列车运行计算与设计
王保山
51687005 wangbaoshan@
列车运行计算的作用----轨道交通技术的基础
运输组织优化 车站作业计划 列车运行图 列车运行计算
线路(工务) 机车车辆(机辆) 供电(电务) 通信信号(通号) ……
轨道交通系统
课程要求
1、铁路列车运行过程中关于牵引计算的 基础知识，包括机车牵引力、机车车辆 阻力、线路阻力与列车制动力的计算方 法；
《列车牵引计算规程》，铁道部科学研究院，1999。 饶忠主编，列车制动，中国铁道出版社，1998。
课程教学计划
第一部分 理论课(32学时)
绪论
机车牵引力及其计算 列车运行阻力及其计算 列车制动力计算 合力曲线、运动方程及时分解算 列车制动问题解算 列车运行计算在铁路设计与管理中的应用
修改、补充和增加的内容
全面采用了以国际单位制为基础的国家法定计量单位制； 增加了新型机车车辆的数据和曲线，修改和增加了新型内、
电机车的单位基本阻力公式； 修订了内、电机车粘着系数和小半径曲线粘着系数的计算公
式； 修订和增加了内燃机车牵引力修正系数； 修订和增加牵引质量(牵引重量)计算公式； 增加滚动轴承货车和新型客车的单位基本阻力公式； 增加了高磷铸铁闸瓦、低摩合成闸瓦、高摩合成闸瓦和客车
列车能耗计算及节能技术 自动闭塞信号布点方法 多列车运行计算 牵引重量的确定 高速与城轨列车运行计算 列车运行过程的模拟计算
第二部分 实践与课程设计(16学时)
设计一 列车速度时分曲线的绘制 掌握利用图解法绘制列车速度-距离、时分-距
离曲线的方法，并利用实际的线路平纵断面条 件按列车通过、停车绘制速度时分曲线。 设计二 列车运行模拟实验 了解计算机在列车运行模拟中的应用；理解运 用计算机模拟辅助规划与设计的思路；掌握计 算机模拟方法在铁路线路设计与管理中的具体 应用方法。
运营组织方面
列车提速，运行图编制、事故分析、运输方案。
机车运用（运营）部门 信号机布局 运营费计算 列车供电方面 列车自动操纵方面(ATO)：定时、定点停车、节
能、舒适
运营组织方面
为列车实际运行制定列车区间运行标尺即 运行时分。
线路通过能力，包括区间追踪列车间隔时 间和车站间隔时间
车站折返能力 车站出入段和平面交叉通过能力
确定不同种类列车站间运行时分
典型的时分曲线
机车优化操纵
为列车司机制定机车操纵(驾驶) 图，可以提高效率和保证安全；
如设置车载设备功能可以预先或 实时进行牵引计算，保证列车安 全运行。
运行图编制工具 验证、评价、分析
更加细微的运行图计算实验技术
不同条件下需要的牵引力
转速与牵引力
列车分类(按牵引力的分布方式)
动力集中式
电力机车 内燃机车 蒸汽机车 （1988年停产） 棚车、敞车、平车、保温车、罐车等
动力分散式
动力分散技术示意图
动力集中和分散的比较
动力集中和分散的比较
CRH5动车组编组形式
8辆编组——5动3拖
2、列车运行计算的应用
各类阻力
Davis 方程 (1948)
Ru=1.3+(29/w)+(b*V)+(C*A*V2/w*n)
w: 轴重(吨), n: 轴数 b: 经验系数,与轮缘、冲击、摇晃、震荡有关 A: 机车车辆的面积(m2) C: 系数，与机车车辆前端形状有关 V：速度(mph)
空车 重车
列车单位阻力
典型的牵引曲线
确定列车追踪间隔
能力与正点率之间的关系
列车运行行为分析
信号闭塞方式比较
Байду номын сангаас
车站列车折返间隔
3、列车运行计算的特点及其发展
手算：传统上，列车运行计算是基于 手工的。手工计算精度差、效率低， 工程师们一直在探讨更有效的方法。
电算：80年代初，用计算机模拟手工 计算过程；
90年代以后：寻求在精度和通用性方 面的改善。 计算机技术（内存、主频、 界面）。
2、列车运动方程建立原理、列车运行速 度时分解算、列车运行模拟等基本知识；
3、列车运行计算在铁路设计与运营管理 中的应用。
教材及教学参考书
毛保华主编，列车运行计算与设计, 人民交通出版 社，2008年。
饶忠主编，列车牵引计算(第二版), 中国铁道出版 社，2006。
孙中央主编，列车牵引计算规程实用教程，中国铁 道出版社，2005。
绪论
1 “列车运行计算”研究的主要内容
研究铁路列车在外力的作用下沿轨道运行及其相关问题。 以力学为基础，以科学实验和先进操纵经验为依据，分
析列车运行过程中的各种现象和原理，并以此解算铁路 运营和设计上的一些主要技术和技术经济问题。
主要内容：
研究列车运动过程中的各种力，说明这些力产生的原因、 过程、变化规律及计算方法等；列车运行速度和时分； 牵引重量；列车制动问题，如制动能力，距离，初速； 机车能耗；列车运行模拟计算。
列车运行计算的方法
4、《列车牵引计算规程》
《列车牵引计算规程》与本课程的关系： 规定了计算方法和使用数据的标准；
包括：机车车辆的计算公式和图表，计算牵引重 量、绘制速度线、时间线、确定区间运行时分的 原则和方法等。 《牵规》适用于标准轨距1435mm铁路列车的牵 引计算 《牵规》的修订和改进 1957：《蒸汽机车牵引计算规程》 1982：内燃、电力和蒸汽牵引并存。 1998：全面修订、补充
阻力及其模型
机车内部阻力(internal resistance) 与轴重相关的阻力(轴颈阻力,Journal friction) 与速度相关的阻力(轮缘阻力,flange resistance) 与速度平方相关的阻力(空气阻力,air resistance) 曲线阻力(curve resistance) 坡度阻力(grade resistance) 加速度阻力(acceleration resistance) 起动惯性阻力(inertia-starting resistance)
盘形制动闸片的摩擦系数和闸瓦压力的计算公式； 修订了客、货列车制动空走时间和机车单机空走时间的计算
公式； 明确地规定“以电算为主”。