下载文档原格式
电机车牵引车辆计算（一）一、原始数据：1、设计生产率：设计生产率是根据班生产率，并考虑到运输不均衡系数而确定的。
矿用电机车的运输不均衡系数采用1.25。
2、加权平均运距：计算公式：L=（A1L1+ A2L2＋·····）/（A1+A2+·····）（Km）A1，A2－装车站班生产率，t/班；L1，L2装车站至井底车场运距。
3、线路平均坡度：计算公式：ip＝1000（H2-H1）/L0=（i1L1+i2L2+·····+i n L n）/（L1＋L2＋·····＋L n）‰式中：i1、i2、in—各段线路的坡度，‰； L1、L2、Ln—各段线路的长度，m；L0—运输线路长度，m；H2—线路终点的标高，m；H1—线路起点的标高，m。
二、选择电机车的粘着质量：我矿原设计年产120万吨，经过扩能技改将达到年产300万吨。
矿井的发展需要多种机车运输才能达到要求。
为此，矿井地面采用XK8－6/110两台、CTY8－6/130一台备用；井下采用XK10－6/550六台、CTY5－6/84十台。
牵引MGC1.1－6矿车运输，矿车自重为610kg，牵引矸石车时，最大载重量为1800kg。
运输线路平均坡度为3‰。
三、列车组成计算：列车组成计算必须满足以下三个条件：1、按照电机车的粘着质量计算。
2、按牵引电动机的允许温升计算。
3、按列车的制动条件计算。
从以上三个条件的计算结果中选取最小者，作为列车组成计算的依据。
（一）按电机车的粘着质量计算重车组质量：F=1000(P+Q Z)［(ωz+ip)g＋1.075a］(N)式中F-重列车上坡启动时电机车所需给出的牵引力N；P－电机车质量t；Q Z－重车组质量t；ωz－重车组启动时的阻力系数，取0.0120；ip－运输线路平均坡度，取3‰g－重力加速度，取9.8m/s2；a－启动时的加速度，一般取0.03－0.05m/s2，计算时取0.04。
HXD3型机车牵引力解析及其三线三区的划分韩长虎;宁杰;陈永林;高汝明【摘要】HXD3型机车是典型的采用恒力准恒速特性控制的电力机车,它的牵引、制动特性较硬,与以往使用的其他机型有明显差别.对HXD3型机车的牵引力进行深入解析,对其牵引特性曲线图创造性地划分为三线、三区,该项研究对于制定提回手柄规则具有重要指导意义,对机车牵引特性设计及列车平稳操纵具有重要借鉴和指导意义.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P59-63)【关键词】HXD3型机车;牵引特性曲线;分区;恒力准恒速控制;平稳操纵;三线;三区【作者】韩长虎;宁杰;陈永林;高汝明【作者单位】济南铁路局机务处,山东济南,250001;济南铁路局机务处,山东济南,250001;济南铁路局机务处,山东济南,250001;济南铁路局济南机务段,山东济南,250002【正文语种】中文【中图分类】U260.13+3恒力准恒速电力机车尤其是采用恒力准恒速控制的交流传动电力机车近几年才得以大量投入运用。
该种机车的牵引、制动特性与以往使用的其他机型有明显差别，牵引、制动特性“硬”，对平稳操纵提出了更高要求。
因此，对其牵引特性进行深入解析，揭示其内在规律，对于指导列车平稳操纵等具有重要指导意义。
HXD3型机车是典型的采用恒力准恒速控制的交流传动电力机车，以计算质量为150 t的HXD3型机车为例，对其牵引力变化情况进行分析计算。
名义牵引力是指对应于一定速度和一定手柄名义级位时根据机车牵引特性控制函数计算或根据机车牵引特性曲线查得的牵引力数值。
天气良好时，机车实际牵引力与名义牵引力相符合。
当天气不良且机车在高负荷级位运行时，机车实际牵引力与名义牵引力相比将有一定幅度下降（为叙述方便，以下所提“牵引力”均代表“名义牵引力”）。
HXD3型机车牵引性能参数见表1。
HXD3型机车采用恒牵引力、准恒速特性控制；主手柄（牵引控制司机控制器手柄）为13级，级间能平滑调节；每级牵引力变化设定为△F=80 kN（厂方资料）。
