列車牽引計算

1、第二講 牽引計算 由通過能力引入牽引計算的意義：由通過能力引入牽引計算的意義：14401440 (/ d)TTZWFBHTTNTtttt對需要運需要運行速度行速度需要牽需要牽引計算引計算需要分需要分析受力析受力研究列車在外力作用下一系列與行車有關(guān)的問題。研究列車在外力作用下一系列與行車有關(guān)的問題。本講主要內(nèi)容 一、牽引計算定義、內(nèi)容及目的二、列車受力分析三、牽引質(zhì)量的計算與檢算四、列車運行速度與時分解算 研究列車在外力作用下一系列與行車研究列車在外力作用下一系列與行車有關(guān)的問題。有關(guān)的問題。1 1 什么叫牽引計算？什么叫牽引計算？一、牽引計算定義、內(nèi)容及目的1) 計算牽引質(zhì)量（牽引噸數(shù)）計算牽

2、引質(zhì)量（牽引噸數(shù)） 包括列車質(zhì)量、牽引輛數(shù)、牽引凈載和列車長度包括列車質(zhì)量、牽引輛數(shù)、牽引凈載和列車長度2) 計算列車運行時分計算列車運行時分 列車在站間的運行的時間。列車在站間的運行的時間。3) 計算列車運行速度計算列車運行速度4) 研究列車制動問題研究列車制動問題5) 計算能源、燃料的消耗，牽引機械功、阻力等；計算能源、燃料的消耗，牽引機械功、阻力等；2 2 牽引計算的內(nèi)容牽引計算的內(nèi)容 確定牽引定數(shù)確定牽引定數(shù)3 3 牽引計算的目的牽引計算的目的1 何謂列車牽引定數(shù)何謂列車牽引定數(shù)? 答：列車牽引定數(shù)是列車運行圖規(guī)定的某一區(qū)段固答：列車牽引定數(shù)是列車運行圖規(guī)定的某一區(qū)段固定機車類型及列車

3、種類的機車定機車類型及列車種類的機車牽引質(zhì)量牽引質(zhì)量。2 列車牽引定數(shù)如何確定？列車牽引定數(shù)如何確定？答：應(yīng)根據(jù)機車牽引力、區(qū)段內(nèi)線路狀況及其設(shè)備答：應(yīng)根據(jù)機車牽引力、區(qū)段內(nèi)線路狀況及其設(shè)備條件確定列車牽引定數(shù)。條件確定列車牽引定數(shù)。 1 種類作用在列車上的力可分為三種：1) 機車牽引力：機車牽引力： 發(fā)動機產(chǎn)生的發(fā)動機產(chǎn)生的 （司機可控）（司機可控） ；2) 列車運行阻力：列車運行阻力： 線路條件和外部環(huán)境造成的線路條件和外部環(huán)境造成的 （司機不可控）（司機不可控） W；3) 列車制動力：列車制動力： 制動設(shè)備產(chǎn)生的制動設(shè)備產(chǎn)生的 （司機可控）（司機可控） B； 二、作用在列車上的力1）牽引

4、力的三種形式牽引力的三種形式 2 機車牽引力發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力指示牽引力輪周牽引力機車動輪輪軸車鉤牽引力拖掛貨物的車鉤最小最小最大最大居中居中2 2）機車牽引力的形成）機車牽引力的形成 機車牽引力是由機車動機車牽引力是由機車動力裝置傳給機車動輪以力裝置傳給機車動輪以旋轉(zhuǎn)力矩，通過動輪與旋轉(zhuǎn)力矩，通過動輪與鋼軌的相互作用而產(chǎn)生，鋼軌的相互作用而產(chǎn)生，力的作用方向與列車的力的作用方向與列車的運動方向相同，力的大運動方向相同，力的大小由司機根據(jù)需要控制。小由司機根據(jù)需要控制。 粘著牽引力粘著牽引力1000(N)jFP g3 3）限制條件）限制條件其中，其中，j為為粘著系數(shù)粘著系數(shù) 機車牽引力是依靠鋼

5、軌對車輪的反作用力形成的，這個作機車牽引力是依靠鋼軌對車輪的反作用力形成的，這個作用力依靠輪軌之間的摩擦系數(shù)產(chǎn)生。用力依靠輪軌之間的摩擦系數(shù)產(chǎn)生。 此處的摩擦系數(shù)稱為粘著系數(shù)。此處的摩擦系數(shù)稱為粘著系數(shù)。 粘著牽引力粘著牽引力體現(xiàn)為能力值，即輪周牽引力所能達到的最大值。體現(xiàn)為能力值，即輪周牽引力所能達到的最大值。機車自重機車自重為什么把為什么把j稱作粘著系數(shù)，而不是滾動摩擦系數(shù)？稱作粘著系數(shù)，而不是滾動摩擦系數(shù)？ 滾動摩擦系數(shù)和列車運行速度無關(guān)，而滾動摩擦系數(shù)和列車運行速度無關(guān)，而j受很多受很多因素影響，不僅與動輪輪踏面和鋼軌材質(zhì)與表面狀況因素影響，不僅與動輪輪踏面和鋼軌材質(zhì)與表面狀況有關(guān)，還

