城市轨道交通列车运行阻力分析与计算

城市轨道交通列车运行阻力分析与计算

一、基本阻力计算

城市轨道交通列车运行时的基本阻力是在城市轨道交通列车运行时始终存在的阻力；并且绝大多数的城市轨道交通列车运行阻力与列车的重量成正比，在实际中经常用单位车重的阻力来计算，称为单位阻力；相应的，基本阻力与车重之比称为单位基本阻力，用ω0表示，单位为N/t。由于影响基本阻力的因素较为复杂，在实际运用中很难用理论公式来计算，通常按照大量试验综合得出的经验公式进行计算。

下面是我国轨道交通科研部门经过大量的测试和试验给出的国内外部分轨道交通车辆的单位基本阻力计算的经验公式。

21、22型客车（vmax=120 km/h）单位基本阻力的计算公式为：

ω0=16.28+0.073 6v+0.001 521v2（式中，v为速度。）

25B、25G型客车（vmax=140 km/h）单位基本阻力的计算公式为：

ω0=17.85+0.098 1v+0.001 422v2

准高速单层客车（vmax=160 km/h）单位基本阻力的计算公式为：

ω0=15.79+0.039 2v+0.001 853v2

准高速双层客车（vmax=160 km/h）单位基本阻力的计算公式为：

ω0=12.16+0.034 3v+0.001 540v2

日本新干线O系电动车组单位基本阻力的计算公式为：

ω0=11.77+0.152 1v+0.001 436v2

日本新干线100系电动车组单位基本阻力的计算公式为：

ω0=12.50+0.016 0v+0.001 449v2

日本新干线200系电动车组单位基本阻力的计算公式为：

ω0=11.54+0.151 1v+0.000 883v2

法国TGV电动车组（2辆动车、8辆拖车）单位基本阻力的计算公式为：

ω0=7.132+0.078 5v+0.001 450v2

德国ICE电动车组（2辆动车、14辆拖车）单位基本阻力的计算公式为：

ω0=11.381+0.052 0v+0.001 177v2

意大利ETR500电动车组单位基本阻力的计算公式为：

ω0=5.984+0.100 1v+0.001 109v2

二、附加阻力计算

附加阻力只在一些特殊情况下存在，当然如果整条线路均在地下，隧道阻力也可按基本阻力进行计算。在此，我们着重对坡道阻力和曲线阻力的计算问题进行讨论。在附加阻力的计算中，附加阻力与车重之比称为单位附加阻力。习惯上用ωi表示单位坡道阻力，用ωr表示单位曲线阻力，它们的单位均为N/t。

1、坡道阻力分析与计算

坡道阻力实际上就是城市轨道交通列车在坡道上运行时沿坡道方向的力（Wi），如图2-4所示。当列车上坡时，坡道阻力与列车运行方向相反，阻力是正值；反之，坡道阻力是负值。显然坡道阻力的大小与坡道的陡峭程度有关。标示坡道陡峭程度的参数是坡度，用字母i表示。它是指坡道终点对起点的高度差与两点之间的距离之比，其值以千分数计，即

i=BCAB×1 000‰

式中，BC为标高差；AB为坡道长度。坡道阻力示意

若是上坡道，则标高差为正值；若是下坡道，则标高差为负值，坡度同样为负值。

可得：

式中，m为电动车组质量。

单位坡道阻力为：

即列车的单位坡道阻力在数值上等于该坡道的坡度与重力加速度的乘积。2、曲线阻力分析与计算。列车进入曲线运行时，车轮轮缘压向外轨头产生滑动摩擦力，车轮在轨面产生横向滑动，以及车辆心盘和旁承因转向架的转动而产生摩擦力等。这些增加的摩擦损失造成的阻力称为曲线阻力。曲线阻力与曲线半径、列车运行速度、曲线的外轨超高等许多因素有关，难以用理论方法推导，一般按大量试验得出的经验公式来计算。

单位曲线阻力是曲线半径的函数，其公式为：

式中，A为用试验方法确定的常数，其值各国有差异，为450～800，我国采用700；R为曲线半径。

3、加算坡道单位阻力分析与计算。当坡道与曲线同时出现时，列车在该区段的单位附加阻力为单位坡道阻力和单位曲线阻力之和。为方便起见，常将单位曲线阻力看成相当的单位坡道阻力，并与实际的单位坡道阻力相加，称为加算坡道单位阻力，即

式中，ik为加算坡道的坡度（‰）。

4、列车运行阻力计算。有了单位阻力和加算坡道单位阻力，可按式（2-19）计算列车运行阻力，即

式中，W0为基本阻力；Wj为电动车组加算阻力；m为电动车组质量。

列车单位运行阻力的计算公式为：

三、减小列车运行阻力的措施

针对城市轨道交通列车运行阻力的产生原因，采取有效措施，尽可能地减小运行阻力，相应地提高运行速度、乘客装载量及其他技术经济指标，具有十分重要的意义。

可采取如下措施减小列车运行阻力：

1、按季节变化选用适当牌号的润滑油，以保证轴承润滑良好。

2、维护好车辆转向架，保证正常的技术状态。

3、提高载客率，增加车辆重量，减少单位基本阻力。

4、保证所有制动装置处于良好的技术状态，避免出现自然制动和缓解不良现象。

5、采用动力制动，以减小制动损失。

6、车辆滚动轴承化，列车外形流线化