牽引計算課程設計

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1、 牽引計算課程設計說明書 班級：交運082 姓名：劉勝祥 學號：200800150 指導老師：孟伯政 2010年12月28日 目錄 前言..........................................2 設計要求…………………………………………………3 課程設計簡介..................................5 牽引質量計算……………………………………………5 換算制動率………………………………

2、………………6. 相關計算及合力表..............................7 線路縱斷面化簡計算表..........................8 分析法計算結果匯總表..........................9 分析法試湊過程…………………………………………11 選用比例尺………………………………………………13 平均計算速度計算..............................14 能耗計算…………………………………………………14 合理性分析………………………………………………15 參考文獻………………………

3、…………………………16 前言 作為當代大學生，我們不僅要學好課本知識，尤其是專業(yè)課，更要提高我們的操作能力與動手能力，所以做課程設計是一個很好的鍛煉機會，我們每個同學應該抓住機會，認真完成課程設計。本課程設計包括合力曲線圖，運行速度時間圖，對列車的各種情況分析以及列車運行各項指標的標準等等. 由于本人所學知識有限，設計中難免存在錯誤和不足，還望老師給予批評指正。 設計要求 （一） 已知條件 1. 機型：人選熟悉的某一機型，如：DF4, DF8,

4、 SS1, SS3, SS4, SS8, SS9，HXD1,CRH2型機車等。 2. 線路條件：自行設計運行區(qū)間（由起點站運行到終點站進站停車）。需標明相關條件，（如： 線路縱斷面：下圖所示甲~乙區(qū)段為復線，全長8.2KM； 速度限制：線路允許速度：100KM/H； 正線道岔限速：60KM/H； 側線道岔限速：45KM/H； 車站到發(fā)現(xiàn)有效長：750M； 自然條件：區(qū)段海拔均未超過500M，環(huán)境溫度不高于20攝氏度，無大風） 線路設計要求：運行區(qū)間總廠長不小于20KM，原始坡段不少于30個，區(qū)間各坡道的最大坡度差不小于20%，列車運行途中至少經(jīng)過一個車站。曲線段不少于5處化 ，

5、簡后的坡道數(shù)不得少于12個。 3. 車輛編組：可根據(jù)知悉的實際情況確定，如：貨物列車組為：C60型車占80%，自重19噸，載重50噸，換長1.2，GK型制動機； N12型占20%，自重20.5噸，載重60噸，換長1.3，K2型制動； S10型車1輛，自重18噸，K1型制動，換長0.8. （二）求解內容 1.按照要求設計線路縱斷面 2.計算牽引質量，校驗并確定區(qū)段牽引質量（重點體現(xiàn)動能闖岥部分的應用）。計算列車換算制動率和增速時間。 3. 編制合力表，繪制合力曲線，并將曲線繪制在下行時分圖的左側，并注明條件。 4. 化簡線路縱斷面，列出化簡計算表。 5. 繪制列車速度和時間線，

6、用米格紙手工繪制時分圖兩張，取第一比例尺，下行分析法繪制，上行用作圖法繪制。 6. 根據(jù)計算的運行時分，計算出平均計算速度。 7.計算能耗量。 8.根據(jù)列車運行時分圖，分析運行狀況中存在的問題，給出合理性分析。 （三） 編寫計算說明書要求：說明書全文力爭簡單明了，整潔清晰，層次分明，詞語通常，計算部分先列公式后帶入?yún)?shù)，各參數(shù)要說明代表意義和出處。 （四） 圖紙部分要求：圖面整潔，曲線圓滑，符號及繪圖標標記應符合鐵道部《列車牽引計算（TB/T1407-1998）》的規(guī)定。 （五）其它說明 1.計算機出土時，可以使用AutoCAD繪制，亦可以進行電算自動生成。 2.設計以及計算過

