列車牽引計算課程設(shè)計

列車牽引計算課程設(shè)計13/23車輛工程專業(yè)專業(yè)課程設(shè)計說明書班級__機1105班學(xué)號____20111051______學(xué)生姓名_____辛振偉__指導(dǎo)教師_____王海花__________2015年3月30日目錄一、課程設(shè)計目的3二、課程設(shè)計要求3三、課程設(shè)計任務(wù)3四、線路縱斷面的設(shè)計和簡化51、線路縱斷面的設(shè)計52、線路縱斷面的化簡計算6五、牽引質(zhì)量的計算和驗算81、計算牽引質(zhì)量82、驗算并確定區(qū)間牽引質(zhì)量8六、合力表與合力曲線91、概述92、合力計算表93、合力圖12七、計算制動距離和運行時間151、計算列車制動距離152計算列車運行時間17八、相關(guān)計算代碼22九、參考文獻(xiàn)23課程設(shè)計目的：在綜合學(xué)習(xí)車輛工程專業(yè)課程基礎(chǔ)上，通過課程設(shè)計這一環(huán)節(jié)融合所學(xué)知識來鞏固和實踐所學(xué)專業(yè)主干課程。課程設(shè)計要求：認(rèn)真分析課程設(shè)計的題目、任務(wù)以及所給設(shè)計條件，根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行計算。根據(jù)條件計算并確定列車牽引質(zhì)量，運行速度，運行時間等，并進(jìn)行合理性分析。根據(jù)計算結(jié)果，利用軟件繪制合理曲線、時間、速度曲線。課程設(shè)計任務(wù)：、已知條件（1）機型及主要參數(shù)：SS7型電力機車，單機牽引。軸式B0-B0-B0，機車功率（持續(xù)制）4800KW，整備質(zhì)量138t，軸重23t，啟動牽引力485KN，額定牽引力351KN，額定速度（客/貨）53/44km/h，最高速度（客/貨）135/100km/h，機車長度22016mm，轉(zhuǎn)向架固定軸距2880mm，空氣制動機DK-1型，機車電制動（再生制動）4000KW。（2）線路條件：甲——乙區(qū)段為單線，全長15km；線路允許速度：80km/h;正線道岔限速：60km/h;側(cè)線道岔限速：45km/h;自然條件：區(qū)段海拔未超過500m，環(huán)境溫度20℃到發(fā)線有效長度750m線路設(shè)計要求：運行區(qū)間總長10—15km，原始坡段不少于15個，區(qū)間各坡道的最大坡度差不小于千分之二十，必須有曲線和隧道（數(shù)量不限）。（3）車輛編組：可根據(jù)知悉的實際情況確定，如貨物列車組成為：C60型車占80%，自重19噸，載重50噸，換長1.2，GK型制動機；N12型占20%，自重20.5噸，載重60噸，換長1.3，K2型制動。S10型車1輛，自重18噸，K1型制動，換長0.8.。2、求： （1）按照要求設(shè)計線路縱斷面圖。（2）計算牽引質(zhì)量，校驗并確定區(qū)段牽引質(zhì)量，計算列車換算制動率。（3）編制合力表，繪制合力曲線。（4）化簡線路縱斷面，列出化簡計算表。（5）計算運行時間及制動距離。（6）繪制列車運行速度圖及車運行時分圖。（7）編制點算程序計算，并計算及繪制合力曲線圖和速度、運行時分圖，編程語言不限。3．編寫計算說明書要求：（1）說明書全文力爭簡單明了，整潔清晰，層次分明，詞語通常，計算部分先列公式后帶入?yún)?shù)，各參數(shù)要說明代表意義和出處，符號及繪制標(biāo)記符合鐵道部《leche牽引計算規(guī)程》的規(guī)定。（2）設(shè)計文檔須有前言、目錄、設(shè)計計算、相關(guān)程序、參考文獻(xiàn)等，設(shè)計以及計算過程用Word2003進(jìn)行編輯，使用A4紙打印。（3）本設(shè)計須提交電子文檔（文件名以學(xué)號+姓名命名），封面格式統(tǒng)一，圖形、文字需使用相關(guān)計算機軟件。線路縱斷面的設(shè)計和簡化線路縱斷面設(shè)計：線路縱斷面化簡計算表分析實際縱斷面，對實際縱斷面進(jìn)行分組1號和15號坡道在車站范圍內(nèi)，不與站外其他坡道單元合并。