第3章 轨道车辆牵引计算

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μmax的确定 影响μmax的因数太多，很难准确计算，故用计算粘 着系数μj来作为计算依据。 电力机车 μj=0.24+12/(100+8V) 欧州铁路 μj=0.161+7.5/(44+V) 当R＜600m μr=μj(0.67+0.00055R)
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2、列车平均起动牵引力F 牵引力F=加速力+阻力 F=9.81G[102(1+γ)a+ω0+ωq+i+ωr] 3、列车牵引运行所需功率P P=FVA 4、每台牵引电动机所需功率Pm Pm=P/n/η
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三、按加速到Vmax时的平均加速过程估算
单位基本阻力的计算公 式
0 a bv cv2
地铁车辆
0 2.27 0.00156 v2
广州地铁车辆
0 2.75 0.000428 v2
上海明珠(轻轨) F 3100 M ges (0.000637 0.000329 v) 11.187v 2 天津快速轨道 F M m (1.65 0.0247v) M t (0.79 0.0028 v) 9.8 [0.028 0.0078 (n 1)]v 2
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F
即为驱动力。
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所有驱动轮总驱动力
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F 即为牵引力。
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以一个动轴为隔离体进行受力分析则有：
M F R J
ε≠0变速运动 J——轮对的转动惯量 ε——轮对的角加速度 若ε=0则有 ε=0匀速运动
M F R F nF
根据粘着定律，牵引力的限制条件为：
F maxP Fmax Fmax
三、粘着系数
定义：表征轮轨间粘着状态好坏的一个系数。
纯滚动时，μmax≈f静
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影响μmax的因素： 车轨的材料及表面状态 车速
粘着作用在动轮的轮周切线方向且与列车运行方向相同
的外力。
阻力W：列车运行过程中由于各种原因自然发生的与列 车运行方向相反的外力。 制动力B：由制动装置引起的、由钢轨通过粘着作用在 制动轮的轮周切线方向且与列车运行方向相反的外力。
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牵引力F 影响列车运行的力 阻力W 制动力B 牵引运行工况：C=F-W 惰行运行工况：C=-W 制动运行工况：C=-（W+B）
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三、附加阻力
坡道阻力：由列车重力产生的沿坡道斜面的分力。 ωi=Wi/q=±i（单位坡道阻力） 曲线阻力：列车通过曲线时增加的阻力。 ωr=700/R （单位曲线阻力） 隧道空气附加阻力：列车通过隧道时，由活塞效应引起的 阻力。单位隧道空气附加阻力用ωs表示。 ωs由试验确定 则单位附加阻力为：
第三章 城轨车辆牵引计算
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§3-1 概述
轨道车辆牵引计算 用途：研究轨道车辆在外力作用下沿轨道运行状态及其有关 问题。 依据：力学、科学实验。
研究内容：确定轨道车辆运行所需的动力。
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影响轨道车辆运行的力：
牵引力F：由动车的动力传动装置引起的、由钢轨通过
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电机牵引特性曲线
电机的额定功率可按起动加速过程、平均加速过程和能量守 恒过程进行估算。
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二、按起动加速过程进行估算
1、起动加速度（a）的概念及取值范围
通常指列车起动过程中，速度从0加速至某一速度 之间的平均加速度。 a=△V/△t=VA/tA 一般情况下 地铁车辆：a=0.9~1.0m/s2 轻轨车辆：a=0.8~1.3m/s2
§3-3 列车阻力
一、概述
阻力 基本阻力：列车在平直道上牵引运行时的阻力； 附力阻力：列车在坡道上、曲线上、隧道里及起动时 所增加的阻力
阻力的表示方法
单位基本阻力=列车总阻力/列车总质量 单位附加阻力=列车总附加阻力/列车总质量
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二、基本阻力
单位基本阻力的计算公式
牵引运行工况 惰行运行工 况 制动运行工 况
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§3-2 牵引力
一、牵引力的产生
驱动轮驱动力矩 接触网——受电弓——变压器——牵引电机——减速器— —驱动轮驱动力矩
单个驱动轮对的驱动力
驱动轮驱动力矩——驱动轮作用于钢轨的力F —— F 所
引起的钢轨作用于车轮的反作用力
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二、牵引力的限制
如果
M F F ＜F粘 max maxQ
F ＞F粘max
则： 驱动轮空转； 轮轨的摩擦力由静摩擦力变为动摩擦力； 动轴加速空转； 使传动装置和走行部件损坏； 轮轨接触面严重擦伤。
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思考题： ① 影响列车运行的力有哪些，它们与运行工况的关系？ ② 牵引力是怎样产生的？ ③ 牵引力的限制条件？ ④ 粘着系数的定义？ ⑤ 列车阻力的种类？
⑥ 附加阻力的种类？
⑦ 牵引电机额定功率的估算方法？
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ωj=ωi+ωr+ ωs
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起动附加阻力：列车因停留而产生的附加阻力。 单位起动附加阻力公式：
28 q k q0 7
四、列车总阻力 牵引和惰行运行时，列车总阻力：
W=(ω0+ωj)G
起动时，列车总阻力：
Wq=(ω0+ωj+ωq)G
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§3-4 列车运行所需功率及牵引机电功率估算
一、列车运行特点
影响列车运行所需功率的因素： 起动加速度 最大运行速度 最大坡度 列车编组方式 车辆总质量
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城轨车辆牵引电机的负载特性：断续式，工作方式为短时 重复。 车辆在某一区段内的运行速度曲线。
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列车所需功率：P=GapVmax
牵引电动机功率：Pm=P/n/η
通常情况下：
Vmax≥80km/h ap=0.4m/s2
Vmax≥120km/h ap=0.35m/s2
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四、按“能量守恒”估算
根据能量守恒定律：列车在某区间运行时，其势能与
动能之和始终保持不变。 所需动能：Ev=GVmax2/2 所需势能：Eh=9.81Gh 所需时间：t=S/Vav 所需功率：P=2(Ev+Eh)/t P(t/2)=Ev+Eh 每台牵引电机所需额定功率： Pm=P/n/η