列车牵引计算

广州铁路职业技术学院

课程设计说明书课程：《列车牵引计算》

专业：电力机车

班级：函授大专班

学号：13号

姓名：王书民

指导教师：曾青中

2004年12月1日

目录

第一节任务书

第二节牵引重量的计算

第三节线路纵断面化简

第四节编制合力计算表和绘制合力曲线图第五节绘制列车运行速度曲线

第六节绘制运行时间曲线

第七节耗电量的计算

第八节设计总结

《列车牵引计算》课程设计任务书

广州铁路职业技术学院

2004年11月

第一节任务书

《牵引计算》课程设计任务书

一、设计题目：列车牵引计算

二、设计时间：2004年11月～12月

三、设计班级：电力机车函授大专班

四、指导教师：曾老师

五、设计任务：

根据给定的条件计算和确定列车牵引质量、运行速度、运行时间。

1、已知条件

（1）机型：SS1型机车

（2）线路纵断面（附图一）

A～C区段为复线，全长18km，区段海拔高度均未超过500m，环境温度不高于20℃，无大风。

（3）速度限制

线路允许速度：100km/h

正线道岔限速：60km/h

侧线道岔限速：45km/h

（4）车辆组成

C60型车占80％，自重19吨、载重50吨、换长1.2，GK型制动机。

N12型车占20％，自重20.5吨、载重60吨、换长1.3，K2型制动机。

S10型车1辆，自重18吨，K1型制动机，换长0.8。

（5）车站最短到发线有效长度：750m

2、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和增速时间。

（2）编制合力表，绘制合力曲线。

（3）化简线路纵断面，列车计算表。

（4）绘制列车运行速度线（与合力线共图）。

（5）绘制列车运行时间线（单列图），查被定区间的运行时分，求出平均技术速度。

3、编写计算说明书要求：

说明书全文力争简单明了，整洁清晰、层次分明、词语通畅，计算部分先列公式后代入参数，各参数要说明代表意义和出处。

说明书及图纸发送E－mail：paulzeng2004@https://www.360docs.net/doc/f11336805.html,

4、图纸部份

图面整治、字体工整、曲线圆滑，符号及绘图标记应符合铁道部《列车牵引计算规程（TB/T1407－1998）》的规定。

第二节牵引质量的计算

一、求机车以计算速度等速运行的牵引质量G

（一）分析图A～C区段线路纵断面特点，从A～C的下行方向断面看，10‰的坡道最大，并有Ls＝2000m的隧道，在这坡道之前的坡度相对小些，离A站较近，故视为限制坡道。

（二）计算A～C区段重载货物列车的牵引质量G

1、求出计算坡道的坡度i x（其中包括隧道），参照《列车牵引计算规程》公式12－

2、12－5、12－6：

i x＝i h＋i s＝10＋＝10＋＝10.2‰

其中，v=43km/h，参照《列车牵引计算规程》表5

2、计算牵引质量G

G＝

其中，G为牵引质量，t；

F j＝301.2KN，为SS1型机车计算牵引力，参照《列车牵引计算规程》表5；

P＝138t，为机车计算重量，参照《列车牵引计算规程》表7；

λy＝0.9，为牵引力使用系数，参照《列车牵引计算规程》6.2规定；

w 0′＝3.66N/KN，为计算速度下的机车单位基本阻力，根据《列车牵引计算规程》公式2－1，w 0′＝2.25+0.019 v+0.00032 v2＝2.25+0.019×43+0.00032×432 ≈3.66N/KN；