6、和行車速度、機車有關(guān)部件狀態(tài)等有關(guān)。有關(guān)，還和行車速度、機車有關(guān)部件狀態(tài)等有關(guān)。 120.2410085.90.2487520jjVV國產(chǎn)各型電力機車國產(chǎn)各型電傳動內(nèi)燃機車因此，因此，j應(yīng)該稱作粘著系數(shù)，而不是稱作滾動摩擦系數(shù)。應(yīng)該稱作粘著系數(shù)，而不是稱作滾動摩擦系數(shù)。 跟跟V有關(guān)有關(guān)高速鐵路動車組計算粘著系數(shù)v我國目前投入使用的CRH系列動車組是在引進國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。國外高速列車動車組的計算粘著系數(shù)的試驗公式為： 粘著牽引力限制粘著牽引力限制 粘著牽引力為能力值，即輪周牽引力所能達到的最大值。粘著牽引力為能力值，即輪周牽引力所能達到的最大值。因此，輪周牽引力不能大于機車所能產(chǎn)

7、生的粘著牽引力，因此，輪周牽引力不能大于機車所能產(chǎn)生的粘著牽引力，稱為粘著牽引力限制。稱為粘著牽引力限制。輪周牽引力達到粘著牽引力值后，機車動輪會打滑，造成輪周牽引力達到粘著牽引力值后，機車動輪會打滑，造成輪軌擦傷與磨耗。輪軌擦傷與磨耗。 電力機車由接觸網(wǎng)取得電能，我國的電力機車的牽引電動機一般為直流串激電動機。 F=f(V)曲線，即機車曲線，即機車輪周牽引力與運行速輪周牽引力與運行速度相互關(guān)系的曲線，度相互關(guān)系的曲線，通常由試驗得到。通常由試驗得到。4 4）機車牽引性能曲線）機車牽引性能曲線電力機車牽引特性曲線電機持續(xù)電機持續(xù)電流發(fā)熱電流發(fā)熱條件限制條件限制粘著條件粘著條件限制限制電動機牽電

8、動機牽引力限制引力限制電動機牽電動機牽引力限制引力限制A 點 對 應(yīng) 的點 對 應(yīng) 的速度稱為最速度稱為最低計算速度低計算速度A點對應(yīng)的牽點對應(yīng)的牽引力稱為最大引力稱為最大計算牽引力計算牽引力電力機車進行起動檢算電力機車進行起動檢算時，取速度為零時的粘時，取速度為零時的粘著牽引力為計算起動牽著牽引力為計算起動牽引力引力Fq。少數(shù)機型則取起動電流少數(shù)機型則取起動電流限制的牽引力為計算起限制的牽引力為計算起動牽引力。動牽引力。電力機車牽引性能參數(shù)表電力機車牽引性能參數(shù)表（牽引計算中用到（牽引計算中用到 ）韶山韶山4(SS4)型電力機車是由各自獨立且又互相聯(lián)系的兩節(jié)車組成，型電力機車是由各自獨立且又

9、互相聯(lián)系的兩節(jié)車組成，每節(jié)車均為一個完整的系統(tǒng)。每節(jié)車有兩個兩軸轉(zhuǎn)向架。每節(jié)車均為一個完整的系統(tǒng)。每節(jié)車有兩個兩軸轉(zhuǎn)向架。 內(nèi)燃機車上的內(nèi)燃機產(chǎn)生的牽引力性能不適合于內(nèi)燃機車上的內(nèi)燃機產(chǎn)生的牽引力性能不適合于牽引特性（理想的恒功雙曲線形式）。因此通過傳動牽引特性（理想的恒功雙曲線形式）。因此通過傳動裝置轉(zhuǎn)化為所需要的牽引特性。裝置轉(zhuǎn)化為所需要的牽引特性。原因：轉(zhuǎn)速低功率低，但列車起動時需要的牽引力原因：轉(zhuǎn)速低功率低，但列車起動時需要的牽引力大，存在矛盾。大，存在矛盾。內(nèi)燃機車的牽引特性曲線粘著條件粘著條件限制限制柴 油 機柴 油 機功 率 與功 率 與轉(zhuǎn) 速 有轉(zhuǎn) 速 有關(guān) ， 四關(guān) ， 四種

10、 轉(zhuǎn) 速種 轉(zhuǎn) 速對 應(yīng) 條對 應(yīng) 條曲線曲線干線內(nèi)燃機車牽引性能參數(shù)表干線內(nèi)燃機車牽引性能參數(shù)表 周圍空氣溫度修正周圍空氣溫度修正海拔修正海拔修正隧道影響的牽引力修正隧道影響的牽引力修正內(nèi)燃機車功率修正內(nèi)燃機車功率修正內(nèi)燃機車的柴油機有效功率與進入汽缸的空氣量有關(guān)。內(nèi)燃機車的柴油機有效功率與進入汽缸的空氣量有關(guān)。在大氣壓力較低的高原或高溫地區(qū)及長隧道內(nèi)，機車在大氣壓力較低的高原或高溫地區(qū)及長隧道內(nèi)，機車功率會有所降低。此時，應(yīng)對機車牽引力進行修正，功率會有所降低。此時，應(yīng)對機車牽引力進行修正，修正系數(shù)由試驗確定。修正系數(shù)由試驗確定。 蒸汽機車的牽引特性曲線 1988年已經(jīng)停止年已經(jīng)停止生產(chǎn)，

