HXD3列车牵引计算

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

2

j

j 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

3

x

03x 0y j 10g i 10g i ---⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=

）（）

（‘’‘

ωωλP P F G

其中

j F ——计算牵引力，KN

P ——机车计算重量 t 取138t

y 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/KN

x i ——限制坡道的加算坡度千分数 取5.500

G ——牵引质量，t

g ——重力加速度（取9.812

s 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 3

x 0

3x 0y j 10g i 10g i ---⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=

）（）

（‘’

‘

ωωλP P F G =5001.6t

2.2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

3

q 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 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：

314.0g

h =⨯+∑=

）（G P K

ϑ