列车牵引计算[共99页].ppt

第二讲 牵引计算 由通过能力引入牵引计算的意义：由通过能力引入牵引计算的意义：需要运需要运行速度行速度需要牵需要牵引计算引计算需要分需要分析受力析受力研究列车在外力作用下一系列与行车有关的问题研究列车在外力作用下一系列与行车有关的问题1本讲主要内容 一、牵引计算定义、内容及目的二、列车受力分析三、牵引质量的计算与检算四、列车运行速度与时分解算2研研究究列列车车在在外外力力作作用用下下一一系系列列与与行行车车有关的问题有关的问题1 1 什么叫牵引计算？什么叫牵引计算？一、牵引计算定义、内容及目的31)计算牵引质量（牵引吨数）计算牵引质量（牵引吨数）包括列车质量、牵引辆数、牵引净载和列车长度包括列车质量、牵引辆数、牵引净载和列车长度2)计算列车运行时分计算列车运行时分列车在站间的运行的时间列车在站间的运行的时间3)计算列车运行速度计算列车运行速度4)研究列车制动问题研究列车制动问题5)计算能源、燃料的消耗，牵引机械功、阻力等；计算能源、燃料的消耗，牵引机械功、阻力等；2 2 牵引计算的内容牵引计算的内容4确定牵引定数确定牵引定数3 3 牵引计算的目的牵引计算的目的1何谓列车牵引定数何谓列车牵引定数?答：列车牵引定数是列车运行图规定的某一区段固定答：列车牵引定数是列车运行图规定的某一区段固定机车类型及列车种类的机车机车类型及列车种类的机车牵引质量牵引质量。

2列车牵引定数如何确定？列车牵引定数如何确定？答：应根据机车牵引力、区段内线路状况及其设备条答：应根据机车牵引力、区段内线路状况及其设备条件确定列车牵引定数件确定列车牵引定数51 种类作用在列车上的力可分为三种：1)机车牵引力：机车牵引力：发动机产生的发动机产生的（司机可控）（司机可控）F F；2)列车运行阻力：列车运行阻力：线路条件和外部环境造成的线路条件和外部环境造成的（司机不可控）（司机不可控）W；3)列车制动力：列车制动力： 制动设备产生的制动设备产生的（司机可控）（司机可控）B；二、作用在列车上的力61）牵引力的三种形式牵引力的三种形式2 机车牵引力发动机产生的牵引力指示牵引力轮周牵引力机车动轮轮轴车钩牵引力拖挂货物的车钩最小最小最大最大居中居中72 2）机车牵引力的形成）机车牵引力的形成 机机车车牵牵引引力力是是由由机机车车动动力力装装置置传传给给机机车车动动轮轮以以旋旋转转力力矩矩，通通过过动动轮轮与与钢钢轨轨的的相相互互作作用用而而产产生生，力力的的作作用用方方向向与与列列车车的的运运动动方方向向相相同同，力力的的大大小由司机根据需要控制小由司机根据需要控制8粘着牵引力粘着牵引力3 3）限制条件）限制条件其中，其中，j为为粘着系数粘着系数 机机车车牵牵引引力力是是依依靠靠钢钢轨轨对对车车轮轮的的反反作作用用力力形形成成的的，这这个个作作用力依靠轮轨之间的摩擦系数产生。

用力依靠轮轨之间的摩擦系数产生 此处的摩擦系数称为粘着系数此处的摩擦系数称为粘着系数粘着牵引力粘着牵引力体现为能力值，即轮周牵引力所能达到的最大值体现为能力值，即轮周牵引力所能达到的最大值机车自重机车自重9为什么把为什么把j称作粘着系数，而不是滚动摩擦系数？称作粘着系数，而不是滚动摩擦系数？滚滚动动摩摩擦擦系系数数和和列列车车运运行行速速度度无无关关，而而j受受很很多多因因素素影影响响，不不仅仅与与动动轮轮轮轮踏踏面面和和钢钢轨轨材材质质与与表表面面状状况况有关，还和行车速度、机车有关部件状态等有关有关，还和行车速度、机车有关部件状态等有关因此，因此，j应该称作粘着系数，而不是称作滚动摩擦系数应该称作粘着系数，而不是称作滚动摩擦系数跟跟V有关有关10高速铁路动车组计算粘着系数v我国目前投入使用的CRH系列动车组是在引进国外先进技术的基础上发展起来的国外高速列车动车组的计算粘着系数的试验公式为：11粘着牵引力限制粘着牵引力限制粘粘着着牵牵引引力力为为能能力力值值，即即轮轮周周牵牵引引力力所所能能达达到到的的最最大大值值因因此此，轮轮周周牵牵引引力力不不能能大大于于机机车车所所能能产产生生的的粘粘着着牵牵引引力力，称为粘着牵引力限制。

