第七章_列车制动计算

1、列车制动列车制动 第七章第七章 列车制动计算列车制动计算 主要内容： 列车运行阻力和制动力的计算； 制动距离计算； 制动限速计算； 列车所需最小制动率计算； 列车制动列车制动 第一节第一节 制动减速力和常用制动限速制动减速力和常用制动限速 一、列车受力列车受力( (与运行有关与运行有关) )分析：分析： 牵引工况： v牵引力牵引力F和列车运行阻力列车运行阻力W； 惰行工况： v列车运行阻力列车运行阻力W； 制动工况： v制动力制动力B和列车运行阻力列车运行阻力W； 列车制动列车制动 二、列车运行阻力：二、列车运行阻力： 按阻力的发生分类： 基本阻力基本阻力和附加阻力附加阻力。 v基本阻力( )

2、 ：任何情况下都有的阻力。 由轴承摩擦引起的运行阻力； 车轮滚动引起的运行阻力； 轮轨间滑动摩擦阻力； 冲击和振动引起的阻力； 空气阻力； 0 W 列车制动列车制动 v附加阻力： ：坡道阻力； ：隧道阻力； ：曲线阻力； 分为机车运行阻力 和车辆运行阻 力 v列车运行阻力 =机车运行阻力 +车辆运行 阻力 i W r W s W W W 列车制动列车制动 单位阻力： v作用于机车、车辆和列车的阻力，绝大部 分都与它受到的重力成正比 ; v在铁路牵引与制动计算中将阻力与其相 应重力之比称为单位阻力，以英文斜体的 小写字母 w w 表示。 机车单位阻力： 车辆单位阻力： 列车单位阻力： 列车制动列

3、车制动 三、列车运行单位阻力的计算： 基本阻力：通常采用由大量试验综合得 出的经验公式。 v我国牵规规定的计算公式（具体计算 可参阅新的牵规）： 例： v高速列车： 空气阻力变成了基本阻力的主要成分。 例： 货列货列 新干线新干线 列车制动列车制动 附加阻力： v坡道阻力： 机车、车辆、列车的单位坡道附加阻 力的数值等于该坡道的坡度干分率。 v曲线阻力 : )/(kNNiwi )/(kNN R A wr A=700 列车制动列车制动 v加算坡道阻力 : 加算坡道： v隧道阻力可参阅牵规； )/(kNNwww riij ijj wi 列车制动列车制动 四、列车制动力： 实算法： 闸瓦压力不同，闸

4、瓦摩擦系数也不同， 如果列车中各种车辆的闸瓦压力不同，则计 算相当繁琐。 )(1000 21 21 n KnKK KKKB 列车制动列车制动 换算法： v原理：用一个不随闸瓦压力变化的假定摩 擦系数来代替上式中各种车辆原来的各个 摩擦系数。为了保持制动力计算结果等效， 将各种车辆的闸瓦压力换算成另一个数值 。 v Khh KK hh hhnhhhh K KKKB 1000 )(1000 21 列车制动列车制动 单位制动力单位制动力b： 换算制动率换算制动率(紧急）紧急） )/( 1000 kNN gGP K b hh h chhc 常用制动 常用制动系数，常用制动系数， 可查表得到可查表得到

5、列车制动列车制动 的取值： 随意确定一个K值（为了减小误差， 应取本国客货车紧急制动时算闸瓦压 力平均值,1982年颁布的牵规K值 按25KN计算。 将K值代入公式： 可算得在 不同初速下，各个速度 的 值，通常列成表，供计算时使 用。 h ),( 0 Kvvf h h 列车制动列车制动 中磷闸瓦换算摩擦系数表中磷闸瓦换算摩擦系数表 列车制动列车制动 的确定： 已知，每种制动机所对应的实 际K值已知，实际闸瓦摩擦系数 也可计算得到（为了计算方便，可忽 略速度项）。 则： ，通常也将 计算结果列表，供计算时使用。 h K h K h K h KK 列车制动列车制动 五、例题五、例题 东风4(货)