7、程用Word2003進行編輯，使用A4紙打印，并與圖表一起裝訂成冊，使用程序者需附上源代碼。 3.本設計須提交電子文檔，設計文檔須包含前言，目錄，參考文獻，附錄等 4.設計說明書發(fā)送到E-mail：dayu06wd@ 課程設計過程如下： 采用東風4B型機車單機牽引 路縱斷面：AC區(qū)段為復線，全長S=22.4km 速度限制:線路允許速度: 100km/h 正線道岔限速:60km/h 側線道岔限速:45km/h 自然條件:區(qū)段海拔高度均未超過500m,環(huán)境溫度不高于20.無大風. 一、計算牽引質量 （1)按限制坡度計算： 限制

8、坡道：ix=8.6， 查表得：vj=21.8km/h,Fj=313.0,P=138 所以w0′=2.28+0.0293v+0.000178v2=3.0 w0″=0.92+0.0048v+0.000125v2=1.08 從而G＝ ={313.0*0.9-[138*(3.0+8.6) ]/((1.08+8.6)*9.81*10-3)=2801.11噸 故取牽引質量為：2800噸. （2) 按車站到發(fā)線有效長度計算 GC=69.4t LC=14m 車站到發(fā)線有效長度＝750 m =69.4=3464 (t) 故取牽引質量為：2800噸，得車列編組如下C60型車占80

9、%， 自重19噸，載重50噸，換長1.2， GK型制動機，共32輛；N12型占20%，自重20.5噸，載重60噸，換長1，3共7輛。 實際牽引質量：2771.5t. 二、列車換算制動率Jh Jh ＝＝（7*160+650+32*250）/（（138+2771.5）*9.81）=0.34 三、編制DF4B機車單機牽引單位合力計算表合力曲線表如下： 計算單位合力計算表 （DF4B機車，P=138t，G=2771.5t, Jh=0.34） 工況 序號 項目 速度（km/h） 0 10 19 20 30 40 50 60 70

10、 80 90 100 牽引運行 1 機車最大牽引力F (KN) 399.6 364.7 353.3 333.0 235.4 177.7 143.0 118.3 98.0 78.0 59.7 42.0 2 Fy=0.9F (KN) 359.69 328.23 317.97 299.7 211.86 159.93 128.7 106.47 88 6.2 72.0 53.73 37.8 3 w0′=2.28+0.0293v+0.000178v2 (N/KN) 2.5

11、9 2.59 2.90 2.94 3.32 3.74 4.19 4.68 5.20 5.76 6.36 6.99 4 W0′=∑(Pw0′)g 10-3 (KN) 3.51 3.51 3.93 3.98 4.49 5.06 5.67 6.34 7.04 7.80 8.61 9.46 5 w0″=0.92+0.0048v+0.000125v2 (N/KN) 0.98 0.98 1.05 1.07 1.18 1.31 1.47 1.66 1.87 2.10 2.36

12、 2.65 6 W0″=Gw0″g10-3 (KN) 26.64 26.64 28.54 29.09 32.08 35.61 39.96 45.13 50.84 57.09 64.16 72.04 7 W0=W0′+W0″ (KN) 30.15 30.15 32.47 33.07 36.57 40.67 45.63 51.47 57.88 64.89 72.77 81.5 8 C=∑F-W0 (KN) 329.52 298.08 285.5 266.63 175.29

13、 119.26 83.07 55.0 30.32 5.32 -19.04 -43.7 9 c=C103/[∑(P+G)g ] (N/KN) 11.54 10.44 10.0 9.34 6.14 4.17 2.91 1.92 1.06 0.18 -0.66 -1.53 惰行 1 c=-W0103/[(∑P+G)g] 0 (N/KN) -1.05 -1.05 -1.13 -1.15 -1.28 -1.42 -1.59 -1.80 -2..02 -2.27 -2.54 -2.85 常用制動 1 jj=0.37

14、2(17v+100)/(60v+100) (N/KN) 0.356 0.264 0.217 0.214 0.181 0.159 0.142 0.130 0.120 0.112 0.105 0.099 2 b=1000j jJh (N/KN) -121.04 -89.76 -73.78 -72.76 -61.54 -54.06 -48.28 -44.2 -40.8 -38.08 -35.7 -33.66 3 c=-(0.5b+w0) (N/KN) -61.57 -45.93 -38.