11、現(xiàn)在技術(shù)生產(chǎn)，現(xiàn)在技術(shù)政策是：用好現(xiàn)政策是：用好現(xiàn)有的蒸汽機車。有的蒸汽機車。屬于淘汰系列，屬于淘汰系列，作為了解內(nèi)容。作為了解內(nèi)容。高速動車組牽引特性曲線 v動力分散型動車組及動力集中型動車組提高 。v高速動車組的牽引力大小取決于動車組總功率，而動車組所需功率可根據(jù)牽引質(zhì)量和速度目標值的大小，通過配置相應(yīng)的動車組合來。v圖為我國CRH1型動車組的牽引特性曲線 低速范圍內(nèi)，受起動電流 的限制；速度增大后， 受牽引電機功率的限制。CRH高速動車組牽引性能參數(shù)表機車：俗稱火車頭。機車：俗稱火車頭。 車輛：車廂、車皮。分為客車與貨車兩種。車輛：車廂、車皮。分為客車與貨車兩種。 車列：若干車輛聯(lián)掛成一

12、串。車列：若干車輛聯(lián)掛成一串。 列車：機車車列。列車：機車車列。（1 1）有關(guān)的幾個名詞）有關(guān)的幾個名詞3 列車運行阻力(2）列車阻力）列車阻力v列車運行時，作用在列車上的阻止列車運行且不能由司機控制的外力，稱為列車阻力，以W表示。v列車阻力W是機車阻力W和車輛阻力 W之和。v試驗表明，作用在機車、車輛上的阻力與其質(zhì)量成正比，故在牽引計算中采用單位阻力來計算總阻力。 基本阻力基本阻力 列車在空曠地段沿平直軌道運行時所遇到的阻列車在空曠地段沿平直軌道運行時所遇到的阻力，在列車運行中總是存在的。力，在列車運行中總是存在的。 （列車在任何情況下都要受到的阻力，實質(zhì)上是（列車在任何情況下都要受到的阻力

13、，實質(zhì)上是多種復(fù)雜阻力的綜合。一般通過試驗來確定。）多種復(fù)雜阻力的綜合。一般通過試驗來確定。） 附加阻力附加阻力 列車在非空曠平直的軌道上運行時所受到的額列車在非空曠平直的軌道上運行時所受到的額外阻力，外阻力，如：坡道附加阻力、曲線附加阻力、隧道如：坡道附加阻力、曲線附加阻力、隧道附加阻力。附加阻力。 起動阻力：列車起動時的阻力。起動阻力：列車起動時的阻力。 （3 3）運行阻力分類）運行阻力分類a.軸頸與軸承之間的摩擦阻力軸頸與軸承之間的摩擦阻力滑動軸承：滑動軸承：與潤滑油的性質(zhì)有關(guān)，隨著速度的升高和與潤滑油的性質(zhì)有關(guān)，隨著速度的升高和溫度的上升，阻力變小。溫度的上升，阻力變小。滾動軸承：滾動

14、軸承：不借助油的潤滑，而是靠滾珠的滾動，因不借助油的潤滑，而是靠滾珠的滾動，因而阻力很小。而阻力很小。 （4 4）基本阻力）基本阻力 基本阻力的構(gòu)成b.輪軌摩擦面產(chǎn)生的阻力輪軌摩擦面產(chǎn)生的阻力 車輪在鋼軌上滑動（橫向、縱向）產(chǎn)生的滾動摩擦車輪在鋼軌上滑動（橫向、縱向）產(chǎn)生的滾動摩擦力。力。 車輪在鋼軌上滾動造成的滾動摩擦力。車輪在鋼軌上滾動造成的滾動摩擦力。 沖擊與振動阻力沖擊與振動阻力（軌道不平順與車輪踏面擦傷等引（軌道不平順與車輪踏面擦傷等引起）。起）。 c.空氣阻力空氣阻力 列車運行時受到前方空氣的壓力，其大小與機車的外列車運行時受到前方空氣的壓力，其大小與機車的外形有關(guān)。形有關(guān)。 車輛

15、與車輛之間的空隙里造成空氣的渦流而產(chǎn)生阻力車輛與車輛之間的空隙里造成空氣的渦流而產(chǎn)生阻力。 尾部空氣稀薄造成相對真空而產(chǎn)生的吸力。尾部空氣稀薄造成相對真空而產(chǎn)生的吸力。 常數(shù)常數(shù)a、b、c由試驗確定，由試驗確定，V為列車運行速度為列車運行速度(km/h)。我國的基本阻力公式是在運行速度不小于我國的基本阻力公式是在運行速度不小于10km/h、外溫、外溫不低于不低于10、風速不大于、風速不大于5m/s的條件下試驗得出的。的條件下試驗得出的。 20(N / )abVcVt一般采用下列形式的經(jīng)驗公式：一般采用下列形式的經(jīng)驗公式： 基本阻力的基本公式 常用機車的單位基本阻力 車輛的單位基本阻力 高速動車

