列车牵引计算课程设计

列车牵引计算课程设计1/23车辆工程专业专业课程设计说明书班级__机1105班学号____20111051______学生姓名_____辛振伟__指导教师_____王海花__________2015年3月30日列车牵引计算课程设计2/23目录一、课程设计目的---------------------------------------------------------3二、课程设计要求---------------------------------------------------------3三、课程设计任务---------------------------------------------------------3四、线路纵断面的设计和简化-----------------------------------------51、线路纵断面的设计-----------------------------------------------52、线路纵断面的化简计算-----------------------------------------6五、牵引质量的计算和验算--------------------------------------------81、计算牵引质量------------------------------------------------------82、验算并确定区间牵引质量--------------------------------------8六、合力表与合力曲线---------------------------------------------------91、概述-------------------------------------------------------------------92、合力计算表---------------------------------------------------------93、合力图--------------------------------------------------------------12七、计算制动距离和运行时间---------------------------------------151、计算列车制动距离---------------------------------------------152计算列车运行时间------------------------------------------------17八、相关计算代码-------------------------------------------------------22九、参考文献--------------------------------------------------------------23列车牵引计算课程设计3/23一、课程设计目的：在综合学习车辆工程专业课程基础上，通过课程设计这一环节融合所学知识来巩固和实践所学专业主干课程。二、课程设计要求：1、认真分析课程设计的题目、任务以及所给设计条件，根据所学知识进行计算。2、根据条件计算并确定列车牵引质量，运行速度，运行时间等，并进行合理性分析。3、根据计算结果，利用软件绘制合理曲线、时间、速度曲线。三、课程设计任务：1、已知条件（1）机型及主要参数：SS7型电力机车，单机牵引。轴式B0-B0-B0，机车功率（持续制）4800KW，整备质量138t，轴重23t，启动牵引力485KN，额定牵引力351KN，额定速度（客/货）53/44km/h，最高速度（客/货）135/100km/h，机车长度22016mm，转向架固定轴距2880mm，空气制动机DK-1型，机车电制动（再生制动）4000KW。（2）线路条件：(1)甲——乙区段为单线，全长15km；(2)线路允许速度：80km/h;(3)正线道岔限速：60km/h;列车牵引计算课程设计4/23(4)侧线道岔限速：45km/h;(5)自然条件：区段海拔未超过500m，环境温度20℃，无大风。(6)到发线有效长度750m；线路设计要求：运行区间总长10—15km，原始坡段不少于15个，区间各坡道的最大坡度差不小于千分之二十，必须有曲线和隧道（数量不限）。（3）车辆编组：可根据知悉的实际情况确定，如货物列车组成为：C60型车占80%，自重19吨，载重50吨，换长1.2，GK型制动机；N12型占20%，自重20.5吨，载重60吨，换长1.3，K2型制动。S10型车1辆，自重18吨，K1型制动，换长0.8.。2、求：（1）按照要求设计线路纵断面图。（2）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。（3）编制合力表，绘制合力曲线。（4）化简线路纵断面，列出化简计算表。（5）计算运行时间及制动距离。（6）绘制列车运行速度图及车运行时分图。（7）编制点算程序计算，并计算及绘制合力曲线图和速度、运行时分图，编程语言不限。3．编写计算说明书要求：列车牵引计算课程设计5/23（1）说明书全文力争简单明了，整洁清晰，层次分明，词语通常，计算部分先列公式后带入参数，各参数要说明代表意义和出处，符号及绘制标记符合铁道部《leche牵引计算规程》的规定。（2）设计文档须有前言、目录、设计计算、相关程序、参考文献等，设计以及计算过程用Word2003进行编辑，使用A4纸打印。（3）本设计须提交电子文档（文件名以学号+姓名命名），封面格式统一，图形、文字需使用相关计算机软件。四、线路纵断面的设计和简化1.线路纵断面设计：列车牵引计算课程设计6/232.线路纵断面化简计算表(1)分析实际纵断面，对实际纵断面进行分组1号和15号坡道在车站范围内，不与站外其他坡道单元合并。