列车制动计算PPT课件

1、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： 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： 列车运行阻力列车运行阻力W； 制动工况： 制动力制动力B和列车运行阻力列车运行阻力W；第1页/共47页二、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。 基本阻力( ) ：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； 0W第2页/共47页 附加阻力： ：坡道阻力；

2、：隧道阻力； ：曲线阻力； 分为机车运行阻力 和车辆运行阻力 列车运行阻力 =机车运行阻力 +车辆运行阻力iWrWsWWW 第3页/共47页 单位阻力： 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 ; 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： 第4页/共47页三、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。 我国牵规规定的计算公式（具体计算可参阅新的牵规）： 例： 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第5页/共

3、47页 附加阻力： 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。 曲线阻力 :)/(kNNiwi)/(kNNRAwrA=700第6页/共47页 加算坡道阻力 : 加算坡道： 隧道阻力可参阅牵规；)/(kNNwwwriij ijjwi 第7页/共47页四、列车制动力： 实算法： 闸瓦压力不同，闸瓦摩擦系数也不同，如果列车中各种车辆的闸瓦压力不同，则计算相当繁琐。)(10002121nKnKKKKKB第8页/共47页 换算法： 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

4、个数值 。 KhhKKhhhhnhhhhKKKKB1000)(100021第9页/共47页 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） )/(1000kNNgGPKbhhhchhc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第10页/共47页 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),(0Kvvfhh第11页/共47页中磷闸瓦换算摩擦系数表中磷闸瓦换算摩擦系数表第12页/共47页 的确定： 已

5、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。hKhKhKhKK第13页/共47页五、例题 东风4(货)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； 第14页/共47页 计算步骤： 计算换算闸瓦压力 ；

6、求紧急制动换算制动率； 查表得常用制动系数 ，求得常用制动换算制动率 ； 根据运行速度和初速查表得换算闸瓦摩擦系数。 计算制动力； 求减速力c；)/()(0kNNwibcj第15页/共47页 计算结果：第16页/共47页六、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。 第17页/共47页第二节第二节 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： 无制动力的纯空走

7、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。 第18页/共47页 全列车闸瓦压力由零上升到预定值的递增阶段： 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。 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。 第19页/共47页 为方便计算所作的假设： 原因：第二阶段在计算上很难处理。 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。 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。 ekbsss第20页/共47页二、空走时间和

8、空走距离的计算： 概念： 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个概念。 空走距离：列车在制动空走时间内靠惯性惰行的距离。 )(6 .3/0mtVSkk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第21页/共47页 空走时间的计算： 理论分析计算： 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(sinrtjk)()05. 01 ()0045. 03 . 1 (sintjk常用制常用制动动紧急制紧急制动动第22页/共

9、47页三、有效制动距离的计算： 分段累计法（牵规规定）： 原理：划分很多速度间隔，在每个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。 计算公式： )(1000)(17. 402221miVVSjhhe第23页/共47页 一次等效法： 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 ； 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； 第24页/共47页 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. 42

10、20miVVSjshsze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GGGG2第25页/共47页四、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： 求空走时间、空走距离； 按等效法求有效制动距离； 求制动距离；第26页/共47页 q用等效法还是分段累计法，对制动距离计算值的用等效法还是分段累计法，对制动距离计算值的影响并不大。影响并不大。有效制动距离分段计算表有效制动距离分段计算表第27页/共47页

11、 例 DF4型内燃机车两台重联，牵引由60辆重车编组而成的货物列车。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。 第28页/共47页解：1.求减速力 换算制动率：gGPKhh)(1000换算闸瓦压力 DF4： 650kN 货车（GK阀重车位）：240 kN 第29页/共47页第30页/

12、共47页gGPKhh)(1000358. 08 . 9)60702135()602402650(h减压量为60kPa时常用制动系数为0.33(查表）。 118. 0358. 033. 0hchc第31页/共47页第32页/共47页 单位基本阻力： 制动力：)/(99. 15500025. 0550025. 01 . 120kNN)/(00025. 00025. 01 . 120KNNvv )/(11.17118. 0145. 010001000kNNbhch第33页/共47页第34页/共47页 单位减速力：)/( 1 . 9)10(99. 111.17()(0kNNibcj第35页/共47页2

13、.求制动距离 空走距离：)(1006 . 36606 . 3)(6)10(05. 01)(60045. 03 . 1 ()05. 01)(045. 03 . 1 (0mtvssintkkk经验公式（查阅牵规）第36页/共47页 有效制动距离： 制动距离：)(286)10(6 . 1358. 0170. 010006017. 4)(1000)(17. 42220mSmiwVVSejshsze)(386100286mSSSkeb第37页/共47页第38页/共47页第39页/共47页第三节第三节 紧急制动限速和必需的最小制动率紧急制动限速和必需的最小制动率 一、紧急制动限速的解算： 命题： 已知制动

14、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： 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。 第40页/共47页 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。第41页/共47页二、必需的最小制动率 命题： 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： 求出有效制动距离： 所需的制动率 ：)(6 . 30mtVsskbjesjsehiwSV100017. 420第42页/共47页 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） 第43页/共47页三、制动限速表和百吨重闸瓦压力表 为应用方便，用电子计算机将平