电机车运输牵引计算1、按电机车牵引能力计算矿车组的矿车数量：()0010001110p g n q q W i a g ψ⎡⎤=-⎢⎥+±+⎣⎦式中：n ——重列车中矿车数，辆；P ——电机车粘着重量，t;q 0——单矿车自重，t ；q ——单矿车载重，t ；ψ——电机车粘着系数，撒沙启动ψ=0.24；0W ——重列车启动基本比阻；i ——轨道坡度比阻，千分值整数；a ——列车启动加速度，取0.04m/s 2;g ——kgf 换算为N 时，g 取9.82、电机车台数计算：一个煤矿确定了每台电机车的牵引矿车组矿车数量后，应投入多少台电机车运输的计算方法：'2()111.33()S S s x s k K Q Q N L T nqT V V ⎡⎤+=++⎢⎥⎣⎦式中：s N ——每班应使用电机车数，台；K ——运输不均衡系数，一般情况下取1.25，综采时取1.35；S Q ——每班应运煤量，t ； 'S Q ——每班应运矸石每班应运煤量，t ；n ——矿车组中矿车数，辆；q ——每个矿车的装载量，t ；s T ——每班运输时间，取＞1小时；L ——加权平均运输距离，并扩大30%，km ； 2V ——重列车平均运行速度，km/n ；V ——空列车平均运行速度，km/n ；xT ——每循环休止时间，取0.42小时。
电机车在籍总台数：N= N s +0.25N s式中：N ——在籍电机车总台数N s ———应使用电机车台数0.25N s ——检修备用电机车台数。
3、矿车数量计算：对于老矿井或改扩建矿井，可用矿车周转率或矿车摆布法计算，其中摆布法计算公式：12A Z K K q式中：Z ——矿车数量A ——每班运输量（煤和矸）q ——每辆矿车装载量K 1、K 2——检修和备用系数，取1.14、无极绳运输能力核定：4601635010QV P a k-⨯⨯=• （万t/a ） 式中：P ——无极绳运输年运量，万t/a ；Q ——每组矿车组运量，t/钩；V ——无极绳绳速，m/min ；K ——无极绳运输不均衡系数，取1.25；a ——挂钩钩距；a=2L N式中：L ——无极绳运输距离，m ；N ——运行钩数，把；160×350——核算能力时以每年生产350天，每天运输工作16小时计算。
列车牵引计算范文引言列车牵引计算是列车运行中的一项重要工作，其目的是确定列车所需的牵引力，保证列车能够顺利运行。
在牵引计算中，需要考虑列车的重量、行车线路的斜坡、阻力及曲线半径等因素。
本文将对牵引计算的基本原理和步骤进行分析和探讨。
一、列车牵引计算的基本原理1.1牵引力的定义列车的牵引力是指牵引车辆所能产生的购物力。
它的大小与列车的质量、速度、行车线路的坡度、风阻、摩擦力和曲线半径等因素有关。
1.2牵引力计算的基本公式列车的牵引力F可以通过以下公式计算得到：F=Fg+Ff+Fr+Fa其中，Fg是重力产生的牵引力；Ff是风阻产生的牵引力；Fr是曲线阻力产生的牵引力；Fa是其他阻力产生的牵引力。
二、列车牵引计算的步骤2.1列车的重力产生的牵引力计算列车的重力产生的牵引力Fg可以通过以下公式计算得到：Fg = m * g * sinθ其中，m是列车的质量，g是重力加速度，θ是行车线路的坡度。
2.2列车风阻产生的牵引力计算列车的风阻产生的牵引力Ff可以通过以下公式计算得到：Ff=0.5*ρ*S*Cd*v^2其中，ρ是空气密度，S是列车的正投影面积，Cd是阻力系数，v是列车的速度。
2.3列车曲线阻力产生的牵引力计算列车的曲线阻力产生的牵引力Fr可以通过以下公式计算得到：Fr = m * v^2 / (R * g * cosθ)其中，R是曲线半径，θ是行车线路的坡度。
2.4列车其他阻力产生的牵引力计算列车的其他阻力产生的牵引力Fa包括轮轴阻力、轴承阻力等，可以通过经验公式或试验方法进行计算。
2.5牵引力总和计算将各项牵引力相加，即可得到列车所需的总牵引力。
三、应用实例以一个20节车厢组成的货车为例，所载重量为1000吨，行车线路有10‰的上坡，速度为20m/s，段曲线的半径为1000m。
已知空气密度为1.2 kg/m³，列车的正投影面积为100m²，阻力系数为0.3、则根据上述计算方法，我们可以得到：重力产生的牵引力Fg = 1000 × 9.8 × sin(10°) ≈ 1700kN风阻产生的牵引力Ff=0.5×1.2×100×0.3×20²≈720N曲线阻力产生的牵引力Fr = 1000 × 20² / (1000 × 9.8 ×cos(10°)) ≈ 430kN其他阻力产生的牵引力Fa根据实际情况进行计算，假设为300kN。
