列车牵引计算课程设计 .doc

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1、课 程 设 计 课程名称 机车车辆方向课程设计 题目名称 SS4列车牵引计算 学 院 _ 专 业 班 级_ 学 号_ _ 学生姓名_ _ 指导教师_ 2014年 6 月19 日目 录摘 要10 引言11.设计任务12.机车基本参数12.1计算牵引质量12.2校验并确定区间牵引质量12.3列车换算制动率的计算13 合力图13.1 机车各种工况的曲线13.2绘制合力曲线14计算制动距离和运行时间14.1计算列车制动的距离14.2运行时间1结束语1参考文献1摘 要 本次课程设计主要进行了列车的计算牵引质量，校验了区段牵引质量，以及制动率。利用matlab画出了机车各工况的单位合力曲线。对化简的线路纵

2、断面进行了运行时间计算及制动距离的计算。手绘出了绘制列车运行速度线和列车运行时间线。关键词：列车；牵引；制动；计算0 引言提高列车牵引质量和运行速度，保证铁路行车安全和尽量节约机车能耗，是扩大铁路运输能力提高铁路工作效益的重要内容。为此，必须讲究科学管理和经济操纵，提高运输管理和列车操纵水平；很好的研究列车的牵引质量，运行速度，制动距离及机车能耗等与哪些因素有关，怎样在保证行车安全和节能的条件下“多拉快跑”；同时，要让铁路运输管理工作人员及其后备军都有这方面的知识，即会分析也会计算。列车牵引计算正是这方面必须有的，故进行本次课程设计。1.设计任务SS4型电力机车牵引70辆货车，均为滚动轴承（牵

3、引质量5000t），其中标记载重50t，装有GK型制动机的重车48辆，空车5辆；标记载重25t，装有120型制动机的重车12辆；标记载重25t，装有120型制动机空车5辆。车辆按高磷闸瓦计算，列车管受空气压力为500KPa。制动初速度为104Km/h。SS4型电力机车电功率6400KW，轴式为2（BoBo），轴重23t。机车单位阻力（N/KN）1.1求解（1）计算牵引质量，校验并确定区段牵引质量；计算列车换算制动率等。（2）绘制合力表，绘制合力曲线。（3）化简线路纵断面的运行时间及制动距离等。（4）绘制列车运行速度线和列车运行时间线。（5）便知点算程序计算，并计算及绘图，编程语言不限。2.机车

4、基本参数额度工作电压 单相交流50Hz 25kV；传动方式 交直流电传动；轴 式 2（BoBo）；机 车 重 量 292 t；轴 重 23t；持 续 功 率 23200kW；最高运行速度 100 km/h ；持 续 速 度 51.5 km/h；起动牵引力 628kN；持 续 牵 引 力 450kN；电制动方式 加馈电阻制动 电制动功率 5300kW ；电制动力 382kN（1050km/h）；传动方式 双边斜齿减速传动；传 动 比 88/21；2.1计算牵引质量1）按限制坡度计算限制坡度指的是某区或区段内对牵引质量起限作用的坡道，区间或区段内坡道最大而又很长的上坡道，列车进入这个坡道后由于坡道

5、阻力很大，速度将连续下降，直至机车计算速度，列车仍未驶出这个坡道，此时，机车速度仍继续下降，则表明牵引重量太大，因为列车以低于的速度运行是不合理的，甚至有可能招致“坡停事故”。若列车能保持匀速运行出坡，则表明牵引重量正合理，此时作用于列车上的合力为零。计算牵引质量 其中计算牵引力，KN机车计算重量 t 取184t牵引使用系数 取0.9 计算速度下的机车，车辆单位基本阻力N/KN限制坡道的加算坡度千分数 取5.5牵引质量，t重力加速度（取9.81 ）由于车辆均为滚动轴承查【1】=0.92+0.0048+0.000125 （N/KN）查表=51.5Km/h =431.6KN带入数据有 =4.08N

