列車牽引運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)

1、1第三章 列車牽引運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)第一部分 機(jī)車牽引力第二部分 列車運(yùn)行阻力第三部分 列車制動(dòng)力第四部分 合力曲線、運(yùn)動(dòng)方程及時(shí)分解算第五部分 列車制度距離及其計(jì)算第六部分 牽引重量2作用于列車上的力 作用于列車上的力有多種，只研究對(duì)列車運(yùn)行影響大的力，即與列車運(yùn)行方向平行的力。 1.機(jī)車牽引力F產(chǎn)生F的條件： 機(jī)車的動(dòng)力 M 輪軌摩擦力Q 特點(diǎn)： F的方向與列車運(yùn)行方向一致 可控制序 作用于列車上的各種力32.列車運(yùn)行阻力 W主要阻力： 摩擦阻力、坡道阻力、曲線阻力、空氣阻力、風(fēng)阻力等。 特點(diǎn)： 不可控 方向與列車運(yùn)行方向相反3.列車制動(dòng)力 B 由列車制動(dòng)裝置通過輪軌相互作用產(chǎn)生,制動(dòng)裝置產(chǎn)生內(nèi)力

2、，輪軌相互作用產(chǎn)生外力。特點(diǎn)： 可控 方向與列車運(yùn)行方向相反序 作用于列車上的各種力44.4.列車在不同工作狀態(tài)下的合力形式 C=FW 0 加速 a. 牽引工況： C=0 即 FW 勻速 C=FW 0 減速 b. 惰行工況： C=W 減速 c. 制動(dòng)工況： C=(W+B) 減速 序 作用于列車上的各種力5第一節(jié) 車鉤牽引力與輪周牽引力第二節(jié) 輪軌間的摩擦與粘著第三節(jié) 粘著牽引力第一部分 機(jī)車牽引力6由動(dòng)力傳動(dòng)裝置引起的與列車運(yùn)行方向相同的外力，稱為機(jī)車牽引力。根據(jù)機(jī)械功傳遞過程，機(jī)車牽引力有車鉤牽引力和輪周牽引力和粘著牽引力之分。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換過程中各部分工作能力的限制，蒸汽機(jī)車有鍋爐牽引力、汽

3、缸牽引力和粘著牽引力之分；內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車有動(dòng)力傳動(dòng)裝置牽引力和粘著牽引力之分。第一部分 機(jī)車牽引力7一、車鉤牽引力車鉤牽引力或挽鉤牽引力，以Fg表示，參看圖1-a。車鉤牽引力是機(jī)車和車輛之間相互作用的內(nèi)力，參看圖1-b。在機(jī)車牽引車輛時(shí)，車輛對(duì)機(jī)車也有一個(gè)反作用力Fg。Fg與Fg的大小相等，方向相反。所以，F(xiàn)g不是使整個(gè)列車發(fā)生運(yùn)動(dòng)或加速的外力。第一節(jié) 車鉤牽引力與輪周牽引力車輛列機(jī)車FgFgvv圖1 ab8二、輪周牽引力 使機(jī)車牽引車輛沿軌道運(yùn)行的外力來自鋼軌和輪周。這個(gè)力的產(chǎn)生必需具備下列兩個(gè)條件： 1機(jī)車動(dòng)輪上有動(dòng)力傳動(dòng)裝置傳來的旋轉(zhuǎn)力矩； 2動(dòng)輪與鋼軌接觸并存在摩擦作用。 這個(gè)力的

4、產(chǎn)生過程如下: 當(dāng)機(jī)車的動(dòng)輪在力矩的作用下，輪軌間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，只要輪軌間的靜摩擦作用不被破壞，則將產(chǎn)生動(dòng)輪對(duì)鋼軌的作用力F和鋼軌對(duì)動(dòng)輪的反作用力F，參看下圖2-a。第一節(jié) 車鉤牽引力與輪周牽引力9兩者的方向相反，大小相等。其值F=M/(Dj/2)式中 Dj動(dòng)輪直徑計(jì)算值。 對(duì)于機(jī)車來說，F(xiàn)就是由動(dòng)力傳動(dòng)裝置引起的，與列車運(yùn)行方向相同的外力。它就是司機(jī)可以調(diào)節(jié)的機(jī)車牽引力。由于它作用于動(dòng)輪輪周(踏面)，所以通常稱為輪周牽引力。第一節(jié) 車鉤牽引力與輪周牽引力 F F MQDj圖2-a10 為了表明輪周牽引力的實(shí)質(zhì)，將F簡(jiǎn)化到車輪中心O上，可得力F1和力偶(F2、F)，圖2-b。力偶矩F*(

5、Dj/2)力矩M平衡，而力F1使動(dòng)輪發(fā)生以輪軌接觸點(diǎn)C為瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的滾動(dòng)，力F1作用到車架上，并且使機(jī)車產(chǎn)生平移運(yùn)動(dòng)。由于機(jī)車本身移動(dòng)要消耗掉一些牽引力，所以車鉤牽引力總比輪周牽引力小。即 Fg=F-W或F=Fg十W式中W機(jī)車運(yùn)行阻力。第一節(jié) 車鉤牽引力與輪周牽引力 F MQF2F1O圖2-bC11一、輪軌間的摩擦沿鋼軌自由滾動(dòng)的車輪，具有不斷變化的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，車輪和鋼軌的各個(gè)接觸點(diǎn)在它們接觸的瞬間是沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，輪軌之間的縱向水平作用力就是物理學(xué)上說的靜摩擦力，其最大值“最大靜摩擦力”是一個(gè)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)的常量。它等于鋼軌對(duì)車輪的垂直反力N與靜摩擦系數(shù)的乘積。另一種情況恰恰與前相反：輪

6、軌間的縱向水平作用力超過了維持靜摩擦的極限值最大靜摩接力，輪軌接觸點(diǎn)發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，機(jī)車動(dòng)輪在強(qiáng)大力矩的作用下飛快轉(zhuǎn)動(dòng)，而輪軌間的縱向水平作用力變成了滑動(dòng)摩擦力，其值比最大靜摩擦力小得多，機(jī)車運(yùn)行速度并不高，在鐵路術(shù)語中把這種狀態(tài)稱為“空轉(zhuǎn)”。第二節(jié) 輪軌間的摩擦與粘著12二、輪軌間的粘著 實(shí)際不是純粹的“靜摩擦狀態(tài)”，而是“靜中有微動(dòng)”或“滾中有微滑”； 在運(yùn)行過程中，由于牽引力和慣性力不是作用在同一水平而內(nèi)，造成機(jī)車前后車輪作用于鋼軌的垂直載荷不均勻分配。 所以，輪軌間縱向水平作用力的最大值實(shí)際上與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，而且比物理上的“最大靜摩擦力”要小得多。 因此，在鐵路牽引和制動(dòng)理論中，在分析

