纵断面为3的下坡道，平面为直线的路段运行；(3)列车在长度为1200m，坡度为4的上坡道上行驶，该坡道上有一个曲线，列车分别处于下图中的(a)、(b)、(c)路段；【答案】解：将V=50km/h代入公式中进行计算，(2.250.019V0.00032V 2)g(2.250.019500.0003250 2) 10=40 (N/t)车辆采用滚动轴承；当考虑列车牵引质量时，即列车满载，所以为重车：(0.920.0048V0.000125V 2)g(0.920.0048500.00012550 2)10=14.7(N/t)列车平均单位基本阻力为： （N/t）(1) 列车在平直道上：w=w0=16 (N/t)落(2) w= w0+ wj=16-310=-14 (N/t)(3) (a) w= w0+ wj+ wr =16+410+3.45=59.45 (N/t)(b) (N/t)w= w0+ wj+ wr =16+410+1.73=57.73 (N/t) (c) w= w0+ wj+ wr =16+410+0=56.0 (N/t)3. 现有一坡段，其长度为1250m，i=7.5。该坡段上有一曲线和隧道，曲线=3542，R=800m，Kr=498.47m；已知隧道单位空气附加阻力=2.0N/t。问该坡段的平均加算坡度是多少【答案】解：（）（）4. 设计线ix6，采用DF4B型机车（Fq442.2kN，P138t，Lj21.2m），G3870t，列车长度为700m。某会让站的站坪平、纵断面如图所示，检算安装滚动轴承的货物列车在图示的最不利位置时，能否顺利起动。【答案】【解】最大起动坡度iq(max)按式(267)计算：6.57（）列车位于图示最不利位置时，平均加算坡度ij为：ij1.08（）因为平均加算坡度小于最大起动坡度，故列车能顺利起动。5. 某设计线为单线铁路，=8，东风4型内燃机车牵引，车辆采用滑动轴承；到发线有效长度650m，站坪最大加算坡度为=2.5，计算牵引质量，并进行起动与到发线有效长度检查（按无守车考虑）。资料 确计算牵引力=308000N，起动牵引力=409500N，计算速度=20km/h，机车长度=21.1m，机车质量P=138t，车辆每延米质量=5.526t/m，=5.0gN/t，=(3+0.4)g，且不小于5.0gN/t;【答案】解：(1)牵引质量计算：将=20km/h代入公式中进行计算，(1.040.0162V0.000138V 2)g(1.040.0162200.00013820 2) 10=14.192 (N/t)车辆采用滚动轴承；当考虑列车牵引质量时，即列车满载，所以为重车：(1.070.0011V0.000263V 2)g(1.070.0011200.00026320 2)10=11.972(N/t)按限制坡度计算的牵引质量为：（t）取2870t（2）起动检算：（t）大于2870t，能起动。（3）到发线有效长度检查大于2870，满足到发线有效长要求。6. 某设计线为单线铁路，=12，韶山1电力机车牵引，车辆采用滚动轴承货车；到发线有效长度650m，站坪最大加算坡度为=2.5，1 计算牵引质量，并进行起动与到发线有效长度检查（按无守车考虑）。2 计算牵引净重和列车长度。资料 计算牵引力=362970N，起动牵引力=487600N，计算速度=41.2km/h，机车长度=20.4m，机车质量P=138t，车辆每延米质量=5.526t/m，净载系数=0.723；采用滑动轴承，=5.0gN/t，=3.5g， 【答案】解：(1)牵引质量计算： 将=20km/h代入公式中进行计算，(2.250.019V0.00032V 2)g(2.250.01941.20.0003241.2 2) 10=35.76 (N/t) 车辆采用滚动轴承；当考虑列车牵引质量时，即列车满载，所以为重车：(0.920.0048V0.000125V 2)g(0.920.004841.20.00012541.2 2)10=13.30(N/t)按限制坡度计算的牵引质量为：（t）取2280t（2）起动检算：（t）大于2280t，能起动。