15、02 -37.53 -32.05 -28.54 -25.73 -23.9 -22.42 -21.31 -20.39 -19.68 四、線路縱斷面化簡計算表如下： （原始坡道32個，化簡后的坡道共有12個） 實際斷面 化簡斷面 檢驗 折算坡度千分數(shù) 加算坡度千分數(shù) 標高 編號 坡長 坡度千 分數(shù) （‰） 編號 坡長 Ih=(H2-H1)*1000/Lh Li*⊿i≦2000 Ir=(600/Lh)* ∑(lri/Ri) 下行 上行 100 1 750 0 站內不予化簡 98.32 2 400 4.2

16、 2 1450 -3.24 400*|-4.2+3.24|<2000 400*|-3.0+3.24|<2000 650*|-2.8+3.24|<2000 0 -3.24 3.24 97.1 3 400 3.0 95.3 4 650 2.8 101.7 5 500 12.8 闖坡不予化簡 101.7 6 400 0 4 3300 0.59 400*|0-0.59|<2000 700*|1.0-0.59|<2000 800*|0-0

17、.59|<2000 700*|0.8-0.59|<2000 700*|1-0.59|<2000 0.27 0.86 -0.32 102.4 7 700 1.0 102.4 8 800 0 102.96 9 700 0.8 103.66 10 700 1.0 125.16 11 2500 8.6 5 限坡不予化簡 125.96 12 400 2.0 6 1500 1.59 400*|2.0-1.59|<2000 600

18、*|1.8-1.59|<2000 500*|1.0-1.59|<2000 0.27 1.86 1.32 127.04 13 600 1.8 127.54 14 500 1.0 127.54 15 600 0 7 600 站內不予化簡 127.54 16 550 0 8 550 站內不予化簡 124.34 17 800 4.0 9 4500 -3.74 800*|-4.0+3.74|<2000 700*|-3.8+3.74|<2000 950*|

19、-2.0+3.74|<2000 750*|-3.8+3.74|<2000 400*|-3.2+3.74|<2000 900*|-3+3.74|<2000 0.16 0.16 -3.58 -3.58 4.90 4.90 121.68 18 700 3.8 118.45 19 950 3.4 114.7 20 750 5.0 113.42 21 400 3.2 110.72 22 900 3.0 106.72 23 800 5.0 10 3050 -5.53

20、 800*|-5+5.53|<2000 400*|-8+5.53|<2000 1000*|-5.6+5.53|<2000 850*|-4.8+5.53|<2000 0.12 -5.41 5.56 103.52 24 400 8.0 97.92 25 1000 5.6 93.84 26 850 4.8 95.4 27 600 2.6 11 3000 3.27 600*|2.6-3.27|<2000 700*|3.8-3.7|<2000 600*|2.8-3.27|<2000 60

21、0*|3.2-3.27|<2000 500*|4.0-3.27|<2000 0 3.27 -3.27 98.06 28 700 3.8 99.74 29 600 2.8 101.66 30 600 3.2 103.66 31 500 4.0 103.66 32 700 0 12 700 站內不予化簡 注：（1）限制坡道編號5 （2）動能坡道編號2 （3) 中間站B編號7、8 （4） 上行的化簡結果跟上表一樣 不予重復化簡。 五、下行運行時分結果匯總表 坡度千分數(shù) 坡段長度（m） 工況 速度間隔

22、 （km/h） 行駛距離 運行時分 ⊿S ∑⊿S ⊿t ∑⊿t 0 750 牽引 0-10 37.6 37.6 0.45 0.45 牽引 10-19 106.18 143.54 0.44 0.89 牽引 19-20 16.68 160.22 0.05 0.94 牽引 20-30 252.72 412.94 0.61 1.55 牽引 30-36 300.24 713.18 0.55 2.1 -3.24 1450 牽引 36-40 163.78 163.78 0.26 0.26

23、牽引 40-50 556.82 720.62 0.74 1.0 50-59 712.67 1433.27 0.79 1.79 12.8 500 牽引 59-50 397.16 397.16 0.44 0.44 牽引 50-48 84.25 481.41 0.1 0.54 0.86 2300 牽引 48-50 364.87 364.87 0.45 0.45 牽引 50-60 2884.90 3249.77 3.13 3.58 牽引 60-60.1 44.7 3294.48 0.05 3.63 8.