7、輪軌間縱向力問題時(shí)，不用“靜摩擦”這個(gè)名詞，而以“粘著”來代替它。 相應(yīng)地，在粘著狀態(tài)下輪軌間縱向水平作用力的最大值就稱為粘著力，而把粘著力與輪軌問垂直載荷之比稱為粘著系數(shù)。 計(jì)算粘著系數(shù)：第二節(jié) 輪軌間的摩擦與粘著13粘著牽引力是受輪軌間粘著力限制的機(jī)車牽引力。機(jī)車粘著牽引力的計(jì)算公式為：F=Pf j= P g j (KN)式中 Pf機(jī)車的粘著重力(機(jī)車動(dòng)輪對(duì)鋼軌的垂直載荷之和，或全部動(dòng)軸荷重之和)，kN； P機(jī)車粘著重量(粘著質(zhì)量)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車，因全部車輪均為動(dòng)輪，故機(jī)車粘著重量等于機(jī)車計(jì)算重量(計(jì)算質(zhì)量)，t； g 重力加速度 （9.81m/s2）； j 計(jì)算粘著系數(shù)。第三節(jié)

8、粘著牽引力14各種機(jī)車的計(jì)算粘著系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式如下：第三節(jié) 粘著牽引力vvNPvvvGvKvjjjjjj10030 1180072242. 0 20759 . 5248. 0 0.0006650428. 0 84486. 8189. 0 681001224. 0 車前進(jìn)型、建設(shè)型蒸汽機(jī)型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車國(guó)產(chǎn)電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車型電力機(jī)車型電力機(jī)車國(guó)產(chǎn)電力機(jī)車15機(jī)車在曲線上運(yùn)行時(shí)，由于鋼軌超高及內(nèi)外側(cè)動(dòng)輪走行距離不同引起橫向和縱向滑動(dòng)等原因，粘著系數(shù)將要減小(通常簡(jiǎn)稱為“粘降”)，尤其在小曲線半徑時(shí)影響更大。所以，在起動(dòng)地段或限制坡道若有小半徑曲線，必須進(jìn)行修正和牽引重量驗(yàn)算。電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車在曲線

9、半徑R小于600m時(shí)，計(jì)算粘著系數(shù) r j(0.67十0.0005R)蒸汽機(jī)車在曲線半徑R小于600m時(shí)，計(jì)算粘著系數(shù)參照下式計(jì)算 r j(0.664十0.00056R)第三節(jié) 粘著牽引力16第一節(jié) 基本阻力第二節(jié) 附加阻力第三節(jié) 列車運(yùn)行阻力計(jì)算第二部分 列車運(yùn)行阻力17列車運(yùn)行阻力W由機(jī)車運(yùn)行阻力和車輛運(yùn)行阻力組成。機(jī)車運(yùn)行阻力以列車運(yùn)行阻力符號(hào)有上角加一撇來表示，車輛運(yùn)行阻力以有上角加兩撇來表示。即列車運(yùn)行阻力 W=W十W列車運(yùn)行阻力，按其產(chǎn)生的原因，可分為基本阻力和附加阻力?；咀枇κ橇熊囋谶\(yùn)行中任何情況下都存在的阻力，通常以阻力符號(hào)加以下角標(biāo)“0”來表示。W0 W0+ W0 W0 列

10、車基本阻力W0 機(jī)車基本阻力W0 車輛基本阻力第二部分 列車運(yùn)行阻力18 附加阻力是列車在運(yùn)行中個(gè)別條件下才產(chǎn)生的阻力。 例如：在坡道上運(yùn)行時(shí)有坡道附加阻力，以加下角標(biāo)“i”表示；在曲線上運(yùn)行時(shí)有曲線附加阻力，以加下角標(biāo)“r”表示；在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)有隧道附加阻力，以下角標(biāo)“s”表示。 附加阻力 除基本阻力以外的阻力 Wf（KN） 坡道附加阻力：Wi 曲線附加阻力：Wr 隧道附加阻力：Ws 起動(dòng)附加阻力：Wq第二部分 列車運(yùn)行阻力19全阻力 W (KN) W=W+W =W0 +Wf W 機(jī)車阻力 W 車輛阻力第二部分 列車運(yùn)行阻力20試驗(yàn)表明，作用在機(jī)車車輛上的阻力都與它受到的重力成正比。牽引計(jì)算

11、中將以N計(jì)的阻力與以kN計(jì)的重力之比，稱為單位阻力，以小寫字母w表示(規(guī)定取至二位小數(shù))：?jiǎn)挝蛔枇?（N/KN） 機(jī)車單位阻力 (N/KN) 車輛單位阻力 (N/KN) 列車單位阻力 (N/KN) 第二部分 列車運(yùn)行阻力gPw 310WgGw 310WgGPw )(10)WW(321單位基本阻力機(jī)車單位基本阻力 (N/KN) 車輛單位基本阻力 (N/KN) 列車單位基本阻力 (N/KN) G 機(jī)車牽引質(zhì)量 t； P 機(jī)車計(jì)算質(zhì)量 t。第二部分 列車運(yùn)行阻力gPw 30010WgPw 30010WgGPw )(10)WW(300022一、基本阻力分析 1） 軸承阻力2） 滾動(dòng)阻力 基本阻力構(gòu)成：

12、 3） 滑動(dòng)阻力4） 沖擊與振動(dòng)阻力 5） 空氣阻力第一節(jié) 基本阻力231、軸承阻力 軸頸部的摩擦阻力 輪對(duì)滾動(dòng)時(shí)，軸頸和滑動(dòng)軸承之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接觸面處將產(chǎn)生摩力，其值等于軸承荷重Qi與摩擦系數(shù)的乘積。摩擦力Qi對(duì)輪軸中心所形成的力矩Qi.r(r為軸頸半徑)將阻礙車輪圍繞軸心旋轉(zhuǎn)。第一節(jié) 基本阻力24由于軸重Qi的作用，輪軌間存在著粘著，列車運(yùn)行時(shí)，車輛的輪對(duì)正是由于粘著作用才得以在軌面上滾動(dòng)的，而力Qi阻礙車輪的旋轉(zhuǎn)，試圖使輪對(duì)在軌面上滑動(dòng)，于是產(chǎn)生車輪給鋼軌的向前的作用力，從而引起鋼軌給車輪的反作用力fi。對(duì)于列車來說，這是個(gè)外力，也就是由于軸頸和軸承的摩擦作用而產(chǎn)生的那部分列車運(yùn)行阻

13、力，其值可按車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周中所消耗的牽引力功相等的條件確定。即： fi 軸摩擦阻力Qi 軸荷重r 軸頸半徑R 車輪半徑 軸承摩擦系數(shù)第一節(jié) 基本阻力RrQiif25 從上式可見，由軸頸與軸承之間的摩擦產(chǎn)生的機(jī)車車輛運(yùn)行阻力與軸荷重、摩擦系數(shù)、軸頸半徑、車輪半徑有關(guān)。它受下述幾個(gè)因素的影響： (1)軸承類型。右圖為由試驗(yàn)方法獲得的軸承摩擦系數(shù)曲線。它表明，滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)比滑動(dòng)軸承小得多(一般相差35倍)，而且隨速度的變化也比滑動(dòng)軸承平緩。因而，改用滾動(dòng)軸承，是現(xiàn)階段減少貨物列車基本阻力的首要措施。 第一節(jié) 基本阻力滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承圖2-2 軸承摩擦系數(shù)的對(duì)比軸承摩擦系數(shù)的對(duì)比26(2)潤(rùn)滑油的影

