牵引计算课程设计

牵引计算课程设计说明书班级：交运082姓名：刘胜祥学号：200800150指导老师：孟伯政 2010年12月28日目录前言.2设计要求3课程设计简介.5牵引质量计算5换算制动率6.相关计算及合力表.7线路纵断面化简计算表.8分析法计算结果汇总表.9分析法试凑过程11 选用比例尺13平均计算速度计算.14能耗计算14合理性分析15参考文献16 前言作为当代大学生，我们不仅要学好课本知识，尤其是专业课，更要提高我们的操作能力与动手能力，所以做课程设计是一个很好的锻炼机会，我们每个同学应该抓住机会，认真完成课程设计。本课程设计包括合力曲线图，运行速度时间图，对列车的各种情况分析以及列车运行各项指标的标准等等.由于本人所学知识有限，设计中难免存在错误和不足，还望老师给予批评指正。设计要求（一）已知条件1.机型：人选熟悉的某一机型，如：DF4, DF8, SS1, SS3, SS4, SS8, SS9，HXD1,CRH2型机车等。2.线路条件：自行设计运行区间（由起点站运行到终点站进站停车）。需标明相关条件，（如：线路纵断面：下图所示甲乙区段为复线，全长8.2KM；速度限制：线路允许速度：100KM/H；正线道岔限速：60KM/H；侧线道岔限速：45KM/H；车站到发现有效长：750M；自然条件：区段海拔均未超过500M，环境温度不高于20摄氏度，无大风）线路设计要求：运行区间总厂长不小于20KM，原始坡段不少于30个，区间各坡道的最大坡度差不小于20%，列车运行途中至少经过一个车站。曲线段不少于5处化 ，简后的坡道数不得少于12个。3.车辆编组：可根据知悉的实际情况确定，如：货物列车组为：C60型车占80%，自重19吨，载重50吨，换长1.2，GK型制动机；N12型占20%，自重20.5吨，载重60吨，换长1.3，K2型制动；S10型车1辆，自重18吨，K1型制动，换长0.8.（二）求解内容1.按照要求设计线路纵断面2.计算牵引质量，校验并确定区段牵引质量（重点体现动能闯岥部分的应用）。计算列车换算制动率和增速时间。3. 编制合力表，绘制合力曲线，并将曲线绘制在下行时分图的左侧，并注明条件。4. 化简线路纵断面，列出化简计算表。5. 绘制列车速度和时间线，用米格纸手工绘制时分图两张，取第一比例尺，下行分析法绘制，上行用作图法绘制。6. 根据计算的运行时分，计算出平均计算速度。7.计算能耗量。8.根据列车运行时分图，分析运行状况中存在的问题，给出合理性分析。（三） 编写计算说明书要求：说明书全文力争简单明了，整洁清晰，层次分明，词语通常，计算部分先列公式后带入参数，各参数要说明代表意义和出处。（四） 图纸部分要求：图面整洁，曲线圆滑，符号及绘图标标记应符合铁道部列车牵引计算（TB/T1407-1998）的规定。（五）其它说明1.计算机出土时，可以使用AutoCAD绘制，亦可以进行电算自动生成。2.设计以及计算过程用Word2003进行编辑，使用A4纸打印，并与图表一起装订成册，使用程序者需附上源代码。3.本设计须提交电子文档，设计文档须包含前言，目录，参考文献，附录等4.设计说明书发送到E-mail：dayu06wd课程设计过程如下：采用东风4B型机车单机牵引路纵断面：AC区段为复线，全长S=22.4km 速度限制:线路允许速度: 100km/h 正线道岔限速:60km/h 侧线道岔限速:45km/h 自然条件:区段海拔高度均未超过500m,环境温度不高于20.无大风.一、计算牵引质量（1)按限制坡度计算：限制坡道：ix=8.6， 查表得：vj=21.8km/h,Fj=313.0,P=138所以w0=2.28+0.0293v+0.000178v2=3.0w0=0.92+0.0048v+0.000125v2=1.08从而G=313.0*0.9-138*(3.0+8.6) /(1.08+8.6)*9.81*10-3)=2801.11吨故取牵引质量为：2800吨.（2) 按车站到发线有效长度计算GC=69.4t LC=14m车站到发线有效长度750 m=69.4=3464 (t) 故取牵引质量为：2800吨，得车列编组如下C60型车占80%，自重19吨，载重50吨，换长1.2， GK型制动机，共32辆；N12型占20%，自重20.5吨，载重60吨，换长1，3共7辆。实际牵引质量：2771.5t. 二、列车换算制动率JhJh （7*160+650+32*250）/（138+2771.5）*9.81）=0.34三、编制DF4B机车单机牵引单位合力计算表合力曲线表如下：计算单位合力计算表（DF4B机车，P=138t，G=2771.5t, Jh=0.34）工况序号项目速度（km/h）010192030405060708090100牵引运行1机车最大牵引力F (KN)399.6364.7353.3333.0235.4177.7143.0118.398.078.059.742.02Fy=0.9F (KN)359.69328.23317.97299.7211.86159.93128.7106.4788 6.272.053.7337.83w0=2.28+0.0293v+0.000178v2 (N/KN)2.592.592.902.943.323.744.194.685.205.766.366.994W0=(Pw0)g 