第五章.doc

本文由【中文word文档库】 搜集整理。中文word文档库免费提供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学习、社会经济等word文档下载 列车牵引与制动课程自学任务书一、课程的性质、地位和作用及先修课本课程是内燃机车专业（专科）的专业课，主要介绍列车在外力作用下沿轨道运行的有关问题，以及列车制动装置的结构与工作原理。通过本课程的学习，使学生能够分析列车运行过程中的各种现象和原理，并能够解决铁路运营和设计上的一些主要技术问题和技术经济问题，如：机车牵引重量、列车运行时分等。同时使学生了解各种类型的列车制动装置的结构及工作原理，掌握列车制动计算的基本方法，了解现代列车制动技术的发展方向。并具备查阅技术资料，解决有关技术问题的能力。先修课：机车构造原理、车辆工程二、课程内容、学习要求和自学时数（本课程自学需16周，共计96学时）绪 论自学时数：1主要内容：简要介绍了“牵引计算”这门学科的内容，以及列车牵引计算规程的意义和发展。并指出与列车运行直接相关的力有三个：机车牵引力、列车运行阻力和列车制动力；随后的内容都是围绕着这三个力展开的。学习要求：了解“牵引计算”这门课程的主要研究内容，列车牵引计算规程的意义；明确与列车运行直接相关的三个力，掌握其定义以及它们在不同工况下的组合。思考题和作业：简答：对列车运行有直接影响的外力有哪些，它们的定义及其在不同工况下的组合如何？第一章机车牵引力自学时数：10主要内容：本章首先分析了机车牵引力产生的过程，给出了轮周牵引力的定义及其在理论上的计算方法。然后，考虑到列车运行时机车动轮和钢轨的实际接触状况，提出了“粘着”的概念，并给出了粘着牵引力的定义及其计算公式（p6公式1-2）。接着对影响粘着系数的因素进行了分析，同时给出了粘降的概念。在内燃机车牵引特性和计算标准一节中，首先给出了牵引特性的概念，然后介绍了我国铁路目前广泛使用的几种主型内燃机车的牵引特性。最后，提出列车牵引计算中常用的五种计算标准：计算速度和计算牵引力（取持续速度和持续牵引力）、计算起动牵引力、不同速度下的牵引力取值、牵引力因功率降低的修正系数和多机牵引及补机推送的牵引力修正系数。重点、难点提示：重点是机车牵引力的形成过程分析（从内部作用转化为轮轨间作用），这对于今后分析列车运行阻力和制动力的形成过程也有着重要意义，以及主型内燃机车的牵引特性；难点是对“粘着”的理解。学习要求：明确机车牵引力产生的条件；掌握轮周牵引力、粘着牵引力、粘降、机车牵引特性、计算速度、持续速度的基本概念；熟悉DF4（货）型、DF11型和BJ型等主型内燃机车的牵引特性曲线，并能对其做简要的解释；了解牵引计算的五个计算标准；学会查取内燃机车牵引计算主要数据表来解决相关技术问题。思考题和作业：一、 名词解释：车钩牵引力 轮周牵引力 粘着牵引力 粘降 牵引特性 计算速度 计算牵引力 持续速度二、 简答： 1.机车牵引力产生的条件是什么？2.试画出DF11型、DF4型（货）以及BJ型内燃机车牵引特性的示意图，并简要分析其变化规律。第二章列车运行阻力自学时数：10主要内容：首先按阻力产生的位置，将列车运行阻力分为机车阻力和车辆阻力；将按阻力产生的原因，将列车运行阻力分为基本阻力和附加阻力。并提出了牵引计算中经常用到的单位阻力的概念。对于基本阻力，将其分为五大部分：轴承阻力、滚动阻力、滑动阻力、冲击振动阻力和空气阻力；并依次分析了每一部分产生的原因及其影响因素。在此基础上，总结了不同速度下它们在基本阻力中所占比例以及不同速度段降低基本阻力的主攻方向。由于列车运行中影响基本阻力的因素极为复杂，在实际运用中都是用经验公式（单位基本阻力等于列车运行速度的一个二次式）进行计算。对于附加阻力，将其分为坡道阻力、曲线阻力和隧道附加空气阻力，并给出了每种单位附加阻力的计算公式。在此基础上，为计算方便，引入单位加算附加阻力和加算坡道（度）的概念，将坡道阻力、曲线阻力和隧道附加空气阻力的影响一起加以考虑。最后，总结了列车运行总阻力的计算方法。重点、难点提示：单位基本阻力和单位附加阻力的计算方法、加算坡度的含义及其在牵引计算中的重要意义（简化）。