023重载列车技术
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? GK，103，120, ECP, Fb→ △Fb, 制动力：制动缸压力，波速，斜率， 闸瓦摩擦系数
? Fc→ 钩缓装置作用力：特性、间隙 2#，3#，MX，MT，胶泥；
? 2#，13＃，16＃，17＃
制动力的基本特性
制动波的传递
? 列车管减压，各车辆制动缸压力顺序传递
相邻车辆的制动力差
? △ pb取决于制动波速和升压斜率
冲撞延续时间
短
长
缓冲器工作曲线 圆滑、完整 不连续锯齿形
车钩间隙的影响 基本无影响
影响很大
四.主要技术问题
? 4.1列车纵向冲动 ? 4.2既有装备开行重载列车 ? 4.3新型装备的发展方向 ? 4.4研究操纵技术 ? 4.5研究安全技术
4.1列车纵向冲动
? 列车纵向冲动随长度增加明显增加，导 致安全性降低、故障增多
横向、垂向动力学、列车线路耦合动力 学…
? 目的→ 方法
2.2列车纵向动力学
mi?x?i ?Fti?Fdi?Fci?Fci?1?Fbi?F0i ?Fri
FWi F Bi
F DBi
F TEi
x'
Fci-1
i
Fci
di
每节车 ∑Fi=ma 求解方程组
各作用力的基本特性
? Fi—牵引力、制动力、钩缓装置作用力、阻力 及其它作用力
? 车钩：强度、间隙 2#，13＃，16＃，17＃ ? 缓冲器：特性、容量、形式
2#，3#，MX，MT，胶泥； ? 主辅机同步装置：功能、可靠性 ? 机车动力制动：制动达到或超过牵引功率
4.4研究操纵技术
重载列车技术
重载列车技术涉及的方面
? 重载列车相对于普通货物列车 ? 一般技术与特殊技术 ? 技术的连续性与突破 ? 技术安全性 ? 技术经济性
一.重载列车概况
? 1．1定义：列车重量5000T，轴重25T， 年运量 2000 万吨
新变化：列车重量 8000T，轴重27T， 年运量 4000 万吨
不同制动阀的制动波速
工
况
常用制动
常用制动的缓解 紧急
列车管减压 0.07 0.1 0.17 0.07 0.1 0.17
量（MP a）
GK阀（64辆 C62A）
103阀（72辆 264
C63A）
120阀（120 241
辆C63A ）
ABDW阀（120 169
辆C63）
156
75
215
264 234 75 106 117 229
238 241 117 200 176 277
164 164 153 171 100 298
闸瓦的摩擦特性
? 闸瓦的摩擦系数随速度变化
缓冲器的特性
? 缓冲器的特性：落锤试验、静压试验 ? 列车工况动态特性：取落锤试验的包络线
三.列车纵向冲动的机理
3 ．1 基本过程 ? 列车变工况：起动、制动、缓解、调速 ? 示例：乘坐火车（纵向、垂向、横向） ? 激扰源→从前部逐渐挤压→整列受压→
? 涉及一系列问题 动力学（断钩、脱轨、钩缓破损、） 制动安全性（可靠性、充风不足、缓解） 操纵合理性（不同操纵方法的影响） 运输组织（编组、运营）
4.2既有装备开行重载列车
? 系统的方法：全面、理论、试验、实践
? 列车的编组：辆数、机车的动力制动、 车辆的轴重、钩缓装置、制动阀）
? 列车的开行：运行条件（限速、停车缓 解、技规要求）、主辅机车的联系（对 讲机、同步装置）
3．2间隙效应
? 钩缓装置具有间隙→无阻抗行程→车辆 间相对速度增大→ 冲撞作用→ 车辆聚集 后再冲撞→ 列车纵向冲动
? 列车变工况时的车钩状态→间隙效应→ 列车纵向冲动的大小和形态
? 有利：便于列车起动(过去滑动轴承，坡 道起动)
? 不利：列车纵向冲动明显增大
3．3冲动的特点
? 冲击：列车变工况时的车辆间相对运动 具有冲击的特点，
从后部逐渐反弹受拉→ 整列受拉→ 振动 衰减
稳定工况
? 稳定工况：列车在不变的或缓慢变化的 牵引力、动力制动力的作用下，做匀速 或减速运动的运动工况。
? 在稳定工况中，列车的纵向冲动较小。 ? 全列车的各节车的加速度基本相同。
过渡工况
? 过渡工况：即在较短的时间内，列车从 一种操纵状态过渡到另一种操纵状态。