14、響：潤(rùn)滑油粘度小時(shí)，摩擦系數(shù)較??；粘度大時(shí)摩擦系數(shù)加大。為減少軸承摩擦阻力及保證潤(rùn)滑油必須的粘度和流動(dòng)性，機(jī)車車輛在冬、夏季應(yīng)使用不同標(biāo)準(zhǔn)的潤(rùn)滑油。(3)輪對(duì)轉(zhuǎn)速或列車運(yùn)行速度。由上圖可以看出，只要軸頸一轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦系數(shù)急劇下降。第一節(jié) 基本阻力272、滾動(dòng)阻力 輪軌間滾動(dòng)摩擦力 滾動(dòng)阻力的主因 彈性波3、滑動(dòng)阻力 輪軌間滑動(dòng)摩擦力 滑動(dòng)原因：錐形踏面 同一輪對(duì)直徑不同 蛇形運(yùn)動(dòng) 第一節(jié) 基本阻力28車輪與鋼軌的滑動(dòng)摩擦所產(chǎn)生的機(jī)車車輛運(yùn)行阻力(簡(jiǎn)稱滑動(dòng)阻力) 第一節(jié) 基本阻力29踏面采用特殊幾何形狀的原因直線運(yùn)行：減少蛇行行動(dòng)，自動(dòng)斜偏。曲線運(yùn)動(dòng)：減少滑動(dòng)。過道岔： 減少撞擊。第一節(jié) 基本阻力

15、30 車輪在鋼軌上滾動(dòng)時(shí)由于下述原因還發(fā)生少量的滑動(dòng)： (1)車輪踏面與軌面各接觸點(diǎn)的直徑不相等。 (2)同一輪對(duì)的兩個(gè)車輪直徑不同。 (3)輪對(duì)組裝不正確，也要引起車輪在鋼軌上發(fā)生縱向和橫向滑動(dòng)。第一節(jié) 基本阻力314、沖擊振動(dòng) 接頭、軌道不平順，車輪踏面擦傷；5、空氣阻力 正面、側(cè)面 Cx空氣阻力系數(shù)，決定于列車外形列車最大裁面積；空氣密度；V列車速度。第一節(jié) 基本阻力22VCwxs32二、列車運(yùn)行中的基本阻力的計(jì)算單位基本阻力：w0=A+Bv+CV21、貨車單位基本阻力公式 重車第一節(jié) 基本阻力20000125. 00048. 092. 0vvw滾動(dòng)軸承重貨車20000236. 0001

16、1. 007. 1 vvw滑動(dòng)軸承重貨車20000080. 00121. 053. 0 vvw油罐重車系列33第一節(jié) 基本阻力 空車： 混編車：對(duì)于混編貨物列車，可根據(jù)其所占比例，按重量加權(quán)平均的方法求得其車輛列單位基本阻力w0”。具體計(jì)算公式如下：20000675. 00053. 023. 2vvw空車（不分類型）)()()(000iiiiixwgGgGww : 某種貨車(滾承重車、滑承重車、空車)的單位 基本阻力，(N/KN)； ：該種車的總重Gi與牽引總重Gi之比。0 iw ix342、客車單位基本阻力公式 客車與貨車不同，在運(yùn)用中載重量變化不大。同時(shí)中國(guó)鐵路干線所用的客車已全部采用滾動(dòng)

17、軸承。所以客車不分空車、重車，也沒有軸承，滑承之分：第一節(jié) 基本阻力2020000157. 00035. 024. 1)/160(000187. 00040. 061. 1)/160(vvwhkmvvwhkm雙層客車快速單層客車快速202525(140/ )1.820.01000.000145BGkm hwvv、型客車2021 22(120/ )1.660.00750.000155km hwvv、 型客車353、機(jī)車單位基本阻力公式(1)電力機(jī)車第一節(jié) 基本阻力20000320. 00190. 025. 2431vvwSSSSSS型、20000348. 00038. 040. 17vvwSS型

18、20000426. 00035. 002. 18vvwSS型20000308. 00092. 025. 36vvwK型20000212. 00083. 055. 28vvwG型36(2)內(nèi)燃機(jī)車第一節(jié) 基本阻力20000391.00022.040.2 8vvwDF型20000271.00073.093.2vvwDF型20000391.00022.040.2 8vvwDF型44B4c7D20()()() 2.280.02930.000178DFDFDFDFwvv貨、客 、貨、客 、貨 、等型2110 0.860.00540.000218D Fwvv型202000033.00202.098.2 v

19、vwND型203000549.00105.096.1 vvwDFH型250 1.310.01670.000391NDwvv型37第一節(jié) 基本阻力20000673. 00243. 070. 0vvwQJ型20000700.00168.074.0vvwJS型3、蒸汽機(jī)車38第一節(jié) 基本阻力注：公式不適用于調(diào)車作業(yè);當(dāng)V10Km/h ，按10Km/h計(jì)算阻力; 貨物重量 Lr，則有第二節(jié) 附加阻力crrcrrLLRwLwLR600600cicrrrLwLwLL5 .105 .10（N/KN）（N/KN）或47二、隧道附加空氣阻力列車進(jìn)入隧道時(shí)，對(duì)隧道內(nèi)的空氣產(chǎn)生沖擊作用，位列車頭部受到突然增大的正面

20、壓力。進(jìn)入隧道后，列車驅(qū)使空氣移動(dòng)，造成列車頭部的正壓與尾部負(fù)壓的壓力差，產(chǎn)生阻礙列車運(yùn)動(dòng)的阻力。同時(shí)，由于機(jī)車車輛外形結(jié)構(gòu)的原因，隧道內(nèi)的空氣產(chǎn)生紊流，造成空氣與列車表面、與隧道表面的摩擦，也產(chǎn)生阻礙列車運(yùn)動(dòng)的阻力。以上兩項(xiàng)阻力之和，總稱為隧道附加空氣阻力。第二節(jié) 附加阻力48隧道附加單位空氣阻力以s表示。隧道越長(zhǎng)，該阻力越大；列車越長(zhǎng)，速度越高，此阻力亦增大。隧道內(nèi)有限制坡道時(shí) s Lsvs2107隧道內(nèi)無限制坡道時(shí) s 0. 13Ls式中 Ls隧道長(zhǎng)度，m； vs列車在隧道內(nèi)的運(yùn)行速度，kmh。第二節(jié) 附加阻力49四、加算附加阻力以上所述機(jī)車、車輛的運(yùn)行附加阻力，都是由線路的條件引起的：

21、列車在坡道上運(yùn)行時(shí)有坡道附加阻力，在曲線上運(yùn)行時(shí)有曲線附加阻力，在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)有隧道附加空氣阻力。這三種附加阻力有時(shí)單獨(dú)存在，有時(shí)兩種或三種同時(shí)并存。為了計(jì)算方便，用單位加算附加阻力j表示因線路條件產(chǎn)生的單位附加阻力之和。即： j i十r十s (NkN) 第二節(jié) 附加阻力50前已證明，坡道附加單位阻力在數(shù)值上等于該坡道的坡度千分率。因此，這些附加阻力也可用一個(gè)相當(dāng)?shù)钠碌栏郊幼枇Υ?，這個(gè)相當(dāng)?shù)钠碌婪Q為加算坡道。加算坡道的坡度 ij irs (N/KN)或 或 第二節(jié) 附加阻力scjLLii00013. 05 .10scrjLLLRii00013. 060051五、其他附加阻力除了上面所述各種附