课程设计课程名称__机车车辆方向课程设计__题目名称____HXD3列车牵引计算学院________机械工程学院 _ _专业机械工程及自动化班级__学号_____ _ __学生姓名________ __ __指导教师________ __2012年 3 月2日目录摘要 (2)0 引言 (3)1.设计任务 (4)2.机车基本参数 (4)2.1计算牵引质量 (4)2.2校验并确定区间牵引质量 (5)2.3列车换算制动率的计算 (6)3 合力图 (7)3.1 机车各种工况的曲线 (7)3.2绘制合力曲线 (11)4计算制动距离和运行时间 (15)4.1计算列车制动的距离 (15)4.2运行时间 (19)5.绘制列车运行速度线和列车运行时间线 (24)结束语 (26)参考文献 (27)摘要本次课程设计主要进行了列车的计算牵引质量，校验了区段牵引质量，以及制动率。
利用matlab画出了机车各工况的单位合力曲线。
对化简的线路纵断面进行了运行时间计算及制动距离的计算。
手绘出了绘制列车运行速度线和列车运行时间线。
关键词：列车；牵引；制动；计算0 引言提高列车牵引质量和运行速度，保证铁路行车安全和尽量节约机车能耗，是扩大铁路运输能力提高铁路工作效益的重要内容。
为此，必须讲究科学管理和经济操纵，提高运输管理和列车操纵水平；很好的研究列车的牵引质量，运行速度，制动距离及机车能耗等与哪些因素有关，怎样在保证行车安全和节能的条件下“多拉快跑”；同时，要让铁路运输管理工作人员及其后备军都有这方面的知识，即会分析也会计算。
列车牵引计算正是这方面必须有的，故进行本次课程设计。
1.设计任务HXD3型电力机车牵引70辆货车，均为滚动轴承（牵引质量5000t ），其中标记载重50t ，装有GK 型制动机的重车48辆，空车5辆；标记载重50t ，装有K2型制动机的重车12辆；标记载重40t ，装有K2型制动机重车5辆。
车辆按高磷闸瓦计算，列车管受空气压力为500KPa 。
制动初速度为90Km/h 。
HXD3型电力机车单轴功率120KW ，轴式为00C C -，轴重23t 。
机车单位阻力2jj 0'000297.00014.067.1v v ++=ω（N/KN ）1.1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等。
（2）绘制合力表，绘制合力曲线。
（3）化简线路纵断面的运行时间及制动距离等。
（4）绘制列车运行速度线和列车运行时间线。
（5）便知点算程序计算，并计算及绘图，编程语言不限。
2.机车基本参数HXD3轴式为00C C -表示有两台转向架，每台转向架有3组动轮对，单轴驱动，电传动单轴功率1200KW ，故机车轴输出功率为7200KW 。
2.1计算牵引质量1）按限制坡度计算限制坡度指的是某区或区段内对牵引质量起限作用的坡道，区间或区段内坡道最大而又很长的上坡道，列车进入这个坡道后由于坡道阻力很大，速度将连续下降，直至机车计算速度j v ，列车仍未驶出这个坡道，此时，机车速度仍继续下降，则表明牵引重量太大，因为列车以低于j v 的速度运行是不合理的，甚至有可能招致“坡停事故”。
若列车能保持j v 匀速运行出坡，则表明牵引重量正合理，此时作用于列车上的合力为零。
计算牵引质量3x03x 0y j 10g i 10g i ---⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=）（）（‘’‘ωωλP P F G其中j F ——计算牵引力，KNP ——机车计算重量 t 取138ty λ——牵引使用系数 取0.9‘0ω ’‘0ω——计算速度下的机车，车辆单位基本阻力N/KNx i ——限制坡道的加算坡度千分数 取5.500G ——牵引质量，tg ——重力加速度（取9.812s m）由于车辆均为滚动轴承查【1】’‘0ω=0.92+0.0048j V +0.0001252j V （N/KN ）查表j v =58.2Km/h j F =400.5KN 带入数据有‘0ω=2.70N/KN ‘‘0ω=1.62 N/KN则 3x 03x 0y j 10g i 10g i ---⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=）（）（‘’‘ωωλP P F G =5001.6t2.2校验并确定区间牵引质量由于题目已经知道牵引质量G=5000t,现只需要对其进行校验，按启动地段坡度验算牵引质量。