学习要求：首先从总体上把握：列车运行阻力按阻力产生的位置，可分为机车阻力和车辆阻力；将按阻力产生的原因，可分为基本阻力和附加阻力。掌握单位阻力的基本概念。明确基本阻力的五种组成成分，以及各成分在列车运行的不同速度阶段所占比例及不同时期降低基本阻力的主攻方向。熟悉单位基本阻力的计算方法（关于列车运行速度的二次式）。了解坡道附加阻力、曲线附加阻力和隧道附加阻力的成因，掌握其计算公式。深刻理解单位加算附加阻力和加算坡度的含义。能够综合运用以上知识，计算列车总阻力和列车单位阻力，解决工程实际当中的问题。思考题和作业：一、 名词解释：单位阻力 基本阻力 附加阻力 加算坡道二、 简答：组成列车基本阻力的几种阻力在不同速度下所占比例有何不同？如何确定不同速度段降低基本阻力的主攻方向？第三章列车制动力自学时数：12主要内容：首先介绍了制动在铁路运输中的意义，以及与制动相关的一系列基本概念（如制动、缓解、制动装置，制动机等）。在此基础上，按照列车动能转移方式和制动力获取方式对当今铁路上所用的制动方式进行了分类。最后，对列车制动机的发展历程（从手制动机到电磁制动机）进行了介绍。然后，又介绍了从列车管减压到制动力产生的全过程，包括列车管减压量与制动缸压力的关系、闸瓦（闸片）压力的计算方法，以及制动力在理论上的计算方法（p30公式3-2）；在此基础上，引入了制动率的概念，并就四种因素（闸瓦材质、列车运行速度、闸瓦压强和制动初速）对闸瓦摩擦系数的影响进行了分析。然后，由于制动力理论计算公式在实际运用当中的不方便，引入了制动力计算的换算法（p36公式3-20，p40公式3-29）。重点、难点提示：制动力的产生过程、计算列车制动力的换算法及其意义。学习要求：通过本章的学习，应了解列车制动在铁路运输中的意义、制动方式的分类及各自特点以及制动机的分类和各自特点。熟悉与制动相关的一系列基本概念：制动、缓解、制动装置、制动机、基础制动装置、常用制动、紧急制动。了解制动力的产生过程及其在理论上的计算公式（p30公式3-2）。掌握制动率的概念，明确对闸瓦摩擦系数造成影响的四种因素及其影响规律。结合例3-1（p41），掌握通过查取相关技术资料（p36表3-3和p38表3-5），用换算法计算列车制动力和单位制动力的方法；明确列车换算制动率的概念。思考题和作业：一、 名词解释：制动 缓解 制动装置 基础制动装置 制动机 常用制动 紧急制动 制动率二、简答：1.闸瓦摩擦系数受哪些因素的什么影响？2.金属闸瓦与合成闸瓦各有何特点？三、 计算DF4（货）型内燃机车（一台）牵引50辆货车，牵引重量G=3000t，其中重车40辆，空车10辆，车辆制动机为GK型。机车计算重量P=135t，列车管定压500kPa。列车在速度为80km/h时进行紧急制动，求其速度降为15km/h时的列车制动力B和列车单位制动力b。参考答案：按紧急制动初速度=80km/h，=15km/h在表3-3（p37）中查得=0.198；按列车管定压为500kPa，在表3-5（p38）查得：GK型制动机重车位每辆车换算闸瓦压力为250kN；空车位每辆车换算闸瓦压力为160kN；DF4（货）型内燃机车换算闸瓦压力为650kN。全列车换算闸瓦压力总和为：列车制动力为：列车总重力为：列车单位制动力为：第四章列车运动方程及运行时分解算自学时数：14主要内容：由于合力的大小和方向决定列车的运动状态，为分析和解决列车运行中的问题（如运行时分和运行距离），就必须知道不同速度下合力的变化规律。为此，本章首先介绍了不同工况下列车单位合力曲线图的绘制。随后介绍了对单位合力曲线图的一些简单应用（如判断列车加减速）；同时，提出了均衡速度的概念，并揭示了不同工况下列车速度偏离均衡速度后的变化规律。然后，推导出列车运行时间和运行距离的实用公式（p55公式4-9，公式4-10）。并结合实例（第三节例4-2），重点介绍了列车运行时分解算的分析法（计算法）。为减少列车运行时分解算的工作量，引入了线路纵断面化简的概念，并结合实例（p68例4-4）详细介绍了线路纵断面化简的方法，即：先化简，再检验，最后计算加算坡度。最后，简要介绍了解算列车运行时分的均衡速度法（主要用于列车运行时分的粗略估算）。