22、加阻力以外，還有因氣候條件，如大風(fēng)或嚴(yán)寒所引起的阻力。第二節(jié) 附加阻力52列車總阻力W=W+W=W0+Wf =(Pw0)+G w0+(P+G) ij g 10-3 (KN)列車單位阻力式中 w0、w0分別為機(jī)車，車輛的單位基本阻力，N/kNij加算坡道的千分?jǐn)?shù)。第三節(jié) 列車阻力計(jì)算 )(000jjiwiGPwGwPw 53例：DF4(貨)型內(nèi)燃機(jī)車牽引G3500t的重貨物列車在ij0，2，4，-3的坡道上運(yùn)行，求速度v10，20，30，4080km/h時(shí)牽引運(yùn)行的列車單位阻力。解： DF4(貨)型內(nèi)燃機(jī)車的計(jì)算重量P=135t。采用表格形式計(jì)算ij0，2，4，-3的坡道上各種速度下的單位運(yùn)行阻

23、力，如下表所示。其中 w0=2.28+0.0293v+0.000178v2w0=0.92+0.0048v+0.000125v2 第三節(jié) 列車阻力計(jì)算54表1 各坡道上各種速度下的列車單位運(yùn)行阻力由表1計(jì)算結(jié)果可知，列車在每個(gè)坡道上各速度的單位阻力都是基本阻力與加算坡度ij的代數(shù)和。第三節(jié) 列車阻力計(jì)算速度速度v(km/h)1020304050607080w02.592.943.323.744.194.685.205.76w00.981.071.181.311.471.661.872.101.041.141.261.401.571.771.992.24ij=2，w=w0+23.043.143.2

24、63.403.573.773.994.24ij=4，w=w0+25.045.145.265.405.575.775.996.24ij=-3，w=w0+2-1.96-1.86-1.74-1.60-1.43-1.23-1.01-0.76GPwGwPw 00055第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制 第二節(jié) 閘瓦摩擦系數(shù) 第三節(jié) 閘瓦壓力的計(jì)算 第四節(jié) 列車制動(dòng)力計(jì)算第五節(jié) 電阻制動(dòng)第三部分 列車制動(dòng)力56定義：由制動(dòng)裝置引起的與列車運(yùn)行方向相反的外力， 稱為制動(dòng)力。在制動(dòng)操縱上，列車制動(dòng)作用按用途可分為兩種：常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)。第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制57 產(chǎn)生制動(dòng)力的方法，目前機(jī)車車輛上常見的有

25、兩種方式：1、空氣制動(dòng)(又稱機(jī)車車輛閘瓦摩擦制動(dòng))利用機(jī)車上的空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣作為動(dòng)力，將機(jī)車車輛上的制動(dòng)閘瓦壓緊車輪輪箍而產(chǎn)生制動(dòng)力；借空氣壓力的變化來操縱列車的制動(dòng)和緩解。2、電氣制動(dòng)(又稱機(jī)車動(dòng)力制動(dòng))利用電機(jī)的可逆原理，將電力機(jī)車和電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)軸上的電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，阻止車輪前進(jìn)以達(dá)到制動(dòng)的目的。根據(jù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所發(fā)出的電能的利用方式不同，分為電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)兩種。第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制58空氣制動(dòng)機(jī)的組成1)制動(dòng)主管2)軟管與折角塞門 3)制動(dòng)支管與截?cái)嗳T4)三通閥5)離心集塵器6)副風(fēng)缸7)制動(dòng)缸 第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制59第

26、一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制制動(dòng)裝置圖制動(dòng)裝置圖降壓風(fēng)缸 安全閥副風(fēng)缸滑閥主鞲鞴三通閥制動(dòng)缸閘瓦總風(fēng)缸空氣壓縮機(jī)制動(dòng)閥充氣溝制動(dòng)主管制動(dòng)支管截?cái)嗳T空重車轉(zhuǎn)換手柄60第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制工作原理： “增壓緩解 減壓制動(dòng)”a.增壓緩解過程：制動(dòng)閥處于緩解位 總風(fēng)缸與主管接通 三通閥動(dòng)作副風(fēng)缸與主管接通制動(dòng)缸通大氣 制動(dòng)桿回縮 閘瓦離開車輪踏面壓縮空氣61第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制b.減壓制動(dòng)過程：制動(dòng)閥處于制動(dòng)位 主管與大氣相通 主管壓力下降 三通閥動(dòng)作制動(dòng)缸桿伸出制動(dòng)缸與副風(fēng)缸接通副風(fēng)缸與主管通路關(guān)閉制動(dòng)缸與大氣通路關(guān)閉制動(dòng)62一、制動(dòng)力的產(chǎn)生制動(dòng)一般是在牽引力為零的情況下進(jìn)行的

27、。制動(dòng)以前，列車靠慣性在惰行。設(shè)一塊閘瓦的壓力為K，輪、瓦的摩擦系數(shù)為k，施行制動(dòng)時(shí)，列車正以速度v在情行，輪對(duì)以角速度在軌面上滾動(dòng)。如以輪對(duì)為隔離體，并且不考慮其它力的影響，則在輪對(duì)總閘瓦壓力為K的作用下，產(chǎn)生的閘瓦摩擦力為Kk ，如下圖所示。第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制63第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制BLvQBLTRaKKK制動(dòng)力的產(chǎn)生64應(yīng)注意的是，閘瓦摩擦力K k并不能使列車減速，而只能阻止輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一旦被阻，勢(shì)必引起輪軌間相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)，產(chǎn)生輪、軌間的相互作用力：輪對(duì)軌的作用力BL和軌對(duì)輪的反作用力BL 。在靜摩擦或者說粘著條件下，由于BL的作用，阻止輪對(duì)滑動(dòng)，從而

28、在車輛慣性力T的推動(dòng)下繼續(xù)滾動(dòng)。但是，輪對(duì)轉(zhuǎn)速將降低，列車速度v亦相應(yīng)減低。由此可見，BL是由K k作用而引起的，是鋼軌作用在車輪輪周上的與列車運(yùn)行方向相反的外力。這個(gè)外力才是使列車急劇減速的制動(dòng)力，其大小可根據(jù)圖中將輪對(duì)作為隔離體而建立的力矩平衡方程式M求得：第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制65K k R- BL R=I a式中R 車輪半徑； K每塊間瓦的壓力； K一個(gè)輪對(duì)所受閘瓦壓力的總和； k輪、瓦間滑動(dòng)摩擦系數(shù)； I輪對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； a輪對(duì)的角減速度。第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制66可見，閘瓦摩擦力矩可分為兩部分(起兩種作用)：一部分是BL R ，其作用是引起鋼軌給車輪的縱向水平反作用