2-5號合并為一個單元；6-8號合并為一個單元,9-10號合并為一個單元,11-12號合并為一個單元，13-14號合并為一個單元?；喥碌赖钠露惹Х?jǐn)?shù)ih=H2-H1Lh*1000其中H1和H2為化簡坡道始末點的標(biāo)高，化簡坡段“加算坡度”的計算曲線換算坡度千分?jǐn)?shù)ir=600Lh∑隧道換算坡度千分?jǐn)?shù)is=∑ws*LsLsw（4）化簡后加算坡度千分?jǐn)?shù)ihj=ih+ir+isihj值不同方向有正負(fù)之分，計算時按上下行分別計算。ih與列車的運行方向有關(guān)，上坡為正，下坡為負(fù)，而ir和is始終未正值。整個縱斷面化簡的計算過程填寫在計算表中，如下表：表1站名實際縱斷面化簡縱斷面化簡加算坡度千分?jǐn)?shù)ihj標(biāo)高h(yuǎn)/m序號坡度千分?jǐn)?shù)i坡長Li/m曲線隧道ls/m化簡坡度序號坡長lh/m坡度千分?jǐn)?shù)ih驗算Li|△i|≦2000iris下行上行R/m曲線總長L/m緩和曲線長l/mlr/m123456789101112131415161718甲站2001010001100000021100010001600600100015002350020.170.084-1.7462.2542013210002034410001000*2=200020750500500*2=10002076810003300099-921579100022481010001000*1=10002349101000100080030050042000-9.51000*0.5=5000.15-9.359.652241091000215110500525002.4500*2.4=12002.4-2.42151232000221132100062000-1.5-1.51.52191411000218乙站150100071000000牽引質(zhì)量的計算和驗算計算牽引質(zhì)量：在第3簡化坡道上，坡度最大，故為限制坡道，按限制坡道計算牽引質(zhì)量公式：其中由SS7電力機車的基本參數(shù)可得：——計算牽引力KN，取351.0KN——機車計算重量t,取138t——牽引使用系數(shù)取0.9——計算速度下的機車，車輛單位基本阻力N/KN——限制坡道的加算坡度千分?jǐn)?shù)取9——牽引質(zhì)量，t——重力加速度（取9.81）機車單位基本阻力=1.40+0.0038+0.000348貨車滾動軸承單位基本阻力=0.92+0.0048+0.000125由SS7型機車最小計算速度Vjmin=48km/h，取=48km/h，=2.384N/KN，=1.438N/KN，G=2937.7t根據(jù)《遷規(guī)》規(guī)定，貨車牽引質(zhì)量化為10的整數(shù)倍，所以去G=2930t。校驗并確定區(qū)間牽引質(zhì)量（1）、車輛編組按照計算牽引質(zhì)量G=2930t進(jìn)行車輛編組，C60型32輛車占80%，N12型8輛占20%。（車輛采用高磷閘瓦計算，列車管空氣壓力為500kPa,制動初速度V0=80km/h）（2）、按車站到發(fā)線有效長度驗算牽引質(zhì)量列車最大計長LMAX=(Le-Lj-Lf)/11其中Le——到發(fā)線有效長m，取750m；Lj——機車全長m，取22m；Lf——附加制動距離m，取100m；列車長度=1.2*11*32+1.3*11*8+22=558.8m，滿足附加制動距離的預(yù)留。合力表與合力曲線概述作用在列車上的合力，即牽引力Fy、阻力W、制動力B的代數(shù)和，以C表示，即C=C=F式中fy合力計算表第一部分：牽引工況速度由0開始每隔10km/h取一速度帶入計算表，=0和=10km/h必須列入，然后每隔10km/h直到機車最大速度=80km/h并列出有關(guān)的關(guān)鍵點，進(jìn)行有關(guān)各項計算。第一欄：機車牽引力，從SS7型電力機車計算數(shù)據(jù)表中查出不同速度下的最大牽引力。第二欄：繪制最大合力曲線時的牽引力第三欄：機車運行時的單位基本阻力w0’，在阻力計算中，<10km/h均按=10km/h計算。