w＝1.36N/KN，为计算速度下的滚动轴承车辆单位基本阻力，根据《列车牵引计算

规程》公式2－19，w＝0.92+0.0048v+0.000125v2=0.92+0.0048×43+0.000125×432 ≈1.36 N/KN

G＝＝2226t

根据《列车牵引计算规程》表1的规定，牵引质量取10的整倍数，即G＝2230t （三）核实列车编组情况

据设计任务书中的车列编组情况，确定各型车辆车辆数。

C60型敞车：n C50＝≈25辆

N12型平车：n N12＝≈5辆

S10型守车：n S10＝1辆

共计：31辆

二、牵引质量的校验

1、按A～C区段停车地点最困难起动条件校验牵引质量

C站起动时Iq＝0，检查能否起动，根据《列车牵引计算规程》公式11－3：

G≤

其中：

F q＝487.3KN，是机车计算起动牵引力，参照《列车牵引计算规程》表6规定；

λy＝0.9，为牵引力使用系数，参照《列车牵引计算规程》6.2规定；

P＝138t，为机车计算重量，参照《列车牵引计算规程》表7规定；

w q′＝5N/KN，为机车起动单位基本阻力，参照《列车牵引计算规程》2.4.1规定；

i q＝i x＝10.2‰，是牵引区段内的最大计算坡度。

w q〞＝3.5 N/KN，为滚动轴承货车起动单位基本阻力，参照《列车牵引计算规程》

2.4.2规定；

由此计算：

G＝＝3135t

根据《列车牵引计算规程》表1的规定，牵引质量取10的整倍数，即G＝3130t，大于计算坡度等速运行的牵引质量2230t，符合最困难起动的条件。

2、长大下坡道制动机及空走时间的校验

列车在长大下坡道的容许速度为83km/h，进行周期制动时控制的速度不得超过该值，为保证列车的制动力，全列车各车辆副风缸的空气压力都必须恢复到规定压力，因此，缓解充风时间t c与制动空走时间t k之和必须小于列车从缓解到上升至最大容许速度的时间t z，即：t z≥t c＋t k

为提高运行速度，缓解速度不宜过低，试取V min＝43，将速度从容许速度至最低缓解速

栏序速度间隔（km/h）83～73 73～63 63～53 53～43 平均速度（km/h）78 68 58 48

1 车辆（重货车）单位基本阻力（N/KN）

w0〞＝0.92+0.0048v+0.000125v2 2.05 1.83 1.62 1.44

2 车辆总基本阻力（N/KN）

W0l＝9.81G w0〞44953.61 39911.12 35415.54 31466.87

3 机车惰行单位基本阻力（N）

W0d＝2.25+0.0019v+0.00032v2

4.35 3.86 3.44 3.08

4 机车惰行总基本阻力（N）

W0d′=9.81P. W0d

5882.28 5224.07 4652.51 4167.58

5

列车惰行单位合力

W0＝

2.19 1.94 1.72 1.53

6 30（v2－v1）-300 -300 -300 -300

7 i j＋w0d -5.85 -6.34 -6.76 -7.12

8 增速时间t z＝51.24 47.31 44.36 42.13

t z＝51.24＋47.31＋44.36＋42.13＝185.04（s）

该列车n＝31辆，制动机为K2型、GK型混编，由于GK型制动机充风时间长，为安全起见，列车充风时间按GK型制动机充风时间考虑，βb＝0.5，减压量r＝80kpa，用缓解位充

风，t c＝60s

根据《列车牵引计算规程》公式4－7，计算货物列车常用制动的空走时间t k：t k＝（3.6＋0.00176r.n）（1－0.032 i j）

＝（3.6＋0.00176×80×31）×（1－0.0032×10.2）

≈ 7.7（s）

其中，r为列车管减压量（kpa），n为牵引辆数，i j为加算坡度（‰）。

t c＋t k＝60＋7.7=67.7（s）

t z＞t c＋t k

因此，在长大下坡道上，列车增速时间大于制动机充风时间与制动空走时间之和，牵引31辆处于安全范围。

3、校验列车长度受区段内车站到发线有效长度的限制。

列车编组情况：

SS1型电力机车1台，长度20.4m，参照《列车牵引计算规程》表7规定；

C60型敞车25辆，换长＝25×1.2＝30；

N12型平车5辆，换长＝5×1.3＝6.5；

S10型车1辆，换长＝1×0.8＝0.8；

列车长度＝20.4＋（30＋6.5＋0.8）×11

＝430.7m

A～B区段的车站最短到发线有效长为750m，按《技规》规定附加制动距离为30m，实际使用长度为720m，因此，本区段车站能容纳SS1型电力机车牵引2230吨列车的长度。

