电力机车牵引计算

一．客运机车

1．借助SS8型电力机车阻力公式

机车运行单位基本阻力：

列车阻力中难以确定的是列车基本运行阻力。列车基本运行阻力主要来源于机械阻力和空气阻力,基本运行阻力与速度之间的关系可用下式表示

2W A Bv Cv =++

公式中，前两项是机械阻力（小部分为空气阻力），后一项是空气阻力 阻力的实际组成看,后两项阻力占极大部分,压差阻力仅占空气阻力较小部 分,影响较小。现在我们暂且用这些公式进行估算,最后确定机车的功率。 以电力机车SS 8作为计算

/

20 1.020.00350.000426v v ω=++

V ＝200时的/

0ω＝18.76N/KN

V ＝220时的/

0ω＝22.4084N/KN

V ＝200时的//

0ω＝9.89N/KN

V ＝220时的//

0ω＝11.5408N/KN

2．列车牵引功率计算

八轴轴机车质量168t;根据我国的具体情况铁路旅客列车大都为20节，总重量为1100t 。

列车回转系数 γ=0·06。

a 的取值在0.03～0.05之间（列车牵引计算）

0ω=11.0652N/KN(8轴200k/h) 0ω=12.98067N/KN(8轴220k/h) 0ω=10.8016N/KN(6轴200k/h) 0ω=12.6577N/KN(6轴220k/h) 电力机车所需的功率：（kw ）表1

在文献《浅析200km/h 速度等级客运机车的功率选择》借用《牵规》中SS8的阻力基本公式和《高速试验列车技术条件》估算了200km/h 电力机车的功率，作者认为在高速时由于列车有减阻措施，计算结果前者偏大后者偏低。当速度为200km/h 时，按《高速试验列车技术条件》计算比《牵规》计算的结果小12％左右，考虑到两种方法结果的偏差，本文在此以《牵规》计算结果减小5%作为电力机车的所需功率。

速度200所需功率 速度220所需功率 剩余加速度

0.03 0.04 0.05 0.02 6轴机车

8914 9600 10286 10347 8轴机车 9393 10102 10811 10935

此结果比《我国200km/h 客运机车的动轴数分析》的结果略大，所以本文认为比较合理。

机车牵引功率选择时,需考虑列车最高运行速度时剩余加速度的大小和列车达1·1vmax 速度时,仍需具有一定的剩余加速度(参照《牵规》暂定0·02m/s2)。

根据计算电力机车所需功率，现有最大的单轴功率为1600kw，6轴机车只有当剩余加速度为0.04时才刚好满足要求，并且还不能满足1.1v时剩余加速度为0.02的要求。如果要使用6轴机车则必需减小列车的编组。所以选择8轴机车单轴功率为1500 kw /1600 kw、总功率为12000 kw /12800 kw比较合适。

3．剩余加速度计算

8轴机车牵引1100t列车的剩余加速度

牵引力的使用系数取为0.9 表2

由表2机车牵引1100t客车的剩余加速度计算结

果可知:

8轴机车牵引方案总功率为12800kw牵引1100t时,速度200km/h时,剩余加速度能到达0.052,同时但能满足1·1vmax时,仍具有0.02加速度的要求；总功率为12000kw 速度为200km/h时，剩余加速度能到达0.042，在速度为1·1vmax时,剩余加速度为0.011略显不足。

4．机车的坡道起动条件

欧洲高速运输的满载列车,需满足在牵引力下降25%和35‰坡道上以0·05 m/s2加速度启动达到60km/h。考虑到我国高速和快速客运专线的线路坡度通常不大于12‰,困难区段不大于20‰。文中仅对12‰和20‰坡道进行分析比较计算。分析机车牵引1100t,在12‰和20‰坡道, 75%牵引力时的启动加速度。

根据《我国200km/h客运机车的动轴数分析》计算的结果，8轴机车具有很好的

坡道启动加速性能，并且优于6轴机车。

速度为60时的单位阻力：

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0(60)ω＝2.7636 //

0(60)ω＝2.5232

总功率计算结果见表4 12‰和20‰坡道时的启动加速度

二．货运机车

现在我国铁路主要政策和铁路跨越式发展的需要，干线普通货运列车的速度应该式120km/h 。对于货运电力机车来说，现在需要货运专线（如大秦运媒）上的单节列车列车编组在10000t 左右，采用组合式的列车编组要突破到20000t 。作用平原和丘陵地区铁路货物列车编组都在4000～5000t 。为了满足货运的需求有必要对机车的功率做必要的计算。现分别以6轴、8轴电力机车，轴重都为23t ，计算电力机车所需功率。最高速度为120km/h 。

2．1重载时，列车在平直道上达到最高运行速度的总功率

/

//

009.813600P G N V ωωη+≥⨯ (6)

式中

N ——所求的电力机车的总功率（kw ）

P ——机车粘着重量，当列车重量为5000t 以下时取150t

η——电力机车利用系数，取0.9

2．2限坡通过能力对机车功率的要求

牵引编组10000t 级的货物列车，一般用主货运干线上，比如在大秦线上限制坡道为6‰，列车以40km/h 的速度通过限破道，所需的功率

/

//

00()()9.813600i i P G N V ωωωωη

+++≥⨯

根据《我国交流传动电力机车型谱的讨论》交流传动机车牵引电机采用三相异步交流电机，机车的轴功率相对于直流机车可以提高很多，SSJ3型货运电力机车的轴功率达到1200kw ，但是继续提升轴功率，由于货物列车的速度较低，机车功率的发挥受到限制。对SSJ3交流传动电力机车的型式和沈大线货运电力机车牵引5000t 运行表明，交流传动货运电力机车轴功率定在1200kw 是合理的。所以如果6轴机车的轴功率定在1200kw ，则总功率不能满足要求。轴功率定位1200kw 的八轴机车牵引10000t 的货物在平直道上和限破道上都能满足要求。