《列车运行过程受力分析研究概述》2400字.docxVIP

列车运行过程受力分析研究概述

目录

TOC\o1-3\h\u23675列车运行过程受力分析研究概述 1

73921.1牵引力的计算方法 2

323221.2基本阻力的计算 3

269701.3附加阻力的计算 3

218991.4制动力的计算 5

地铁列车的运动过程较为丰富，列车本身的受力、天气方面的影响以及列车的运行环境都会对运行过程产生干扰，受力情况相对复杂，因此，对受力情况的分析成为了整体研究的重要内容。4到8的编组状况是现在使用最多的，列车往往在制造结束后，就可以根据计划编组装配使用了，城市轨道交通列车编组的情况通常是稳定的。因此，可以使用单质点模型，把列车的受力情况集中到独立的点上，如下图2-1所示。

图2-1列车受力分析

列车运行时受力类型主要为以下几种，并且全部作用在质点：

（1）牵引力

（2）基本阻力

（3）附加阻力

（4）制动力

（5）列车重力

（6）线路对列车的支持力

我们可以看到最后两种力的作用方向都是在竖直方向（列车不在坡道运行），这两种力可以构成一对平衡力，使列车纵向保持稳定。前四种力的是改变列车运动状态的主要力，因此对列车在横向上的分析更为重要。

1.1牵引力的计算方法

列车的牵引力是推动列车运行的重要因素，尤其是在起动阶段，需要依靠牵引力在短时间内提速。牵引力的产生源自于列车的动力传动系统，通过系统控制来选择是否牵引以及牵引力的大小，不同功率参数的动车、不同的行驶速度以及当前的运行策略都会对牵引力的大小有不同程度的影响。

在牵引计算分析中，通常根据列车牵引特性曲线来确定牵引力的具体大小。这样可以按照算法得到需求速度的对应牵引力，牵引力与速度的关系如式2-1所示：

Fq

式中：Fq——列车的牵引力大小（千牛顿），v

列车关于牵引特性的数值参数信息并不是通过实验测量获得，大多是制造公司提供这一信息，不同的公司和不同的列车所对应的具体形式也不一定相同，如图2-2是本文所采用的牵引特性曲线。

已知点A(v1，w1）和点B(v2，w2）是位于牵引特性曲线，需求点C(vx，wx）是处在A点和B点之间，需求点C速度

w

单位重量的牵引力大小的计算如式2-3所示：

w

式中，M——列车的质量(吨)，wx

图SEQ图\*ARABIC2-2牵引力特性曲线

1.2基本阻力的计算

基本阻力是物理层次上的阻力，主要是因为两者接触而产生的碰撞以及摩擦而产生的。由于发生接触的两个对象是不同的，所以有多种类型基本阻力的存在，累计为五种，在不同运行阶段，存在的基本阻力类型可能也有所不同。

基本阻力w0

w

式中：v——列车当时的运行速度（千米每小时），a、b、c——经验常数，这一具体数值受到列车具体参数影响。

在进行实际计算时，需要根据情况，对不同的列车编组和列车参数，需要查找与之对应的内容，本文中具体计算公式如下式2-5所示：

w

1.3附加阻力的计算

附加阻力的产生主要是因为线路情况的问题，在不同的线路上，这个力的类型也不一样。例如列车不在平路上运行，而是在纵向上存在高度差的坡道上行驶时，就会产生坡道附加阻力；如果列车处于向左或向右的线路上，则会导致曲线附加阻力出现；当列车进入隧道后，由于列车本身与空气摩擦，产生了隧道附加阻力。

（1）坡道附加阻力w

这个力的出现主要是因为重力存在的状况，列车在坡道上会有一种想要后退的力，这是重力沿着轨道的分力。

根据文献资料查找，为了更好地表示单位坡道附加阻力，而且能够更简单的理解，以这样一种形式来表示：坡度千分数。但是这样也不是完全准确的，是近似的结果，如下式2-6所示：

w

式中：wi

（2）曲线附加阻力w

这个力的出现，主要是因为列车不在直线行驶时，车轮不像在直线上，在曲线上时会受到离心作用，导致发生剧烈摩擦，也就有了曲线附加阻力的出现。

在不同的曲线上、列车行驶速度的不同以及轨道线路的设计不同都会造成这一附加阻力的具体大小发生变化。

根据文献资料查找，通过参考铁路设计规范中的相关数据表格，可以直接得到对应的数值，下式2-7是计算公式。

w

式中：A——经验常数，在这一计算中，大多数情况取值600，R——曲线半径（米），wr

（3）隧道附加阻力w

这个力的产生原因是列车处于隧道当中时，因为高速行驶导致空气相对于列车是高速向列车尾端运动，产生了隧道内封闭的空气摩擦阻力。

在不同的隧道内，随着隧道参数的不同以及列车自身参数的不同，受到的这种附加阻力大小也就不同。列车运行速度高和低两种情况，对应的隧道附加阻力也就不同。

通过文献资料查找，对这一附加阻力的计算采取下式2-8。

w

式中：Ls——隧道的整体设计距离(米)，w

介绍完毕三种附加阻力后，可以得到整体的计算公式，如下式2-9.

w

式中：wfj

以上则为对于附加阻力的全部计算分析。