29、力BL ，使列車獲得線減速度a；另一部分是I a其作用是使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I的各輪對(duì)獲得角減速度a 。后一部分占的比例不大。為簡(jiǎn)化起見，在計(jì)算制動(dòng)力時(shí)通常將它忽略不計(jì)(即假定I0)，。這樣，制動(dòng)力在數(shù)值上就等于閘瓦摩擦力，即K k R= BL R (kN)第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制67二、制動(dòng)力的限制由上式可見，輪軌間的靜摩擦力BL因K k而產(chǎn)生，并隨它的增大而增大。但是，只有輪對(duì)在鋼軌上滾動(dòng)的條件下， BL才能等于閘瓦摩擦力K k 。所以，與牽引力相似，BL也要受到輪軌間粘著條件的限制。即BLmax=(K k )maxQ (KN) Q 軸荷重； 粘著系數(shù)。第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制68注：

30、 BLQ時(shí)，車輪產(chǎn)生滑動(dòng)。此時(shí)，制動(dòng)力下降，制動(dòng)距離增長(zhǎng)； 見右圖 車輛在空車狀態(tài)下，易發(fā)生“抱死”現(xiàn)象。第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制BL滑行發(fā)生過程KKKQQ69避免“滑行”的措施 方法：對(duì)閘瓦壓力K k進(jìn)行限制。 令 為軸制動(dòng)率，即每軸閘瓦壓力與軸荷重之比。 因 K kQ 則 = K/Q(/ k)第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制70根據(jù)上式，的取值應(yīng)滿足兩個(gè)條件：保證足夠的制動(dòng)力；不出現(xiàn)滑行。據(jù)實(shí)驗(yàn),取0.70.8 ，即閘瓦壓力是軸荷重的0.70.8倍。實(shí)際中，為防止滑行，載重50t以上車輛都設(shè)有空重車調(diào)整裝置。第一節(jié) 列車制動(dòng)力的產(chǎn)生及限制71一、制動(dòng)力與閘瓦摩擦系數(shù)的關(guān)系 基本關(guān)系：當(dāng)

31、K為常數(shù)時(shí)，BL與k成正比。 要求： k 要大些； k要比較穩(wěn)定。第二節(jié) 閘瓦摩擦系數(shù)72二、影響k的因素1、閘瓦的材質(zhì) 高磷含P1 k高，但易脆裂 a.鑄鐵閘瓦: 中磷含P0.70.1 k居中，多采用 低磷含P2500 m第三節(jié) 列車運(yùn)行時(shí)分的計(jì)算(分析法)(m) 269701. 2)260270(17. 46070S(m) 15654. 4)22 .71270(17. 4702 .71S154設(shè)駛至此坡段終點(diǎn)時(shí)的速度為61km/h，查得cp=-2.10N/kN，故：此時(shí)，列車在第三坡段所行使的累計(jì)距離為：S3=S=156+2341=2497 m第三節(jié) 列車運(yùn)行時(shí)分的計(jì)算(分析法)(m) 2

32、34110. 2)270261(17. 46170S155列車駛完第三坡段所需的時(shí)分t3= t=0.13+2.14=2.27min(4)列車在最后一個(gè)坡段運(yùn)行所需的時(shí)分列車列車以速度為61km/h駛?cè)胱詈笠粋€(gè)坡段，其坡度ij=0，列車所受單位合力為正值，將加速運(yùn)行。先取速度間隔為6170km/h，查得cp0.90N/kN，于是：第三節(jié) 列車運(yùn)行時(shí)分的計(jì)算(分析法)(min) 14. 2)10. 2(27061 6170t(min) 31 . 0)01. 2(22 .7170702 .71t156即列車駛至該坡段終點(diǎn)的速度應(yīng)低于70km/h，終點(diǎn)速度仍需試湊，假定為66.7km/h，于是：第三節(jié)

33、 列車運(yùn)行時(shí)分的計(jì)算(分析法)(m) 2700546390. 0)261270(17. 47061S(min) 54. 212. 12617 .667 .6660t(m) 271012. 1)26127 .66(17. 47 .6660S157將以上計(jì)算結(jié)果匯總記于表4-2中(距離按坡段累計(jì)，時(shí)分按區(qū)間累計(jì))，從而得到列車由A站發(fā)車通過B站所需的運(yùn)行時(shí)分為13.79min。按規(guī)定，區(qū)間時(shí)分計(jì)算值取至一位小數(shù)，故取為13.8min。第三節(jié) 列車運(yùn)行時(shí)分的計(jì)算(分析法)158表4-2 計(jì)算結(jié)果匯總表坡度ij()坡段長(zhǎng)度Lp(m)工況速度間隔v(km/h)行駛距離(m)運(yùn)行時(shí)分(min)SStt04

34、638牽引01027270.330.33牽引10116330.030.36牽引11201001330.390.75牽引20303184510.761.51牽引304068211331.172.68牽引4050132124541.764.44牽引5058.8218246362.406.84-22320牽引58.8601771770.187.02牽引6070186320401.728.74牽引7071.228723270.248.9832500牽引71.2701561560.139.11牽引7061234124972.1411.2502700牽引6166.7271027102.5413.79159

35、 1、方法 (1)先將單位合力曲線圖逆時(shí)針轉(zhuǎn)90。，使速度坐標(biāo)軸朝上，成為縱坐標(biāo)軸，單位合力曲線坐標(biāo)軸朝左，成為橫坐標(biāo)軸，參看圖44左方。為介紹簡(jiǎn)明起見，圖44中僅給出了牽引工況，而省去了其他工況。 (2)在圖的右方繪上v=f(S)曲線圖的兩個(gè)坐標(biāo)軸：以縱坐標(biāo)軸作為速度坐標(biāo)軸，橫坐標(biāo)作為距離坐標(biāo)軸，并在橫坐標(biāo)軸下面繪出區(qū)間的線路縱斷面； (3)將兩圖的橫坐標(biāo)軸對(duì)齊；第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)160 (4)在速度坐標(biāo)軸上從v=0起，取速度間隔v0v1、v1v2等； (5)從坐標(biāo)原點(diǎn)0向合力曲線上對(duì)應(yīng)于每個(gè)速度間隔平均速度的點(diǎn)引射線，然后從v=f(S)曲線圖的坐標(biāo)原點(diǎn)0開始，逐段畫0

36、1、12、23、等線段，使這些線段分別與相應(yīng)的射線相垂直。這些線段連在一起形成的折線就是所要繪出的v=f(S)曲線。第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)161圖4-4 繪制速度曲線的垂直線法第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)B1622、證明現(xiàn)在對(duì)上面所作的v=f(S)曲線是否符合理論計(jì)算結(jié)果，給以幾何關(guān)系證明。仍以速度曲線的第三段23線為例。因，故圖4-4中兩個(gè)有陰影線的直角三角形相似，即，于是 設(shè)作圖時(shí)所用的比例尺如下：m毫米代表1km/h的運(yùn)行速度(v)k毫米代表1N/kN的單位合力(c)；y毫米代表1km的運(yùn)行距離(S)。第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)AEBA 20

37、3 2、BAE 2 30BAE 2 30BBAEEtg 2 30163因此上式可改寫為第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)(m) c)4.17(S (km) 1202 3 1201201 2)()()(2p2223222323222233223232332vvcvvSSkmyykmykmcvvvvSSySSmvvmvvkcppp即則式，即令164這完全符合由列車運(yùn)動(dòng)方程導(dǎo)出的列車運(yùn)行速度與運(yùn)行距離的關(guān)系式，即，只需在繪制單位合力曲線和v=f(S)曲線時(shí)選用的比例尺滿足等式3，則用垂直線法得到的v=f(S)曲線就完全符合列車運(yùn)動(dòng)方程，即式上述繪制方法和原理成立。3、繪制速度曲線時(shí)應(yīng)注意的問題

