列车在最高速度运行时的剩余加速度的合理确定.doc

列车在最高速度运行时的剩余加速度的合理确定车期综述?述评?探讨?建议车在最高速度运行时的剩余加速度的合理确定摘要:为使列车在平道上较快速到最高运行速度,列车在最高运行速度时应有一定的剩余加速度,剩余加速度的确定关系到机车应有的功率或机车的牵引重量,事关重大.本文分析了剩余加速度与剩余功率系数聂最高运行速度之间的关系,提出了确定剩余加速度的一些原则.1问题图l为机车牵引力及平道上列车阻力与速度的关系曲线.牵引力为虚线的机车在平道上的平衡速度恰为最高运行速度.(A点).此时牵引力等于阻力,加速度为零,列车要走行很长的距离才能趋近于要使列车在平道上较快达到P,必须使机车在一对有剩余牵引力(加速力)F.牵引力曲线如图1中的实线所示,其轮周功率较虚线所对应的功率增大,机车所增加的功率称为剩余功率.由于在存在剩余牵引力(加速力)AF,此时列车仍有加速度n,亦称为剩余加速度显然,剩余加速度与剩余功率直接相关要列车较快达到,则需要有较大的剩余加速度,需要机车有较大的剩余功率,但不能超过一定限度列车的剩余加速度的确定直接关系到机车应有的功率或机车的牵引重量,事关重大正在修订中的牵引计算规程初步规定:鲍维千.西南变通大学.610031四川省成都市收稿日舰.1997-03.14,剩余加速度口=O.0lO.03m/s2,货物列车的剩余加速度0=0.0050.001m/s.FW(KN)h)图1机车牵引力及列车阻力就旅客列车来说,牵规规定的.值有三倍出入,剩余功率就会相差很大:当前我国旅客列车的最高运行速度分别为120,140,I60knCh三档.是否应该按不同档次选用不同的.值?本文讨论剩余加速度与剩余功率的关系及剩余加速度的合理确定.j第1期(总第287期)鲍维千:列车在最高速度运行时的刺余加速度的合理确定3l2剩余加速度与剩余功率的关系剩余牵引力F与剩余加速度n的关系:A.F=(P+G)(1+y)口(kN)(1)式中P机车质量.t:G牵引质量,t;y回转质量系数,y=0.06.机车一时的剩余功率AN:AN=:(kW)(2)36一,hV,.,平道上列车平衡速度等于一时(图1中A点),机车的轮周牵引力等于列车阻力;=(m0+岛)gx10一=(P+G)og10(kN)(3)式中0一时的机车单位基本阻力(N/kN);一时的车辆单位基本阻力(N/kN);m0时的列车单位基本阻力(N/kN);对应图1中A点的机车轮周功率肌l为:(kW)(4)36一,hV,令剩余功率系数d=由(2)及(4)式,得d=!(P+G)山0gm10一用y=0.06,g=9.81代人,得=108旦(5)cL.0因PG,m0与相差不大,故(3)式可写成=(P+G)10一刚(5)式可写为d108山0(6)如果在列车中,知道机车的单位基本阻力及机车质量在全列车中的比重,则可求得列车的单位基本阻力o,此时可用(5)式,否则用(6)式现用108对客运机车及货运机车oJ0作一些分析计算,表1所列为对不同的最高运行速度,剩余加速度与剩余功率系数的关系.表1不同列车剩余加速度与剩余功率系数占的关系机车车辆类型最高运行速度目口类型(k-Ch)(N/kN)(m/s2)O.0l0.23一般客车(12Okm/hJl20479O.020.45客O03068运O0l0.1825B,25G型客车t140km/h)l40606O.02036列O.03054车O.0】0】5准高速单层客车(1601oh)l60704O0203OO030.4532内燃机车续表1998年机车车辆类型最高运行速寝v叫日”d类型(k/h)fkN)(m)OO】Ot420:7850020.28O.03O4I客_0OIOlO0.O2D高速动车组(按曰本200系列动车蛆计25O口:lO.650O3.算列车单位基本阻力,流线彤车体.1列00350.350.Ol0O8生002l0.1530.fo.03023OO3005024货运蒗动轴承车辆7c话80227帆车惜动轴晕车辆30%0.O104g注.客车及货车单位基本阻力按按棒规)修订初稿中的公式计算.把表l中的计算结果绘成图2,表示剩余功率系数与剩余加速度n及最高运行速度的关系.从图2可以看出,机车应有的剩余功率系数不仅与剩余加速度n有关,而且与列车的最高运行速度有关(即与时的列车单位阻力m有关),但与牵引重量无关.对于同样的.,对应不同的一,剩余功率系数有很大的出人:增大,减小.6O,.;.:二=)岛1m(kmat)圈2占与n及越的关系率系数就很大,机车功率要大幅度增加,这是不经济的,甚至是做不到的在机车运用中,列车在平道中要达到的一愈大,剩余加速度也应该愈太,以便使列车在走行不很长的距离内加速至.因此,对不同的.的列车,剩余加速度应取不同的值:愈大,剩余加速度n应该愈太.同时考虑到剩余功率系数在可能的范围之内.根据需要与可能,作者建议对于不同的,列车的剩余加速度应如表2所示.表2初步建议取的n及值J列车最高运行速度l建议取剩余应有的剩泉Il功率系数0l(km/h)(m/)12000】O23%14Ol00】526%l600020砷%20O(流线形)0.025003034%42%300(流线形)j0035004527%一35啦(货物列车)l0olo48%注:旅客列车的u适用于较甲坦的线路货物列车的适用于一般线路.3剩余加速度的合理确定要台理确定列车的剩余加速度,还需要做剩余加速度取得大一些,则列车能较快达一些工作,包括理论分析计算工作和列车实际l最高远行速度=但剩余加速度过大,剩余功运行的验证此外,还要考虑到线路的纵断面第1期(思第287期)鲍雄千:列车在最高速度运行时的剩余加遮度的合理确定33状况:坡道少而平坦的线路,剩余加速度可以定得小一些;多坡道的线路,剩余加速度应该定得大一些.