（3）到发线有效长度检查（t）大于2280，满足到发线有效长要求。（4）牵引净重（t）（5）列车长度（m）7.某级双线铁路，采用SS4电力机车单机牵引，限制坡度为ix=8，牵引质量G=3930t，采用自动闭塞，列车追踪运行的间隔时分为I=10min。（1）按平行运行图计算通过能力（舍为整数）（2）计算该设计线的输送能力（保留两位数）已知其他设计资料如下：列车类型旅客列车快货列车零担列车摘挂列车列车对数(列/d)15222扣除系数2.32.04.03.0满轴系数0.750.50.75通过能力储备系数=0.15，货运波动系数=1.10；货车净载系数Kj=0.72，日均综合维修“天窗”时间Tt=120min。【答案】解：1通过能力为：(mm) 2）输送能力 （对/d）NHNPTNKHmKHNLmLNZmZ = 62.3 20.7520.520.75=66.3（对/d），取NH=66列/d GjG0.72= 2829.6 (t)（Mt/a）8. 某设计线为单线铁路，韶山1型电力机车牵引，ix=12，牵引定数Q=2400t，国家对该线要求完成的输送能力为1200Mt，全线有11个区间，由牵引计算知各区间的往返走行时分如下表：各种车辆资料为：=3对/天，=2对/天，=对/天，=1对/天；试检算该线的输送能力是否满足输送能力的要求。资料如下：【答案】解：（对/天）， （对/天） （Mt/a）9. 某设计线，限制坡度ix=12，采用韶山1型电力机车牵引（Fq=487.3kN，P=138t，Lj=20.4，Vjmin=43.0km/h）,车辆均采用滚动轴承。列车牵引质量G=2410t，列车长度LL=600m。若车站平面如下图所示，检查列车在车站停车后能否顺利起动。=5g（N/t）；3.5g （N/t）。【答案】解：（）（），列车能顺利起动。10. 单线铁路平行成对运行图的通过能力计算式分别为：，(1)绘出各式所对应的平行成对运行图的计算图式；(2)对各式进行分析，说明何种情况的N最大；(3)若，车站作业时分=3min，=2min,分别按a，b，c式计算本线的区间通过能力；区间往返走行时分如下表所示：【答案】答：1）绘出各式所对应的平行成对运行图的计算图式；（2） 由于列车不同时到达十分tB大于会车时分tH，因此,所以LL，取坡段长度为850m，设计坡度值按下式计算： ()c)447的直线段设置为400m的坡段，坡度取最大坡度6，不必减缓。d)第二曲线地段，LyLL，设置为一个坡段，取坡段长度为450m，设计坡度值按下式计算： ()，去i= 5.4。e)281的直线段设置为250m的坡段，坡度取最大坡度6，不必减缓。f)曲线3和曲线4连同中间小于200m的直线段，设置为一个坡段，坡段长度取450m，设计坡度值按下式计算： ()，去i= 5.5。g)最后的直线段设置为300m的坡段，坡度取最大坡度6，不必减缓。设计结果见图示。22. 某设计线为I级单线铁路，内燃机车牵引，限制坡度8，近期货物列车长度500m，远期货物列车长度600m；现有A-B段线路位于紧坡地段，A至B为上坡，线路平面如下图所示意，试设计其纵断面，并图示设计结果。资料 隧道长度为10014000m时，过洞最低速度为25km/h，隧道内最大坡度系数为0.8；机车计算速度为=20km/h；平均速度=22.5km/h时，单位合力=79.2N/t；【答案】隧道地段设计：1) 隧洞内的最大坡度：=0.8*8=6.4()2）、计算上坡进洞端的加速缓坡取加速缓坡与隧道内为相同的坡度，即=6.4()；则，取加速缓坡长为918m。