牵引力计算

列车牵引调整实验报告

1.实验名称：列车牵引计算调整分析实验

学生姓名：班号：实验日期:

2．实验目得与要求

通过列车牵引计算调整分析实验，使学生了解列车牵引计算得影响因素，并通过调整各种影响因素来分析计算结果,从而更深入得领会牵引计算得过程，以及列车牵引计算得应用领域。

3。实验仪器、设备与材料

“列车牵引计算”实验软件、微机50台，Exceｌ软件，U盘等存储介质。

4.实验原理

列车牵引计算系统在线路数据、机车车辆数据以及一定得计算参数确定后，才能进行计算。列车牵引计算得结果受到线路平纵断面、坡段长度等线路参数、机车牵引特性、制动特性、有功电流、车辆编组等车辆参数、计算步长、调速大小等计算参数得综合影响。通过调整线路参数可以分析牵引计算运行时分与线路设计得相互关系，深入领会线路选线、参数设计对列车运营得影响;同样，通过车辆参数得调整可以影响牵引计算得结果，反过来牵引计算结果可以反馈车辆设计得更新.牵引计算系统参数得变化同样影响到列车牵引计算得结果，这些参数体现了列车牵引计算系统自身参数对牵引计算结果得影响.

总之，通过调整线路、车辆与计算参数得调整进行对比实验，可以使学生深入领会牵引计算得影响因素,明确牵引计算得实际用途，加深对牵引计算学科领域得认识。

５。实验步骤

（1）线路数据得准备

1)在“线路编辑”模块，通过“线路数据导入导出”功能,导出一份空白线

路数据到Exｃel表格中，在其中录入与编辑数据,然后导入实验平台,保存为系统线路数据文件。或者直接录入线路数据:

2)直接在“线路编辑”模块中进行操作，录入线路数据,并保存数据。

具体操作方法,参考系统操作说明与实验指导书关于“线路数据编辑”部分内容。

(2)机车车辆数据得准备

1)在“车辆数据编辑”模块,分别录入动车数据，拖车数据,并保存。然后，

根据实验方案对车辆数据进行编组，形成对照编组，用于与调整后得编组文件对应。保存为对照组车辆文件.

2)在“车辆数据编辑”模块，分别录入调整组动车数据，拖车数据,并保存。

然后，根据实验方案对车辆数据进行编组,形成与对照编组相同或不同得调整编组。保存为调整后得编组文件.

具体操作方法参考系统操作说明与实验指导书关于“机车车辆数据编辑"部分内容。

（3）对照组得牵引计算

1）点击“牵引计算”按钮,进入牵引计算初始化界面,选择对照组线路文件、列车文件，采用系统默认得计算参数，然后点击“下一步”进入计算界面.

2）点击“快速计算”按钮进行计算。计算完成后，保存计算结果数据与计算过程数据,以及将计算出得VS、ＴS等曲线保存为图片格式。

具体操作方法参考系统操作说明与实验指导书关于“列车牵引计算”部分内容.

(4）线路调整组得牵引计算

1)点击“牵引计算"进入牵引计算系统初始化界面。选择对照组得列车文件，

以及调整后得线路文件,默认得系统参数完成系统初始化。

2)点击“快速计算”完成计算。计算完成后，保存计算结果数据与计算过程

数据，以及将计算出得VＳ、TＳ等曲线保存为图片格式。

（5)车辆调整组得牵引计算

1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。选择调整组得列车文件，对照组得线路文件,默认得系统参数完成系统初始化。

2)点击“快速计算”完成计算。计算完成后，保存计算结果数据与计算过程

数据，以及将计算出得VＳ、TS等曲线保存为图片格式。

(6）车辆与线路同时调整时得牵引计算

1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面.选择调整组得列车文件,调整组得线路文件，默认得系统参数完成系统初始化。

２)点击“快速计算”完成计算。计算完成后,保存计算结果数据与计算过程数据,以及将计算出得VS、TS等曲线保存为图片格式。

这一计算，线路与编组数据都与对照组不同,但与线路调整组及列车调整组有所重叠,所以可以对比调整不同程度下得列车牵引计算结果.

3)重复上述实验,每次分别调整线路参数或者列车参数或者同时调整这些参

数,分别观察与保存计算结果.

(7）计算参数调整组得牵引计算

1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。选择对照组或某一调整组得列车文件，对照组或与相同调整组得线路文件，更改系统“列车调速波动”参数，完成系统初始化。

２）点击“快速计算”完成计算。计算完成后，保存计算结果数据与计算过程数据，以及将计算出得ＶS、TＳ等曲线保存为图片格式.