称为粘着牵引力限制轮轮周周牵牵引引力力达达到到粘粘着着牵牵引引力力值值后后，机机车车动动轮轮会会打打滑滑，造造成成轮轨擦伤与磨耗轮轨擦伤与磨耗12 电力机车由接触网取得电能，我国的电力机车的牵引电动机一般为直流串激电动机F=f(V)曲线，即机车曲线，即机车轮周牵引力与运行速轮周牵引力与运行速度相互关系的曲线，度相互关系的曲线，通常由试验得到通常由试验得到4 4）机车牵引性能曲线）机车牵引性能曲线电力机车牵引特性曲线电机持续电机持续电流发热电流发热条件限制条件限制粘着条件粘着条件限制限制电动机牵电动机牵引力限制引力限制电动机牵电动机牵引力限制引力限制13A点点 对对 应应 的的速速度度称称为为最最低计算速度低计算速度A点点对对应应的的牵牵引引力力称称为为最最大大计算牵引力计算牵引力14电电力力机机车车进进行行起起动动检检算算时时，取取速速度度为为零零时时的的粘粘着着牵牵引引力力为为计计算算起起动动牵牵引力引力Fq少少数数机机型型则则取取起起动动电电流流限限制制的的牵牵引引力力为为计计算算起起动牵引力动牵引力15电力机车牵引性能参数表电力机车牵引性能参数表（牵引计算中用到（牵引计算中用到）韶韶山山4(SS4)型型电电力力机机车车是是由由各各自自独独立立且且又又互互相相联联系系的的两两节节车车组组成成，每节车均为一个完整的系统。

每节车有两个两轴转向架每节车均为一个完整的系统每节车有两个两轴转向架16内内燃燃机机车车上上的的内内燃燃机机产产生生的的牵牵引引力力性性能能不不适适合合于于牵牵引引特特性性（理理想想的的恒恒功功双双曲曲线线形形式式）因因此此通通过过传传动动装置转化为所需要的牵引特性装置转化为所需要的牵引特性原原因因：转转速速低低功功率率低低，但但列列车车起起动动时时需需要要的的牵牵引引力力大，存在矛盾大，存在矛盾内燃机车的牵引特性曲线17粘着条件粘着条件限制限制柴柴油油机机功功率率与与转转速速有有关关，四四种种转转速速对对应应条条曲线曲线18干线内燃机车牵引性能参数表干线内燃机车牵引性能参数表19周围空气温度修正周围空气温度修正海拔修正海拔修正隧道影响的牵引力修正隧道影响的牵引力修正内燃机车功率修正内燃机车功率修正内内燃燃机机车车的的柴柴油油机机有有效效功功率率与与进进入入汽汽缸缸的的空空气气量量有有关关在在大大气气压压力力较较低低的的高高原原或或高高温温地地区区及及长长隧隧道道内内，机机车车功功率率会会有有所所降降低低此此时时，应应对对机机车车牵牵引引力力进进行行修修正正，修正系数由试验确定修正系数由试验确定。

20蒸汽机车的牵引特性曲线 1988年年已已经经停停止止生生产产，现现在在技技术术政政策策是是：用用好好现现有的蒸汽机车有的蒸汽机车属属于于淘淘汰汰系系列列，作为了解内容作为了解内容21高速动车组牵引特性曲线 v动力分散型动车组及动力集中型动车组提高 v高速动车组的牵引力大小取决于动车组总功率，而动车组所需功率可根据牵引质量和速度目标值的大小，通过配置相应的动车组合来v图为我国CRH1型动车组的牵引特性曲线 低速范围内，受起动电流 的限制；速度增大后， 受牵引电机功率的限制22CRH高速动车组牵引性能参数表23机车：俗称火车头机车：俗称火车头车辆：车厢、车皮分为客车与货车两种车辆：车厢、车皮分为客车与货车两种车列：若干车辆联挂成一串车列：若干车辆联挂成一串列车：机车车列列车：机车车列1 1）有关的几个名词）有关的几个名词3 列车运行阻力24(2）列车阻力）列车阻力v列车运行时，作用在列车上的阻止列车运行且不能由司机控制的外力，称为列车阻力，以W表示v列车阻力W是机车阻力W和车辆阻力 W之和v试验表明，作用在机车、车辆上的阻力与其质量成正比，故在牵引计算中采用单位阻力来计算总阻力25基本阻力基本阻力列列车车在在空空旷旷地地段段沿沿平平直直轨轨道道运运行行时时所所遇遇到到的的阻阻力，在列车运行中总是存在的。