6、/KN =1.50 N/KN则 =5404.8t2.2校验并确定区间牵引质量由于题目已经知道牵引质量G=5000t,现只需要对其进行校验，按启动地段坡度验算牵引质量。查【3】根据题意及电力机车牵引的滚动轴承货物列车演算公式得其中：机车计算启动牵引力，KN 机车牵引使用系数 取0.9 启动地点加算坡度千分数取5.5机车单位启动基本阻力电力机车取5N/KN车辆单位启动基本阻力 滚动轴承货车取3.5 N/KN查【2】 =649.8KN代入数据可得：=6409.2t5000t故按限制坡道计算出的牵引质量在能够可靠启动2.3列车换算制动率的计算查【4】 标记载重50t装有GK型制动机的重车每辆车换算闸瓦

7、动力为250KN。标记载重50t装有GK型制动机的空车每辆车换算闸瓦动力为160KN。标记载重25t装120型制动机的重车每辆车换算闸瓦动力为160KN。标记载重25t装有120型制动机的重车每辆车换算闸瓦动力为140KN。SS4型重力机车每台换算闸瓦动力640KN。列车换算制动率总和为：KN列车总重力为=(184+5000) X9.81=50855KN则列车换算制动率为：3 合力图 合力图是表示机车各种工况下作用在列车上的单位合力与速度的关系的坐标图。3.1 机车各种工况的曲线由于列车在不同工况有不同的合力组成形式，所以合力曲线图亦由牵引运行，惰力运行，空气制动运行和制动力运行四种曲线组成。

8、1）首先计算出合力计算表第一部分：牵引工况速度由0开始每隔10km/h取一速度带入计算表，=0和=10km/h必须列入，然后每隔10km/h直到机车最大速度=120km/h并列出有关的关键点，进行有关各项计算。第一栏：机车牵引力，从HXD3型电力机车计算数据表中查出不同速度下的最大牵引力。第二栏：绘制最大合力曲线时的牵引力 第三栏：机车运行时的单位基本阻力，在阻力计算中，1600m 这说明，列车速度尚未到60km/h就已经行驶到第一段终点。至于列车驶至该段终点时的速度应用试凑法，假定列车驶至该段终点时的速度为53.0km/h，于是： =105.4（m） =7.26（s） 列车在第一段所行驶的累

9、计距离为：S1=47.54+149.01+226.25+42.02+250.83+145.55+358.64+175.31+97.56+105.4=1597.4（m）比该段长度小2.6m，作为允许误差，认为最后这个假定是正确的，试凑已完成。而列车行驶完第一段所需时分为： =34.2+35.73+33.42+5.15+27.05+13.65+29.66+13+6.92+7.26=206.05s（2）列车在第二段运行所需的时间 列车以速度53km/h驶入第二段，该坡段=2，单位合力曲线图速度坐标轴应上移2N/kN，此时对应的单位合力仍为正值，列车将继续加速，分别取速度间隔5360、6070km/h

10、进行计算，得： =930（m）=59.21（s）=2402.88（m）=132.98（s）检查列车速度达到70km/h 时，列车所行驶的距离： S2=930+2402.88=3332.88m2050m算出的距离比坡段长度超出1282.88m，实际上列车驶至第二段终点的速度应低于70 km/h 。终点速度的确定仍用试凑法，假定列车驶至第二段终点速度为65.31km/h ，代入计算，于是得： =1105.46（m） =63.47（s）此时，列车在第二段所行驶的累计距离为： S2=930+1105.46=2035.46（m）比该段长度只小14.54m，也作为允许误差，认为试凑已成功。 列车驶完第二段

11、所需的时间： =59.21+63.47=122.68（s）（3）列车在第三段运行所需的时间列车以65.31km/h 速度驶入=-2的第三段时，单位合力曲线图速度坐标轴应下移2N/kN，此时对应的单位合力仍为正值，列车将继续加速，分别取速度间隔65.3170、7073.2、73.280 km/h、8090km/h 进行计算可得： =445.94（m）=23.71（s） =345.41（m）=17.35（s）=919.84（m）=43.20（s）=2065.35（m）=87.40（s）此时，列车在第三段所行驶的累计距离为：S3=445.94+345.41+919.84+2065.36=3776.5