第四欄：車輛運行時的單位基本阻力w0”，貨車為滾動軸承貨車第五欄：列車運行時的基本阻力，第六欄：牽引運動時作用于列車上的合力第七欄：牽引運動時作用于列車上的單位合力為第二部分：惰行工況第八欄：惰行時作用于列車上的單位合力為第三部分：制動工況第九欄：換算摩擦系數(shù)采用高磷閘瓦，制動初速度為80km/h查表即可第十欄：列車單位制動力為第十一欄：常用制動時的列車單位合力第十二欄：電阻制動力，可查表得出第十三欄：在計算小半徑曲線眾多的長大坡道區(qū)段的有關(guān)問題時，因機車在小半徑曲線上全力使用動力制動時易產(chǎn)生滑行，為避免滑行，通常不使用最大制動電流，在這種情況下最好也取0.9的“使用系數(shù)”，比較符合實際，故單位電阻制動力為第十四欄：電阻制動力時的列車單位合力列車換算制動力=∑K式中∑Kh、∑Kh’、∑Kh”,分別為全列車、機車、車輛換算閘瓦壓力總和，KN。表2SS7型電力機車合力計算表計算條件：SS7型電力機車，P=138t，G=2930t，=0.36，V0=80km/h運行工況欄數(shù)0102028.73036.74047507080牽引1F（kN）487.3415.2387.4372.7363.6357.4242.3212.02Fy=0.9F(kN)438.57373.68348.66335.43327.24321.66218.07190.803=1.40+0.0038v+0.000348v21.401.471.621.801.832.012.112.352.463.373.934=0.92+0.0048v+0.000125v20.920.981.071.161.181.261.311.421.471.872.105W0=(P*+G*)*g*10-3(kN)28.3430.1832.8335.7936.2939.0740.5744.0445.6558.2765.806C=Fy-W0(kN)410.23343.50315.83299.14286.67276.01159.80125.007c=C*103P+G13.6311.4110.499.949.529.175.314.15惰性8w0=W0.941.001.091.191.211.301.351.461.521.942.19常用制動90.4200.1920.1740.1670.1640.1620.15960.158810(N/kN)151.2069.1262.6460.1259.0458.3257.4657.1711(N/kN)76.5435.5632.4131.2730.8730.6830.6630.77電阻制動12Bd(kN)306308.8311.7314.6316.0194.4172.013(N/kN)9.159.239.329.419.455.815.1414(kN)9.249.409.599.8110.027.176.823、合力曲線圖按一定比例將合力表中的機車不同工況下各速度的單位合力值，在直角坐標(biāo)系中分別標(biāo)出，連成圓滑的線即可。各工況下單位合力計算式：（1）、牽引工況=（2）、惰性工況=（3）、常用制動工況=+180（4）、電阻制動工況=+0.9bd計算制動距離和運行時間計算列車制動距離其中：——制動空走距離，m——有效制動距離，m=0.278*V其中：——制動初速度，有車輛編組和道路限制取80km/h；——空走時間，s當(dāng)貨物列車常用制動=（3.6+0.00176*r*nn——為牽引輛數(shù)r——為列車管減壓量Kpa——為制動地段加算坡度千分?jǐn)?shù)，上坡度取=0而有效制動距離=∑4.17（——速度間隔的初速度,km/h——速度間隔的末速度,km/h——換算摩擦系數(shù)——列車換算制動率，由前面計算取值0.36——常用制動系數(shù)，緊急制動時取值為1；常用制動根據(jù)減壓量100kPa查表3-7可得值為0.68——列車單位基本阻力——制動地段的加算坡度千分?jǐn)?shù)用上式計算有效制定距離，要分成若干個速度間隔，且不超過10km/h，換算摩擦系數(shù)和單位基本阻力，均按照速度間隔的平均速度對應(yīng)取值（1）、空走距離空走時間=（3.6+0.00176*r*n）=3.6+0.00176*100*40=10.64=0.278*V0*tk=（2）、有效制動距離距離按分段計算有效制動距離，制動初速度降到零可分為8個速度間隔。