? 特殊要求：特殊操纵技术、突破技规要 求、编组要求（机车、空重车、关门车）
4.3新型装备的发展方向
? 技术政策的长期指导性 ? 重载列车相对于普通货物列车 ? 一般技术与特殊技术 ? 技术的连续性与突破 ? 技术安全性 ? 技术经济性
4.3新型装备的发展方向
? 制动机：辆数、波速，斜率，闸瓦摩擦系数 GK，103，120, ECP,
? 1990～1992: 重载单元列车：大秦线等单机 6000、双机 10000
? 1992～目前整列式 5000：繁忙干线 ? 目前:大秦线20000
1.4系统工程
? 运输组织方式
安全
? 车、线、网 → 高效 → 配套措施
? 相关方面……
适应性
二.重载列车动力学
2.1 相关学科
? 牵引计算学、车辆动力学、列车纵向、
? 聚集：车辆不断冲撞聚集，形成列车纵 向冲动
? 振动：列车纵向冲动总体上具有振动的 特点，逐渐衰减
冲动的特点
纵向冲动的变化过程
调车工况与列车工况比较
调车工况与列车工况比较
冲动的主要特点 调车工况
列车工况
同时冲撞车辆数
少
多
车组辆数的影响 基本无影响
影响很大
相邻车辆的速差 高（调车速度） 低(工况、间隙)
? 这时列车中的纵向冲动将会很大。 ? 过渡工况：列车起动、急剧地增加或卸
除牵引力、制动、列车通过坡道起伏较 大的线路断面时的运动及调车作业中车 辆的碰撞。
列车的初始状态
? 列车变化工况时的初始状态 ? 钩缓装置的结构间隙
钩缓装置的间隙
? 一对钩缓装置存在40mm左右的间隙， ? 考虑到磨损，间隙有可能增加到60mm， ? 70辆编组的5000t列车，可达4.2m。 ? 考虑缓冲器初始阶段阻抗力，间隙更大 ? 小间隙车钩，甚至无间隙牵引杆 ? 提高缓冲器初始阶段刚度，增大阻抗力
1 ．2 类型：
? 重载单元列车－1958年美国，单一车辆、 固定编组、循百度文库运输
? 组合列车－1969年苏联，两列普列、局 部区段、
? 超重超长列车－1979年苏联，单机或多 机、列车重量大、正常运输、
1.3我国的情况：
? 1985～1990组合：固定车底（运煤） 不固 定车底6500→ 8000（7400）
? Fc→ 钩缓装置作用力：特性、间隙 2#，3#，MX，MT，胶泥；
? 2#，13＃，16＃，17＃
制动力的基本特性
制动波的传递
? 列车管减压，各车辆制动缸压力顺序传递
相邻车辆的制动力差
? △ pb取决于制动波速和升压斜率
冲撞延续时间
短
长
缓冲器工作曲线 圆滑、完整 不连续锯齿形
车钩间隙的影响 基本无影响
影响很大
四.主要技术问题
? 4.1列车纵向冲动 ? 4.2既有装备开行重载列车 ? 4.3新型装备的发展方向 ? 4.4研究操纵技术 ? 4.5研究安全技术
4.1列车纵向冲动
? 列车纵向冲动随长度增加明显增加，导 致安全性降低、故障增多
横向、垂向动力学、列车线路耦合动力 学…
? 目的→ 方法
2.2列车纵向动力学
mi?x?i ?Fti?Fdi?Fci?Fci?1?Fbi?F0i ?Fri
FWi F Bi
F DBi
F TEi
x'
Fci-1
i
Fci
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每节车 ∑Fi=ma 求解方程组
各作用力的基本特性
? Fi—牵引力、制动力、钩缓装置作用力、阻力 及其它作用力
? 车钩：强度、间隙 2#，13＃，16＃，17＃ ? 缓冲器：特性、容量、形式
2#，3#，MX，MT，胶泥； ? 主辅机同步装置：功能、可靠性 ? 机车动力制动：制动达到或超过牵引功率
4.4研究操纵技术
重载列车技术
重载列车技术涉及的方面
? 重载列车相对于普通货物列车 ? 一般技术与特殊技术 ? 技术的连续性与突破 ? 技术安全性 ? 技术经济性
一.重载列车概况
? 1．1定义：列车重量5000T，轴重25T， 年运量 2000 万吨
新变化：列车重量 8000T，轴重27T， 年运量 4000 万吨
不同制动阀的制动波速
工
况
常用制动
常用制动的缓解 紧急
列车管减压 0.07 0.1 0.17 0.07 0.1 0.17
量（MP a）