38、和應(yīng)遵守的規(guī)定。(1)繪制曲線時(shí)，所用的比例尺應(yīng)按表4-3選取。表中所規(guī)定的各組比例尺均能滿足式3的要求，而且實(shí)用。但通常只用第一組比例尺。第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)(m) c)4.17(S p2122vv165表4-3 圖解法比例尺第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)序號(hào)名稱單位比例關(guān)系公式一般計(jì)算專題計(jì)算及制動(dòng)計(jì)算123451單位合力N/KNk mm代表1N/KN61210122速度km/hm mm代表1km/h122123距離kmy mm代表1km2040481201204時(shí)間minx mm代表1min1010105固定線段mm303025ymk2120 120ykmk

39、my2120 myx60ymx60166(2)為便于分辨工況，關(guān)于速度曲線的繪制有如下規(guī)定：牽引運(yùn)行時(shí)用“”表示；惰行時(shí)用“ ”表示；空氣制動(dòng)時(shí)用“”表示；動(dòng)力制動(dòng)時(shí)用“ ”表示；空氣制動(dòng)與動(dòng)力制動(dòng)并用時(shí)用“ ”表示；此外，如使用部分功率牽引或需限速運(yùn)行時(shí)則用“”表示。(3)速度間隔:一般計(jì)算不超過10km/h；專題計(jì)算不超過5km/h。(4)列車駛過換坡點(diǎn)的速度需用試湊法決定，其具體作法,如圖 4-5所示第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)167圖45 換坡點(diǎn)速度試湊的方法第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)168(5)使用單位合力曲線時(shí)的換算問題(6)由牽引運(yùn)行轉(zhuǎn)為制動(dòng)運(yùn)行，或由制

40、動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為牽引運(yùn)行，中間應(yīng)有一段合理的惰行過程，其長(zhǎng)短決定于工況轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。(7)列車應(yīng)力爭(zhēng)高速運(yùn)行，但不得超過任一限制速度。(8)考慮到v=f(S)曲線表示的是列車質(zhì)心(假定在列車的中心)的速度與運(yùn)行距離的關(guān)系。下面僅以列車進(jìn)站停車v=f(S)曲線的繪制來說明這個(gè)問題。第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)169列車進(jìn)站時(shí)停車要經(jīng)過道岔入側(cè)線，因此存在著列車首尾均不應(yīng)超過側(cè)向道岔限速(一般為45km/h)的問題。如果列車進(jìn)站前速度很高，在操作上可采用二段制動(dòng)法，即：列車在進(jìn)站前先施行一次常用制動(dòng)，把速度減下來，然后緩解進(jìn)站，以保證列車通過道岔時(shí)整個(gè)列車長(zhǎng)度范圍的速度均不超過側(cè)向道岔的限

41、速，最后在側(cè)線再次制動(dòng)停車。因此，v=f(s)曲線的繪制方法應(yīng)是(見圖4-6)：第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)170圖4-6 考慮列車長(zhǎng)度的進(jìn)站停車試湊的方法第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)171二、時(shí)間曲線t=f(s)的繪制1、方法繪制方法如圖4-7所示。首先，在tf(S)曲線圖的左端橫坐標(biāo)軸上取一線段AC，它的長(zhǎng)度假定為(mm)， 的取值應(yīng)符合表4-3的規(guī)定。在A點(diǎn)作橫軸的垂線AE，vf(S)曲線上原選定的速度間隔的平均速度點(diǎn)引出水平線與AE線相交，并從C點(diǎn)向這些交點(diǎn)引射線。然后由0點(diǎn)起逐段向?qū)?yīng)的射線引垂線，聯(lián)結(jié)0123各點(diǎn)所成的折線，就是所要繪制的tf(s)曲線。第四

42、節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)172圖4-7繪制時(shí)分曲線的時(shí)分線法第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)G1732、證明 由圖解法繪制出的t=f(S)曲線是否成立，可用作圖的幾何關(guān)系證明。以圖4-7中23線為例：因 故圖4-7中用陰影線所示的兩個(gè)直角三角形相似， 于是：第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)GAECE 2 3 2、GCEA 2 3GGAEACtg 2 3174設(shè)作圖時(shí)，速度和距離的比例尺與繪vf(s)曲線的相同，另以x毫米表示1min，則得第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)( 60S 2)(S(km) 602)( 4 60601 2)()()(232232323

43、3223233223232332kmvtvvvtttSSttvvSSmyxymxymxttvvSSySSxttmvvpp上式可寫成，令則式，即令175由此可見，只要比例尺符合式4的關(guān)系，則所作的曲線也就符合由列車運(yùn)行方程所導(dǎo)出的時(shí)間與距離之間的關(guān)系，即式S=8.34vp 2 t=16.68vp t (m)上述繪法與原理成立。第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)( 68.16 2 34.8S )( 2)12021000( 601000Smtvtvmtvvtpppp即或者1763、繪制曲線時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)按表4-3第l、3、4、5欄規(guī)定的比例尺作圖； (2)與繪制v=f(S)曲線取同樣的

44、距離間隔； (3)由于t=f(S)曲線總是上升的，為繪圖整齊和便于計(jì)算起見，應(yīng)將t=f(S)曲線每10min作為一段，每隔10min即把終點(diǎn)投影到距離坐標(biāo)抽上再繼續(xù)繪制。第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)177三、速度時(shí)分曲線繪成后的圖面實(shí)例 vf(s)、t=f(S)曲線繪成后的圖畫形式，如圖4-8所示。第四節(jié) 列車速度時(shí)分曲線的繪制(圖解法)圖4-8 速度時(shí)分曲線繪制示例178一、原理所謂均衡速度法，乃是假定： 1、在任何坡段上，列車將以該坡段的均衡速度v均(當(dāng)v均v限)或以該坡段的限速v限(當(dāng)v均 v限)作勻速運(yùn)行； 2、列車由一個(gè)坡段駛?cè)胂乱黄露螘r(shí)，列車速度將突變?yōu)橄乱黄露蔚膙均或

45、v限，而無漸變過程。 依此，可用下式求得列車的運(yùn)行時(shí)分：式中 Li第i個(gè)坡段的長(zhǎng)度，km； vi第i個(gè)坡段的均衡速度v均或運(yùn)行限速v限，km/h。第五節(jié) 解算列車運(yùn)行時(shí)分的均衡速度法iivLt60179二、實(shí)例現(xiàn)以具體的例子來介紹均衡速度法解算列車運(yùn)行時(shí)分的方法。例：已知：DF型內(nèi)燃機(jī)車雙機(jī)牽引貨物列車3500t的牽引工況單位合力c=f1(v)，如圖4-1所示；最大運(yùn)行速度為80km/h；區(qū)間內(nèi)線路縱斷面如下圖所示。試以均衡速度法求算該列車在區(qū)間內(nèi)的運(yùn)行時(shí)分。第五節(jié) 解算列車運(yùn)行時(shí)分的均衡速度法180第五節(jié) 解算列車運(yùn)行時(shí)分的均衡速度法圖4-1 DF型內(nèi)燃機(jī)車雙機(jī)牽引3500t 貨物列車單位合