24、6 2500 牽引 60.1-60 7.56 7.56 0.01 0.01 牽引 60-50 745.85 753.41 0.81 0.82 牽引 50-40 735.88 1489.29 0.98 1.80 牽引 40-30 834 2323.29 1.43 3.23 牽引 30-28 213.09 2536.38 0.44 3.67 1.86 1500 牽引 28-30 108.21 108.21 0.22 0.22 牽引 30-40 915.04 1023.25 1.57 1.79

25、 牽引 40-43 496.80 1520.05 0.72 2.51 0 600 牽引 43-48 568.92 568.92 0.75 0.75 0 550 牽引 48-50 267.97 267.97 0.33 0.33 牽引 50-52 289.81 557.78 0.35 0.68 -3.58 4500 牽引 52-60 635.42 635.42 0.68 0.68 牽引 60-70 1077.73 1713.15 0.94 1.62 牽引 70-80 1478.72

26、 3191.87 1.18 2.80 80-86.6 1298.91 3064.77 0.20 2.44 -5.41 3050 惰行 86.6-90 875.46 875.46 0.59 0.59 制動 90-80 462.12 1337.58 0.33 0.92 制動 80-70 381.63 1719.21 0.31 1.23 制動 70-60 306.44 2025.65 0.28 1.51 牽引 60-70 796.03 2821.68 0.73 2.24 牽引 70-72.6

27、243.09 3064.77 0.20 2.44 3.27 3000 惰行 72.6-70 290.61 290.61 0.24 0.24 惰行 70-60 1048.54 1339.15 0.97 1.21 牽引 60-58.8 450.36 1789.51 0.51 1.72 惰行 58.8-50 811.48 2600.99 1.08 2.8 惰行 50-45.2 391.27 2992.26 1.7 4.5 0 700 惰行 45.2-45 50.15 50

28、.15 0.07 0.07 惰行 45-43.4 393.2 443.35 0.53 0.60 制動 43.4-40 42.45 485.8 0.06 0.66 制動 40-30 97.3 583.1 0.17 0.83 制動 30-20 60.61 643.71 0.15 0.98 制動 20-10 31.01 674.72 0.12 1.10 制動 10-0 7.78 682.50 0.09 1.19 六，分析法的試湊過程 試湊坡段 速度間隔 v1~v2 平均速度 平均合力 S=8.34vp△

29、v/cp 累積距離∑△S △S =Lh-∑△S 判斷 1 30-36 33 5.5 300.24 713.18 36.82 △S<50 (試湊成功) 2 50-58 54 5.79 622.25 1342.85 107.15 △S>50 (試湊失敗) 50-59 54.5 5.74 712.65 1433.27 16.73 △S<50 (試湊成功) 3 50-46 48 -7.9 84.25 481.41 18.59 △S<50 (試湊成功) 4 60-61 61.5 0.97 520 3769.94

30、 469.94 △S>50 (試湊失敗) 60-62 61 1.0 100.24 3351.01 50.01 △S>50 (試湊失敗) 60-60.1 60.05 1.12 44.7 3294.48 5.52 △S<50 (試湊成功) 5 30-28 29 -1.6 1107.03 2536.38 36.38 △S<50 (試湊成功) 6 40-41 41.5 2.24 150.79 1174.04 325.95 △S>50 (試湊失敗) 40-42 41 2.14 319.57 1342.82

31、 157.18 △S>50 (試湊失敗) 40-43 42.5 2.09 496.80 1520.05 20.05 △S<50 (試湊成功) 正線限速 50-52 51 2.83 300.59 1123.21 148.21 △S>50 (試湊失敗) 50-51 51.5 2.9 145.23 967.85 7.15 △S<50 (試湊成功) 7 43-48 45.5 3.335 568.92 568.92 31.08 △S<50 (試湊成功) 8 50-52 51 2.83 289.81 557.7