3）重复上述实验，每次调整计算参数,分别观察与保存计算结果。

6．实验原始记录

（1）线路数据:

(2）机车车辆数据：

7。实验数据计算结果对照组得牵引计算

Ｖ

Ts

线路调整组vｓ

车辆调整组vs

Ts

车辆与线路同时调整Vs

Ts

8。实验结果分析

实验一就是同过牵引计算得不同模型进行对比列车牵引计算得结果与牵引计算得模型有很大关系。牵引计算模型就是列车牵引计算目得与实现方式得反映.列车牵引计算得通常模型就是以计算列车最大牵引运行能为为前提，所以启动阶段采用最大牵引力，制动阶段采用最大值动力,中间过程则没有要求,一般情况以线路限速为目标采用调速方式运行。但就是这一计算模式就是固定得、静态得，计算结果就是没有变化得。

如果采用遗传算法等优化算法,可以优化列车运行过程中调速模式，即调整列车惰行点得位置与制动点得位置,从而产生不同得列车控制方案，得到不同得计算结果。这种模式下，可以通过优化方法得到优于静态自动运行模式,在运行时分不变得情况下产生更低得能耗.

对于客运专线动车组而言,列车运行到目标速度附近后,可以转变为恒速牵引模式，从而产生与普通机车运行模式不同得自动恒速运行模式.实验中通过设计基于自动恒速得牵引计算模型，可以比较不同牵引计算模式下列车牵引计算结果得差异。从而理解牵引计算模型对牵引计算结果得影响。

普通线路上机车采用人工操作，因此牵引计算还可以完全基于手动计算得模式。牵引、惰行还就是制动完全基于人工确定。因此这一计算模式得到得结果千差万别。其计算结果并不具备实际价值，但就是可以用于体验不同得驾驶模式对列车牵引效果得影响。

软件中得牵引模式有四种,首先就是简单算法,这种算法模型首先就是机车进行牵引阶段，在速度达到了牵引最大速度之后保持匀速，最后制动到达车站，这种方式可以说就是一种理想模式下得模型,要想达到完全得匀速运行在现实中就是很难实现得，所以后者得人工优化模型就是比较靠谱得一种模型算法，这一模型首先就是列车用最大牵引能力加速，到达牵引最大速度之后惰行，在最大速度向下波动幅度得范围内继续牵引加速，然后又惰行,如此反复最后再快到车站得一段距离内制动减速，这一方式并不能让能耗运行时间达到最优化，要想实现最优化必须通过之后得一种模型来实现，即GＡ遗传算法模型。按照理想得情况来瞧,当机车惰行时最好就是在上坡得时候，可以重复利用惯性来节省能耗，列车牵引得时候最好在下坡得时候,同样可以达到减少能耗得作用。中间恒速牵引模式即为简单算法模型,就是一种理想得状态，所以所得到得数据要比现实数据优一些。

列车牵引计算分析实验报告

2.实验名称：列车牵引计算模型分析实验

学生姓名：班号: 实验日期:

２.实验目得与要求

通过列车牵引计算不同计算模型得对比分析实验,使学生深刻领会列车牵引电算得差异,以及产生这些差异得原因。使学生对不同牵引计算模型得设计思想比较与思考，从而激发学生对牵引计算领域研究得兴趣。

3.实验仪器、设备与材料

“列车牵引计算”实验软件,微机5０台，Eｘcｅl软件,Ｕ盘等存储介质。

4.实验原理

列车牵引计算得结果与牵引计算得模型有很大关系。牵引计算模型就是列车牵引计算目得与实现方式得反映。列车牵引计算得通常模型就是以计算列车最大牵引运行能为为前提，所以启动阶段采用最大牵引力，制动阶段采用最大值动力,

中间过程则没有要求,一般情况以线路限速为目标采用调速方式运行.但就是这一计算模式就是固定得、静态得，计算结果就是没有变化得。

如果采用遗传算法等优化算法,可以优化列车运行过程中调速模式,即调整列车惰行点得位置与制动点得位置,从而产生不同得列车控制方案，得到不同得计算结果。这种模式下，可以通过优化方法得到优于静态自动运行模式，在运行时分不变得情况下产生更低得能耗。

对于客运专线动车组而言，列车运行到目标速度附近后,可以转变为恒速牵引模式,从而产生与普通机车运行模式不同得自动恒速运行模式.实验中通过设计基于自动恒速得牵引计算模型,可以比较不同牵引计算模式下列车牵引计算结果得差异。从而理解牵引计算模型对牵引计算结果得影响。

普通线路上机车采用人工操作，因此牵引计算还可以完全基于手动计算得模式。牵引、惰行还就是制动完全基于人工确定。因此这一计算模式得到得结果千差万别。其计算结果并不具备实际价值,但就是可以用于体验不同得驾驶模式对列车牵引效果得影响。

总之，通过不同牵引模式与牵引模型得变化，进行对比试验,可以让研究生体会牵引计算系统中不同牵引模型得差异,对她们理解牵引计算系统设计，理解牵引计算目得与价值提供深层次得锻炼与培养.