16、組單位阻力基本公式： 列車基本阻力及其單位基本阻力 000000000(N)(N/t)WWWPGWPGPGPG牽引質(zhì)量牽引質(zhì)量G在后面的課程中再具體學(xué)習。在后面的課程中再具體學(xué)習。引起因素引起因素（4 4）曲線附加阻力）曲線附加阻力 列車在曲線上運行比在直線上運行的阻力大，增大的部列車在曲線上運行比在直線上運行的阻力大，增大的部分稱為曲線附加阻力。引起曲線附加阻力的因素主要有：分稱為曲線附加阻力。引起曲線附加阻力的因素主要有： a . 有些車輪輪緣壓向外側(cè)鋼軌，有些車輪輪緣壓向內(nèi)有些車輪輪緣壓向外側(cè)鋼軌，有些車輪輪緣壓向內(nèi)側(cè)鋼軌，使輪緣與鋼軌之間產(chǎn)生額外摩擦。側(cè)鋼軌，使輪緣與鋼軌之間產(chǎn)生額外摩

17、擦。 b . 在離在離 ( 向向 ) 心力作用下，車輪向外心力作用下，車輪向外 ( 內(nèi)內(nèi) ) 側(cè)移動，側(cè)移動，輪軌間產(chǎn)生額外橫向滑動。輪軌間產(chǎn)生額外橫向滑動。 向內(nèi)側(cè)滑動向內(nèi)側(cè)滑動向外側(cè)滑動向外側(cè)滑動c . 由于曲線上內(nèi)外軌長度不同，而同一軸上的內(nèi)、外由于曲線上內(nèi)外軌長度不同，而同一軸上的內(nèi)、外股鋼軌上的兩車輪的滾動半徑相同，增加了車輪與鋼軌間股鋼軌上的兩車輪的滾動半徑相同，增加了車輪與鋼軌間的縱向滑動。的縱向滑動。 長長短短d . 進入曲線后，轉(zhuǎn)向架圍繞心盤轉(zhuǎn)動時，上下心盤之進入曲線后，轉(zhuǎn)向架圍繞心盤轉(zhuǎn)動時，上下心盤之間產(chǎn)生的摩擦，軸瓦與軸頸之間摩擦加劇。間產(chǎn)生的摩擦，軸瓦與軸頸之間摩擦加劇

18、。 轉(zhuǎn)向架與車體之間相對轉(zhuǎn)動，上轉(zhuǎn)向架與車體之間相對轉(zhuǎn)動，上下心盤之間產(chǎn)生的摩擦下心盤之間產(chǎn)生的摩擦由上述原因增加的阻力與曲線半徑、列車運由上述原因增加的阻力與曲線半徑、列車運行速度、外軌超高、軌距加寬量、機車車輛的固行速度、外軌超高、軌距加寬量、機車車輛的固定軸距和軸荷載等許多因素有關(guān)。難于用理論公定軸距和軸荷載等許多因素有關(guān)。難于用理論公式計算，通常采用試驗方法，得出以曲線半徑式計算，通常采用試驗方法，得出以曲線半徑 R 為函數(shù)的試驗公式。為函數(shù)的試驗公式。 計算公式計算公式r600(N/t)gRr10.5(N/t)yLgLLLy時：時：曲線總偏角不同，但曲線總偏角不同，但列車所受總阻力不

19、變，列車所受總阻力不變，平均單位曲線附加阻平均單位曲線附加阻力也不變力也不變lLyLrL600(N/t)yLgRL yryLL10.510.5(N/t)LLLLgg LLLy時：時：lLyL曲線總偏角不同，列曲線總偏角不同，列車所受總阻力在變化，車所受總阻力在變化，平均單位曲線附加阻平均單位曲線附加阻力也在變化力也在變化rL10.5(N/t)Lg列車同時位于多個曲線上列車同時位于多個曲線上時（列車全長范圍內(nèi)的時（列車全長范圍內(nèi)的曲線轉(zhuǎn)角總和為曲線轉(zhuǎn)角總和為）：）：該公式為統(tǒng)一公式，適用于上述三種情況。該公式為統(tǒng)一公式，適用于上述三種情況。 20.000011.3sssssL vL既有線： 新線

20、：(5) (5) 隧道附加阻力隧道附加阻力來源：空氣阻力。來源：空氣阻力。 (6) (6) 坡道附加阻力坡道附加阻力 2()FqgiN21000tan(N)Fqg10001000 tanhil2(/ t)iFqgii gNqq(7)(7)附加阻力換算坡度和加算坡度附加阻力換算坡度和加算坡度 附加阻力換算坡度附加阻力換算坡度 rrssigig曲線附加阻力換算坡度隧道附加阻力換算坡度 附加阻力的加算坡度附加阻力的加算坡度 jrsiiii jirs 單位加算阻力單位加算阻力 潤滑油薄膜變薄潤滑油薄膜變薄溫度低粘度大增加摩擦溫度低粘度大增加摩擦鋼軌變形大，滾動阻力大鋼軌變形大，滾動阻力大靜態(tài)慣性靜態(tài)慣