32、8 7.78 △S<50 (試湊成功) 9 80-86 83 3.58 1160.14 4352.01 147.99 △S>50 (試湊失敗) 80-87 83.5 3.5 1392.78 4584.65 84.65 △S>50 (試湊失敗) 80-86.8 83.4 3.48 1359.13 4551.00 51.00 △S>50 (試湊失敗) 80-86.6 83.3 3.53 1298.91 4490.78 9.22 △S<50 (試湊成功) 10 70-74 72 6.31 380.65

33、3202.33 152.33 △S>50 (試湊失敗) 70-72.6 71.3 6.36 243.09 3064.77 14.77 △S<50 (試湊成功) 第一次制動試湊1 58-50 54 4.92 732.29 2460.71 237.6 △S>50 (試湊失敗) 60-58 59 -1.27 774.89 3637.6 第一次制動試湊2 58.6-50 54.3 -4.07 956.90 2687.32 211.85 △S>50 (試湊失敗) 60-58.6 59.3 -1.32 524.53 3211.

34、85 第一次制動試湊3 58.8-50 59.4 -4.07 811.48 2541.9 7.74 △S<50 (試湊成功) 60-58.8 54.4 -1.17 450.36 2992.26 道岔限速 47-45 46 -1.55 495.01 495.01 441.81 △S>50 (試湊失敗) 45.2-45 45.1 -1.5 50.15 50.15 3.19 △S<50 (試湊成功) 第二次制動試湊 1 45-44 44.5 -1.5 371.13 567.83 28.39 △S<50 (試湊成

35、功) 44-40 42 -27.7 50.58 618.41 第二次制動試湊 2 45-43.4 44.2 -1.5 393.2 589.9 14.45 △S<50 (試湊成功) 43.4-40 41.7 -27.85 42.45 632.35 七，選用的比例尺： 圖解法比例尺 序號 名稱 單位 比例 關系比例 一般計算結果 1 單位合力 N/KN k mm代表1 N/KN 6 2 速度 km/h m mm代表1 km/h 1 3 距離 km y mm代表1 km 20 4 時間 min

36、 x mm代表1 min 10 5 固定線段 mm 30 2. 為了便于分辨工況，在繪制速度曲線時：牽引運行時用“————”表示；惰行時用“– – – – – –”表示；空氣制動時用“– ．– ．– ．– ． – ．–” 表示； 3. 速度間隔：不超過10km/h； 4.列車駛過換坡點的速度需用試湊法決定； 5. 在使用單位合力曲線圖時，應注意列車駛入下一個坡段時，要按下一個坡段的加算坡度千分數(shù)應將曲線的速度坐標軸作相應的左右移動； 6. 由牽引運行轉為制動運行，或由制動運行轉為牽引運行，中間應有一段合理的惰行距離，一般取為不小于500. 八，平均技術

37、速度 下行：V=S/∑T=22400/(28.04*60)=13.31(m/s)=47.93(km/h). 上行：V=S/∑T=22400/(26.26*60)=14.21(m/s)=51.18(km/h). 九，機車燃油耗量計算表 坡段序號 工況 運行速度（km/h） 牽引工況 惰行和空氣制動 區(qū)段燃油消耗量E（kg） V1 V2 Vp t（min） ey（kg/min） Ey（kg） t0（min） e0 （kg/min） Ey（kg） 1 牽 引 0 10 5 0.45 2.2 0.99 0.99

38、10 19 14.5 0.44 7.58 3.36 4.35 19 20 19.5 0.05 7.59 0.38 4.73 20 30 25 0.61 7.58 4.62 9.35 30 36 33 0.55 7.59 4.17 13.52 2 牽 引 36 40 46 0.26 7.61 1.98 15.5 40, 50 45 0.74 7.63 5.47 20.97 50 59 54.5 0.79 7.63 6

39、. 02 26.99 3 牽 引 59 50 54.5 0.44 7.63 3.35 30.34 50 48 49 0.10 7.62 0.76 31.1 4 牽 引 48 50 49 0.45 7.62 3.43 65.4 50 60 55 3.13 7.63 23.89 89.29 60 60.1 60.05 0.05 7.63 0.38 89.67 5 牽 引 60.1 60 60.05 0.01 7.63 0.

