列车牵引计算分析及仿真
牵引计算与仿真之快速牵引策略计算

摘 要 :本 文 分析 了列 车 牵引计 算 的 3 牵 引策略 ,重 点介 绍 了基 于快速 牵 引策略 的计 算过 程 。 种 关键 词 :牵 引计算 ;牵引策 略 ;快速 牵 引
中图分类号 :U2 1 3
文献标识码:A
文章嫡号 :10 - 59( 0 1 1 - 07 0 07 99 2 1 ) 9 06 — 2
能 的方法 运 行 。列车 优化 操纵 是 非常 复 杂 的 ,并很 难实 现最 优化 的 ,相 对较 优 的操 纵序 列为 “ 大加 最 速 、匀 速运 行 、惰行 、最大 制动 ”。另 外 ,如果 区 间运行 时 间 比 较 富裕 ,速 度越 低 ,列 车 能耗越 小 ;速 度波 动越 低 ,能耗 越 小 。 因此 ,设 计最 经济 的牵 引 策略 为 :在给 定运 行 时分 内 ,采 用 最大 牵 引力 加 速至 某一 速度 ( 2 1 V ),然后 以速度 匀速 运行 , 图 .4中 j 如 果 时 间足够 ,采 取惰 行 直至 终 点 ;如 果 时 间不够 ,可 惰性 一段 距 离 ,采 取最 大制 动力 制动 ( 2 1A 12 图 . 4J 3B曲线 )。 ( )优 化牵 引策 略 三 牵引运行的理想策略,应该满足旅客舒适度、速度与节能等 要 求 。一 方面 ,列 车在 加 速和 减速 的过 程 中 ,有加 速度 和减 速度 大小 的 限制 ,不 能超过 旅 客舒 适度 另一 方面 ,列 车运 行 到经 济 速 度后 ,尽量 保持 经济 速度 匀速 运 行 洇 2 1A B曲线 。 .4 S 二 、快速 牵 引模式 计 算原 理 ( )快速 牵 引模 式计 算过 程 要求 一 快速 牵 引模 式就 是要 让列 车 以最 短 的时 间走行 完整 个 区段 , 需要 尽可 能 发挥他 的牵 引能 力和 制动 能力 。这 种算 法 是让 列车 的
动车组牵引计算仿真系统设计研究

动车组牵引计算仿真系统设计研究摘要:随着高铁的快速发展,动车组的牵引计算成为了一个重要的研究方向。
本文设计并研究了一种动车组牵引计算仿真系统,旨在提供一种可行的方法来准确计算动车组的牵引能力,并优化其牵引系统的设计。
1.引言在现代高铁交通中,动车组的运行速度正在不断提高,对于牵引能力的要求也越来越高。
而动车组的牵引计算是一个复杂的过程,涉及到多个因素的综合考虑。
因此,设计一种能够准确计算动车组牵引能力的仿真系统,对于动车组的研发和运营具有重要意义。
2.系统设计与原理该仿真系统的设计基于牵引力的计算原理和动车组的工程数据。
系统包括以下几个主要部分:(1)牵引力模型:根据列车的动力性能参数和负载情况,建立了动车组的牵引力模型。
该模型考虑了列车的重量、速度、坡度等因素,并基于传动系统的特性进行了修正。
(2)数据输入和处理:用户可以输入动车组的参数和运行条件,包括列车的质量、车辆数量、线路的坡度和曲线半径等。
系统会根据这些输入数据对动车组的牵引力进行计算,并输出相关的结果。
(3)结果显示与优化:系统会将计算得到的牵引力结果进行显示,并提供优化的建议。
用户可以根据这些结果对动车组的设计和运行进行优化。
3.系统实现该仿真系统的实现基于计算机软件,并使用了一些专用的仿真工具和算法。
系统采用面向对象的编程方法,将各个模块分别实现为独立的对象,并通过消息传递的方式进行数据交互。
系统还使用了一些数值计算和优化算法,以提高计算的精度和效率。
4.实验与应用通过对实际动车组的数据进行仿真计算,验证了该系统的准确性和可行性。
实验结果表明,该系统能够对动车组的牵引能力进行准确计算,并提供了有益的优化建议。
该系统可以应用于动车组的设计和改进,以提高其牵引能力和运行效率。
5.结论本文设计并研究了一种动车组牵引计算仿真系统,该系统能够准确计算动车组的牵引能力,并提供有益的优化建议。
通过实验验证,该系统具有一定的可行性和实用性。
未来可以进一步完善该系统,以提高其精度和效率,并应用于实际的动车组设计和运营中。
列车牵引计算与仿真

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·16·2023年第19期文章编号:2095-6835(2023)19-0016-03列车牵引计算与仿真*庄会华,崔锦涛(昆明铁路铁道职业技术学院,云南昆明650000)摘要:介绍了列车牵引计算的多质点模型,利用仿真软件对列车实际线路的运行过程进行牵引计算,系统仿真计算需要建立列车牵引计算所需要的数据库。
