第3章-轨道车辆牵引计算
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列车牵引计算•列车牵引计算(calculation of railway train traction)分析计算铁路列车运行参数及相关问题的学科,用以解算列车质量、运行速度、运行时间、制动以及能源消耗等有关问题。
它以力学和试验为基础而重在应用。
列车牵引计算不仅是运输组织的依据,也是机车运用、动力选择、铁路选线、铁路设计、经济评估以及信号机布置等的基础,是铁路重要的专业基础学科之一。
铁路列车是一个有相当长度的、非均质的、近似弹一粘性接的复合系统、并与轨道及周围空气(电力牵引时还与接触网)形成耦合,所以列车运行是一种复杂的、综合的、多自由度的运动。
但在列车牵引计算中一般都简化为质点或近似均质刚体在纵向力的作用下沿着线路纵断面平行运动,再经修正求解。
这种工程计算方式可以满足列车稳态运行(指各车轴之间相对移极小的状态)时的精度要求而被广泛采用。
列车在轨道上运行时,存在不同方向和不同大小的外力和内力作用。
列车牵引计算主要研究直接影响列车运行的作用力,即与列车运行方向平行的纵向外力与外力的分力,包括可由司机控制的牵引力与制动力以及司机不能控制的阻力。
牵引力与列车运行方向相反,是阻止列车运行的外力。
列车牵引运行时,作用于列车的合力是牵引力减去阻力,通常称为加速力;列车惰行时,只有阻力构成减速力;而列车制动时,制动力加上阻力产生更大的减速力。
牵引力由动力与传动装置引起并与列车运行方向相同的外力。
牵引动力(机车或动力车)将电能(电力牵引时)或燃料的化学能(热力牵引时)转变为使动轮旋转的内力矩,最终通过轮轨粘着关系形成轮周牵引力的外机械功(非轮轨接触式的磁悬浮列车、气垫列车等除外),在每一层的转换中都有不同份额的能量损失。
总的能量损失越小,机车(或动力车)的效率就越高。
轮周牵引力减去机车阻力后就是直接牵引车列的车钩牵引力。
中国采用轮周牵引力为列车牵引计算的标准。
理想牵引特性曲线图牵引动力最高负荷时的理想牵引特性曲线主体是一条恒功率线,也就是轮周牵引力F 与运行速度υ呈等轴双曲线关系,即F·υ=常数(见图),但低速段受粘着条件限制(称为粘着牵引力)或起动电流或扭器转矩限制,高速时受最高速度(即构造速度)的限制,见上图中阴影线。
铁路牵引力计算公式铁路牵引力是指火车在行驶过程中受到的牵引力,是火车行驶的重要参数之一。
在铁路运输中,牵引力的大小直接影响着火车的运行速度、牵引力的利用效率以及能源的消耗。
因此,对铁路牵引力的计算和控制显得尤为重要。
铁路牵引力的计算公式可以用来计算火车在行驶过程中所受到的牵引力,从而帮助铁路运输部门合理安排列车运行,提高列车牵引力的利用效率,降低能源的消耗。
铁路牵引力的计算公式通常包括以下几个方面的因素,牵引力的大小、列车的质量、列车的速度、铁路的坡度以及列车的摩擦系数等。
首先,牵引力的大小是影响铁路牵引力计算的关键因素之一。
牵引力的大小受到列车牵引机构的设计和状态的影响。
通常情况下,牵引力的大小可以通过列车的牵引力曲线来确定,牵引力曲线是列车在不同速度下所受到的牵引力的变化曲线。
根据列车的牵引力曲线和列车的速度,可以计算出列车在行驶过程中所受到的牵引力。
其次,列车的质量也是影响铁路牵引力计算的重要因素之一。
列车的质量越大,所需的牵引力也就越大。
因此,在进行铁路牵引力计算时,需要考虑列车的质量对牵引力的影响,从而合理安排列车的运行。
另外,列车的速度也会对铁路牵引力的计算产生影响。
一般来说,列车的速度越快,所需的牵引力也就越大。
因此,在进行铁路牵引力计算时,需要考虑列车的速度对牵引力的影响,从而合理安排列车的运行速度。
此外,铁路的坡度也是影响铁路牵引力计算的重要因素之一。
铁路的坡度越大,列车所需的牵引力也就越大。
因此,在进行铁路牵引力计算时,需要考虑铁路的坡度对牵引力的影响,从而合理安排列车的运行路线。
最后,列车的摩擦系数也会对铁路牵引力的计算产生影响。
列车的摩擦系数越大,所需的牵引力也就越大。
因此,在进行铁路牵引力计算时,需要考虑列车的摩擦系数对牵引力的影响,从而合理安排列车的运行。
综上所述,铁路牵引力的计算公式可以通过考虑牵引力的大小、列车的质量、列车的速度、铁路的坡度以及列车的摩擦系数等因素来确定。