重点、难点提示：解算列车运行时分的分析法。学习要求：了解单位合力曲线图的绘制过程，熟悉不同工况下的单位合力曲线图的形状。掌握均衡速度（包括常用制动限速）的概念，以及任一工况、任一坡道下，列车偏离均衡速度后其速度的变化趋势。熟练掌握用分析法进行列车运行时分解算的步骤（结合例4-2）：1.为方便应用单位合力曲线图，将区间分为不同的坡段；2.在每个坡段划分速度间隔（如：以每10公里小时为一间隔）；3.在每个坡段试凑终点速度，求出各个坡段的运行时分；4.对各个坡段的运行时分进行累加。（在此过程中，须掌握p55公式4-9及公式4-10）。结合例4-4掌握线路纵断面化简的方法：1.化简；2.检验；3.计算加算坡度。了解解算列车运行时分的均衡速度法。思考题和作业：一、名词解释：均衡速度 常用制动限速二、 简答：1.不同工况下，列车速度偏离均衡速度后其速度如何变化？2.简述线路纵断面化简的方法及意义。3.简述解算运行时分的均衡速度法的原理及意义。三、 计算：某列车在5的下坡道惰行时速度从50km/h增到60km/h，其平均速度下的单位基本阻力为3.2N/kN。然后，该列车转入 7的上坡道继续惰行，速度由60km/h又降回到50km/h，求列车在这一段区间所走过的距离及其运行时分。参考答案：上坡时：ij =-5N/kN Cp = -(w0 +ij ) =5-3.2=1.8N/kN S1 = 4.17*( V2 2- V1 2)/ Cp =2548.3m = ( V2 - V1 )/2Cp = (60-50)/2*1.8 =2.78s下坡时： ij =7N/kN Cp =-(w0 +ij ) = - (3.2+7)= -10.2N/kN S2=4.17*( V2 2- V1 2)/ Cp =4.17*(2500-3600)/(-10.2) = 449.7m = ( V2 - V1 )/2Cp = (50-60)/2*(-10.2) = 0.49s S= S1 +S2 =2548.3+449.7=2998m 2.78+0.49=3.27s第五章列车制动计算自学时数：8主要内容：本章主要涉及制动距离计算方面的内容。首先介绍了制动距离的概念，然后，鉴于制动距离在实际计算当中的复杂性，将制动过程分解为空走过程和有效制动过程；从而将制动距离的计算分解为空走距离的计算和有效制动距离的计算。空走距离计算的情形较为简单；而对于有效制动距离，由于直接积分计算比较困难，因此，根据计算条件的不同，可分别采用“分段累计法”（适于电算）和“等效法”（适于手算）。紧急制动限速和必需的列车最小制动率的计算都可以转化为制动距离的计算。重点、难点提示：计算制动距离的等效法。学习要求：了解将制动距离的计算分解为空走距离计算和有效制动距离计算的过程。结合例5-1（p76），掌握制动距离的计算方法。此处，必须掌握空走距离的计算公式（p72公式5-2）和有效制动距离的计算公式（p74公式5-12）。理解紧急制动限速和必需的列车最小制动率的解算都可转化为制动距离的求算。思考题和作业：一、名词解释：制动距离 紧急制动限速二、简答：简述将制动距离的计算简化为求空走距离和有效制动距离之和的过程。三、计算：设某货物列车由55辆重车编组而成，换算制动率为0.32，在加算坡度为22的下坡道上以70km/h的速度运行时施行紧急制动；已知制动初速为70km/h时的=0.159，=1.74N/kN，试求其制动距离。 注：。参考答案：列车空走时间为：空走距离为：有效制动距离为： 总的制动距离为：第六章 牵引重量自学时数：11主要内容：牵引重量和运行速度一起，是铁路运输工作中最重要的两个指标，它们决定着铁路的通过能力和运输成本。从技术上讲，除机车功率外，限制牵引重量的技术因素还有八个，即：“限制坡道”的加算坡度、剩余加速度、起动地段的加算坡度、车站到发线的有效长度、小半径曲线的“粘降”、“动能闯坡”的坡顶速度、长大下坡道列车缓解充风时间和制动空走时间以及内燃机车及蒸汽机车通过长大隧道的最低限速。本章的前两节，就是围绕着如何根据每个因素来计算牵引重量展开的。在实际解算牵引重量时，就是要首先明确存在哪些限制因素（p88中的8项），再根据每个限制因素求出一个牵引重量，然后取其中的最小值，最后再圆整成10的整倍数。