以SS4型电力机车实际线路运行为例,进行了列车牵引计算电算与运行仿真,通过仿真得出列车的单位合力曲线。
关键词:列车;多质点模型;牵引计算;仿真中图分类号:TP391.9文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2023.19.005列车牵引计算是研究直接作用在列车上的、与列车运行方向相平行的各种外力(包括机车牵引力、列车阻力、列车制动力),以及这些力与列车运行的关系,进而解算一系列与列车运行有关的实际问题[1]。
传统的列车牵引计算是人工计算与图解方法相结合[2],此方法费时又费力。
牵引计算仿真借助计算机,利用仿真软件,通过建立数学模型对列车实际线路的运行过程进行仿真计算,能够快速地计算出列车在线路条件下的运行结果。
1列车牵引计算的力学模型1.1列车多质点模型列车的运行是由作用于列车的外力引起的,在运行过程中,列车所受到的外力是多种多样的,随着列车工况和线路纵断面的变化以及在施行制动时制动力的大小等诸多因素的变化而改变。
常规的牵引计算过程是将整个列车当成一个质点来分析作用在它上面的各种作用力。
在列车运行的过程中,作用在列车上的总合力C(单位:kN)是机车牵引力F、列车总阻力W和列车总制动力B的代数和,即C=F-W-B[2]。
考虑到列车的编组长度,以整个列车作为一个质点进行计算和以列车的每节车厢作为质点进行计算时,列车在区间上的运行速度曲线与实际运行情况相差甚远。
采用单质点模型受力分析简单,比较容易操作,一般用于手工计算,但计算结果误差比较大。
动车组牵引计算建模及软件仿真的开题报告

动车组牵引计算建模及软件仿真的开题报告标题:动车组牵引计算建模及软件仿真研究一、研究背景与意义随着铁路网络的不断完善和高速铁路的不断发展,动车组作为高速铁路班次的主力车型,得到了广泛的应用和发展。
动车组牵引计算是其关键技术之一,对于确保列车行车安全、提高运行效率、延长车辆寿命等具有重要的意义。
因此,对动车组牵引计算进行建模和软件仿真研究,可为推动动车组牵引技术的发展和提高铁路运行效率提供有力的技术支持。
二、研究内容和目标本课题旨在对动车组牵引计算进行建模和软件仿真研究,具体包括如下内容:1. 动车组牵引计算基本原理及方法研究;2. 基于各种因素,建立动车组牵引计算模型,包括电功率/电流计算、力学特性计算、故障诊断等;3. 开发针对动车组牵引计算模型的软件仿真系统,对系统进行验证和分析。
三、研究方法和步骤本研究将采用如下方法和步骤:1. 文献调研:通过对动车组牵引计算相关的文献进行深入阅读,并对其中的理论和方法进行分析和比较,为研究提供理论基础;2. 模型建立:基于文献调研的结果,分析影响动车组牵引计算的因素,建立动车组牵引计算的数学模型,包括电功率/电流计算、力学特性计算、故障诊断等;3. 软件开发:根据建立的模型开发针对动车组牵引计算的软件仿真系统,通过数据模拟、数据分析等方式进行仿真验证;4. 分析结果:通过对仿真结果进行数据分析,对动车组牵引计算的可靠性、准确性等指标进行评估,为动车组牵引计算的应用提供支持。
四、预期成果本研究预期达到如下成果:1. 对动车组牵引计算进行建模和软件仿真研究,建立动车组牵引计算的数学模型;2. 开发针对动车组牵引计算模型的软件仿真系统,提高动车组牵引计算的准确性、可靠性和智能化程度;3. 对动车组牵引计算模型的仿真结果进行分析,为铁路运行保障提供技术支持和指导。
五、研究实施计划本研究总计历时12个月,预期实施计划如下:1. 前期准备(1个月):文献阅读、问题分析、研究设计等;2. 模型建立(4个月):对动车组牵引计算相关因素进行分析,建立动车组牵引计算的数学模型;3. 软件开发(5个月):开发针对动车组牵引计算模型的软件仿真系统,进行系统验证和分析;4. 结果分析与总结(2个月):对仿真结果进行数据分析,撰写研究成果,形成论文和技术报告。
高速铁路牵引计算与仿真系统研究

高速铁路牵引计算与仿真系统研究摘要:高速列车牵引仿真技术是高速铁路发展的重要环节,研究高速列车的牵引计算仿真系统对于我国高速动车组设计优化、高速铁路线路的设计和优化、列车运行时分、能耗等运营指标的优化等方面具有重要意义。
CRH 系列动车组为研究对象,通过分析动车组运行过程计算算法的研究,开发完成高速铁路牵引计算与仿真系统,并应用实例进行验证。
关键词:高速铁路;牵引计算;仿真系统我国已经建成多条高速动车组线路,但由于相关系统的应用和研究起步晚,本领域内理论研究和产品研发与其他高铁发达国家稍显滞后。