21、性 (8)(8)起動阻力起動阻力（1 1）來源）來源（2 2）計算公式）計算公式根據(jù)我國試驗結(jié)果，列車的起動阻力采用如下公式計算，根據(jù)我國試驗結(jié)果，列車的起動阻力采用如下公式計算，式中已包括起動時的基本阻力及起動附加阻力。式中已包括起動時的基本阻力及起動附加阻力。 q”=max(5g，（3+0.4iq)g)a. 定義定義 制動就是把列車動能轉(zhuǎn)移到別處。因而可用轉(zhuǎn)移制動就是把列車動能轉(zhuǎn)移到別處。因而可用轉(zhuǎn)移動能的方法。動能的方法。b. 動能轉(zhuǎn)移為可用能動能轉(zhuǎn)移為可用能 電力機車的再生制動屬于此類；電力機車的再生制動屬于此類；c. 動能轉(zhuǎn)移為非可用能動能轉(zhuǎn)移為非可用能 液力內(nèi)燃機車的液力制動屬此類

22、。液力內(nèi)燃機車的液力制動屬此類。 電力機車的電阻制動即屬此類。電力機車的電阻制動即屬此類。4 列車制動力從動能轉(zhuǎn)移方式上分從動能轉(zhuǎn)移方式上分（1）列車制動方法分類）列車制動方法分類a. 粘著制動粘著制動 由軌道間粘著力產(chǎn)生制動。由軌道間粘著力產(chǎn)生制動。b.非粘著制動非粘著制動 主要是高速列車主要是高速列車。 從制動方式上分（外力制動）如如“磁軌制動磁軌制動”或者或者“渦流軌道制動渦流軌道制動” （a） 緩解狀態(tài)（b） 制動狀態(tài)（2）空氣制動）空氣制動空氣制動原理空氣制動原理( (下頁圖下頁圖) )制動機緩解制動機制動自動制動機工作原理（動畫片）（動畫片）a） 制動力的形成制動力的形成 空氣制動

23、是由機車車輛上裝置的制動機實現(xiàn)的。空氣制動是由機車車輛上裝置的制動機實現(xiàn)的。b） 制動力的限制制動力的限制 空氣制動力是輪軌接觸點處的反作用力，因而受輪軌空氣制動力是輪軌接觸點處的反作用力，因而受輪軌間粘著力的限制。制動力大于粘著力允許的最大值時，車輪間粘著力的限制。制動力大于粘著力允許的最大值時，車輪將被閘瓦抱死，車輛沿軌道滑行，引起輪軌劇烈磨耗和擦傷將被閘瓦抱死，車輛沿軌道滑行，引起輪軌劇烈磨耗和擦傷。故制動力不得大于輪軌間的粘著力。故制動力不得大于輪軌間的粘著力。 制動力的形成及限制制動力的形成及限制閘瓦把車輪抱死，車輪沿軌道滑行，粘著系數(shù)更小，制閘瓦把車輪抱死，車輪沿軌道滑行，粘著系數(shù)

24、更小，制動力更小；動力更小；滑行造成鋼軌損傷?；性斐射撥墦p傷。 制動力超限的后果制動力超限的后果（3）電阻制動）電阻制動電阻制動原理電阻制動原理 電阻制動是利用列車在坡道上的下滑力帶動牽引電電阻制動是利用列車在坡道上的下滑力帶動牽引電動機電樞旋轉(zhuǎn)，使牽引電機變?yōu)榘l(fā)電機運行。如圖為電動機電樞旋轉(zhuǎn)，使牽引電機變?yōu)榘l(fā)電機運行。如圖為電阻制動的電路示意圖。阻制動的電路示意圖。電阻制動特性曲線電阻制動特性曲線 左圖為韶山左圖為韶山 3 型電力機車電阻制動特性曲線的外包線。型電力機車電阻制動特性曲線的外包線。右圖為東風右圖為東風 4B 型貨運內(nèi)燃機車電阻制動特性曲線的外包型貨運內(nèi)燃機車電阻制動特性曲線的

25、外包線（柴油機轉(zhuǎn)速為線（柴油機轉(zhuǎn)速為 850r/min) 電阻制動力需要值的確定電阻制動力需要值的確定 如果采用電阻制動控制列車按某一限制速度恒速下坡，如果采用電阻制動控制列車按某一限制速度恒速下坡，根據(jù)合力為零的條件，可以求出所需要的電阻制動力根據(jù)合力為零的條件，可以求出所需要的電阻制動力Bd(x)。 求得求得Bd(x)后，可按機型查相應(yīng)的電阻制動特性曲線后，可按機型查相應(yīng)的電阻制動特性曲線圖，若圖，若Bd(x)在圖中的使用范圍內(nèi)，說明可以用電阻制動在圖中的使用范圍內(nèi)，說明可以用電阻制動控制列車按限速保持恒速下坡；如果超出使用范圍，說控制列車按限速保持恒速下坡；如果超出使用范圍，說明除采用電