10-3 (KN)3.513.513.933.984.495.065.676.347.047.808.619.465w0=0.92+0.0048v+0.000125v2 (N/KN)0.980.981.051.071.181.311.471.661.872.102.362.656W0=Gw0g10-3 (KN)26.6426.6428.5429.0932.0835.6139.9645.1350.8457.0964.1672.047W0=W0+W0 (KN)30.1530.1532.4733.0736.5740.6745.6351.4757.8864.8972.7781.58C=F-W0 (KN)329.52298.08285.5266.63175.29119.2683.0755.030.325.32-19.04-43.79c=C103/(P+G)g (N/KN)11.5410.4410.09.346.144.172.911.921.060.18-0.66-1.53惰行1c=-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常用制动1jj=0.372(17v+100)/(60v+100) (N/KN)0.3560.2640.2170.2140.1810.1590.1420.1300.1200.1120.1050.0992b=1000j jJh (N/KN)-121.04-89.76-73.78-72.76-61.54-54.06-48.28-44.2-40.8-38.08-35.7-33.663c=-(0.5b+w0) (N/KN)-61.57-45.93-38.02-37.53-32.05-28.54-25.73-23.9-22.42-21.31-20.39-19.68四、线路纵断面化简计算表如下：（原始坡道32个，化简后的坡道共有12个）实际断面化简断面检验折算坡度千分数加算坡度千分数标高编号坡长坡度千 分数（）编号坡长Ih=(H2-H1)*1000/LhLi*i2000Ir=(600/Lh)*(lri/Ri)下行上行10017500站内不予化简98.3224004.221450-3.24400*|-4.2+3.24|2000400*|-3.0+3.24|2000650*|-2.8+3.24|20000-3.243.2497.134003.095.346502.8101.7550012.8 闯坡不予化简101.764000433000.59400*|0-0.59|2000700*|1.0-0.59|2000800*|0-0.59|2000700*|0.8-0.59|2000700*|1-0.59|20000.270.86-0.32102.477001.0102.488000102.9697000.8103.66107001.0125.161125008.65 限坡不予化简 125.96124002.0615001.59400*|2.0-1.59|2000600*|1.8-1.59|2000500*|1.0-1.59|20000.271.861.32127.04136001.8127.54145001.0127.541560007600站内不予化简127.541655008550站内不予化简124.34178004.094500-3.74800*|-4.0+3.74|2000700*|-3.8+3.74|2000950*|-2.0+3.74|2000750*|-3.8+3.74|2000400*|-3.2+3.74|2000900*|-3+3.74|20000.160.16-3.58-3.584.904.90121.68187003.8118.45199503.4114.7207505.0113.42214003.2110.72229003.0106.72238005.0103050-5.53800*|-5+5.53|2000400*|-8+5.53|20001000*|-5.6+5.53|2000850*|-4.8+5.53|20000.12-5.415.56103.52244008.097.922510005.693.84268504.895.4276002.61130003.27600*|2.6-3.27|2000700*|3.8-3.7|2000600*|2.8-3.27|2000600*|3.2-3.27|2000500*|4.0-3.27|200003.27-3.2798.06287003.899.74296002.8101.66306003.2103.66315004.0103.6632700012700站内不予化简注：（1）限制坡道编号5（2）动能坡道编号2（3) 中间站B编号7、8（4） 上行的化简结果跟上表一样 不予重复化简。