有=0.36，=0.68，ij=0有效制動距計算過程如下表：表3有效制動距離計算表速度間隔V1-V2(km/h)80-7070-6060-5050-4040-3030-2020-1010-0平均速度VP（km/h）756555453525155=1.40+0.0038v+0.000348v23.6433.1172.6622.2761.9591.7121.5351.428=0.92+0.0048v+0.000125v21.9831.7601.5621.3891.2411.1181.0200.947w0=(P*+G*)/（P+G）(N/kN)2.0571.821.6111.421.2731.141.0430.9680.15920.16010.16120.1630.1660.1700.1800.220100038.9739.1939.4639.9040.6441.6244.0653.861000+w0+ij41.0341.0141.0741.3341.9142.7645.1154.82△S=4.17149.89132.18111.6890.8164.6548.7627.737.61Se=∑△633.31（3）、制動距離=236.63+633.31=869.94（m）計算列車運行時間根據(jù)合力曲線圖和化簡線路縱斷面，分段累加計算列車運行速度和時間。且所應(yīng)用公式：△S=S△t=t（1）列車在第一段運行所需的時間列車在從甲站平直道上運動，合力較大，牽引工況下合力表4如下表4運行速度Vkm/h0510152025303540455055606570單位合力cN/KN13.6312.511.4110.9510.4910.229.949.739.529.349.178.217.246.285.31列車速度上升很快，當(dāng)列車加速至40km/h時，△S0-40=∑4.17*(V2=651.62m這個坡段長1000m，還剩348.38m，該列車到達(dá)坡段終點通過試湊法△S40-48=4.17*704/9.38=312.97m△S40-49=4.17*801/9.38=356.09設(shè)該坡段的終點速度為48.7km/h，△S40-48.7基本與坡段長度相當(dāng)，因此可以確定第一坡段的終點速度48.7km/h。并以此進(jìn)入第二坡段。運行時間△t=30(10-0)12.5+30(20-10)10.95=24+27.40+29.354+30.832++27.825=139.41s（2）列車在第二段運行所需的時間列車以48.7km/h的速度進(jìn)入2‰的第二坡道，機車任然牽引運行。合力圖的速度坐標(biāo)向上平移2個單位，并以此軸為基準(zhǔn)軸。此時合力仍為正值，但速度較小，列車速度上升緩慢，再向上取速度間隔，計算走行距離。△S48.7-50=4.17*128.31/（9.27-2）=73.60△S50-60=4.17*1100/（8.21-2）=△S60-70=4.17*1300/（6.28-2）=1266.59當(dāng)速度增到70km/h時，運行距離△S=73.60+738.65+1266.59=2078.84m，第二坡段剩余1421.16m。用試湊法△S70-76=4.17*876/（4.96-2）=1234.09△S70-77=4.17*1029/（4.904-2）=1477.59故選取第二坡段終點速度76.7km/h△S70-76.7=4.17*982.89/（4.91-2）=1408.47m基本與坡段長度相當(dāng)，因此可以確定第二坡段的終點速度76.7km/h。并以此進(jìn)入第三坡段。運行時間△t=30(50-48.7)9.27-2+30(60-50)8.21-2=5.365+48.309+70.093+69.072=193.614s（3）列車在第三段運行所需的時間列車以76.1km/h的速度進(jìn)入9‰的第三坡道，機車任然牽引運行。合力圖的速度坐標(biāo)向上平移9個單位，并以此軸為基準(zhǔn)軸。此時合力為負(fù)值，列車速度下降，再向下取速度間隔，計算走行距離?！