26、阻制動力外，還需輔以空氣制動，使列車不明除采用電阻制動力外，還需輔以空氣制動，使列車不超限速運行。超限速運行。 1）按限制坡度上以機車計算速度作等速運行為條件）按限制坡度上以機車計算速度作等速運行為條件 即列車在限制坡道上，以機車的計算速度作等速運即列車在限制坡道上，以機車的計算速度作等速運行時，所能牽引的行時，所能牽引的車列質(zhì)量車列質(zhì)量。三、牽引質(zhì)量的計算和檢算1 牽引質(zhì)量計算 單機牽引質(zhì)量單機牽引質(zhì)量00()(t)yjxxFPgiGgi注：注：Fj、0 0、”0 0均按計算速度均按計算速度V Vj j計算。計算。計算結(jié)果計算結(jié)果取取10t10t的整倍數(shù)，不足的整倍數(shù)，不足10t10t舍去。

27、舍去。多機牽引：一個以上的機車共同牽引車列。多機牽引：一個以上的機車共同牽引車列。計算公式如下計算公式如下 yj0jlJL0jl(1)() (t)FPgiGgi 多機牽引質(zhì)量（包括補機推送）多機牽引質(zhì)量（包括補機推送）注：注：Fj、0 0、”0 0均按計算速度均按計算速度V Vj j計算。計算。計算結(jié)果計算結(jié)果取取10t10t的整倍數(shù)，不足的整倍數(shù)，不足10t10t舍去。舍去。 2）按列車在平直道上以最高速度運行并保有一定的）按列車在平直道上以最高速度運行并保有一定的加速度余量為條件加速度余量為條件設(shè)列車最高速度為設(shè)列車最高速度為Vmax（km/h），此時機車牽引力為），此時機車牽引力為Fg（

28、N）、機車單位基本阻力為）、機車單位基本阻力為0g（N/t）、車輛單位）、車輛單位基本阻力為基本阻力為 0g” （N/t）、保有的加速度余量為）、保有的加速度余量為a 、牽、牽引質(zhì)量為引質(zhì)量為Gg（t），則），則扣除加速度余量后的機車牽引力扣除加速度余量后的機車牽引力 F 為為 FFg1000(P + Gg )(1 +)a (N) 列車運行阻力列車運行阻力W為為WP0g+Gg 0g” FW=0.06001060 .(t)1060gggFgPP aGa應(yīng)檢算所計算的牽引質(zhì)量是否受到下列條件限制：應(yīng)檢算所計算的牽引質(zhì)量是否受到下列條件限制： 起動條件的限制；起動條件的限制； 車站到發(fā)線有效長的限制

29、；車站到發(fā)線有效長的限制； 車鉤強度限制。車鉤強度限制。 （目前已不作檢算）（目前已不作檢算）2 牽引質(zhì)量檢算()( )yqqqqqqFPgiGgi（1）起動檢算）起動檢算()(t)yqqqqqqFPgiGgi注意：注意：iq為起動處的平均加算坡度值（為起動處的平均加算坡度值（）若若GqG時，列車可以起動；若時，列車可以起動；若 Gq G，列車不能起動，列車不能起動，應(yīng)根據(jù)具體情況降低牽引質(zhì)量應(yīng)根據(jù)具體情況降低牽引質(zhì)量G，或減小站坪設(shè)計坡度。，或減小站坪設(shè)計坡度。 （2）到發(fā)線有效長檢算）到發(fā)線有效長檢算已知車站到發(fā)線有效長為已知車站到發(fā)線有效長為Lyx ，可按下式檢算到發(fā)線長，可按下式檢算到

30、發(fā)線長度允許的牽引質(zhì)量度允許的牽引質(zhì)量Gyx。 式中式中 La 安全距離（安全距離（m），一般?。?，一般取 30m，重載線路可酌情，重載線路可酌情 增大；增大； Lyx 到發(fā)線有效長（到發(fā)線有效長（m）；）； Lj機車長度（機車長度（m； NJ列車中機車臺數(shù)。列車中機車臺數(shù)。 如果如果 GyxG，則牽引質(zhì)量不受到發(fā)線有效長限制。，則牽引質(zhì)量不受到發(fā)線有效長限制。 ()(t)yxyxaJJGLLN L q1spGqnq(1)psGnqq其中，其中，qp普通貨物車輛平均總質(zhì)量普通貨物車輛平均總質(zhì)量（包括車廂）（包括車廂），取，取78.998t。qs守車質(zhì)量，四軸守車為守車質(zhì)量，四軸守車為16 t，

31、兩軸守車為，兩軸守車為9 t。（即（即不裝貨物的空車。）不裝貨物的空車。） 3 貨物列車牽引輛數(shù)計算一般貨車由一般貨車由(n-1)個普通貨物車輛和一個守車組成；個普通貨物車輛和一個守車組成；4 貨物列車牽引凈載計算1( )jjGnqt 式中，qj每輛貨車平均凈載(t)，取56.865 t。 式中，式中，Lj機車長度（機車長度（m）；）；Lp每輛貨車平均長度每輛貨車平均長度(m)，取，取13.914；Ls守車長度（守車長度（m），四軸守車為），四軸守車為8.8 m，兩軸守車為，兩軸守車為7.7 m。 (1)(m)ljpsLLnLL 5 貨物列車長計算()pGnq 輛(t)jjGK G 式中式中K