12、3(m)2150m算出的距离比坡段长度超出1626.53m，实际上列车驶至第三段终点的速度应低于90 km/h 。终点速度的确定仍用试凑法，假定列车驶至第三段终点速度为82.5 km/h ，代入计算，于是得：=433.26（m）=19.18（s）此时，列车在第三段所行驶的累计距离为：S3=445.94+345.41+919.84+433.26=2144.45（m）比该段长度只小5.55m，也作为允许误差，认为试凑已成功。 列车驶完第三段所需的时间 =19.18+23.71+17.35+43.20=103.44（s）(4) 列车在第四段运行所需的时间列车以82.5 km/h 速度驶入=5.5的第

13、三段时，单位合力曲线图速度坐标轴应上移5.5N/kN，分别取速度间隔82.590km/h，c=1.91-5.5=-3.59 N/KN,此时单位合力为负值，取82.580、8073.2km/h进行计算可得： =471.88（m）=20.89（s） =1931（m）=91.64（s）此时，列车在第四段所行驶的累计距离为：S4=471.88+1931=2402.88（m）=91.64+20.89=112.53（s）(5) 列车在第五段运行所需的时间列车以71.6 km/h 速度驶入=-6的第五段时，单位合力曲线图速度坐标轴应下移6N/kN，此时对应的单位合力仍为正值，列车将继续加速，取71.6103

14、.78km/h进行计算可得： =3050（m）=125.13（s）S5=3050mt5=125.13s（6）列车在第六段运行所需的时间 由于第六段坡度为 1 且长度为3100m，列车以104km/h速度驶入=-1的第六段。此段列车开始时以104km/h匀速运动1330m，所用时间为12.79s。剩余1770m为惰性阶段，取104100km/h进行计算可得：=1765.5（m）=62.23（s）此时，列车在第六段所行驶的累计距离为： S6=1765.5+1330=3095.5（m） =12.79+62.23=75.02（s）比该段长度只小4.5m，也作为允许误差，认为试凑已成功。（7）列车在第七

15、段运行所需的时间 由上边已经算出的制动距离可知：空走距离为1650-1295=355（m）=591.87355m改取 =355m=12.86s时为有效制动阶段=3.77=26.21sS7=1650 t7=12.86+26.21=39.07s坡度千分数段数运行距离（m）运行时间（s）011597.4206.05222035.46122.68-232144.45103.445.542402.88112.53-653050125.13-163095.575.0207165039.07程序设计牵引工况时编制程序如下：clcv=0:10:100 f=554 554 517 497 484.8 476.5

16、 372.7 320.1 242.5 187.5 161.3c=(91.74*f-184*(2.25+0.019*v+0.000320*v.2)-5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.2)/5184plot(v,c,r-)惰性工况时编制程序如下：clcv=0:10:120c=-(184*(2.25+0.0019*v+0.00032*v.2)+5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.2)/5184plot(v,c,r-)制动工况时编制程序如下：clcv=0:10:100q=0.3912 0.1627 0.1451 0.1386 0.1353 0.13

17、32 0.1318 0.1308 0.1300 0.1294 0.1290c=-(138*(1.67+0.0014*v+0.000279*v.2)+5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.2)/5138+157*q)plot(v,c,r-)电阻制动工况时编制程序如下：clcv=0:10:100b=0 3.32 6.56 9.15 8.07 9.00 7.37 6.33 5.52 4.92 4.45c=-(184*(2.25+0.0019*v+0.00032*v.2)+5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.2)/5184+0.9*b)plot(v,c

18、,r-)结束语 经过本次课程设计深刻理解了列车牵引计算的重要性，列车牵引计算为提高列车安全运行和合理运输提供了理论依据，认识到列车的牵引计算涉及的条件之广泛，实际运行中条件的多变性。本次课程设计使我对列车牵引计算有了初步的认识，对列车运行计算基本了解。感谢老师对我课程设计提供的资料。参考文献1 饶忠.列车牵引计算M. 北京：中国铁道出版社，2010.2 张曙光.SS4型电力机车M.北京：中国铁道出版社，2009.3 孙中央.列车牵引计算实用教程M. 北京：中国铁道出版社，2005.4 朱喜锋.机车总体结构及设计M.成都：西南交通大学出版社，2010.5 张平.MATLAB基础与应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2007.6 张德丰 雷小平.详解MATLAB图形绘制技术M.北京：电子工业出版社，2010.