铁路能力.ppt

第十二章铁路能力基本要求 理解铁路客货运量的意义 其调查和预测方法及相关参数 设计年度的概念和意义 了解作用在列车上的力和运动方程式 熟悉单位合力曲线及其应用 了解铁路主要技术标准的含义及对工程和运营的影响 重点掌握牵引质量G计算及到发线有效长度和起动限制条件的检算 重点掌握通过能力N和输送能力C的计算 第一节铁路运量 一 客货运量的意义1 客货运量是设计铁路的依据 2 客货运量是评价铁路经济效益的基础 3 客货运量是影响铁路线路方案取舍的重要因素 4 客货运量是拟定铁路线路逐期加强方案的依据 二 客货运量的调查和预测 一 吸引范围1 直通吸引范围 路网中通过本设计线运送的有利区域范围 图12 1 按等距离原则拟定 二 客货运量的调查和预测 一 吸引范围2 地方吸引范围 经行地区内 客货运量由设计线运送的有利区域范围 运量包括运出 运入和在本线装卸货物 图12 2按运价最低原则定 二 货运量的调查和预测直通货运量根据国家计划部门制定的地区间物资交流规划 分析直通吸引范围内的物资供求情况 分上 下行汇总得到 地方货运量可按产销运平衡法估算各运品的铁路运量 设计线远期运量一般比照条件接近的既有铁路 结合设计线近期的调查运量 用曲线拟合或多元回归等方法预测 三 客运量的调查和预测直通客运量 进行客流的典型调查 找出直通客流量与地方客流量的比值 根据地方客运量估算直通客运量 地方客运量 用乘车率或多元回归法预测 三 铁路选线设计所需要的运量参数 一 货运量 铁路一年内单方向需要运输的货物吨数 应按设计线 或区段 分上 下行分别计算 二 货物周转量 设计线 或区段 一年内所完成的货运工作量 可根据单方向一年内各种货运量与相应的运输距离计算 三 货运密度 货运密度是设计线 或区段 每km的平均货物周转量 四 货流比 轻车方向货运量与重车方向方向货运量的比值 五 货运波动系数 一年内最大月的货运量与全年平均月运量的比值 以 表示 六 零担 摘挂 快运货物和旅客列车对数 四 设计年度99年规范 铁路设计年度分为近期 远期 近期为交付运营后第五年 远期为交付运营后第十年 必要时 可增加初期 初期为交付运营后第三年 2006年规范 调整了设计年度 近期为交付运营后第10年 远期为交付运营后第20年各期运量均应通过经济调查确定 第二节牵引计算 牵引计算是研究列车在各种外力作用下一系列与行车有关的实际问题 包括牵引质量G 运行速度V 运行时分t 制动距离S 功能及燃料消耗W等的计算 一 作用在列车上的力 作用在列车上的力有机车牵引力 列车运行阻力和列车制动力 一 机车牵引力1 机车牵引力的形成机车牵引力 是由机车动力装置传给机车动轮以旋转力矩 通过动轮与钢轨的相互作用而产生的力 力的作用方向与列车运动方向相同 力的大小可由司机根据需要控制轮周牵引力F 机车重力使动轮粘着于钢轨上而产生的作用于动轮上的力 称为轮周牵引力 我国 牵引计算规程 规定 牵引计算中的机车牵引力F均按动轮轮周牵引力计算 在牵引质量计算中需要检查车钩牵引力 车钩牵引力 挽钩牵引力 指机车用来牵引列车的牵引力 其值等于轮周牵引力减去机车全部运行阻力 2 粘着牵引力限制 3 电力机车牵引性能曲线 机车轮周牵引力F与运行速度V相互关系曲线 通常由试验得到 粘着牵引力 电机持续电流条件限制的牵引力曲线 电动机牵引力 电动机牵引力 VJmin FJmax 牵引力取值及有关参数 牵规 规定 沿着性能图上所能实现的外特性取值 电力机车牵引力取持续制 SS3型机车自起动至机车构造速度 牵引力分别取粘着牵引力 CD段 电动机牵引力 DA段 BE段 和电动机持续电流限制的牵引力 AB段 最低计算速度与最大牵引力 A点所对应的速度与牵引力称为最低计算速度VJmin与最大计算牵引力FJmax 