因为加速缓坡段和隧洞内均没有曲线，故可将加速缓坡与隧道段设计为一个坡段，取L1=918+1382=2300（m）2、第一、二曲线及其中间夹直线均小于200m，可设计为一个坡段，取L2=500m，（），取7/7（）3、长度为267 m 的直线段设计为一个坡段，不必折减，坡度值为8（）。4、三号曲线长度大于列车长度，设计为一个坡段，坡段长度取900m，设计坡度为：（），取7.2（）。5、最后长度为429.31的直线段设计为一个坡段，不必折减，设计坡度为8（），坡段长度为：429.31-(900-870.69)=400m；设计结果见图示。23. 试分析在轨距一定时，（标准轨距为1435mm，左右股钢轨中心距为1500mm），曲线半径及外轨超高对行车速度的影响。【答案】当列车运行于曲线上时，作质点运动的列车产生离心加速度，根据物理学原理，离心加速度大小为；同时，由于曲线地段外轨超高，使重力加速度在圆方向产生一水平分量；当时，列车运动所产生的离心力正好被超高所产生的向心力平衡，此时在理论上内外轨受力平衡，是最理想的。但实际上，曲线半径R和外轨实设超高h是不能随着速度变化的，而线路一但建设好，某一特定曲线的曲线半径和外轨超高就是一个定值；而通过曲线的列车速度因车类不同而有高有低；由于实设超高是按反映列车平均速度情况的均方根速度设置的，当速度较高的旅客列车以高于平均速度的速度通过曲线时，就会出现离心加速度大于向心加速的情况，说明曲线实际设置的外轨超高度不能满足高速列车所需要的超高值，即出现了超高不足，称为欠超高，为了保证旅客列车的舒适度，在铁路设计中，通过限制欠超高的大小，来保证旅客舒适性。当超高一定时，为了满足规定的欠超高标准，就需要限制行车速度，即 (km/h)可见，列车通过曲线时的速度要受到曲线半径R，外轨实设超高h，和欠超高允许值hQ的限制，且速度的平方与半径成正比。当R一定时，为了保证行车安全和旅客舒适，最大超高和欠超高均不能超过允许值。24. 试分析铁路曲线上未被平衡超高度产生的原因，并给出欠超高和过超高的计算公式。【答案】答：按VJF确定的外轨超高是一个变值，它所产生的向心加速度只能平衡一种速度的离心加速度。当实际通过速度VVJF时，会产生未被平衡离心加速度；当实际通过速度VVJF时，会产生未被平衡的向心加速度。未被平衡的离心加速度和向心加速度可以理解为由于外轨超高不足或外轨超高过大所产生。当列车以（或）通过时，可以用欠超高和过超高的形式表示，其值为 （mm） （mm） 式中 -欠超高值（mm） -过超高值（mm）。欠超高和过超高统称为未被平衡的超高。25. 试推导列车速度与最小曲线半径的关系式；【答案】答：（1）旅客舒适条件 最小曲线半径应保证旅客列车以最大速度VMax通过时，欠超高hQ不超过允许值hQY。根据标准轨距铁路超高、行车速度、曲线半径的关系式：，当曲线设置最大超高即时，可得满足旅客舒适条件的最小曲线半径为：(m)（2）轮轨磨耗条件 客货列车行车速度与实设超高是确定轮轨磨耗的基本依据。曲线外轨超高h应按各种列车的均方根速度VJF确定。在实设超高下，高速旅客列车以速度Vmax通过时，产生的欠超高不应超过允许值hQY，以保证旅客的舒适度和外轨不过分磨耗，即满足：；低速货物列车以速度VH通过时，产生的过超高hG也不应超过允许值hGY以免引起内轨的严重磨耗，即满足：。以上两式整理得： 最小半径为。26. 线路平面设计时，缓和曲线长度应根据哪些因素及条件，从线规表中选定；【答案】线路平面设计时，应根据铁路等级、路段最高速度、曲线半径，结合地形条件合理选用。等级越高，要求的缓和曲线越长，在一定的半径范围内，则半径大的圆曲线要求的缓和曲线短，半径小的圆曲线要求的缓和曲线长；但当R小到一定值时，缓和曲线长度反而要求小些，这主要是受列车限制行车速度的影响。当地形条件允许时，行车速度较高时，应选择较长的缓和曲线长度。27. 10某