五、下行运行时分结果汇总表坡度千分数坡段长度（m）工况速度间隔（km/h）行驶距离运行时分SStt0750牵引0-1037.637.60.450.45牵引10-19106.18143.540.440.89牵引19-2016.68160.220.050.94牵引20-30 252.72412.940.611.55牵引30-36300.24713.180.552.1-3.241450牵引36-40163.78163.780.260.26牵引40-50556.82720.620.741.050-59712.671433.270.791.7912.8500牵引59-50397.16397.160.440.44牵引50-48 84.25481.410.10.540.862300牵引48-50364.87364.870.450.45牵引50-602884.903249.773.133.58牵引60-60.144.73294.480.053.638.62500牵引60.1-607.567.560.010.01牵引60-50745.85753.410.810.82牵引50-40735.881489.290.981.80牵引40-308342323.291.433.23牵引30-28213.092536.380.443.671.861500牵引28-30108.21108.210.220.22牵引30-40915.041023.251.571.79牵引40-43496.801520.050.722.510600牵引43-48568.92568.920.750.750550牵引48-50267.97267.970.330.33牵引50-52289.81557.780.350.68-3.584500牵引52-60635.42635.420.680.68牵引60-701077.731713.150.941.62牵引70-801478.723191.871.182.8080-86.61298.913064.770.202.44-5.413050惰行86.6-90875.46875.460.590.59制动90-80462.121337.580.330.92制动80-70381.631719.210.311.23制动70-60306.442025.650.281.51牵引60-70796.032821.680.732.24牵引70-72.6243.093064.770.202.443.273000惰行72.6-70290.61290.610.240.24惰行70-601048.541339.150.971.21牵引60-58.8450.361789.510.511.72惰行58.8-50811.482600.991.082.8惰行50-45.2391.272992.261.74.50700惰行45.2-4550.1550.150.070.07惰行45-43.4 393.2443.350.530.60制动43.4-4042.45485.80.060.66制动40-3097.3583.10.170.83制动30-2060.61643.710.150.98制动20-1031.01674.720.121.10制动10-07.78682.500.091.19六，分析法的试凑过程试凑坡段速度间隔v1v2平均速度平均合力S=8.34vpv/cp累积距离SS =Lh-S判断130-36335.5300.24713.1836.82S50(试凑失败)50-5954.55.74712.651433.2716.73S50(试凑成功)350-4648-7.984.25481.4118.59S50(试凑失败)60-6261 1.0100.243351.0150.01S50(试凑失败)60-60.160.051.1244.73294.485.52S50(试凑成功)530-2829-1.61107.032536.3836.38S50(试凑失败)40-42412.14319.571342.82157.18S50(试凑失败)40-4342.52.09496.801520.0520.05S50(试凑失败)50-5151.5 2.9 145.23967.857.15S50(试凑成功)743-4845.53.335568.92568.9231.08S50(试凑成功)850-5251 2.83289.81557.787.78S50(试凑失败)80-8783.53.51392.784584.6584.65S50(试凑失败)80-86.883.43.481359.134551.0051.00S50(试凑失败)80-86.683.3 3.531298.914490.789.22S50(试凑失败)70-72.671.36.36 243.093064.7714.77S50(试凑失败)60-5859-1.27774.893637.6第一次制动试凑258.6-5054.3-4.07956.902687.32211.85S50(试凑失败)60-58.659.3-1.32524.533211.85第一次制动试凑358.8-5059.4-4.07811.482541.97.74S50(试凑失败)45.2-45 45.1-1.550.1550.153.19S50(试凑成功)第二次制动试凑145-4444.5-1.5371.13567.8328.39S50(试凑成功)44-4042-27.750.58618.41第二次制动试凑245-43.444.2-1.5393.2589.914.45S50(试凑成功)43.4-4041.7-27.8542.45632.35七，选用的比例尺：图解法比例尺序号名称单位比例关系比例一般计算结果1单位合力N/KNk mm代表1 N/KN62速度km/hm mm代表1 km/h13距离kmy mm代表1 km204时间minx mm代表1 min105固定线段mm302. 