正文
根據力學原理,結合機車、車輛各種專門試驗和實際運用經驗所積累的資料,分析並解決與列車運動有關的技術問題和技術經濟問題的計算方法。列車牽引計算包括:機車牽引力、列車阻力和列車制動力的計算;機車牽引的列車重量和運行速度的計算;站間運行時間的計算;列車制動條件及其結果的計算;機車的能源消耗量計算等。這些計算在營業鐵路上是編制列車運行圖和列車時刻表的依據,也是計算鐵路運輸能力和鐵路運輸成本的基本資料,還可據以確定機車配置方案,制定機車駕駛作業標準。在設計新鐵路線時,列車牽引計算有助於選擇經濟合理的線路斷面和平面,確定車站、機務段、上水站的分布位置。在設計新的機車、車輛時,列車牽引計算可用於選擇主要的技術參數和類型。
列車在運行中承受各種不同方向和大小的力。列車牽引計算只考慮與列車運行方向相平行的力:①機車牽引力F,它的方向與列車運行方向相同(正值),牽引列車前進;②列車阻力W,它的方向與列車運行方向相反(負值),阻止列車前進;③列車制動力B,它的方向與列車運行方向相反(負值),使列車降低運行速度、停止運動或作勻速運動。這些正負的力可以互相抵消,各種力的代數和稱為合力C,即:
C=F-W-B
在實際計算中通常採用作用於列車平均單位重量上的合力,稱為單位合力c:
式中P為機車計算重量;G為牽引的車輛總重;f為機車單位牽引力;為列車單位阻力;b為列車單位制動力。
在不同的工況下,這三種力作用於列車有不同的組合方式:①牽引運行時機車牽引力和列車阻力並存;②惰力運行時只有列車阻力;③制動運行時列車阻力和列車制動力並存。不論在何種工況下,合力大於零叫作加速力,會提高列車的運行速度;合力小於零叫作減速力,會降低列車的運行速度;合力等於零,會保持列車的勻速運行。在列車合力等於零(機車牽引力等於列車阻力)的條件下,可按下式求得機車在不同線路坡度上的牽引重量G,單位為t。
式中為機車牽引運行單位基本阻力;為車輛運行單位基本阻力;ij為線路計算坡度折算單位阻力。
已知作用於列車上的單位合力和列車重量,並將列車的質量視為集中於列車中心,根據牛頓第二定律即可建立列車運動方程式:
式中dV/dt為加速度;ζ為加速度係數(加速度與加速力的關係)。
解算列車運動方程式的方法有分析法、圖解法、電子計算機法等。分析法一般用於解算列車制動問題(如制動距離、制動時間、制動限速等);圖解法或電子計算機法廣泛用於解算列車運行速度和站間運行時間。根據列車運行速度和機車各種不同工況的運行時間,按照能耗試驗數據,即可求出機車能源消耗量。