第三节线路纵断面化简

一、进行化简分组

A～C区段共有12个单元，根据化简分组原则，化简后尽量保持原来特点，因而：1、2、

3、4、7、8、9、12作为独立单元，5、6合并为一个单元，10、11合并为一个单元。

二、计算化简坡度i h

5～6号化简坡段：

H1＝350.5，H2＝366

L h＝500＋1500＝2000m

i h＝×1000＝×1000＝7.75‰

由于合并单元有两段曲线：

i r＝＝≈ 0.24‰

i hj＝i h＋ir＝7.75‰＋0.24‰＝7.99‰

10～11号化简坡段：

H1＝333.4，H2＝329.0

L h＝750＋1000＝1750m

i h＝×1000＝×1000＝－2.5‰

由于合并单元有两段曲线：

i r＝＝＝0.24‰

i hj＝i h＋i r＝－2.5‰＋0.24‰＝－2.26‰

三、进行化简检查

没有进行化简的坡道不需要化简检查。

5～6、10～11坡道化简检查如下：

∣7.99－7∣×500＝495＜2000

∣7.99－8∣×1500＝15＜2000

∣－2.26－（－3.6）∣×750＝1005＜2000

∣－2.26－（－1.7）∣×1000＝560＜2000

检查结果，所有实测均符合化简要求。

四、计算各坡道内附加阻力的折算坡度

4号坡道：

i s＝＝≈ 0.20

9号坡道：

i r＝．＝×≈ 0.05

五、求化简坡段的化简加算坡度

1号坡道：i r＝0，i s＝0，i j＝i h＝0

4号坡道：

i r＝0，i s＝0.20‰，i h＝10‰

i hj＝i r＋i s＋i h＝0＋0.2‰＋10‰＝10.2‰

5号坡道：

i r＝0.24‰，i s＝0，i h＝7.75‰

i hj＝i r＋i s＋i h＝0.24‰＋0＋7.75‰＝7.99‰

同法，计算其它化简坡道的加算坡度，将计算结果填入下表：

线路纵断面化简计算表

线路纵断面示意图

A站B站C站

第四节编制合力计算表和绘制合力曲线图

一、根据SS1型电力机车牵引G＝2230t重载货物列车，计算出制动率h

∑K h＝∑K

h ′+∑K

h

〞＝7000×1＋250×25＋160×5＋90＝7840KN

h

＝＝＝0.34

常用制动系数βb：取βb＝0.5

计算列车不同工况合速度的单位合力，填入下表中。

合力计算表各栏数值取法如下：

速度V：由0开始，每隔10km/h取一速度列入计算表，直到机车最大速度（或其他允许速度，此处取货车的最高速度80km/h）。在机车牵引特性曲线上各转折点所对应的速度也应列入计算，例如表中41.2、43、57.4分别列为最高级位满磁场与粘着限制线，持续电流限制牵引力曲线，电阻制动力曲线Ⅰ、Ⅱ级的峰值速度为37.7，这些点均应列入表中以计算有关各项。

牵引力：按照表中各速度，依据机车的牵引特性，由限制条件的牵引力曲线查取，速度低于10km/h的牵引力，按10km/h取值，填表如下。

二、绘制合力曲线图

以合力比例尺k＝6㎜为1N/KN，速度比例尺1㎜代表1km/h，把合力表中不同工况速度的合力点，在直角坐标中分别标出来，连成圆滑的曲线，即成附图。

图中，上面的曲线根据表4－1中的第8栏各速度数值绘制的主手柄的牵引运动力合力曲线C＝F－W0＝F（v），中间的曲线根据第12栏各速度数值绘制的列车惰力运行合力曲线C ＝－W0d＝F（v），下面的曲线是根据第16栏各速度合力绘制的常用制动合力曲线C＝0.56＋W0＝F（v）。