40、08 89.75 60 50 55 0.81 7.63 6.18 95.93 50 40 45 0.98 7.63 7.48 103.41 40 30 35 1.43 7.61 10.88 114.29* 30 28 29 0.44 7.60 3.35 117.64 6 牽 引 28 30 29 0.22 7.60 1.67 119.31 30 40 35 1.57 7.61 11.95 131.26 40 43

41、41.5 0.72 7.62 5.49 136.75 7 牽 引 43 48 45.5 0.75 7.62 5.72 142.47 8 牽 引 48 50 49 0.33 7.62 2.51 144.98 50 、52 51 0.35 7.63 2.67 147.65 9 牽 引 52 60 56 0.68 7.63 5.19 152.84 60 70 65 0.94 7.63 7.17 160.01 70 80 75

42、1.18 7.21 8.51 168.52 80 86.6 83.3 0.93 6.59 6.13 174.65 10 惰行 86.9 90 86.9 0.59 0.35 0.21 174.86 制動 90 80 85 0.33 0.35 0.12 174.98 80 70 75 0.31 0.35 0.11 175.09 70 60 65 0.28 0.35 0.10 175.19 牽引 60 70 65 0.73 7.63

43、5.57 180.76 70 72.6 71.3 0.20 7.52 1.5 182.26 11 惰行 72.6 70 71.3 0.24 0.35 0.08 182.34 70 60 65 0.97 0.35 0.34 182.68 牽引 60 58.8 59.4 0.51 7.63 3.89 186.57 惰行 58.8 50 54.4 1.08 0.35 0.38 186.95 50 45.2 47.6 1.70

44、 0.35 0.60 187.55 12 惰行 45.2 45 45.1 0.07 0.35 0.02 187.57 45 43.4 44.2 0.53 0.35 0.19 187.76 制動 43.4 40 41.7 0.06 0.35 0.02 187.78 40 30 35 0.17 0.35 0.06 187.84 30 20 25 0.15 0.35 0.05 187.89 20 10 15 0.12 0.35

45、 0.04 187.93 10 0 5 0.09 0.35 0.03 187.96 十：合理性分析 首先線路縱斷面設計很粗糙，最小全線半徑及最大曲線半徑，相鄰坡度差，限制坡度的長度，站坪的長度，道岔號數(shù)等都沒有深入的考慮。計算牽引質量時，只有了限制坡道和到發(fā)線有效長進行計算，而其他的限制條件都沒有考慮。最后的計算結果為2800t，而實際編組牽引質量為2771.5他。在坡道簡化這一塊，由于限破和闖破不能跟相鄰的坡道簡化在一起，導致上下行簡化的段數(shù)和位置一樣。站在現(xiàn)實角度講這不太合理。一共化簡了12個坡，最長的化簡坡道為4500m,最短的為500m.

46、 在下行分析法作圖的過程中，采用的方法是分段計算的辦法，每段的誤差范圍為50m，這比采用里程累加誤差檢驗方式的的誤差要大很多，其實這有些不合理。最后的的走行時間為28.4min，走行距離為22.4km.平均計算速度為49.73km/h. 在上行作圖法分析的過程中，走行時間為26.6min，走行距離為22.4km.平均計算速度為51.18km/h. 下行最后的能耗為187.96kg，這樣的能耗比較合理，但從運行時分圖上可以看出，在第一個區(qū)間，一直是牽引工況，但因為線路狀況不好，速度很低，在過站時都不應考慮問題，因為站前速度很低，鑒于這種情況，可以考慮在該區(qū)間用功率相對較大一點的機車牽引，提高旅行速度和降低旅行時間，降低能耗，達到節(jié)約資源和提高運行效率的目的。 十一.參考文獻 《列車運行計算與設計》……人民交通出版社……主編：毛保華 《列車牽引計算》……………北方交通大學………主編： 饒 忠 17