我国现有的主流牵引计算软件采用模型和计算方法主要是针对普速铁路的机车车辆设备进行设计,随着高速铁路的发展,已经不适用于高速铁路设计、动车组运用等相关工作。
为了能够更好的发挥高速动车组的性能,有必要编制一套适用于动车组牵引计算同时兼用于普通线路机车车辆设备牵引计算的仿真系统。
一、高速铁路牵引供电系统高速铁路牵引供电系统优化设计是多约束、非线性和多目标的复杂问题。
优化设计过程需要综合考虑地理环境因素、建所选址问题、设备投资费用、维修保养费用和电能损耗等问题。
牵引供电系统供电方案的优劣不仅影响系统的投资建设和维修费用,而且还影响运营过程的经济性。
针对单一目标函数的牵引供电系统优化方法往往不能达到很好的节能效果。
通过研究分析发现,有多种因素会对牵引供电系统的经济运行结果产生影响,其中主要包含牵引网上的功率损失大小、外部电源进线距离、投资建所费用和运营维修费用等。
电气化铁路牵引供电系统的作用为把发电厂或地方变电站输出的电能供给铁路沿线运行的电力机车使用,主要由外部电源系统、牵引变电所及接触网等多个部分组成。
特点如下:1、牵引负荷大,可靠性要求高:高速列车相对于普通低速列车而言,在速度方面有了很大的提升,空气阻力相对较大,在高速运行过程中,空气阻力是列车主要阻力,在这样的情况下,牵引负荷通常很大;高速铁路为旅客运输的主要交通工具,在高峰时段运行数量多,必须确保安全。
高速列车牵引系统设计与仿真

高速列车牵引系统设计与仿真随着人们对于交通速度的要求日益增加,高速列车成为了现代化交通系统中不可或缺的一部分。
而高速列车的牵引系统设计与仿真则是确保高速列车能够平稳运行、安全驶入目的地的重要环节。
高速列车牵引系统的设计主要涉及到各种关键组件的选型和布置,以及牵引系统的控制方式和决策算法等方面。
首先,牵引系统的关键组件主要包括牵引变流器、电机、传动系统等。
牵引变流器负责将高压的直流电转换成电机所需的交流电,而电机则根据接收到的电信号产生相应的牵引力。
传动系统则将电机的输出传递到轮轴上,推动列车运行。
在牵引系统的设计中,需要考虑到列车的负载情况以及不同运行条件下的牵引力要求。
对于高速列车而言,加速度的大小对于乘客的舒适度来说是至关重要的。
因此,在设计牵引系统时需要确保在起动和制动时的加速度能够控制在合理的范围内,以保证乘客的乘坐体验。
同时,牵引系统的设计还需兼顾列车的能耗和维护成本,以提高整个列车系统的经济性。
为了验证牵引系统的设计方案的有效性和性能,需要进行相应的仿真和测试。
仿真是一种经济高效的手段,可以在电脑上模拟真实运行情况,评估不同设计参数对系统性能的影响。
通过仿真,可以确定最佳的设计方案,并进行系统性能的优化。
此外,仿真还可以在出现异常情况时,为工程师提供参考,以找到解决方案。
同时,测试也是验证设计可行性的重要环节。
通过实际测试,可以验证仿真结果的准确性,评估系统在不同工况下的性能,并获取真实运行情况的数据,以进一步进行系统调整和优化。
为了保证高速列车的运行安全性,牵引系统的设计还需要遵循相应的标准和规范。
例如,牵引系统的设计需要符合相关的制动性能要求和防滑要求,以确保列车在制动过程中不会出现滑动现象。
此外,牵引系统的设计还需要考虑到列车的稳定性和牵引力的分配,以保持列车的平稳行驶。
综上所述,高速列车牵引系统的设计与仿真是确保高速列车稳定、安全运行的重要环节。
设计者需要综合考虑各个关键组件的选型和布置,以及牵引系统的控制方式和算法。
动车组牵引计算建模及软件仿真

西南交通大学
硕士学位论文
动车组牵引计算建模及软件仿真
姓名:周锋
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:王长林
20071210
西南交通大学硕士研究生学位论文第38页(1)系统主界面如图5—6所示:
囝5-6系统主界面
(2)线路数据输入界面如图5—7所示:
图5-7线路数据输入界面
西南交通大学硕士研究生学位论文第39页(3)机车(动车)和车辆(拖车)数据输入界面如图5.8所示:
图5-8机车(动车)和车辆(拖车)数据输入界面
(4)参数设置界面如图5-9所示:
图5-9参数设置界面
(5)CRH2型动车组牵引计算结果曲线输出界面如图5—10所示:
图5—10CRH2型动车组牵引计算结果曲线输出界面
5.3数据结构设计
1.线路数据结构
(1)坡段数据结构如表5-1所示
表5-I坡段数据结构
序号数据项数据类型单位1坡段编号int