GK阀（64辆 C62A）
103阀（72辆 264
C63A）
120阀（120 241
辆C63A ）
ABDW阀（120 169
辆C63）
156
75
215
264 234 75 106 117 229
238 241 117 200 176 277
164 164 153 171 100 298
闸瓦的摩擦特性
? 闸瓦的摩擦系数随速度变化
缓冲器的特性
? 缓冲器的特性：落锤试验、静压试验 ? 列车工况动态特性：取落锤试验的包络线
三.列车纵向冲动的机理
3 ．1 基本过程 ? 列车变工况：起动、制动、缓解、调速 ? 示例：乘坐火车（纵向、垂向、横向） ? 激扰源→从前部逐渐挤压→整列受压→
? 涉及一系列问题 动力学（断钩、脱轨、钩缓破损、） 制动安全性（可靠性、充风不足、缓解） 操纵合理性（不同操纵方法的影响） 运输组织（编组、运营）
4.2既有装备开行重载列车
? 系统的方法：全面、理论、试验、实践
? 列车的编组：辆数、机车的动力制动、 车辆的轴重、钩缓装置、制动阀）
? 列车的开行：运行条件（限速、停车缓 解、技规要求）、主辅机车的联系（对 讲机、同步装置）
3．2间隙效应
? 钩缓装置具有间隙→无阻抗行程→车辆 间相对速度增大→ 冲撞作用→ 车辆聚集 后再冲撞→ 列车纵向冲动
? 列车变工况时的车钩状态→间隙效应→ 列车纵向冲动的大小和形态
? 有利：便于列车起动(过去滑动轴承，坡 道起动)
? 不利：列车纵向冲动明显增大
3．3冲动的特点
? 冲击：列车变工况时的车辆间相对运动 具有冲击的特点，
从后部逐渐反弹受拉→ 整列受拉→ 振动 衰减
稳定工况
? 稳定工况：列车在不变的或缓慢变化的 牵引力、动力制动力的作用下，做匀速 或减速运动的运动工况。
? 在稳定工况中，列车的纵向冲动较小。 ? 全列车的各节车的加速度基本相同。
过渡工况
? 过渡工况：即在较短的时间内，列车从 一种操纵状态过渡到另一种操纵状态。
? 特殊要求：特殊操纵技术、突破技规要 求、编组要求（机车、空重车、关门车）
4.3新型装备的发展方向
? 技术政策的长期指导性 ? 重载列车相对于普通货物列车 ? 一般技术与特殊技术 ? 技术的连续性与突破 ? 技术安全性 ? 技术经济性
4.3新型装备的发展方向
? 制动机：辆数、波速，斜率，闸瓦摩擦系数 GK，103，120, ECP,
? 1990～1992: 重载单元列车：大秦线等单机 6000、双机 10000
? 1992～目前整列式 5000：繁忙干线 ? 目前:大秦线20000
1.4系统工程
? 运输组织方式
安全
? 车、线、网 → 高效 → 配套措施
? 相关方面……
适应性
二.重载列车动力学
2.1 相关学科
? 牵引计算学、车辆动力学、列车纵向、
? 聚集：车辆不断冲撞聚集，形成列车纵 向冲动
? 振动：列车纵向冲动总体上具有振动的 特点，逐渐衰减
冲动的特点
纵向冲动的变化过程
调车工况与列车工况比较
调车工况与列车工况比较
冲动的主要特点 调车工况
列车工况
同时冲撞车辆数
少
多
车组辆数的影响 基本无影响
影响很大
相邻车辆的速差 高（调车速度） 低(工况、间隙)
? 这时列车中的纵向冲动将会很大。 ? 过渡工况：列车起动、急剧地增加或卸
除牵引力、制动、列车通过坡道起伏较 大的线路断面时的运动及调车作业中车 辆的碰撞。
列车的初始状态
? 列车变化工况时的初始状态 ? 钩缓装置的结构间隙
钩缓装置的间隙
? 一对钩缓装置存在40mm左右的间隙， ? 考虑到磨损，间隙有可能增加到60mm， ? 70辆编组的5000t列车，可达4.2m。 ? 考虑缓冲器初始阶段阻抗力，间隙更大 ? 小间隙车钩，甚至无间隙牵引杆 ? 提高缓冲器初始阶段刚度，增大阻抗力
1 ．2 类型：
? 重载单元列车－1958年美国，单一车辆、 固定编组、循百度文库运输
? 组合列车－1969年苏联，两列普列、局 部区段、
? 超重超长列车－1979年苏联，单机或多 机、列车重量大、正常运输、
1.3我国的情况：
? 1985～1990组合：固定车底（运煤） 不固 定车底6500→ 8000（7400）