起动牵引力Fq 校验计算的牵引重量能否在车站启动而使用的牵引力 二 列车运行阻力1 概述 阻力 阻碍列车运行且不受人力操作的外力 以W表示 W W 机车阻力 W 车辆阻力 单位阻力w w w W P W G 阻力 基本阻力 列车在空旷地段沿平直轨道运行时所遇到的阻力 附加阻力 列车线路上运行所受到的额外阻力 包括坡道阻力 曲线阻力 隧道阻力 起动阻力 列车起动时的阻力 2 基本阻力 实验条件 速度不小于10km h 温度不低于 10C 风速不大于5m s 1 机车单位基本阻力 不同机型不同P 295韶山1 韶山3 韶山4电力机车 2 车辆单位阻力 分客车 货车 客车分不同的车型 货车分重车 轻车分别采用不同的公式计算 比如货车重车 滚动轴承 3 列车基本阻力与列车平均单位基本阻力 3 附加阻力 取决于线路情况和气候条件 1 坡道阻力 i 坡度值 上坡为正 下坡为负 2 曲线附加阻力 列车在曲线上运动阻力增大部分 起因 结合曲线运动和结构特点分析 附加阻力计算 列车平均单位曲线阻力 q 列车每延米质量 a C 列车位于n个曲线上 3 隧道空气附加阻力 采用实验研究的经验公式计算 根据我国1966年凉风垭隧洞试验公式简化得 4 附加阻力换算坡度 当量坡度 与加算坡度 b 加算坡度 对应的加算阻力为 4 起动阻力 1 机车单位起动阻力 2 货车单位起动阻力 三 列车制动力大小可由司机控制 方向与列车运动方向相反 制动力 机车车辆闸瓦摩擦制动 空气制动 机车动力制动 1 电阻制动 再生制动2 液力制动 仅作为列车调速使用 三 列车制动力 大小可由司机控制 方向与列车运动方向相反 1 单位空气制动力的计算 选线设计进行牵引计算时 单位换算闸瓦压力可用计算单位闸瓦压力 目前货物列车取2 6kN t 旅客列车取5 2kN t 取值 紧急制动时 取全值1 进站停车 一般取全值的0 5 计算固定信号机位置时取全值的0 3 2 电阻制动力 利用列车在坡道上的下滑力带动牵引电动机电枢旋转 使牵引电动机变为发电机运行 a 电阻制动特性曲线 b 需要的电阻制动力 最大励磁电流限制线 最大制动电流限制线 求出需要的制动力后 根据机型查相应的电阻特性曲线 若需要的制动力在特性曲线的使用范围内 说明可以用电阻制动控制列车按限速保持恒速下坡 如果超出使用范围 说明除采用电阻制动力外 还需要辅以部分空气制动 使列车不超限速运行 P301 例12 1 二 列车运动方程式 牵引力 阻力和和制动力共同作用于列车上时 合力与列车加速度的数学关系式 一 列车运动状态分析机车工况 牵引运行 C F W惰力运行 C W制动运行 C W B 运行状态 加速 C 0 减速 C 0 等速 C 0 二 列车运动方程式列车运动 平移运动 回转运动 相应的动能也由两部分组成 若视列车为刚性系统 则其动能增量为 根据动能定律可得 取 0 06 M P G 1000 kg 得 c 单位合力 N t 对上式积分即可得计算列车运行时分和运行距离的公式 若将列车速度间隔划分为小间隔 V 求速度由V1变化到V2的近似积分 可得近似公式如下 平均速度时的单位合力 若将列车速度间隔划分为小间隔 V 求速度由V1变化到V2的近似积分 可得近似公式如下 第四节 铁路通过能力与输送能力 铁路能力 需要能力 可能能力 运量CxNx 通过能力Nk输送能力Ck 一 铁路通过能力 铁路每昼夜可以通过的列车对数 双线为每一方向的列车数 限制通过能力的因素 区间 车站 机务设备 给水设备和供电设备 能力设计方法 一般是据区间通过能力来设计其他设备的能力 使之相互协调 且均不小于区间通过能力 一 列车运行图 表示列车运行情况的示意图 1 非平行运行图 