第四章 牽引計(jì)算

第四章列車牽引運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)研究列車在各種外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。包括牽引重量、行車速度、運(yùn)行時(shí)分、制動(dòng)距離、能量和燃料消耗的計(jì)算。速度距離曲線運(yùn)行時(shí)間與距離曲線制動(dòng)曲線2/2/20231鐵道信號導(dǎo)論**第1節(jié)作用在列車上的各種力一、作用在列車上的各種力機(jī)車牽引力F列車運(yùn)行阻力W列車制動(dòng)力B根據(jù)線路情況和列車運(yùn)行要求，機(jī)車有以下三種工況。每一種工況作用于列車上的合力為C：牽引運(yùn)行惰行制動(dòng)運(yùn)行2/2/20232鐵道信號導(dǎo)論**（一）機(jī)車牽引力的形成輪周牽引力、車鉤牽引力、指示牽引力F1作用于鋼軌，鋼軌固定不動(dòng)，F(xiàn)為鋼軌對車輪的反作用力，推動(dòng)列車前進(jìn)，稱為機(jī)車牽引力。也稱輪周牽引力。二、機(jī)車牽引力的形成及粘著限制2/2/20233鐵道信號導(dǎo)論**車鉤牽引力=輪周牽引力-機(jī)車阻力粘著牽引力：受輪軌間粘著力限制的機(jī)車牽引力。F是動(dòng)輪壓在鋼軌上的粘著力，其最大值為全部動(dòng)輪壓在鋼軌的重力與粘著系數(shù)的乘積。機(jī)車粘著牽引力的計(jì)算公式：

(1)2/2/20234鐵道信號導(dǎo)論**電力機(jī)車電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車機(jī)車可能實(shí)現(xiàn)的最大輪周牽引力不能大于粘著牽引力，稱為粘著牽引力限制。(2)(3)2/2/20235鐵道信號導(dǎo)論**N=F·V最大功率是一定的，稱為額定功率。當(dāng)速度小時(shí)，牽引力大；速度大時(shí)、牽引力小。坐標(biāo)上是一條雙曲線，左端，牽引力不能超過輪軌之間的粘著力；右端，速度不能超過機(jī)車的構(gòu)造速度。機(jī)車的牽引特性：預(yù)期牽引特性和實(shí)測牽引特性（一）電力機(jī)車的牽引特性曲線——韶山SS1型電力機(jī)車粘著牽引力電動(dòng)機(jī)牽引力機(jī)車牽引力受電動(dòng)機(jī)用尋電流的限制三、機(jī)車牽引曲產(chǎn)生線2/2/20236鐵道信號導(dǎo)論**2/2/20237鐵道信號導(dǎo)論**（二）內(nèi)燃機(jī)車的牽引特性曲線——東風(fēng)4（貨）型內(nèi)燃機(jī)車粘著牽引力機(jī)車柴油機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)裝置確定的牽引力3.起動(dòng)電流的限制牽引力(N·m/s)(N)2/2/20238鐵道信號導(dǎo)論**（三）機(jī)車牽引力的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)1.粘著牽引力和計(jì)算粘著系數(shù)2.計(jì)算速度和計(jì)算牽引力在計(jì)算牽引重量時(shí)，必須先確定按什么速度下的牽引力進(jìn)行計(jì)算。電力機(jī)車，線路特征、溫度允許、最高級位滿磁場牽引曲線上的粘著制至持續(xù)制的范圍內(nèi)選定。2/2/20239鐵道信號導(dǎo)論**3.持續(xù)速度與持續(xù)牽引力機(jī)車可以長時(shí)間連續(xù)工作，而牽引電動(dòng)機(jī)發(fā)熱溫升不超過用許值，所對應(yīng)的速度和牽引力。內(nèi)燃機(jī)車取持續(xù)速度和持續(xù)牽引力作為計(jì)算速度和計(jì)算牽引力。4.計(jì)算起動(dòng)牽引力效驗(yàn)所牽引的列車重量能否啟動(dòng)的機(jī)車牽引力。SS1和SS3取速度等于零的粘著牽引力2/2/202310鐵道信號導(dǎo)論**內(nèi)燃機(jī)車，按最后一列車啟動(dòng)時(shí)的機(jī)車牽引力計(jì)算。電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車按粘著牽引力和起動(dòng)電流決定的牽引電流中的小者。5.對應(yīng)不同牽引力的取值在牽引計(jì)算時(shí)，一般取機(jī)車在相同速度是能夠發(fā)揮的最大牽引力計(jì)算。電力機(jī)車起動(dòng)自最低計(jì)算速度取粘著牽引力，由最低計(jì)算速度至33-Ⅲ曲線，取電流限制的牽引力。以后按33-Ⅲ曲線取值。2/2/202311鐵道信號導(dǎo)論**四、列車阻力（一）列車阻力和分類列車阻力——列車受到與運(yùn)行方向相反的外力。列車阻力分為：機(jī)車阻力（）和車輛阻力（）基本阻力（）和附加阻力（）2/2/202312鐵道信號導(dǎo)論**基本阻力是列車在平直軌道上受到的阻力，包括：摩擦力——軸頸與軸承，車輪與鋼軌（滾動(dòng)和滑動(dòng)）沖擊和振動(dòng)引起的阻力空氣阻力附加阻力列車受到的額外阻力，包括：坡道附加阻力、曲線附加阻力、起動(dòng)附加阻力、隧道附加阻力2/2/202313鐵道信號導(dǎo)論**列車受到的阻力絕大多數(shù)與重力成正比，為了計(jì)算方便，通常用單位阻力計(jì)算機(jī)車單位阻力車輛單位阻力列車單位阻力（N/kN）（N/kN）（N/kN）2/2/202314鐵道信號導(dǎo)論**（二）基本阻力由于各種阻力復(fù)雜，理論計(jì)算很困難，采用試驗(yàn)后的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算單位基本阻力1.機(jī)車單位基本阻力牽引運(yùn)行惰力運(yùn)行2/2/202315鐵道信號導(dǎo)論**2.車輛單位基本阻力客車、貨車、各種不同車輛3.機(jī)車車輛單位阻力的經(jīng)驗(yàn)公式電力機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車客車車輛貨車（滾、空）2/2/202316鐵道信號導(dǎo)論**（三）附加阻力1.坡道附加阻力2.曲線附加阻力3.隧道空氣附加阻力隧道內(nèi)為限制坡道隧道內(nèi)無限制坡道2/2/202317鐵道信號導(dǎo)論**4.加算附加阻力5.線路縱斷面簡化6.起動(dòng)阻力機(jī)車單位起動(dòng)阻力貨車單位起動(dòng)阻力（電力、內(nèi)燃5N/kN）2/2/202318鐵道信號導(dǎo)論**列車阻力計(jì)算分為：起動(dòng)阻力計(jì)算和運(yùn)行阻力計(jì)算（一）起動(dòng)阻力計(jì)算起動(dòng)時(shí)列車總阻力單位阻力（二）運(yùn)行阻力計(jì)算運(yùn)行中的列車總阻力

