列车牵引计算-绪论

1、列车牵引计算列车牵引计算2013.72013.7李占株李占株列车牵引计算的作用列车牵引计算的作用-轨道交通技术的基础轨道交通技术的基础轨道交通系统轨道交通系统线路线路(工务工务)机车车辆机车车辆(机辆机辆)供电供电(电务电务)通信信号通信信号(通号通号)列车运行计算列车运行计算运输组织优化运输组织优化列车运行图列车运行图车站作业计划车站作业计划发L加S运S运V课程要求课程要求1 1、铁路、铁路列车运行过程中列车运行过程中关于关于牵引计算牵引计算的的基础知识，包括机车牵引力、机车车辆基础知识，包括机车牵引力、机车车辆阻力、线路阻力与列车制动力的计算方阻力、线路阻力与列车制动力的计算方法；法；2

2、2、列车运动方程建立原理、列车运行速、列车运动方程建立原理、列车运行速度时分解算、列车运行模拟等基本知识；度时分解算、列车运行模拟等基本知识；3 3、列车运行计算在铁路设计与运营管理、列车运行计算在铁路设计与运营管理中的应用。中的应用。教材及教学参考书教材及教学参考书 n毛保华主编，毛保华主编，列车运行计算与设计列车运行计算与设计, 人民交通出版人民交通出版社，社，2008年。年。n饶忠主编，列车牵引计算饶忠主编，列车牵引计算(第二版第二版), 中国铁道出版中国铁道出版社，社，2006。n孙中央主编，列车牵引计算规程实用教程，中国孙中央主编，列车牵引计算规程实用教程，中国铁道出版社，铁道出版社

3、，2005。n列车牵引计算规程列车牵引计算规程，铁道部科学研究院，铁道部科学研究院，1999。n饶忠主编，列车制动，中国铁道出版社，饶忠主编，列车制动，中国铁道出版社，1998。课程教学计划课程教学计划 绪论绪论 机车牵引力及其计算机车牵引力及其计算 列车运行阻力及其计算列车运行阻力及其计算 列车制动力计算列车制动力计算 合力曲线、运动方程及时分解算合力曲线、运动方程及时分解算 列车制动问题解算列车制动问题解算 列车运行计算在铁路设计与管理中的应用列车运行计算在铁路设计与管理中的应用 列车能耗计算及节能技术列车能耗计算及节能技术 牵引重量的确定牵引重量的确定第一部分第一部分 理论课理论课(26

4、学时学时)第二部分第二部分 实验实验 (4学时学时)实验一：实验一：104阀性能试验阀性能试验检查检查104阀各项性能指标是否符合技术要求；阀各项性能指标是否符合技术要求；掌握掌握104阀性能试验的方法阀性能试验的方法,了解了解104阀的常见故阀的常见故障，并初步学会分析故障原因。障，并初步学会分析故障原因。实验二：闸瓦间隙自动调整器性能试验实验二：闸瓦间隙自动调整器性能试验熟悉试验台的构造熟悉试验台的构造,检查检查ST-600型闸瓦间隙自动型闸瓦间隙自动 调整器是否符合技术要求；调整器是否符合技术要求；掌握掌握ST-600型闸瓦间隙自动调整器性能试验的方型闸瓦间隙自动调整器性能试验的方法。法

5、。1 1、 “ “列车牵引计算列车牵引计算”研究的主要内容研究的主要内容 研究铁路研究铁路列车在外力的作用下沿轨道运行及其相关问题列车在外力的作用下沿轨道运行及其相关问题。 以以力学力学为基础，以科学为基础，以科学实验实验和先进操纵和先进操纵经验经验为依据，分为依据，分析列车运行过程中的各种现象和原理，并以此解算铁路析列车运行过程中的各种现象和原理，并以此解算铁路运营和设计上的一些主要技术和技术经济问题。运营和设计上的一些主要技术和技术经济问题。主要内容主要内容： 研究列车运动过程中的各种力，说明这些力产生的原因、研究列车运动过程中的各种力，说明这些力产生的原因、过程、变化规律及计算方法等；列