32、j貨車凈載系數(shù)，取貨車凈載系數(shù)，取0.717。 6 新線設(shè)計中的簡化計算（1）貨物列車牽引輛數(shù)）貨物列車牽引輛數(shù)n：（2）貨物列車牽引凈載）貨物列車牽引凈載Gj：ljGLLq（3）反求列車長）反求列車長式中式中 q貨車平均每延米質(zhì)量貨車平均每延米質(zhì)量(t/m)，取，取5.677 t/m。 四、列車運行速度與時分解算主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1）列車運行狀態(tài)的分析）列車運行狀態(tài)的分析 2）單位合力曲線的計算、繪制和使用）單位合力曲線的計算、繪制和使用 3）運行速度與運行時分計算）運行速度與運行時分計算 機車的三種工況機車的三種工況a 牽引運行：此時作用在列車上的牽引力牽引運行：此時作用在列車上的牽引力

33、和運行阻力和運行阻力的合外力的合外力，單位合外力，單位合外力fwb 惰力運行：發(fā)動機關(guān)閉，列車靠慣性運行，此時列車惰力運行：發(fā)動機關(guān)閉，列車靠慣性運行，此時列車僅受運行阻力僅受運行阻力，合力，合力c 制動運行：此時列車受制動力制動運行：此時列車受制動力和運行阻力和運行阻力的作用的作用（）1列車運行狀態(tài)分析(一)、列車運動方程式 定義：機車牽引力、列車運行阻力、列車制動力共同作定義：機車牽引力、列車運行阻力、列車制動力共同作用于列車時，合外力與列車加（減）速的數(shù)學(xué)關(guān)系式。用于列車時，合外力與列車加（減）速的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 列車運行狀態(tài)列車運行狀態(tài) 列車加速運行列車加速運行 列車減速運行列車減速運行

34、 列車勻速運行列車勻速運行 1) 1) 前提假設(shè)前提假設(shè) 把列車看作質(zhì)點；把列車看作質(zhì)點； 不僅考慮質(zhì)點的平移運動，還應(yīng)考慮列車移動部分不僅考慮質(zhì)點的平移運動，還應(yīng)考慮列車移動部分的影響；的影響；2) 2) 推導(dǎo)原理推導(dǎo)原理 動能原理：在動能原理：在ds距離上，合外力所作的功等于距離上，合外力所作的功等于列車動能的增量。列車動能的增量。 2 列車運動方程式的推導(dǎo)及解算12dvcdt 3) 3) 列車運動方程式公式列車運動方程式公式a 三種工況下列車運動方程式的具體形式：三種工況下列車運動方程式的具體形式：01212()1212()1212()risdvCfwdtdvCwdtdvCbwdtwww

35、ww牽引運行惰力運行制動運行 215( )(min)5(min)12VVdVdVdVthccc83.33(km)(m)12VdVVdVsdsV dtcc b 求解求解t和和s；運行時分：運行時分：運行距離：運行距離： 單位合力單位合力c與工況、線路條件（曲線阻力、坡道阻力與工況、線路條件（曲線阻力、坡道阻力等）有關(guān)。單位合力等）有關(guān)。單位合力c=f(V) 因時、因地而異。因時、因地而異。c 求解求解t、s的實用方法的實用方法 i)直接積分法直接積分法 ii) 近似積分法，即數(shù)值積分法近似積分法，即數(shù)值積分法 iii) 圖解法圖解法1) 假設(shè)假設(shè) 在有限的速度間隔內(nèi)，單位合外力取平均速度的值在有

36、限的速度間隔內(nèi)，單位合外力取平均速度的值，即在這個速度間隔內(nèi)，合外力，即在這個速度間隔內(nèi)，合外力c是一個常數(shù)。將上述是一個常數(shù)。將上述兩式中的積分上、下限劃分為若干更小的速度間隔兩式中的積分上、下限劃分為若干更小的速度間隔V，假定每一個有限小的速度間隔內(nèi)的單位合力，假定每一個有限小的速度間隔內(nèi)的單位合力c為為常數(shù)（取常數(shù)（取V范圍內(nèi)平均速度時的單位合力）。設(shè)范圍內(nèi)平均速度時的單位合力）。設(shè)V間隔內(nèi)的初、末速為間隔內(nèi)的初、末速為V1、V2，則有，則有2.3.2所示的計算公所示的計算公式。式。 3 近似積分法解算列車運動方程式2) 根據(jù)積分過程可得根據(jù)積分過程可得 運行時分運行時分 21215()

37、VVpVVtc tt21222141.7()83.33mVVppVVVdVSCCSS（ ） 運行距離運行距離 (二)、單位合力曲線圖 合力曲線：列車在空曠平直地段運行時單位合外力與合力曲線：列車在空曠平直地段運行時單位合外力與速度的關(guān)系曲線。速度的關(guān)系曲線。應(yīng)當注意這時列車所受的力應(yīng)當注意這時列車所受的力不包括附加阻力不包括附加阻力；列車在不同工況（牽引、惰力或制動）下單位合力曲列車在不同工況（牽引、惰力或制動）下單位合力曲線構(gòu)成的圖形，即為線構(gòu)成的圖形，即為單位合力曲線圖單位合力曲線圖 。1 單位合力曲線的概念1) 牽引運行線：牽引運行線：2) 惰力運行線：惰力運行線：3) 限制運行線；限制