查【3】根据题意及电力机车牵引的滚动轴承货物列车演算公式得3q q3q q q q q 10g i 10g i ---⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=）（）（‘’‘ωωλP P F G其中：q F ——机车计算启动牵引力，KN y λ——机车牵引使用系数 取0.9 q i ——启动地点加算坡度千分数取5.500‘q ω——机车单位启动基本阻力电力机车取5N/KN’‘q ω——车辆单位启动基本阻力 滚动轴承货车取3.5 N/KN查【2】 q F =520KN 代入数据可得：q G =5139t>5000t故按限制坡道计算出的牵引质量在能够可靠启动2.3列车换算制动率的计算查【4】标记载重50t 装有GK 型制动机的重车每辆车换算闸瓦动力为250KN 。
标记载重50t 装有GK 型制动机的空车每辆车换算闸瓦动力为160KN 。
标记载重50t 装有K2型制动机的重车每辆车换算闸瓦动力为160KN 。
标记载重40t 装有K2型制动机的重车每辆车换算闸瓦动力为140KN 。
HXD3型重力机车每台换算闸瓦动力400KN 。
列车换算制动率总和为：N 15820400514012160516048250h K K =+⨯+⨯+⨯+⨯=∑列车总重力为g ⨯+）（G P =(138+5000) X9.81=50403KN 则列车换算制动率为：314.0gh =⨯+∑=）（G P Kϑ3 合力图合力图是表示机车各种工况下作用在列车上的单位合力与速度的关系的坐标图。
3.1 机车各种工况的曲线由于列车在不同工况有不同的合力组成形式，所以合力曲线图亦由牵引运行，惰力运行，空气制动运行和制动力运行四种曲线组成。
1）首先计算出合力计算表 第一部分：牵引工况速度v 由0开始每隔10km/h 取一速度带入计算表，v =0和v =10km/h 必须列入，然后每隔10km/h直到机车最大速度v =120km/h 并列出有关的关键点，进行有关各项计算。
第一栏：机车牵引力，从HXD3型电力机车计算数据表中查出不同速度下的最大牵引力。
第二栏：绘制最大合力曲线时的牵引力y F第三栏：机车运行时的单位基本阻力，在阻力计算中，v <10km/h 均按v =10km/h 计算。
第四栏：车辆运行时的单位基本阻力，货车为滚动轴承货车第五栏：列车运行时的基本阻力，3''0'0010g -⨯⨯⨯+⨯=）（ωωG P W 第六栏：牵引运动时作用于列车上的合力0W F C -=第七栏：牵引运动时作用于列车上的单位合力为g)(10c 3⨯+⨯=G P C第二部分：惰行工况第八栏：惰行时作用于列车上的单位合力为g10300⨯+⨯=）（G P W ω第三部分：制动工况第九栏：换算摩擦系数h ϕ 采用高磷闸瓦，制动初速度为90km/h 查表即可 第十栏：列车单位制动力为h h 1000b θϕ=第十一栏：常用制动时的列车单位合力b 5.0c 0+=ω 第十二栏：电阻制动力，可查表得出第十三栏：在计算小半径曲线众多的长大坡道区段的有关问题时，因机车在小半径曲线上全力使用动力制动时易产生滑行，为避免滑行，通常不使用最大制动电流，在这种情况下最好也取0.9的“使用系数”，比较符合实际，故单位电阻制动力为g109.0b 3d d ⨯+⨯⨯=）（G P B第十四栏：电阻制动力时的列车单位合力d 0b 9.0c +=ω 列表有：3.2绘制合力曲线。
按一定比例将合力表中的机车不同工况下各速度的单位合力值，在直角坐标系中分别标出，连成圆滑的线即可。