五、列車阻力計(jì)算（N）（N/kN）2/2/202319鐵道信號導(dǎo)論**列車單位阻力惰行列車阻力計(jì)算列車基本阻力列車單位基本阻力列車阻力列車單位阻力2/2/202320鐵道信號導(dǎo)論**第2節(jié)列車制動(dòng)力空氣制動(dòng)，2.電氣制動(dòng)，3.液力制動(dòng)一、空氣制動(dòng)（一）空氣制動(dòng)的原理2/2/202321鐵道信號導(dǎo)論**第2節(jié)列車制動(dòng)力一、（二）閘瓦制動(dòng)

1.閘瓦壓力作用產(chǎn)生的制動(dòng)力

不考慮車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量粘著力限制列車制動(dòng)率2/2/202322鐵道信號導(dǎo)論**2.列車制動(dòng)力的計(jì)算實(shí)算法換算法2/2/202323鐵道信號導(dǎo)論**列車單位制動(dòng)力換算制動(dòng)力不同速度下的換算摩擦系數(shù)2/2/202324鐵道信號導(dǎo)論**二、電阻制動(dòng)（一）電阻制動(dòng)原理電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)，電能耗散在電阻上。電樞產(chǎn)生反向力矩，僅作用于機(jī)車。通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，調(diào)節(jié)制動(dòng)力。機(jī)車運(yùn)行速度與制動(dòng)電流的關(guān)系制動(dòng)力2/2/202325鐵道信號導(dǎo)論**磁通不變，Bd

與速度成正比；速度不變，Bd與磁通的平方成正比當(dāng)制動(dòng)電流恒定時(shí)，制動(dòng)力與速度成反比；當(dāng)速度一定時(shí)，制動(dòng)電流越大，制動(dòng)力也越大。電阻制動(dòng)分為恒磁通、恒電流和恒速度三種方式2/2/202326鐵道信號導(dǎo)論**（二）電阻制動(dòng)特性曲線2/2/202327鐵道信號導(dǎo)論**第3節(jié)合理曲線圖的繪制及應(yīng)用根據(jù)作用與列車的合力性質(zhì)，分析列車動(dòng)態(tài)，稱列車的動(dòng)態(tài)曲線。確定列車在各種坡道、在不同工作狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，（一）合理曲線的繪制（二）單位合力曲線圖的應(yīng)用確定列車在坡道的合力判斷列車運(yùn)動(dòng)趨勢確定列車在坡道上的均衡速度2/2/202328鐵道信號導(dǎo)論**第4節(jié)列車運(yùn)動(dòng)方程是計(jì)算列車運(yùn)動(dòng)方程式：列車質(zhì)量、作用于列車上的合力與列車加速度的關(guān)系表達(dá)式。將列車看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)——列車重心根據(jù)合力做的功與列車動(dòng)能增量相等原理得：其中2/2/202329鐵道信號導(dǎo)論**動(dòng)能增量2/2/202330鐵道信號導(dǎo)論**牽引運(yùn)行惰性運(yùn)行制動(dòng)運(yùn)行在實(shí)際計(jì)算中，一般采用近似積分的方法求解2/2/202331鐵道信號導(dǎo)