6、型内燃机车两台重联，牵引货物列 车，其中有重车50辆、空车25辆。机车计算重量 P135t。车辆标记载重均为50t，自重均为20t， GK型制动机，列车管定压是500kPa。求： 1、列车换算制动率； 2、在列车速度为80km/h时，施行常用制动， 列车管减压分别为60kPa和77kPa，列车速度为75、 55、35、15、5kmh时的单位制动力； 列车制动列车制动 计算步骤： v计算换算闸瓦压力 ； v求紧急制动换算制动率； v查表得常用制动系数 ，求得常用制动换算 制动率 ； v根据运行速度和初速查表得换算闸瓦摩擦 系数。 v计算制动力； v求减速力c； )/()( 0 kNNwibc j

7、 列车制动列车制动 计算结果： 列车制动列车制动 六、常用制动限速: 制动减速力与列车速度有关。 在一定的速度下，如果制动减速力为0， 则这个速度称为均衡速度。 均衡速度实质上是一种受列车制动能力 和常用制动减压量制约的一种限制速度， 称为“常用制动限速”，其值取决于坡 道的加算坡度、列车制动能力和常用制 动时的减压量r。 列车制动列车制动 第二节第二节 制动距离的计算制动距离的计算 一、列车制动过程分析： 实际情况： v无制动力的纯空走阶段: 从司机施行制动开始至第一辆车制动缸 压强开始上升为止，在这个阶段，列车 还在惰行。 列车制动列车制动 v全列车闸瓦压力由零上升到预定值的递增 阶段：

8、第一辆车制动缸压强开始上升开始至最 后一辆车的制动缸压力上升到预定值为 止。 v全列车的闸瓦压力保持稳定不变的阶段： 最后一辆车的制动缸压力上升到预定值 开始至列车停下为止。 列车制动列车制动 为方便计算所作的假设： v原因：第二阶段在计算上很难处理。 v假设：省略第二阶段，假定全列车的闸瓦都 是在某一瞬间同时压上车轮。 v结论：制动距离等于空走距离与有效制动距 离之和。 q假设能否成立，关键在于空走时间的选取。 ekb sss 列车制动列车制动 二、空走时间和空走距离的计算： 概念： v空走时间：从制动开始到假定全列车闸瓦 同时以最大压力压紧车轮的瞬间所经过的 时间，是为了计算方便而假定的一

9、个概念。 v空走距离：列车在制动空走时间内靠惯性 惰行的距离。 )(6 .3/ 0 mtVS kk 可查阅经验公式，可查阅经验公式， 包含坡度修正包含坡度修正 列车制动列车制动 空走时间的计算： v理论分析计算： v经验公式(以货车为例加以说明)： 货物列车： q注意：具体应用请参阅牵规；注意：具体应用请参阅牵规； )()1 . 01 ()0014. 08 . 2(sinrt jk )()05. 01 ()0045. 03 . 1 (sint jk 常用制常用制 动动 紧急制紧急制 动动 列车制动列车制动 三、三、有效制动距离的计算： 分段累计法（牵规规定）： v原理：划分很多速度间隔，在每个

10、速度间 隔内近似的认为闸瓦换算摩擦系数和单位 基本阻力不变，分别计算列车在每个间隔 的运行距离，然后求和。 v计算公式： )( 1000 )(17. 4 0 2 2 2 1 m i VV S jhh e 列车制动列车制动 一次等效法： v进一步假定闸瓦换算摩擦系数和制动时的 单位基本阻力在制动过程中部不随速度而 变 ； v距离等效摩擦系数和距离等效单位基本阻 力可计算得到，一般都将计算结果绘制成 表，用的时候按需要查取，见教材上表7 5、76和77； 列车制动列车制动 v计算公式： q空重车混编的距离等效单位基本阻力可将 表77查得的数值乘以空重车系数 。 )( 1000 )(17. 4 22