46、力曲線V(km/h)東風(fēng)型（雙機(jī)）G=3500tvh=0.33滾承重貨車30t-28輛50t-32輛c=f(v)c=f(v)ac(N/KN)-60-50-40-30-20-1001020020406080 x0 xc=f(v)123ed181解：(1)由圖4-1中的c=f1(v)曲線查得ij=0、5、10、15的牽引均衡速度v均分別為78、30、16、10km/h，以最大容許速度80km/h運(yùn)行的ij值為-0.3。在小于-0.3的下坡道，列車運(yùn)行速度是可能超過80km/h的。但這是不允許的。因此這些坡道都按80km/h運(yùn)行來計(jì)算。第五節(jié) 解算列車運(yùn)行時(shí)分的均衡速度法182(2)算出列車在上述坡

47、道運(yùn)行1km/h線路所需的時(shí)間60/v值(min)，列于表4-4。同時(shí)，據(jù)此繪出60/v =f (ij)曲線圖，由該圖可查得線路縱斷面圖中所示的各個(gè)坡段的60/v值，代入表4-5。第五節(jié) 解算列車運(yùn)行時(shí)分的均衡速度法183第五節(jié) 解算列車運(yùn)行時(shí)分的均衡速度法ij051015-0.3v均(km/h)783016108060/v(km/h)0.772.003.756.000.75表4-4 每公里運(yùn)行時(shí)分計(jì)算表184(3 )列表計(jì)算列車運(yùn)行時(shí)分，參看表4-5。由表4-5最后一項(xiàng)可得本例的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間為21min。第五節(jié) 解算列車運(yùn)行時(shí)分的均衡速度法線路縱斷面各坡段60/v(min/km)60/v.L

48、i(min)區(qū)間運(yùn)行時(shí)間t(min)起動(dòng)附加時(shí)分(min)停車附加時(shí)分(min)區(qū)間運(yùn)行總時(shí)間T(min)序號(hào)ijLj(km)1010.940.94t= (60/v)Li=17.9321T=17.93+2+1212211.141.14383.53.0010.504010.940.945-910.750.756-3.630.752.25701.50.941.41185 線路縱斷面化簡(jiǎn)的方法是，用一個(gè)等效坡道代替幾個(gè)相毗連的坡度相近的實(shí)際坡道；化簡(jiǎn)坡段的長(zhǎng)度等于各實(shí)際坡段長(zhǎng)度之和；而化簡(jiǎn)坡段的坡度入等于備實(shí)際坡段的最低點(diǎn)與最高點(diǎn)的高度差除以化簡(jiǎn)坡段的長(zhǎng)度Lh，即式中H1和H2化簡(jiǎn)坡段始點(diǎn)和終點(diǎn)的標(biāo)

49、高，mLh=Li化簡(jiǎn)坡段長(zhǎng)度，m；Li各個(gè)實(shí)際坡段的長(zhǎng)度，m。第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn))154( )(100012hjLHHi186Li化簡(jiǎn)坡段中任一實(shí)際坡段的長(zhǎng)度，m；2000經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；i=|ih-i|化簡(jiǎn)坡度與化簡(jiǎn)坡段中任一實(shí)際坡度的代數(shù)差絕對(duì)值，。此外，在化簡(jiǎn)時(shí)還需注意：車站到發(fā)線、動(dòng)能坡道、限制坡道或其他需校驗(yàn)牽引重量的坡道(有關(guān)概念見第六章)，不得與其它坡段一起化簡(jiǎn)。第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn))164( 2000iLi187二、化間坡段加算坡度的計(jì)算1、化簡(jiǎn)坡段內(nèi)的曲線換算坡度曲線換算坡度，用ir表示。例如半徑為R，長(zhǎng)度為L(zhǎng)r，的曲線單位附加阻力為700/R，列車通過這段曲線時(shí)，克服曲線阻

50、力所做的機(jī)械功為(700/R)Lr；這個(gè)機(jī)械功假定被列車在長(zhǎng)為L(zhǎng)h的化簡(jiǎn)坡段內(nèi)完成，于是，曲線附加阻力折算成的坡度為：第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn)188用中心角和弧長(zhǎng)Lr表示曲線時(shí)，第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn))174( 700 R7001rRLLLLirhrh 5 .10 700 R7001 3602 rhrrhrhrLiRLLLLiRL，則得代入式1892、化簡(jiǎn)坡段內(nèi)的隧道換算坡度化簡(jiǎn)坡段內(nèi)的隧道附加單位空氣阻力 ，按上述同樣道理換算為隧道附加空氣阻力的折算坡度is： 式中Ls化簡(jiǎn)坡段內(nèi)各個(gè)隧道的長(zhǎng)度，m。第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn) hsssLLwi1903、化簡(jiǎn)坡段的加算坡度綜合上述，線路縱斷面化簡(jiǎn)后的

51、加算坡度ihj=ih+ir+is 計(jì)算加算坡度ihj時(shí)，應(yīng)按列車上、下行分別計(jì)算。因?yàn)樯鲜街械膇h與列車運(yùn)行方向有關(guān)：如上行為正，則下行為負(fù)；反之亦然。第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn)191三、實(shí)例下面舉例說明如何化簡(jiǎn)線路縱斷面。例：將甲站到乙站的實(shí)際線路縱斷面進(jìn)行化簡(jiǎn)。 解(1)因?yàn)?號(hào)坡段處于站內(nèi)，所以不予化簡(jiǎn)。2、3、4號(hào)坡段都不長(zhǎng)，且坡度相差不大，可將這三個(gè)坡段化簡(jiǎn)成一個(gè)坡段段。 (2)按式求得化簡(jiǎn)坡度第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn))(100012hjLHHi36. 212502950600200450)05.8810.85(1000hi192(3)按式校驗(yàn)這三個(gè)坡段是否可以化簡(jiǎn)。其中第2號(hào)實(shí)際坡段的坡

52、度與化簡(jiǎn)后的坡度相差最大，首先對(duì)它校驗(yàn)再對(duì)這三個(gè)坡段中最長(zhǎng)的第4號(hào)實(shí)際坡段進(jìn)行校驗(yàn)：第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn) 2000iLimm450147136. 12000| )0 . 1(36. 2|2000mm600175414. 12000| )50. 3(36. 2|2000193例：線路化簡(jiǎn)縱斷面化簡(jiǎn)圖第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn)實(shí)際坡段序123456789101112131415已知實(shí)際縱斷面坡度千分度000坡長(zhǎng)10009001900軌道標(biāo)高曲線長(zhǎng)度Lr半徑R中心角 化簡(jiǎn)縱斷面坡度千分度00坡長(zhǎng)10001900坡道序號(hào)1234567888.0587.687.285.169.963.851.339.03