实际运营使用2 平行成对运行图 铁路设计中采用 平行成对运行图假定在线路上运行的都是直通货物列车 往返成对且同一站间同一方向的列车运行速度相同 故其运行线相互平行 二 列车运行速度 选线中的列车行车速度V 1 旅客列车设计行车速度 据运输需求 铁路等级 正线数目 地形条件 机车类型 线路平纵面等运营条件确定 2 走行速度Vz 按列车在区段内运行 在中间站不通车通过计的区段平均V 3 技术速度VJS 按列车在区段内运行 计入中间站停车的起停附加时分的区段平均V 4 旅行速度VL 计入中间站停车起停附加时分和停站时分所计算的区段平均速度 三 通过能力计算1 单线铁路通过能力 按平行成对运行图考虑 用一对普通货物列车占用站间总时分来计算 运行图周期 一对普通货物列车占用站间总时分 包括一对列车在站间的往返走行时分和两端车站接发列车的车站作业间隔时分 控制站间 运行图周期最大的 通过能力最小的站间 全线或区段的通过能力应按控制站间的运行图周期计算 2双线铁路通过能力 按平行运行图考虑 通过能力应分方向计算 采用半自动闭塞时 同向列车可连发运行 采用自动闭塞时 同向列车可追踪运行 2 铁路输送能力C 铁路单方向每年能运送的货物吨数 设计线各设计年度的输送能力不应小于经济调查得到的相应年度的货运量 折算的普通货物列车对数 对 d 1 输送能力计算 2 铁路输送能力 铁路单方向每年能运送的货物吨数 设计线各设计年度的输送能力不应小于经济调查得到的相应年度的货运量 折算的普通货物列车对数 对 d 2 通过能力储备系数的作用与取值 单线0 2 双线0 15 1 输送能力计算 3 扣除系数 满轴系数的意义 三 牵引质量G及其限制条件P303 牵引质量也称牵引吨数 就是机车所牵引的车列质量 计算条件 1 一般线路 按列车在限制上坡道上 以机车计算速度做等速运行为条件来确定牵引质量 限坡条件 2 快速线上 按列车在平直道上的最高速度运行 并保有加速度余量为条件来确定牵引质量 最高速度条件 一 牵引质量计算 P3041 限坡条件 C F W 0 F W 在多机牵引或补机推送时 2 最高速度Vmax条件 牵规 规定 旅客列车最高速度为120 140 160km h时 加速度余量a分别为0 01 0 015和0 02 货物列车为0 005 P305例题 二 牵引质量G检算1 起动检算 G时 列车可以顺利起动 G时 列车不能起动 应根据具体情况 降低牵引质量或减小站坪设计坡度 2 车站到发线有效长检算 3 车钩强度检算 二 牵引辆数 牵引净载及列车长度计算1 一般计算法 1 货物列车牵引辆数 2 货物列车牵引净载重 3 货物列车长度 2 新线设计中的简化计算 货物列车牵引辆数 货物列车牵引净载 货物列车长度 第三节 运行速度与运行时分 一 单位合力曲线 一 单位合力曲线图 二 单位合力曲线特性 1 有加算坡道时的应用 2 均衡速度的确定 3判断列车运行状况 二 均衡速度法计算运行时分 基本假定 列车在每一个坡道上 不论坡道长短 也不论进入坡段时的初速速度高低 都按列车在该坡道的均衡速度 或限制速度 作等速运行考虑 第五节铁路等级与主要技术标准 一 铁路等级铁路等级 铁路的基本标准 标准设计铁路时需先确定铁路等级 然后选定其他主要技术标准和各种运输装备的类型 铁路等级划分 新建和改建铁路或区段的等级应根据其在铁路网中的作用 性质和远期客货运量确定 第五节铁路等级与主要技术标准 一 铁路等级应符合下列规定 I级铁路 铁路路网中起骨干作用的铁路 远期年客货运量大于或等于20Mt者 II级铁路 铁路网中起骨干作用的铁路 远期年客货运量小于20Mt者 或铁路网中起联络 辅助作用的铁路 远期年客货运量大于或等于10Mt者 III级铁路 为某一区域服务