6、车运行速度和时分；过程、变化规律及计算方法等；列车运行速度和时分；牵引重量；列车制动问题，如制动能力，距离，初速；牵引重量；列车制动问题，如制动能力，距离，初速；机车能耗；列车运行模拟计算。机车能耗；列车运行模拟计算。绪绪 论论阻力及其模型阻力及其模型 机车内部阻力机车内部阻力(internal resistance) 与轴重相关的阻力与轴重相关的阻力(轴颈阻力轴颈阻力,Journal friction) 与速度相关的阻力与速度相关的阻力(轮缘阻力轮缘阻力,flange resistance) 与速度平方相关的阻力与速度平方相关的阻力(空气阻力空气阻力,air resistance) 曲线阻力

7、曲线阻力(curve resistance) 坡度阻力坡度阻力(grade resistance) 加速度阻力加速度阻力(acceleration resistance) 起动惯性阻力起动惯性阻力(inertia-starting resistance)各类阻力各类阻力Davis 方程方程 (1948)Ru=1.3+(29/w)+(b*V)+(C*A*V2/w*n) w: 轴重轴重(吨吨), n: 轴数轴数b: 经验系数经验系数,与轮缘、冲击、摇晃、震荡有关与轮缘、冲击、摇晃、震荡有关A: 机车车辆的面积机车车辆的面积(m2)C: 系数，与机车车辆前端形状有关系数，与机车车辆前端形状有关V：速

8、度：速度(mph)空车空车重车重车列车单位阻力列车单位阻力典型的牵引曲线典型的牵引曲线不同条件下需要的牵引力不同条件下需要的牵引力转速与牵引力转速与牵引力 动力集中式动力集中式u 电力机车电力机车 u 内燃机车内燃机车u 蒸汽机车蒸汽机车 （19881988年停产）年停产）棚车、敞车、平车、保温车、罐车等棚车、敞车、平车、保温车、罐车等 动力分散式动力分散式 列车分类列车分类( (按牵引力的分布方式按牵引力的分布方式) )动力分散技术示意图动力分散技术示意图动力集中和分散的比较动力集中和分散的比较动力集中和分散的比较动力集中和分散的比较CRH5动车组编组形式动车组编组形式8辆编组5动3拖2 2

9、、列车牵引计算的应用、列车牵引计算的应用 运营组织方面运营组织方面 列车提速，运行图编制、事故分析、运输方案。列车提速，运行图编制、事故分析、运输方案。 机车运用（运营）部门机车运用（运营）部门 信号机布局信号机布局 运营费计算运营费计算 列车供电方面列车供电方面 列车自动操纵方面列车自动操纵方面(ATO)(ATO)：定时、定点停车、节定时、定点停车、节能、舒适能、舒适 为列车实际运行制定列车区间运行为列车实际运行制定列车区间运行标尺标尺即即运行时分。运行时分。 线路通过能力，包括区间追踪列车间隔时线路通过能力，包括区间追踪列车间隔时间和车站间隔时间间和车站间隔时间 车站折返能力车站折返能力

10、车站出入段和平面交叉通过能力车站出入段和平面交叉通过能力运营组织方面运营组织方面确定不同种类列车站间运行时分确定不同种类列车站间运行时分典型的时分曲线 为列车司机制定为列车司机制定机车操纵机车操纵(驾驶驾驶)图图，可以提高效率和保证安全；，可以提高效率和保证安全； 如设置车载设备功能可以预先或如设置车载设备功能可以预先或实时进行牵引计算，保证列车安实时进行牵引计算，保证列车安全运行。全运行。机车优化操纵机车优化操纵运行图编制工具运行图编制工具验证、评价、分析验证、评价、分析更加细微的运行图计算实验技术更加细微的运行图计算实验技术确定列车追踪间隔确定列车追踪间隔能力与正点率之间的关系列车运行行为