38、運行線；4) 制動運行線；制動運行線； a 空氣常用制動；空氣常用制動； b 電阻制動線；電阻制動線； c 空電并用制動：空電并用制動：(km/h)908070605040302010(N/t) 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 (N/t)CCV牽引牽引惰力惰力電電阻阻制制動動空氣與電空氣與電阻制動阻制動限速線限速線空氣制動空氣制動1）下坡限制速度：由制動條件限制的列車在下坡道上運）下坡限制速度：由制動條件限制的列車在下坡道上運行所允許的最高速度。行所允許的最高速度。2) 制動條件緊急制動的最大允許制

39、動距離為制動條件緊急制動的最大允許制動距離為800m。2 下坡限制速度的計算根據(jù)最新版的根據(jù)最新版的鐵路技術(shù)管理規(guī)程鐵路技術(shù)管理規(guī)程規(guī)定：規(guī)定：旅客列車旅客列車(含動車組含動車組)：最高運行速度最高運行速度120km/h，緊急制動距離為，緊急制動距離為800m；最高運行速度最高運行速度160km/h，緊急制動距離為，緊急制動距離為1400m；最高運行速度最高運行速度200km/h，緊急制動距離為，緊急制動距離為2000m。最高運行速度最高運行速度300km/h，緊急制動距離為，緊急制動距離為3700m。有關(guān)資料表明：有關(guān)資料表明：行郵列車：行郵列車：最高運行速度最高運行速度120km/h，緊急

40、制動距離為，緊急制動距離為800m；最高運行速度最高運行速度160km/h，緊急制動距離為，緊急制動距離為1400m。行包列車：行包列車：最高運行速度最高運行速度120km/h，緊急制動距離為，緊急制動距離為800m。貨物列車：貨物列車：最高運行速度最高運行速度90km/h，緊急制動距離為，緊急制動距離為800m；最高運行速度最高運行速度120km/h，緊急制動距離為，緊急制動距離為1400m。 3) 制動限速計算制動限速計算bkcSSS列車制動距離是制動空走距離與有效制動距離之和。列車制動距離是制動空走距離與有效制動距離之和。空走距離：空走距離：司機移動閘柄時起，到閘瓦發(fā)生作用時為止，列車所

41、司機移動閘柄時起，到閘瓦發(fā)生作用時為止，列車所走行的距離。走行的距離。有效制動距離：有效制動距離：閘瓦發(fā)生作用到列車完全停車時所走行的距離。閘瓦發(fā)生作用到列車完全停車時所走行的距離。4) 計算結(jié)果計算結(jié)果根據(jù)教材根據(jù)教材(12-69) (12-71)的計算和的計算和(12-72)的試算?？傻玫脑囁??？傻萌纾ㄈ纾?2-73）所示的限速與加算坡度的關(guān)系式。）所示的限速與加算坡度的關(guān)系式。教材算例：教材算例： Vx=850.8ijij為加算坡度，帶正負號。為加算坡度，帶正負號。3 單位合力曲線計算及應(yīng)用結(jié)合教材講解。結(jié)合教材講解。應(yīng)用：應(yīng)用：（1）查無附加阻力時的合外力；）查無附加阻力時的合外力；（

42、2）有附加阻力時，求合外力。）有附加阻力時，求合外力。 在此，附加阻力指在此，附加阻力指gij，采用移軸法：上坡左移，采用移軸法：上坡左移gij，下下坡右移坡右移gij 。（3）確定均衡速度。）確定均衡速度。 在合力曲線上，速度軸與各工況在合力曲線上，速度軸與各工況c=f(V)（實際為牽引（實際為牽引運行）曲線相交處單位合外力運行）曲線相交處單位合外力c=0，這時列車就以該點所對，這時列車就以該點所對應(yīng)的速度作等速運行，該速度稱為均衡速度。應(yīng)的速度作等速運行，該速度稱為均衡速度。（4）判斷列車運行狀況）判斷列車運行狀況（5）確定按限速運行時的機車操作狀態(tài)（牽引、惰力、空）確定按限速運行時的機車

43、操作狀態(tài)（牽引、惰力、空氣制動或電阻制動）氣制動或電阻制動）1) 假定假定 列車在任何坡度上運行，不論其坡度多大，坡段多列車在任何坡度上運行，不論其坡度多大，坡段多長，以及坡段如何連接，也不論進入坡段時的初速高低長，以及坡段如何連接，也不論進入坡段時的初速高低，均按此坡度對應(yīng)的均衡速度（或限制速度）作等速運，均按此坡度對應(yīng)的均衡速度（或限制速度）作等速運行。行。 (按這樣的速度來計算列車運行能時消耗的方法稱為按這樣的速度來計算列車運行能時消耗的方法稱為均衡速度法。均衡速度法。)4 用均衡速度法求行車時分 t tq q、t tt t起車、停車附加時分，與牽引種類、牽引起車、停車附加時分，與牽引種類、牽引 質(zhì)量及進出站線路縱斷面情況有關(guān)。質(zhì)量及進出站線路縱斷面情況有關(guān)。 L Li i某一坡段的長度某一坡段的長度(km)(km) T Ti i某一坡段上的每千米的運行時分某一坡段上的每千米的運行時