以免列车进八坡道时,速度发生明显的下降.但是有一点必须明确:列车的最高运行速度愈大,则其剩余加速度应定得大一些,这不仅是列车实际运行的需要,而且就剩余功率系数而言,也不至于过大,可能实现.因为对于一定的剩余加速度,最高运行速度愈大,剩余功率系数就愈小(见图2)表2是作者初步的建议:对于不同的列车,剩余加速度不同的取值,及其对应的机车剩余功率系数这是一个很不成熟的建议,为的是抛砖引玉,引起大家对这一问题的议论.4关于街=1.1标准的讨论为了保证列车在不太长的距离内,在平道上加速至最高运行速度,以往还经常用另个标准来保证在时机车的剩余功率及剩余加速度.这个标准就是=1.1一,式中是列车在平道上的平衡速度这一标准所提供的剩余功率系数及剩余加速度究竟有多大?它的适用性如何?这是大家关心的问题按照这一标准,为了保证一时有剩余功率,列车在平道上的平衡速度不是一而应增至1.1一速度增加了10%,列车单位基本阻力亦随之增加10%,甚至更太些(具体数值可由车辆单位阻力公式计算得到),因此机车功率约要增加至l11.1=1.21倍,即剩余功率系数约为20%多一些:具体计算出剩余功率系数d后,即可由(5)或(6)式求得剩余加速度表3为对于不同列车的,=1.1标准所对应的剩余功率系数6及剩余加速度n值从表3可以看出,对于V=80300kra/h的货物列车及旅客列车,=1.1标准所对应的剩余功率系数为0,2l0.27;对于:120200knOb的不同速度挡的旅客列车,对应的剩余加速度分别在0.O10.02m/s之间.略为偏小一些,但仍有一定的实用价值,与笼统规定旅客列车的剩余加速度n=00】003m/相比,平糟=1.1.一的标准更便于具体操作,但要注意到这个标准略为偏低一些表3女=11标准所应对应臼乞a,n列车最高平道上列车剩余加建度机车运行速度平复f速度莉泉功率类别系数(1L/s)(ktwh)”n/h)客l20l3202280.0】,l40l54O2340013垣】60l0.0.O】7机20.220O2s0OI8生33o0.2700货运机车8o88O2jO)55考虑到列车在l,时的剩余加速度,机车应有功率举例5.I旅客列车.P=140km/h四轴电力机车,质量P=80,牵引,0辆客车(质量G:1100t)一=I40km/h,取列车剩余加速度=0.O15m/s,计算电力机车应有的功率.平道上列车的平衡速度为140km/h时,机车应有的功率:=(kW)以P=86t,G=1100t,0:9.86(N/kN),=6.06(N/kN)代人上式,得:2866kW?按表2,取a=0.O15m/s,对应的剩余功率系数d=26%,则机车应有的轮周功率为=%(1+d)=曲561.26=361lkW牵引电动机输出功辜应为:36kW?若取0=O.02m/s6.则=36%.牵引电动机输出功率应为3977kW?若按=1.1r标准计算,按表3,对直:140km/h,n=0.O13m/s,:23.4%牵引电动机输出功率应为2866(1+0234)/098=3608kW5.2旅客列车.=12.Okm/h用六轴内燃机车牵引,机车质量户=138t,一丁丁可内燃机车1998年牵引2O辆客车,G=1100t.=120km/h时取剩余加速上式,得No=2610kW,?按表2,取a=O.01m/s2,对应的剩余功率系数a=48%,则机车应有的轮周功率为N=No1.48=3862IW.取(轮周功率/柴油机功率):0.8,则柴油机装车功率iv,=3862/08=4828kW(6566马力).两台东风4B型内燃机车的柴油机装车功率为4852kW(66OO马力),恰好满足上述要求?若取a=0.oo5r,可由表1查得对应的=24%,则两台柴油机的装车功率应为4045kW(55OO马力).两台东风B型内燃机车柴油机功率尚有807kW(1100马力)富裕.6结论通过以上分析计算,可以得到如下结论:(1)剩余加速度的选定,受到剩余功率系数的限制.剩余功率系数不仅与剩余加速度有关,而且与列车最高运行速度有关对于一定的剩余加速度,列车最高运行速度愈大,需要的剩余功率系数愈小.(2)对于一不超过2ookm/h的旅客列车,剩余加速度a应为0.010.o3r,对应的剩余功率系数约为O.2304一较高的列车,o应取较高值.(3)对于=80km/h的货物列车,剩余加速度宜取为O.01m/s.对于一(80km/h的列车及较平坦的线路,0可取为0.OO5m/$2c(4)对于较平坦的线路,剩余加速度可取较小值;反之则宜取较大值.(5)衡=1.1标准,对于=120200km/h的旅客列车,=0010.O2m/s2,剩余加速度稍嫌不足.【上接第29页】因轮缘磨耗发生轮缘旋修由306件减至183件,倒轮由42件减至3O件,换轮由35件减至23件,下降幅度分别为40%,28.6%,343%,轮缘磨耗严重的问题得到了有效控制5结束语轮缘固态润滑较油,脂润滑更能适应铁路运输高速,重载的要求.铁道部科技司1996年8月份召开会议