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___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 (6)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)结束语 (27)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SS 4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25t ，装有120型制动机的重车12辆；标记载重25t ，装有120型制动机空车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104Km/h 。
SS 4型电力机车电功率6400KW ，轴式为2×（Bo —Bo ），轴重23t 。
机车单位阻力20'000320.00190.025.2v 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.机车基本参数额度工作电压 单相交流50Hz 25kV ；传动方式 交—直流电传动；轴 式 2×（Bo —Bo ）；机 车 重 量 2×92 t ；轴 重 23t ；持 续 功 率 2×3200kW；最高运行速度 100 km/h ；持 续 速 度 51.5 km/h ；起动牵引力 628kN ；持 续 牵 引 力 450kN ；电制动方式 加馈电阻制动 电制动功率 5300kW ；电制动力 382kN （10～50km/h ）； 传动方式 双边斜齿减速传动；传 动 比 88/21；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3x 03x0y 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184ty 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 =51.5Km/h j F =431.6KN 带入数据有‘0ω=4.08N/KN ‘‘0ω=1.50 N/KN则 3x ‘’3x ‘0y j 10g ）i （10g ）i （---⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=ωωλP P F G =5404.8t2.2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 q 3q 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 q 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 =649.8KN代入数据可得：q G =6409.2t>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25t 装120型制动机的重车每辆车换算闸瓦动力为160KN 。
标记载重25t 装有120型制动机的重车每辆车换算闸瓦动力为140KN 。
SS 4型重力机车每台换算闸瓦动力640KN 。
列车换算制动率总和为：18515640517512350516048250h =+⨯+⨯+⨯+⨯=∑K KN列车总重力为g ⨯+）（G P =(184+5000) X9.81=50855KN 则列车换算制动率为：364.0g）（h =⨯+∑=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104km/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()00032.00019.025.2([9.0{3322+⨯⨯⨯++⨯+++⨯--υυυυ=5184)000125.00048.092.0(5000)00032.00019.025.2(18474.9122υυυυ++⨯-++⨯-F惰性工况时g10300⨯+⨯=）（G P W ω=518410)]000125.00048.092.0(5000)00032.00019.025.2(184[322⨯++⨯+++⨯υυυυ制动工况时b 5.0c 0+=ω=5184)000125.00048.092.0(5000)00032.00019.025.2(18422υυυυ++⨯+++⨯+157h θ电阻制动工况时 d 0b 9.0c +=ω=d 22b 9.05184)]000125.00048.092.0(5000)00032.00019.025.2(184+++⨯+++⨯υυυυ 3.2.2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： clcv=0:10:100f=[554 554 517 497 484.8 476.5 372.7 320.1 242.5 187.5 161.3]c=(91.74*f-184*(2.25+0.019*v+0.000320*v.^2)-5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.^2))/5184 plot(v,c,’r-’) 画出的图形为：`惰性工况时编制程序如下：clcv=0:10:120c=-(184*(2.25+0.0019*v+0.00032*v.^2)+5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.^2))/5184plot(v,c,’r-’)画出图形为：制动工况时编制程序如下：clcv=0:10:100q=[0.3912 0.1627 0.1451 0.1386 0.1353 0.1332 0.1318 0.1308 0.1300 0.1294 0.1290]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,’r-’)画出图形为：电阻制动工况时编制程序如下：clcv=0:10:100b=[0 3.32 6.56 9.15 8.07 9.00 7.37 6.33 5.52 4.92 4.45]c=-((184*(2.25+0.0019*v+0.00032*v.^2)+5000*(0.92+0.0048*v+0.000125*v.^2))/5184+0.9*b) plot(v,c,’r-’)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0.364c 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0.68 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。