（实际计算时，对属于前五项的因素，都是利用公式直接算出一个牵引重量，然后取其中的最小值，再将其逐一代入属于后三项的限制因素中验算；如验算通过，则牵引重量保持原值；否则，应根据验算不合格的每个条件试算出一个牵引重量，然后取其中的最小值。）随后，提出了牵引定数的概念，并介绍了确定牵引定数的方法：1.分析线路纵断面，确定各区间的限制坡道，根据限制坡度求得各区间的牵引重量；2.对各区间的牵引重量作统一的规定；3.为统一牵引重量采取相应的措施。重点、难点提示：根据给定条件计算牵引重量的方法。学习要求：掌握限制坡道和牵引定数的概念。熟练掌握根据给定条件计算牵引重量的方法。必须掌握p89公式6-2和p90公式6-6。结合实例（p95图6-6），了解确定牵引定数的方法（p94）。思考题和作业：一、名词解释：限制坡道 牵引定数二、 计算：1.已知某型内燃机车的计算重量为 125t，最低计算速度为 20km/h，最大计算牵引力为 200kN，单位基本阻力公式系数为2.50，0.0050，0.0002；列车编组为一台机车牵引 50辆货车，平均每辆货车总重为 60t，货车单位基本阻力公式系数为0.90，0.0070，0.0001，区间限制坡道的加算坡度为6，试验算列车牵引重量。2.DF11型内燃机车牵引25k型客车的速度在平直道上运行，要求列车在140km/h速度时的保有加速度为0.015，试求该列车的编组最多可以为多少节？已知：DF11型内燃机车的计算重量为138t，在速度为140km/h时的计算牵引力为74.6kN，机车单位基本阻力公式系数为 0.86，0.0054，0.000218，25k型客车单位基本阻力公式系数为1.61，0.0040，0.000187，平均每辆客车总重为56t。3.已知某型内燃机车的计算重量为 125t，计算起动牵引力为 300kN，计算单位起动阻力为 5N/kN，列车编组为一台机车牵引 50辆货车，平均每辆货车总重为 60t，货车单位起动阻力公式为 ，区间起动地点的加算坡度为 1，试验算列车牵引重量。第3题参考答案：需验算的牵引重量为50*60=3000t。 =5N/kN，=3.5N/kN = (300000-125*(5+1)*9.8)/(3.5+1)*9.8) = 6636t3000t 故列车的牵引重量为3000t。第七章自动空气制动机综述自学时数：12主要内容：本章是将当今铁路上应用最为广泛的各种自动空气制动机的“共性”抽取出来集中进行综合的阐述（这也是本书最为突出的特点），这些共性包括：缓解稳定性和制动灵敏度、常用安定性和紧急灵敏度、列车管局部减压、常用急制动与全制动、减速充气缓解与加速缓解（局部增压）、二/三压力制动机、制动机性能的“软”和“硬”、直接/间接作用制动机以及自阀对列车管空气压强的间接控制。讲完这些共性之后，再来讲各种类型的列车制动机时，只需着重指出它们各自的特点即可。这样，既避免了大量的重复，又可实现由简单到复杂，循序渐进。重点、难点提示：局减的概念及意义、二/三压力制动机和直接/间接作用制动机的作用原理及特点。学习要求：了解制动机在列车制动中的作用。掌握缓解稳定性和制动灵敏度的概念、二者关系以及处理好该关系的方法；掌握常用安定性和紧急灵敏度的概念、二者关系以及处理好该关系的方法。深刻理解局减的概念及其对于列车制动的重要意义。了解常用急制动与全制动、减速充气缓解与加速缓解（局部增压）的含义及其在列车制动与缓解中的意义。了解直接作用的二压力制动机与三压力制动机的工作原理，掌握其各自的特点；了解制动机性能的“硬”和“软”的概念。了解间接作用的制动机的工作原理，掌握其特点。了解机车自动制动阀对列车管空气压强的间接控制原理。思考题和作业：一、 名词解释：缓解稳定性 制动灵敏度 常用安定性 紧急灵敏度 局减二、 简答：1.自动空气制动机的缓解稳定性和制动灵敏度的关系是什么？如何处理好这一关系？2.自动空气制动机的常用安定性和紧急灵敏度的关系是什么？如何处理好这一关系？3.什么叫做常用急制动、减速充气缓解和加速充气缓解，有何意义？4.为保证列车制动和缓解的一致性可分别采取哪些措施？