鱏76.7-70=4.17*（-982.89）△S70-60=4.17*（-1300第三坡道剩余距離3000-1002.12-1993.01=4.87，在誤差范圍內(nèi)，第三坡道終點速度為60km/h，并以此進(jìn)入第四坡道。運行時間△t=30(70-76.7)4.91-9+30(60-70)（4）列車在第四段運行所需的時間列車以60km/h的速度進(jìn)入-9.5‰的第四坡道，機車惰性運行。合力圖的速度坐標(biāo)向下平移9.5個單位，并以此軸為基準(zhǔn)軸。此時合力為正值，列車速度上升，再向上取速度間隔，計算走行距離?！鱏60-70=4.17*1300-1.835+9.5△S70-80=列車達(dá)到線路限制速度80km/h，采取制動運行△S80-70=4.17*第四坡道剩余距離為2000-707.24-841.29-294.84=156.63m，再惰性運行，速度增加△S70-72=4.17*滿足誤差范圍，列車以72km/h進(jìn)入第五坡道，在第四坡道運行時間：△t=30(70-60)-1.835+9.5+30(80-70)-2.065+9.5+30(70-80)-30.715+9.5=101.593s（5）列車在第五段運行所需的時間列車以72km/h的速度進(jìn)入2.4‰的第五坡道，機車牽引運行。合力圖的速度坐標(biāo)向上平移2.4個單位，并以此軸為基準(zhǔn)軸。此時合力為正值，列車速度上升，再向上取速度間隔，計算走行距離?！鱏72-80=此坡道呢剩余距離為2500-2290.30=209.70m，再惰性運行，速度下降，采用湊值法△S80-78=△S80-79=取第五坡段的終點速度78.6km/h，△S80-78.6=列車在第五坡段上運行時間：△t=30(80-72)4.614-2.4+30(78.6-80)（6）列車在第六段運行所需的時間列車以78.6km/h的速度進(jìn)入-1.5‰的第六坡道，機車惰性運行。合力圖的速度坐標(biāo)向下平移1.5個單位，并以此軸為基準(zhǔn)軸。此時合力為負(fù)值，列車速度下降，再向下取速度間隔，計算走行距離?！鱏78.6-77=此坡道呢剩余距離為2000-1647.88=352.12m，運用試湊法再牽引運行，速度上升，△S77-80=4.17*471列車在第六坡段上運行時間：△t=30(77-78.6)-2.13+1.5+30(80-77)4.324+1.5=（7）列車在第七段運行所需的時間由上邊已經(jīng)算出的制動距離可知：空走距離為1000-633.31=366.69m。并采取惰性運行，速度下降，運用試湊法求運行距離為△S80-79=4.17*（-159）-2.18=304.14m△△t=30(78.8-80)-2.18△S78.8-=4.902=16.074s列車在第七坡段運行時間△t=16.514+16.074=32.588S表5列車運行時間計算表坡度千分?jǐn)?shù)坡道長度/m機車工況速度間隔V1-V2平均速度v/(km/h合力c/(N/KN)運行距離△S/m運行時間△t/s01000牽引0-10512.533.3624牽引10-201510.95114.24727.40牽引20-302510.22204.01229.354牽引30-40359.7330030.832牽引40-48.744.359.38343.0627.82523500牽引48.7-5049.359.27-2=7.2773.605.365牽引50-60558.21-2=6.21738.6548.309牽引60-70656.28-2=4.281266.5970.093牽引70-76.773.354.91-2=2.911408.4769.07293000牽引76.7-7073.354.91-9=-4.091002.1249.144牽引70-60656.28-9=-2.721993.01110.294-9.52000惰性60-7065-1.835+9.5707.2439.139惰性70-8075-2.065+9.5841.2940.350制動80-7075-30.715+95294.8414.141惰性70-7271-1.965+9.5157.177.9632.42500牽引72-80764.614-2.4=2.2142290.30108.401惰性80-78.679.3-2.17-2.4=-4.57202.169.