2坡段起占floatm3坡度float‰4坡段长度floatm5坡段方向int
6线路编号int。
列车牵引计算仿真的研究

ri yta s ot a a i d f r h oeri y sse h di otn infc c .twa rs ne o ue al r p r p ct a , o ewh l al y tm a mp ra t g i a e I sp ee tdac mp tr wa n c y n t wa s i n
( h s tt o Ifr t nT c n l yfr rnp r t n S u w s J oo g nv ri , h n d 6 0 3 ,hn ) T e n tue f noma o e h oo a s ot i , o t et i tn ie t C e g u I i i g oT ao h a U sy 10 C ia 1
lI 类 I: P 9 I剞分 I T 3 I , I . 爻J=J 5 A {b : i , j
S u yo a nTr c i nC a c a i m ul t n S se t d nTr i a to iul t onSi a i y t m o
ZHANG n , AN i.h l NI a 。 u n L Ho g xa Ga g P Jn s al , Sh o 用 多质点模 型 ,把 列车 中的每一 机车 和每 车辆 均看 作一 质点 ,对各 个 质点受 力分 析 , 归纳
列车 牵 引计算 以铁 道列 车的纵 向运 动为 计算 对
点行 走 的距 离。这 种计 算办 法 由于把 列 车仅 作为 一
象 ,并 以 非稳 态 运动 的牵 引和 制 动 工况 作 为重 点 ,
个 质 点考 虑尤 其在空 气 制动时 ,求 解翩 动 力采用 把
完 因此 ,涉 及有 列车 编组 条件 、机 车车辆 的 牵引和 制 整 个 列车 的制动 分成 空走 过程 ( 全无 制动 力 )和 等 效 的恒 闸瓦 压力上 闸过 程两 部 分 ,显 然所 得 的结 动装 置 。线路状 况 、 司机 操 纵方法 等 多方面 。 传统
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作 者简 介 : 尹航 ( 1 9 8 3一) , 女, 工程师 , 硕士 , 主要 从事地铁车辆的电气设 计的研究
E- ma i l : y i nha ng @ c c c a r . c o n. c n.
第 1期
尹航 , 等: 列车牵 引计算分析及仿真
0 ) , 而 由( 1 )可得 K =F ( ) V , 则
F ( ) :
‘ ' / 3
, 值 可 以 由已知 电机额 定 电流得 到 , 也 可通 过计 算得 出 , 额定 电流 的近似 计算 公式 :
, :
c o s , 7 7
( k N)
( 3 ) 当速 度在 ~ … 区间 电机 工作 在 自然 特 性 区 , 此 时 电机 牵 引力 与
图 1 典型电机特性 曲线
1 . 1 电机牵 引力 的计算 ( 1 ) 当速度 在 0 ~1 3 区间 电机 工作 在恒转 矩 区 , 电机 牵 引力 恒定 F = F ( 0 ): F ( V ) . F 的值 由列 车 等效 重 量 ( 考 虑旋 转惯 量部 分 , 单位 t ) , 列 车起 动平均加速度 及起动阻力 , 动轴数 决定 , 计算公式如下 :
文献标识码 : A
0 引 言
随着城 市 的不 断 发 展 , 交 通拥 堵 问题 越来 越
凸显 , 大力 发展 城 市轨 道 交 通 已成 为 解 决 现有 交
F
博
D
通 问题 的有效 途 径 . 而作 为 一 个 车辆 制 造 商有 责 任保证 列 车 的性 能 符 合 技术 要 求 , 这 样 如 何 根据 实际 的线 路 和 业 主 的要 求 , 确 定 合 理 的 电力牵 引
肚
系统技术方案也越来越为我们这些设计师所关心. 牵引 计算仿 真 借 助 计算 机 手 段 , 通 过 数 学模
型对 城市 轨道 车辆在 实 际线路 的运行 过程进 行仿 真模 拟 , 能够快 速 地计 算 出列 车 在各 种 不 同 条件 下 的运 行结 果 . 为 电机 的选 型 提供理 论依 据 , 也 可 对牵 引 系统厂 家 提 出 的方 案进 行 可 行 性评 估 , 同 时对 接触 网上 电能 的消 耗 、 回馈情 况 以及 电流值 的变 化提 供 了理 论数 据 .
