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列车牵引计算软件在现场中的应用
作者：高雨平
来源：《科学与财富》2011年第09期
[摘 要] 介绍了列车牵引计算软件的主要技术功能,详细论述了牵引计算软件的操作程序、使用办法和牵引定数等技术要素的确定。
[关键词] 牵引计算软件 操作程序 使用办法 技术要素确定
1、引言
为适应新的运输形势对铁路运输的要求,铁路必须进行牵引动力改造、挖潜、提速、扩能。铁路运输具有高度集中、紧密相关、协调动作的特点，各项技术指标的确定、主要设备的配置和使用必须做到科学、及时、准确。列车牵引计算以力学的基本原理为基础，以大量的科学试验资料和实际运用经验为依据，阐明列车运行过程中的规律，科学地解决铁路运输中的有关技术问题。近年来，随着计算机应用技术的不断发展和深入，使列车牵引计算手段得到了长足的进步，相继引入牵引电算的方法和技术进行有关计算和绘图。在铁路快速发展的今天，列车牵引计算软件的开发与应用对运输生产的作用越来越明显,如何正确掌握解算方法,显得尤为重要。包神铁路公司管内铁路正线全长171km，线路坡度大、曲线半径小，再加上配属机车车型种类多，有电力机车SS3B型、SS4B型，内燃机车DF4B型、DF12型、GKD3型5种车型，近两年随着运量不断攀升，动力供应十分紧张，给运输组织带来很大困难。如何准确确定各机型、各机型间相互重联后的牵引定数，缺乏有力的理论依据，包神铁路公司非常重视科技创新，积极与西南交大联系，引进列车牵引计算软件，有效解决现场中的实际问题。
2、软件概述
牵引计算软件以铁道部颁发的《列车牵引计算规程》为准则，把牵引计算中成熟的经验和科学的解算方法用某种语言编成牵引计算程序,上机运算,使它在运算过程中根据具体线路条件和复杂程度自动优化合理的操纵方法，具有牵引计算与数据处理功能，利用铁路系统现有的数据资源，转化成牵引计算和绘制操纵示意图需要的线路数据文件，改变了以往人工输入线路数据的方法，计算过程采用司机模拟操纵的方法，并以动画方式显示列车运行速度、运行时间、手柄级位、列车管压力等参数，随列车运动形成连续曲线，计算过程形象直观。
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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。
课 程 设 计
课程名称 机车车辆方向课程设计
题目名称 SS4列车牵引计算
学 院 _
专 业
班 级__
学 号_____ __
学生姓名______ __
指导教师___
2014年 6 月19 日
1
目 录
摘 要 ....................................................................................................................................................................... 2
0 引言 ....................................................................................................................................................................... 3
1.设计任务 ............................................................................................................................................................... 4
2.机车基本参数 ....................................................................................................................................................... 4
电气牵引２０１６年第１期（总第１３１期）
城轨列车的牵引计算
刘 柏 （湘潭电机股份有限公司，湖南湘潭，４１１１０１）
摘要：本文讲述了城轨列车牵引计算的基础知识及计算公式。根据地铁列车牵引系统招标书要求的
牵引和电制动特Ｉ生计算实例。 关键词：牵引计算；列车运动方程；计算实例
概述
城轨列车（地铁、轻轨等，以下简称列车）的牵
引计算是解决列车在各种外力作用下运行的实际
问题。如分析列车配置参数，为列车研制及电机、
逆变器选型提供设计参考。计算列车在不同编组 下起动性能、爬坡及制动能力、速度、时间及电能消
耗。列车运行工况的实时模拟计算。
１列车受力分析及运动方程
列车在运行中受到众多力的作用，主要有列车
牵引力、基本阻力、坡道、曲线等附加阻力、制动力、
列车的重力、车钩作用力等。列车牵引计算中，一
般将列车看成一个单质点的动力学系统，仅考虑与 列车运行速度有关的纵向力，即牵引力、阻力和制
动力。
１．１牵引力 牵引力由动车动力装置传给动轮以旋转力矩，
通过动轮与钢轨的相互粘着作用而产生，用大写字
母“Ｆ’，表示，单位是Ｎ。 牵引力计算是根据牵引特性曲线（牵引力一速
度）来给出的，已知速度可通过牵引特性曲线图找
到与速度对应的牵引力。或根据电机特性曲线的
牵引力（速度）一电机电流，已知电机电流从电机特
性曲线图找到与电流对应的牵引力。
１．２阻力 列车运行时阻止运行且不受人力操纵的外力
一３８一 为阻力，用大写字母“Ｒ”表示，单位为Ｎ。单位阻力 是单位列车质量所受的阻力，单位为Ｎ／ｋＮ。根据阻
力性质分以下三类：
１．２．１基本阻力 列车沿平直轨道运行时，由于机械及空气摩擦
等因素作用的固有阻力为列车的基本阻力。单位 基本阻力计算：
ｒ。＝ａ＋ｂＶ＋ｃ Ｎ／ｋＮ） （２－１） 式中 为单位基本阻力， 为列车速度，ａ、ｂ、Ｃ为计
算系数。 推荐的基本阻力计算公式（见参考资料３）： Ｒ＝（１．６５＋０．０２４７Ｖ） ＋（Ｏ．７８＋０．００２８Ｖ） （２—２）