3.2.1列出各工况的列车单位合力计算式： 牵引工况时g)(10c 3⨯+⨯=G P C =gG P g G P F )(10}10)]000125.00048.092.0()000279.00014.067.1([9.0{3322+⨯⨯⨯++⨯+++⨯--υυυυ=5138)000125.00048.092.0(5000)000279.00014.067.1(13874.9122υυυυ++⨯-++⨯-F惰性工况时3220010138(1.670.00140.000279)5000(0.920.00480.000125)g 5138W P G υυυυω⨯⨯+++⨯++==+⨯（）制动工况时b 5.0c 0+=ω=5138)]000125.00048.092.0(5000)000279.00014.067.1(13822υυυυ++⨯+++⨯+157h θ电阻制动工况时d 0b 9.0c +=ω=d 22b 9.05138)]000125.00048.092.0(5000)000279.00014.067.1(138+++⨯+++⨯υυυυ3.2.2利用matlab 编制程序并运行绘出列车的单位合力曲线 牵引工况时编制程序如下：clearv=0:10:120f=[520 520 495.2 470.4 445.6 420.8 396 317.2 324.6 288.6 259.7 236.1 216.4]c=(91.74*f-138*(1.67+0.0014*v+0.000279*v.^2)-5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.^2))/5138 plot(v,c)画出的图形为：惰性工况时编制程序如下：clearv=0:10:120c=-(138*(1.67+0.0014*v+0.000279*v.^2)+5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.^2))/5138plot(v,c)画出图形为：制动工况时编制程序如下：clearv=0:10:120q=[0.41 0.18 0.16 0.155 0.152 0.15 0.1486 0.1476 0.1468 0.1462 0.1458 0.1454 0.1451]c=-((138*(1.67+0.0014*v+0.000279*v.^2)+5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.^2))/5138+157*q) plot(v,c)画出图形为：电阻制动工况时编制程序如下：clearv=0:10:120b=[0 3.87 7.14 7.14 7.14 7.14 6.74 6.75 5.8 5.68 5.46 5.29 5.18]c=-((138*(1.67+0.0014*v+0.000279*v.^2)+5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.^2))/5138+0.9*b) plot(v,c)画出图形为：4计算制动距离和运行时间4.1计算列车制动的距离z Se k z S S S +=其中：k S ——制动空车走距离，m e S ——有效制动距离，mk S =k 0t 278.0⨯⨯υ其中：0v ——制动初速度，km/hk t ——空走时间，s当货物列车常用制动时t 为k t =()()j n r ⨯-⨯+32.0100176.06.3n ——为牵引辆数 r ——为列车管减压量Kpaj i ——为制动地段加算坡度千分数，上坡度取j i =0而e S =()jc h h i v v ++-∑02221100017.4ωβψϕ其中：1v ——速度间隔的初速度,km/h2v ——速度间隔的末速度, km/hh ϕ——换算摩擦系数h ϑ——列车换算制动率，取值0.314c β——常用制动系数，紧急制动时取值为1；常用制动根据减压量查表3-7可得值为0.95 0ω——列车单位基本阻力j i ——制动地段的加算坡度千分数速度间隔取得越小，，越接近单位合力实际变化情况，计算结果越精确。