第五节绘制列车运行速度曲线

一、计算列车通过最大下坡道i hj＝－7.75的坡道限制速度

1．根据列车组成和风管压力500Kpa，由《牵算》表3－10查出机车车辆的换算闸瓦压力如下：SS1型机车K h＝700KN

C50型车(GK型)K h＝250KN N n（K2）K h＝160 守车K h＝90KN

2．计算列车闸瓦总压力∑Km

∑Km＝∑Km′+ ∑Km″＝700×1+250×25+160×5+90×1＝7840KN

二、求坡道限制速度V x

设此车每百吨重量闸瓦压力为X：

则：（138+2230）﹕7840＝100﹕X

得X＝331.08KN

查《牵算》P104，知：V x＝83Km/h

三、长大下坡道调速制动最高允许速度的计算

V hmax＝V x－at x

式中：V x——制动限制速度Km/h

a——列车加速度Km/h

a＝C＝×（－w od′－i j）

－w od′——列车在V=83 Km/h时的惰行单位阻力N/KN，计算得：

w od′＝6.03N/KN w od〞＝2.18N/KN W od′＝8103N W od〞＝46407N

C＝＝≈2.40N/KN

内插法知：V＝83Km/h w od＝2.40 N/KN t z＝204.8s

V max＝83－×〔－2.4－（－7.75）〕×204.8=83－37≈46·5Km/h

本计算取Vmax＝45Km/H，偏于安全。

第六节绘制运行时间曲线

采用第一套比例尺：距离y=20mm代表1公里；固定长度△＝30mm；时间比例尺X＝10mm 代表1分钟。

在时间座标t－s的左侧放置辅助座标，纵座标为速度V max，横座标取固定长度△＝OM ＝30mm，使OM与S轴位于同一水平线上。

绘制时间曲线t=f（s）的速度间隔与速度线相同，时间线的起点与速度线一致……A 站到发线中心O，时间线的终点必须落在C站到发线中心位置上，即与速度线同一位置。

时间线t＝f（s）具有增长特性，在画至图界时（一般为8cm）可断开，从相同位置的零点接续画下去。

计算列车技术速度

查t＝f（s）图，运行时间t＝8+6.3+4.9＝19.2（分）

根据《牵规》规定，作为列车运行图的区间运行时分，货物列车一般取分的整数，故取A－C区间运行的时间t＝19分。

A～C区间的距离为18公里，因而列车的技术速度为：

V技＝s/t×60＝56.84（Km/h）

第七节 耗电量的计算

机车从车站到A 站用去5分钟，SS1型出入段每小时100KW 。 Q t ＝300×100/3.6＝8333.3(W.S) 一、牵引运行耗电量

电力机车牵引运行耗电量Q y ，分为最高负荷牵引运行耗电量Q y1和部分负荷牵引运行耗电量Q y2，即

Q y ＝Q y1+ Q

y2

1、机车最高负荷牵引运行耗电量Q y1

Q y1＝ (KW.h)

式中 V w —— 受电弓处网压，KV (2.5Kv)

I p1 —— 时间间隔内机车最高负荷的平均有功电流，A I po —— 自用有功电流，A （4轴和6轴机车取6） t —— 相应工况时间，min

λy —— 牵引使用系数，λy ＝0.9

2、机车部分负荷牵引运行耗电量Qy2，按下式计算：

Q y2＝

（Kw/h ）

式中，I p2 —— 时间间隔内机车部分负荷的平均有功电流，A 。

I p1和I p2可按电力机车有功电流曲线图或电力机车牵引计算主要数据表查用。

二、 三、 四、

SS1型机车牵引G ＝2230T A ～C 区间下行耗电消耗表 化简

坡道 序号

运行 工况 运行速度（Km/h ） 牵引运行耗电量Kw.h 惰行制动耗电量 V1 V2 Vp △t I p1 I p2 Qy △t I po Q o 1 起动

0 10 5 0.5 55 55 24.3 牵引33－Ш 10 20 15 0.2 100 100 16.8 牵引33－Ш 20 30 25 0.5 150 150 61.8 牵引33－Ш 30

40 35 0.5 205 205 83.7 牵引33－Ш 40 44.5 42.25 0.3 220 220 53.8 2 牵引33－Ш 44.5 67 55.75 0.8 200 200 130.7 3 牵引33－Ш 67 73 70 1 145 145 117.3 4 牵引33－Ш 73 59 66 4.2 130 130 453.3 5 牵引33－Ш 59 67 63 2 165 165 171.3 6 惰行 67 61 64 1.5 10 6.3 7 牵引33－Ш 61 74 67.5 1.1 135 135 123 8 惰行 74 83 78.5 0.9 10 3.8 制动 83 43 63 0.4 10 1.7 惰行 43 73 58 0.8 10 3.3 9 制动 73 43 58 0.6 10 2.5 惰行

43 46 44.5 1.6 10 6.7 10 制动

46 0 23 1.9 10 7.9 A ～C 站区间合计 1218

32.2

二、惰行、制动及停车自用电量Q o

Q o＝（Kw.h）

式中Vw ——受电弓处网压，KV

I po——自用电有功电流，A

t——相应工况时间，min

惰行、空气制动及停站时，自用电有功电流Ipo取2A，电阻制动时，4轴和6轴车取10A。本设计取10A。

三、根据公式并计算，填表7－1

得出Q＝Q y + Q o +Q t＝1218+3.22+8.3＝1229.52Kw.h

四、单位耗电量

电力机车每重万吨公里耗电量q按下式计算

q＝＝＝306.31[Kw.h/(104t.km)]

式中，L ——牵引区段

G ——牵引质量

Q ——区段耗电量

第八节设计总结

本次《列车牵引计算》课程设计，需要通过不断查阅资料，反复对照公式、选取数据等，重点查阅了《列车牵引计算规程》（2000年版）、《牵引计算》（饶忠著）、《机车运用管理》（孙中央著）等书籍。通过这个设计过程，使本人对牵引计算这门课程有了全面的了解；例如列车曲线（牵引时间）作法，之前的数据要准确，作图的过程中不得有半点马虎，要比较细心，此外，更要有好的思维空间，理顺条理，思维分明。由于在查表的时候项目较多，此时要特别细心，这里也比较容易出差错的，我觉得在设计的过程中最重要的是要有耐心和细心。虽然受多种因素的影响，但是课程设计的理论计算结果，与实际进行的列车牵引试验之间的误差极小，已经十分接近实验数据，而且《列车牵引计算》的课程设计是从事机务运用工作需要掌握的一个重要知识，只有熟练地掌握《列车牵引计算》课程设计，才能进行铁路运输生产的组织工作和机务专业的生产管理工作。

因此，本次的课程设计使我受益匪浅，充分认识到掌握《列车牵引计算》课程设计的重要性，在此特别感谢曾老师的精心指导。