该点 的牵 引力或 者制 动力 , 电机 的 电压和 电流值 .
( 2 ) 当速度在 V ~V : 区间
电机工 作在 恒 功 率 区 , 此 时 电机 牵 引力 与速
度 成反 比减 小 , 则F ( V )= ( K 。 为 常数且 K ≠
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( A)
速度平方成反 比减小 , 则F ( )= ( 为常数
式中 , c o s 4  ̄ 为电机的功率 因数 ; 叼 , 为齿轮传动效 率; r / 为 电机 效率 ; c o s  ̄ b , r b , 叼 可分 别 近似取
0. 8 5, 0. 9 8, 0. 9 2 .
F = ( 0 c +F 。 ) / n ( k N)
1 电机 特 性 的分 析 与 建模
图 】为典 型 的 电机 特 性 曲线 ¨ j , 它 可 以是 已
式 中, 动车 转动部 分按 动车 总质量
的1 0 %
计, 拖 车转动部 分 按 拖 车 总质 量 的 5 %计, 列 车不计 转 动 惯 量 的 重 量 为 , 则 We= W o+ 0 . 1 Wm+ 0 . 0 5 ; F 一般按 0 。 0 4 9 k N / t 计算 , 则
的 电机牵引力 、 电机 电流和 电机 电压对速度 的数学模 型 , 动态分 析了运行 中各点 的情 况. 最 后以哈尔 滨地 铁1 号线项 目为例对反 映列车运行性能 的各个指标进行 了计算 和仿真 , 并进行了牵引电机的选型 , 项 目执
行结果证明了选型的合理性.
关键词 : 电机特性 ; 数 学模 型 ; 参数计算 ; 仿真
且 ≠0 ) , K 2 =F ( : ) i , 由( 2 )可得 F ( ) V 2 =
F ( V 1 ) 1 , 则
F ( ): ( k N)
1 . 4 再 生 制动特 性 曲线
( 1 ) 计算 方法 利 用减 速度 , 采用 以上相 同的方法 , 可求 得 再 生制 动 的特性 曲线 .
F = 0 . 0 4 9 .
选定 电机 的特 定 曲线 , 也 可根 据列车 的运 营要 求 ,
如列车载荷、 起动平均加速度和平均制动减速度 等参数来进行估算 . 根据曲线 的数学特征及特殊 数值 , 通过数学建模可得 到每一条曲线 的函数关 系式 , 这样 就 可在 知道某点 速度 的情 况下 , 计算 出
列 车牵 引计算 分 析 及 仿 真
尹航 , 蒋涛 , 张言伟 , 郑财晖
( 1 . 中国北车集 团 长春轨道客车股份有 限公 司 城铁客车开发部 , 吉林 长春 1 3 0 0 6 2 ;2 . 济南铁路局 供 电
段, 山东 济 南 2 5 0 0 0 1 ) 米
摘
要: 阐述 了列车牵引计算的基本原理 , 给 出了牵 引系统各参数 的计算公式 , 并通 过在每 个速度 区建立
第3 4卷 第 1期 2 0 1 3年 2月
大 连 交 通 大 学 学 报
J OU RNAL O F D AL I AN J I AO T ONG UN I VE RS I T Y
Vo 1 . 3 4 NO .1
F e b . 2 0 1 3 来自文章编号 : 1 6 7 3 — 9 5 9 0 ( 2 0 1 3 ) 0 1 . 0 0 8 0 — 0 5