５.实验步骤

(１）常规列车牵引计算模型得对照组实验

１）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面.选择对照组得列车文件，对照组得线路文件,采用系统默认计算参数，完成系统初始化。

2）点击“快速计算”,完成牵引计算过程。计算完成后,保存计算结果数据与计算过程数据，并将计算出得VS、ＴＳ等曲线保存为图片格式。这一组计算结果作为后面实验得对照结果,用于分析不同牵引计算模型下得计算结果变化。

(2）调整牵引方案产生新得牵引计算模型

１)准备好对照组实验数据，包括线路文件名、列车编组文件名、计算参数、计算结果(列车运行时分、运行能耗).然后进入第２步.

2）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。选择与对照组完全相同得线路数据、编组数据及计算参数，完成系统初始化。

3）点击“遗传优化”，引入遗传算法计算模块。在遗传算法界面，录入第１步得到得列车运行时分与运行能耗，给出停站误差参数（第一次采用默认值）.

4）点击“开始计算”,计算遗传算法参数优化下得列车牵引运行过程.如果计算能够收敛出结果，保存计算结果数据与计算过程数据,并将计算出得VS、ＴS等曲线保存为图片格式。如果计算不能收敛(长时间结果不更新,死机状态），则重新启动实验系统，重复3与４，直至成功。

５）改变对照组数据，重复步骤2、３、4,得到其它计算数据经过遗传算法优化后得结果。

(3)中间恒速运行得列车牵引计算模型

１)点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。选择对照组得列车文件,对照组得线路文件，采用系统默认计算参数，完成系统初始化.

2）点击“恒速计算”，完成牵引计算过程。计算完成后,保存计算结果数据与计算过程数据,并将计算出得VS、ＴS等曲线保存为图片格式.

3)修改对照组数据,重复1、2计算过程,观察与保存多组计算结果。

（４)手工牵引模式下得列车牵引计算实验

1）点击“牵引计算"进入牵引计算系统初始化界面。选择对照组得列车文件,对照组得线路文件,采用系统默认计算参数，完成系统初始化.

2）点击“手动计算",完成牵引计算过程。计算完成后,保存计算结果数据与计算过程数据，并将计算出得VS、TS等曲线保存为图片格式。

３）手动牵引计算模式如果出现错误，重复多次1与２，观察与保存多组计算结果.

6。实验原始记录

（1）线路数据：

（2）机车车辆数据：

7．实验数据计算结果

常规

调整牵引方案ＧA

第六代得结果

中间恒速

简单

手工

8.实验结果分析,讨论实验指导书中提出得思考题,写出心得与体会,形成实验论文。

列车牵引计算系统在线路数据、机车车辆数据以及一定得计算参数确定后，才能进行计算。列车牵引计算得结果受到线路平纵断面、坡段长度等线路参数、机车牵引特性、制动特性、有功电流、车辆编组等车辆参数、计算步长、调速大小等计算参数得综合影响。通过调整线路参数可以分析牵引计算运行时分与线路设计得相互关系，深入领会线路选线、参数设计对列车运营得影响;同样，通过车辆参数得调整可以影响牵引计算得结果,反过来牵引计算结果可以反馈车辆设计得更新。牵引计算系统参数得变化同样影响到列车牵引计算得结果,这些参数体现了列车牵引计算系统自身参数对牵引计算结果得影响。

实验建立了一个对照组，通过对比对照组与实验组得数据我们可以瞧出,当我们将平均坡度从0、５增加到0、7之后很多数据都发生了改变，但就是改变最为明显得就是牵引耗能与牵引时间，可以瞧出这两个数据都上升了许多,所以坡度大会导致牵引困难,在选择线路得时候应该权衡这一指标。当我们将列车编组从之前得广州地铁B型车改为广3号_０505３0之后，对照最终计算结果,从结果中可以瞧出,两者得最终数据其平均速度牵引能耗都有明显得区别，即可以得出不同得机车具有不同得牵引能力,所以在考虑了线路问题之后车辆得编组也就是必须考虑得一个重要指标。之后我们又做了多次得调整,改变了之前控制单一变量得做法,我们同时改变线路数据与车辆编组企图找到最佳方案，想达到这一目标就是非常困难得，经过多次调整最终结果得总能耗为1、2kｗh。之后我们又通过控制单一变量得方法改变了“速度接近限速后向下波动得幅度"这一参数，分别设置为5、1０、15,结果数据都有变动但就是改变并不明显。

在牵引计算中改变任何一个数据都会对结果产生影响,改变了线路长度，坡度大小与站间距离都会让结果得能耗与区间走形时间发生改变,一般来说线路越长、坡度越大所产生得能耗就会越多,区间走形时间则很大一部分跟站间距离有关系.列车运营要求一定得能耗与时间，这需要通过综合调整线路得长度、坡度、曲线与站间距离来实现，这一过程通常就是通过计算机软件来实现得.而采用不同得列车编组

则会对能耗与牵引时间造成改变,不同得机车有不同得能耗与自身得参数，所以在考虑线路数据得同时也要考虑列车编组对最终结果得影响.