11、分析列车运行行为分析信号闭塞方式比较信号闭塞方式比较车站列车折返间隔车站列车折返间隔 手算手算：传统上，列车运行计算是基于：传统上，列车运行计算是基于手工手工的。手工计算精度差、效率低，的。手工计算精度差、效率低，工程师们一直在探讨更有效的方法。工程师们一直在探讨更有效的方法。 电算电算：80年代初，用年代初，用计算机模拟计算机模拟手工手工计算过程；计算过程； 90年代以后年代以后：寻求在：寻求在精度精度和和通用性通用性方方面的改善。面的改善。 计算机技术（内存、主频、计算机技术（内存、主频、界面）。界面）。3 3、列车运行计算的特点及其发展、列车运行计算的特点及其发展列车运行计算的方法列车运

12、行计算的方法4、列车列车牵引计算规牵引计算规程程列车牵引计算规程列车牵引计算规程与本课程的关系：与本课程的关系： 规定了规定了计算方法计算方法和使用数据的和使用数据的标准标准； 包括：机车车辆的计算公式和图表，计算牵引重包括：机车车辆的计算公式和图表，计算牵引重量、绘制速度线、时间线、确定区间运行时分的量、绘制速度线、时间线、确定区间运行时分的原则和方法等。原则和方法等。 牵规牵规适用于标准轨距适用于标准轨距1435mm铁路列车的牵铁路列车的牵引计算引计算 牵规牵规的的修订和改进修订和改进 1957：蒸汽机车牵引计算规程蒸汽机车牵引计算规程 1982：内燃、电力和蒸汽牵引并存。：内燃、电力和蒸

13、汽牵引并存。 1998：全面修订、补充：全面修订、补充 全面采用了以全面采用了以国际单位制国际单位制为基础的国家法定计量单位制；为基础的国家法定计量单位制； 增加了新型机车车辆的数据和曲线，修改和增加了新型内、增加了新型机车车辆的数据和曲线，修改和增加了新型内、电机车的单位基本阻力公式；电机车的单位基本阻力公式； 修订了内、电机车粘着系数和小半径曲线粘着系数的计算公修订了内、电机车粘着系数和小半径曲线粘着系数的计算公式；式； 修订和增加了内燃机车牵引力修正系数；修订和增加了内燃机车牵引力修正系数； 修订和增加牵引质量修订和增加牵引质量( (牵引重量牵引重量) )计算公式；计算公式； 增加滚动轴

14、承货车和新型客车的单位基本阻力公式；增加滚动轴承货车和新型客车的单位基本阻力公式； 增加了高磷铸铁闸瓦、低摩合成闸瓦、高摩合成闸瓦和客车增加了高磷铸铁闸瓦、低摩合成闸瓦、高摩合成闸瓦和客车盘形制动闸片的摩擦系数和闸瓦压力的计算公式；盘形制动闸片的摩擦系数和闸瓦压力的计算公式； 修订了客、货列车制动空走时间和机车单机空走时间的计算修订了客、货列车制动空走时间和机车单机空走时间的计算公式；公式； 明确地规定明确地规定“以电算为主以电算为主”。 修改、补充和增加的内容修改、补充和增加的内容主要物理量的单位及取值规定主要物理量的单位及取值规定主要物理量的名称主要物理量的名称 单单 位位 取取 值值 规

15、规 定定 区间距离区间距离km取至取至2位小数位小数坡段长度坡段长度m以整数计以整数计坡道坡度坡道坡度取至取至2位小数位小数牵引力、制动力牵引力、制动力kN取至取至1位小数位小数单位牵引力、单位阻力、单位牵引力、单位阻力、单位制动力单位制动力N/kN取至取至2位小数位小数速度速度km/h取至取至1位小数位小数区间运行时间区间运行时间min取至取至1位小数位小数对列车运行有直接影响的力对列车运行有直接影响的力 n机车牵引力机车牵引力F n列车运行阻力列车运行阻力W n列车制动力列车制动力B 三种工况：三种工况： (1)牵引运行。作用于列车上的力有机车牵引力牵引运行。作用于列车上的力有机车牵引力F和列车运行阻力和列车运行阻力W，其合力，其合力C =