11、 0 m i VV S jshs z e 距离等效摩距离等效摩 擦系数擦系数 距离等效基距离等效基 本阻力本阻力 空重 空重 GG GG 2 列车制动列车制动 四、计算实例：（见教材） 例 设某货物列车由55辆重车编组而成， 换算制动率为0.30，在加算坡度为10的下 坡道以60 kmh速度下坡运行时施行紧急制 动。试按分段累计法和等效法分别计算其起 紧急和不起紧急时的制动距离。 解： v求空走时间、空走距离； v按等效法求有效制动距离； v求制动距离； 列车制动列车制动 有效制动距离分段计算表有效制动距离分段计算表 列车制动列车制动 例 DF4型内燃机车两台重联，牵引由 60辆重车编组而成的

12、货物列车。机车计算 重量P=135t，车辆标记载重均为50t，自 重20t，GK型制动机，列车管定压为 500kPa。求解下面两个问题： 1.列车运行速度为80km/h，在加算坡度为 10的下坡道上施行常用制动，列车管减 压量为60kPa，试计算列车速度降为 55km/h时的单位减速力。 2.在加算坡度为10的下坡道上以60km/h 的速度施行紧急制动，试用等效法计算其 制动距离。 列车制动列车制动 解： 1.求减速力 换算制动率： gGP K h h )( 1000 换算闸瓦压力换算闸瓦压力 DF4： 650kN 货车（货车（GK阀重车位）：阀重车位）：240 kN 列车制动列车制动 列车制

13、动列车制动 gGP Kh h )( 1000 358. 0 8 . 9)60702135( )602402650( h 减压量为60kPa时常用制动系数为0.33(查表）。 118. 0358. 033. 0 hchc 列车制动列车制动 列车制动列车制动 单位基本阻力： 制动力： )/(99. 15500025. 0550025. 01 . 1 2 0 kNN )/(00025. 00025. 01 . 1 2 0 KNNvv )/(11.17 118. 0145. 01000 1000 kNN b hch 列车制动列车制动 列车制动列车制动 单位减速力： )/( 1 . 9 )10(99.

14、111.17( )( 0 kNN ibc j 列车制动列车制动 2.求制动距离 空走距离： )(100 6 . 3 660 6 . 3 )(6 )10(05. 01)(60045. 03 . 1 ( )05. 01)(045. 03 . 1 ( 0 m tv s s int k k k 经验公式 （查阅牵规） 列车制动列车制动 有效制动距离： 制动距离： )(286 )10(6 . 1358. 0170. 01000 6017. 4 )( 1000 )(17. 4 2 22 0 m S m iw VV S e jshs z e )(386100286mSSS keb 列车制动列车制动 列车制动

15、列车制动 列车制动列车制动 第三节第三节 紧急制动限速和必需的紧急制动限速和必需的 最小制动率最小制动率 一、紧急制动限速的解算： 命题： v已知制动地点的坡度和制动距离（计算制 动距离），求紧急制动限速，即最大制动 初速。 求解方法： v制动距离公式的闸瓦摩擦系数和单位基本 阻力都与列车运行速度有关，在制动初速 未知的情况下无法计算。 列车制动列车制动 v试凑法： 先假定一个制动初速，变“求制动初速” 为“求制动距离”，并将算得的制动距 离与给定的制动距离相比较； 如算得的值较高，应取较低的初速再算 制动距离； 如算得的值比给定的值低得多，则应再 取较高的初速再算。 经过如此反复试算，直至算得的制动距 离等于或稍低于给定值为止，此时的初 速，就是该地段的制动限速。 列车制动列车制动 二、必需的最小制动率 命题： v已知制动初速和计算制动距离，求所需的 制动率。 用等效法计算： v求出有效制动距离： v所需的制动率 ： )( 6 . 3 0 m tV ss k bje s js e h iw S V 1000 17. 4 2 0 列车制动列车制动 分段累计法：就和求紧急制动限速相似， 要变求制动率为求制动距离，经过不断 试凑，才能解算出所需的换算制动率。 例题讲解（略） 列车制动列