为了便于分辨工况，在绘制速度曲线时：牵引运行时用“”表示；惰行时用“ ”表示；空气制动时用“ ” 表示； 3. 速度间隔：不超过10km/h； 4.列车驶过换坡点的速度需用试凑法决定；5. 在使用单位合力曲线图时，应注意列车驶入下一个坡段时，要按下一个坡段的加算坡度千分数应将曲线的速度坐标轴作相应的左右移动；6. 由牵引运行转为制动运行，或由制动运行转为牵引运行，中间应有一段合理的惰行距离，一般取为不小于500.八，平均技术速度下行：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，机车燃油耗量计算表坡段序号工况运行速度（km/h）牵引工况惰行和空气制动区段燃油消耗量E（kg）V1V2Vpt（min）ey（kg/min）Ey（kg）t0（min）e0（kg/min）Ey（kg）1牵引01050.452.20.990.99101914.50.447.583.364.35192019.50.057.590.384.732030250.617.584.629.353036330.557.594.1713.522牵引3640460.267.611.98 15.540,50450.747.635.4720.97505954.50.797.636. 0226.993牵引595054.50.447.633.3530.345048490.107.620.7631.14牵引4850490.457.623.4365.45060553.137.6323.8989.296060.160.050.057.630.3889.675牵引60.16060.050.017.630.0889.756050550.817.636.1895.935040450.987.637.48103.414030351.437.6110.88114.29*3028290.447.603.35117.646牵引2830290.227.601.67119.313040351.577.6111.95131.26404341.50.727.625.49136.757牵引434845.50.757.625.72142.478牵引4850490.337.622.51144.9850、52510.357.632.67147.659牵引5260560.687.635.19152.846070650.947.637.17160.017080751.187.218.51168.528086.683.30.936.596.13174.6510惰行86.99086.90.590.350.21174.86制动9080850.330.350.12174.988070750.310.350.11175.097060650.280.350.10175.19牵引6070650.737.635.57180.767072.671.30.207.521.5182.2611惰行72.67071.30.240.350.08182.347060650.970.350.34182.68牵引6058.859.40.517.633.89186.57惰行58.85054.41.080.350.38186.955045.247.61.700.350.60187.5512惰行45.24545.10.070.350.02187.574543.444.20.530.350.19187.76制动43.44041.70.060.350.02187.784030350.170.350.06187.843020250.150.350.05187.892010150.120.350.04187.9310050.090.350.03187.96十：合理性分析 首先线路纵断面设计很粗糙，最小全线半径及最大曲线半径，相邻坡度差，限制坡度的长度，站坪的长度，道岔号数等都没有深入的考虑。计算牵引质量时，只有了限制坡道和到发线有效长进行计算，而其他的限制条件都没有考虑。最后的计算结果为2800t，而实际编组牵引质量为2771.5他。在坡道简化这一块，由于限破和闯破不能跟相邻的坡道简化在一起，导致上下行简化的段数和位置一样。站在现实角度讲这不太合理。一共化简了12个坡，最长的化简坡道为4500m,最短的为500m. 在下行分析法作图的过程中，采用的方法是分段计算的办法，每段的误差范围为50m，这比采用里程累加误差检验方式的的误差要大很多，其实这有些不合理。最后的的走行时间为28.4min，走行距离为22.4km.平均计算速度为49.73km/h. 在上行作图法分析的过程中，走行时间为26.6min，走行距离为22.4km.平均计算速度为51.18km/h. 下行最后的能耗为187.96kg，这样的能耗比较合理，但从运行时分图上可以看出，在第一个区间，一直是牵引工况，但因为线路状况不好，速度很低，在过站时都不应考虑问题，因为站前速度很低，鉴于这种情况，可以考虑在该区间用功率相对较大一点的机车牵引，提高旅行速度和降低旅行时间，降低能耗，达到节约资源和提高运行效率的目的。十一.参考文献列车运行计算与设计人民交通出版社主编：毛保华列车牵引计算北方交通大学主编： 饶 忠17