53、6.336.338.440.048.448.848.81.0 2.0450223020060013007003.56.88.79.68.21.01.01.01.01.015006001250 8001950400453100023503.8220501.831.8150028008.6829307.1912502.1426480023012001926004531000157150050218002621111926166194校驗(yàn)結(jié)果說明，以上三個(gè)實(shí)際坡段化簡(jiǎn)成為長(zhǎng)度Lh=450十200十200+600=1250m、坡度ih= -2.36的等效坡道是可以成立的。(4)在這個(gè)化簡(jiǎn)坡段內(nèi)有一個(gè)曲

54、線，其中心角=26o，所以曲線附加阻力的折算坡度(5)求化簡(jiǎn)坡段的加算坡度：上行時(shí)ihj= -2.36+0.22= -2.14下行時(shí)ihj=2.36+0.22=2.58 。第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn)0.2212505 .10ri195線路縱斷面化簡(jiǎn)計(jì)算表第六節(jié) 線路縱斷面化簡(jiǎn)實(shí)際斷面實(shí)際斷面化簡(jiǎn)斷面化簡(jiǎn)斷面檢驗(yàn)檢驗(yàn)折算坡度折算坡度千分度千分度加算坡度千加算坡度千分度分度標(biāo)標(biāo)高高(m)編編號(hào)號(hào)坡長(zhǎng)坡長(zhǎng)Li(m)坡度坡度千分千分度度編編號(hào)號(hào)坡長(zhǎng)坡長(zhǎng)Li(m)坡度千分度坡度千分度ihj=ih+ir+is上行上行下下行行11000011000002450-1.0212500.22-2.142.583200

55、-2.04600-3.552230-6.832930-7.3略略0.11-7.197.416700-8.77hnLHHi)(10001236. 2 1250)05.881 .85(1000ni 2000iLjmmmm600175414. 120004501471| )0 . 1(36. 2|2000 hsssLLwihrLi5 .10196第五部分 列車制動(dòng)問題解算列車制動(dòng)問題解算通常有三種類型：1已知制動(dòng)能力(列車換算制動(dòng)率)和列車運(yùn)行速度，計(jì)算制動(dòng)距離。2已知列車制動(dòng)能力(換算制動(dòng)率)和必須保證的制動(dòng)距離，解算平道或下坡道允許的緊急制動(dòng)限速。3已知列車的緊急制動(dòng)限速和必須保證的制動(dòng)距離，解

56、算平道或下坡道至少必須的列車制動(dòng)能力。197第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 在司機(jī)施行制動(dòng)時(shí)，列車中各車輛的閘瓦并非立即、同時(shí)壓上車輪的，閘瓦壓上車輪之后，閘瓦壓力也不是瞬間達(dá)到最大值的，制動(dòng)缸壓強(qiáng)有一個(gè)上升過程，參看圖5-1。圖中t0和tm分別為從司機(jī)施行制動(dòng)至第一輛車和最末一輛車的制動(dòng)缸壓強(qiáng)開始上升的時(shí)間。tc為制動(dòng)缸充氣時(shí)間。所以，全列車的閘瓦壓力和制動(dòng)力也有一個(gè)增長(zhǎng)的過程，如圖5-2中實(shí)線所示。198第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 為便于計(jì)算，通常假定全列車的閘瓦都是在某一瞬間同時(shí)壓上車輪，而且閘瓦壓力就是在這一瞬間從零突增至預(yù)定值，如圖5-2中虛線所示。這樣，列車制動(dòng)過程就明顯地被分成兩段：前一

57、段是從施行制動(dòng)到這一瞬間的空走過程，它經(jīng)歷的時(shí)間稱為空走時(shí)間(顯然，這是個(gè)假定的空走時(shí)間)，以tk表示，199第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 列車在空定時(shí)間tk內(nèi)靠慣性惰行的距離稱為空走距離，以Sk表示；后一段是從突增的瞬間至列車停止的有效制動(dòng)過程，也叫實(shí)制動(dòng)過程，其經(jīng)歷的時(shí)間稱為有效制動(dòng)時(shí)間或?qū)嵵苿?dòng)時(shí)間，以te表示，列車在te時(shí)間內(nèi)、在全部制動(dòng)力和運(yùn)行阻力的作用下急劇減速所運(yùn)行的距離，稱為有效制動(dòng)距離或?qū)嵵苿?dòng)距離，以Se表示；即，制動(dòng)距離Sb=Sk+Se200第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 tomttctcp (kp )ba圖5-1 制動(dòng)缸壓力的上升ksessK圖5-2 空走距離的原始概念 （一般坡道的

58、空走距離）201第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 一、空定時(shí)間與空走距離的計(jì)算空走距離就可以簡(jiǎn)單地按下式計(jì)算：式中v0制動(dòng)初速，km/h； tk空走時(shí)間，s。它可以通過理論推導(dǎo)，也可以通過試驗(yàn)求得。 6 . 36060100000kkktvtvS202第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 考慮坡道影響的空走時(shí)間203第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 按圖5-2所示的空走距離原始假定概念，將坡度影響考慮在內(nèi)，可以畫出制動(dòng)過程中列車單位制動(dòng)合力隨時(shí)間而變的曲線圖，如圖5-3所示。圖中橫坐標(biāo)表示時(shí)間t，縱坐標(biāo)表示單位制動(dòng)合力b十iw，iwi十w0。iw稱為當(dāng)量坡度(假定空走時(shí)間內(nèi)速度不變，w0可視為常數(shù)，并按制動(dòng)初速下的數(shù)值折

59、算成坡度)。204第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 AD之間的單位制動(dòng)力遞增過程也近似地處理成線性關(guān)系(只考慮制動(dòng)力時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)是O點(diǎn)，考慮坡道阻力影響后，坐標(biāo)原點(diǎn)下移至O點(diǎn))。這樣就可以根據(jù)制動(dòng)距離等效的原則列出方程，從理論上推導(dǎo)出制動(dòng)空走時(shí)間的公式。由于t0值很小，如將它忽略不計(jì)，則可得式中tc全列車制動(dòng)缸的充氣時(shí)間在當(dāng)量坡度iw0時(shí)，tk0.42tc1 /113211式cwktbit205第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 式1只是在iw-b/3時(shí)才能使用。當(dāng)iw-b/3時(shí)，tk增至等于tc，如當(dāng)量坡度的代數(shù)值再減小(下坡道更陡)，即iw-b/3，則tk將大于tc，溢出了圖5-2所示的原始假定概念。這是將

60、坡度影響引進(jìn)到空走時(shí)間假定值所造成的結(jié)果。這時(shí)，式1將出現(xiàn)虛數(shù)(根號(hào)內(nèi)有負(fù)值)，即tk變成復(fù)數(shù)。206第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 由此可推導(dǎo)出長(zhǎng)大下坡道的制動(dòng)空走時(shí)間如下：式2的適用范圍是iw-b/3。它和式1是姊妹公式，必須配套使用。2 )1(2)41(311式cwwktbibit207第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 圖5-4 長(zhǎng)大下坡道的空走時(shí)間208第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 圖5-5 空走時(shí)間與當(dāng)量坡度的關(guān)系209第一節(jié) 制動(dòng)距離及其計(jì)算 旅客列車：緊急制動(dòng)：tk3.5-0.08ij（s）常用制動(dòng)：tk(4.1+0.02rn)(1-0.03ij)(s)貨物列車:緊急制動(dòng)： tk(1.6+0.06