2-5号合并为一个单元；6-8号合并为一个单元,9-10号合并为一个单元,11-12号合并为一个单元，13-14号合并为一个单元。(2)化简坡道的坡度千分数ih=H2−H1Lh∗1000其中H1和H2为化简坡道始末点的标高，Lh为化简坡道的长度，Lh=∑Li。(3)化简坡段“加算坡度”的计算曲线换算坡度千分数ir=600Lh∑LrR半径R，长度为Lr的曲线单位附加阻力为600/R；隧道换算坡度千分数is=∑ws∗LsLsws为通过隧道时单位附加阻力且ws=0.00013*Ls（隧道内无限制坡道），Ls为隧道长度。（4）化简后加算坡度千分数ihj=ih+ir+isihj值不同方向有正负之分，计算时按上下行分别计算。ih与列车的运行方向有关，上坡为正，下坡为负，而ir和is始终未正值。整个纵断面化简的计算过程填写在计算表中，如下表：列车牵引计算课程设计7/23表1站名实际纵断面化简纵断面化简加算坡度千分数ihj标高h/m序号坡度千分数i坡长Li/m曲线隧道ls/m化简坡度序号坡长lh/m坡度千分数ih验算Li|△i|≦2000iris下行上行R/m曲线总长L/m缓和曲线长l/mlr/m123456789101112131415161718甲站2001010001100000021100010001600600100015002350020.170.084-1.7462.2542013210002034410001000*2=200020750500500*2=10002076810003300099-921579100022481010001000*1=10002349101000100080030050042000-9.51000*0.5=5000.15-9.359.652241091000215110500525002.4500*2.4=12002.4-2.42151232000221132100062000-1.5-1.51.52191411000218乙站150100071000000列车牵引计算课程设计8/23五、牵引质量的计算和验算1.计算牵引质量：在第3简化坡道上，坡度最大，故为限制坡道，按限制坡道计算牵引质量公式：3x‘’03x‘0yj10g）i（10g）i（-PPFG其中由SS7电力机车的基本参数可得：jF——计算牵引力KN，取351.0KNP——机车计算重量t,取138ty——牵引使用系数取0.9‘0’‘0——计算速度下的机车，车辆单位基本阻力N/KNxi——限制坡道的加算坡度千分数取9G——牵引质量，tg——重力加速度（取9.812sm）机车单位基本阻力‘0=1.40+0.0038jV+0.0003482jV货车滚动轴承单位基本阻力’‘0=0.92+0.0048jV+0.0001252jV由SS7型机车最小计算速度Vjmin=48km/h，取jV=48km/h，‘0=2.384N/KN，’‘0=1.438N/KN，G=2937.7t根据《迁规》规定，货车牵引质量化为10的整数倍，所以去G=2930t。2.校验并确定区间牵引质量（1）、车辆编组列车牵引计算课程设计9/23按照计算牵引质量G=2930t进行车辆编组，C60型32辆车占80%，N12型8辆占20%。（车辆采用高磷闸瓦计算，列车管空气压力为500kPa,制动初速度V0=80km/h）（2）、按车站到发线有效长度验算牵引质量列车最大计长LMAX=(Le-Lj-Lf)/11其中Le——到发线有效长m，取750m；Lj——机车全长m，取22m；Lf——附加制动距离m，取100m；列车长度=1.2*11*32+1.3*11*8+22=558.8m，满足附加制动距离的预留。六、合力表与合力曲线1.概述作用在列车上的合力，即牵引力𝐹y、阻力W、制动力B的代数和，以C表示，即C=𝐹y−𝑊−𝐵，为了计算和分析方便，通常采用单位合力来计算，其值为C=(𝐹𝑦−𝑊−𝐵)∗103(𝑃+𝐺)∗𝑔=𝑓𝑦−𝑤−𝑏（N/KN）式中𝑓𝑦为列车单位牵引力，w为列车单位阻力，b为单位制动力。2.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=80km/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SS7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yF第三栏：机车运行时的单位基本阻力w0’，在阻力计算中，v10km/h均按v=10km/h计算。列车牵引计算课程设计10/23第四栏：车辆运行时的单位基本阻力w0”，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）（GPW第六栏：牵引运动时作用于列车上的合力0WFC第七栏：牵引运动时作用于列车上的单位合力为g)(10c3GPC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）（GPW第三部分：制动工况第九栏：换算摩擦系数h采用高磷闸瓦，制动初速度为80km/h查表即可第十栏：列车单位制动力为hh1000b第十一栏：常用制动时的列车单位合力b5.0c0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g109.0b3dd）（GPB第十四栏：电阻制动力时的列车单位合力d0b9.0c列车换算制动力h=∑Kℎ(P+G)∗g=∑𝐾ℎ′+∑𝐾ℎ”(𝑃+𝐺)∗g=840+40∗250(138+2930)∗9.81=0.36式中∑Kh、∑Kh’、∑Kh”,分别为全列车、机车、车辆换算闸瓦压力总和，KN。列车牵引计算课程设计11/23表2SS7型电力机车合力计算表计算条件：SS7型电力机车，P=138t，G=2930t，h=0