力，在列车运行中总是存在的列列车车在在任任何何情情况况下下都都要要受受到到的的阻阻力力，实实质质上上是是多种复杂阻力的综合一般通过试验来确定多种复杂阻力的综合一般通过试验来确定附加阻力附加阻力列列车车在在非非空空旷旷平平直直的的轨轨道道上上运运行行时时所所受受到到的的额额外外阻阻力力，如如：坡坡道道附附加加阻阻力力、曲曲线线附附加加阻阻力力、隧隧道道附加阻力附加阻力起动阻力：列车起动时的阻力起动阻力：列车起动时的阻力3 3）运行阻力分类）运行阻力分类26a.轴颈与轴承之间的摩擦阻力轴颈与轴承之间的摩擦阻力滑滑动动轴轴承承：与与润润滑滑油油的的性性质质有有关关，随随着着速速度度的的升升高高和和温度的上升，阻力变小温度的上升，阻力变小滚滚动动轴轴承承：不不借借助助油油的的润润滑滑，而而是是靠靠滚滚珠珠的的滚滚动动，因因而阻力很小而阻力很小4 4）基本阻力）基本阻力 基本阻力的构成27b.轮轨摩擦面产生的阻力轮轨摩擦面产生的阻力车车轮轮在在钢钢轨轨上上滑滑动动（横横向向、纵纵向向）产产生生的的滚滚动动摩摩擦擦力车轮在钢轨上滚动造成的滚动摩擦力车轮在钢轨上滚动造成的滚动摩擦力冲冲击击与与振振动动阻阻力力（轨轨道道不不平平顺顺与与车车轮轮踏踏面面擦擦伤伤等等引引起）。

起）28c.空气阻力空气阻力列列车车运运行行时时受受到到前前方方空空气气的的压压力力，其其大大小小与与机机车车的的外外形有关车辆与车辆之间的空隙里造成空气的涡流而产生阻力车辆与车辆之间的空隙里造成空气的涡流而产生阻力尾部空气稀薄造成相对真空而产生的吸力尾部空气稀薄造成相对真空而产生的吸力29 常常数数a、b、c由由试试验验确确定定，V为为列列车车运运行行速速度度(km/h)我我国国的的基基本本阻阻力力公公式式是是在在运运行行速速度度不不小小于于10km/h、外外温温不低于不低于10、风速不大于、风速不大于5m/s的条件下试验得出的的条件下试验得出的一般采用下列形式的经验公式：一般采用下列形式的经验公式： 基本阻力的基本公式30 常用机车的单位基本阻力31 车辆的单位基本阻力 32高速动车组单位阻力基本公式：33 列车基本阻力及其单位基本阻力 牵引质量牵引质量G在后面的课程中再具体学习在后面的课程中再具体学习34引起因素引起因素（4 4）曲线附加阻力）曲线附加阻力列列车车在在曲曲线线上上运运行行比比在在直直线线上上运运行行的的阻阻力力大大，增增大大的的部部分分称为曲线附加阻力引起曲线附加阻力的因素主要有：称为曲线附加阻力。

引起曲线附加阻力的因素主要有：a.有有些些车车轮轮轮轮缘缘压压向向外外侧侧钢钢轨轨，有有些些车车轮轮轮轮缘缘压压向向内内侧钢轨，使轮缘与钢轨之间产生额外摩擦侧钢轨，使轮缘与钢轨之间产生额外摩擦35b.在在离离(向向)心心力力作作用用下下，车车轮轮向向外外(内内)侧侧移移动动，轮轨间产生额外横向滑动轮轨间产生额外横向滑动向内侧滑动向内侧滑动向外侧滑动向外侧滑动36c.由由于于曲曲线线上上内内外外轨轨长长度度不不同同，而而同同一一轴轴上上的的内内、外外股股钢钢轨轨上上的的两两车车轮轮的的滚滚动动半半径径相相同同，增增加加了了车车轮轮与与钢钢轨轨间间的的纵向滑动纵向滑动长长短短37d.进进入入曲曲线线后后，转转向向架架围围绕绕心心盘盘转转动动时时，上上下下心心盘盘之之间产生的摩擦，轴瓦与轴颈之间摩擦加剧间产生的摩擦，轴瓦与轴颈之间摩擦加剧38转向架与车体之间相对转动，上下转向架与车体之间相对转动，上下心盘之间产生的摩擦心盘之间产生的摩擦39由由上上述述原原因因增增加加的的阻阻力力与与曲曲线线半半径径、列列车车运运行行速速度度、外外轨轨超超高高、轨轨距距加加宽宽量量、机机车车车。