CN112883322B - 一种齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法，包括以下步骤：S1、对车辆重量进行预估算；S2、计算齿轨路段和粘着路段的列车起动阻力；S3、计算齿轨路段的列车起动牵引力和齿轨动轴数量；S4、计算粘着路段的列车起动牵引力，根据粘着系数计算粘着重量，并计算粘着动轴数量；S5、根据齿轨动轴数量和粘着动轴数量，计算轮周功率和牵引电机功率；S6、校核能否满足列车最大速度时剩余加速度要求、故障运行能力和故障救援能力、牵引电机功率选择是否合理、齿轮齿条最大受力选择是否合理。本发明提供了一种在齿轨加粘着混合线路运用、动力分散型动车组齿轨动力与粘着动力分配的计算方法，为齿轨列车的动力设计计算提供参考。

Description

一种齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法。

背景技术

齿轨铁路(Rack Railway)是一种登山铁路。一般铁路可以攀爬的斜坡坡度约为4％至6％，齿轨铁路在普通路轨中间的轨枕上，另外放置一条特别的齿轨。行走在齿轨铁路的机车车辆，配备了一个或多个齿轮，与齿轨啮合行走。这样机车车辆便能克服黏着力不足的问题，满足坡度高达48％的陡峭斜坡运行要求。

齿轨列车在国内刚起步，齿轨列车的动力分配计算方法还处于空白阶段，目前各大主机厂都在开展齿轨列车技术研究。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法解决了齿轨列车的动力分配没有合适的计算方法的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法，包括以下步骤：

S1、对车辆重量进行预估算；

S2、根据车辆估算重量、齿轨路段加速目标速度、粘着路段加速目标速度、Davis公式常数、齿轨路段最大坡道千分数分别计算齿轨路段和粘着路段的列车起动阻力；

S3、根据齿轨路段的列车加速目标速度时的列车起动阻力、齿轨路段起动平均加速段、车辆重量、回转质量系数计算齿轨路段的列车起动牵引力，并根据齿轨路段的列车起动牵引力、齿轮齿条最大允许受力计算齿轨动轴数量；

S4、根据粘着路段的列车加速目标速度时的列车起动阻力、起动平均加速段、车辆重量计算粘着路段的列车起动牵引力，根据粘着系数计算粘着重量，并根据粘着路段的列车粘着重量和最大允许轴重计算粘着动轴数量；

S5、根据齿轨动轴数量和粘着动轴数量，计算轮周功率和牵引电机功率；

S6、校核能否满足列车最大速度时剩余加速度要求、故障运行能力和故障救援能力、牵引电机功率选择是否合理、齿轮齿条最大受力选择是否合理。

进一步地：所述步骤S1中车辆重量的计算公式为：

M＝Mc+R×Mr/1000

上式中，M为车辆重量，Mc为车辆自重，R为旅客数量，Mr为旅客和行李的平均重量。

进一步地：所述步骤S2中齿轨路段的列车起动阻力的计算公式为：

上式中，W_zq为齿轨路段的列车起动阻力，g为重力加速度，v_zq为齿轨路段加速目标速度，a、b、c为Davis公式常数，i为齿轨路段最大坡道处的坡度千分数。

进一步地：所述步骤S2中粘着路段的列车起动阻力的计算公式为：

上式中，Wv_q为粘着路段的列车起动阻力，g为重力加速度，v_q为粘着路段加速目标速度，a、b、c为Davis公式常数。

进一步地：所述步骤S3中齿轨路段的列车起动牵引力的计算公式为：

F_zq＝M×10³×(1+γ)×a_zq+W_zq

上式中，F_zq为齿轨路段的列车起动牵引力，γ为列车回转质量系数，a_zq为齿轨路段起动平均加速度。

进一步地：所述步骤S3中齿轨动轴数量的计算方法为：

n_z＝F_zq/F_zmax

上式中，n_z为齿轨动轴数量，F_zmax为单个齿轮齿条最大允许受力；

若单个齿轮齿条最大允许受力未知，可采用总轴数减去粘着动轴数确定齿轨动轴数。

进一步地：所述步骤S4中粘着路段的列车起动牵引力的计算公式为：

F_q＝M×10³×(1+γ)×a_q+Wv_q

上式中，F_q为粘着路段的列车起动牵引力，γ为列车回转质量系数，a_q为粘着路段起动平均加速度；

所述粘着重量的计算公式为：

G＝F_μ/(μ×g)/10³

上式中，G为粘着重量，F_μ为粘着牵引力，μ为粘着系数，g为重力加速度；所述粘着动轴数量的计算公式为：

n_n＝G/Q

上式中，n_n为粘着动轴数量，Q为最大轴重。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种在齿轨加粘着混合线路运用、动力分散型动车组齿轨动力与粘着动力分配的计算方法，为齿轨列车的动力设计计算提供参考。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法，包括以下步骤：

S1、对车辆重量进行预估算；车辆重量的计算公式为：

M＝Mc+R×Mr/1000

上式中，M为车辆重量，Mc为车辆自重，R为旅客数量，Mr为旅客和行李的平均重量。

S2、根据车辆估算重量、齿轨路段加速目标速度、粘着路段加速目标速度、Davis公式常数、齿轨路段最大坡道千分数分别计算齿轨路段和粘着路段的列车起动阻力；

齿轨路段的列车起动阻力的计算公式为：

上式中，W_zq为齿轨路段的列车起动阻力，g为重力加速度，取值为9.81N/kg，v_zq为齿轨路段加速目标速度，a、b、c为Davis公式常数，根据类似车型选取，i为齿轨路段最大坡道处的坡度千分数。

粘着路段的列车起动阻力的计算公式为：

上式中，Wv_q为粘着路段的列车起动阻力，g为重力加速度，v_q为粘着路段加速目标速度，a、b、c为Davis公式常数。

S3、根据齿轨路段的列车加速目标速度时的列车起动阻力、齿轨路段起动平均加速段、车辆重量、回转质量系数计算齿轨路段的列车起动牵引力，并根据齿轨路段的列车起动牵引力、齿轮齿条最大允许受力计算齿轨动轴数量；

齿轨路段的列车起动牵引力的计算公式为：

F_zq＝M×10³×(1+γ)×a_zq+W_zq

上式中，F_zq为齿轨路段的列车起动牵引力，γ为列车回转质量系数，一般取值为0.06，a_zq为齿轨路段起动平均加速度。

齿轨动轴数量的计算方法为：

n_z＝F_zq/F_zmax

上式中，n_z为齿轨动轴数量，按偶数取整，F_zmax为单个齿轮齿条最大允许受力；

若单个齿轮齿条最大允许受力未知，为尽量降低该最大受力，可采用总轴数减去粘着动轴数确定齿轨动轴数，并计算出该配置下单个齿轨与齿条之间的受力作为齿轮与齿条的设计输入。

S4、根据粘着路段的列车加速目标速度时的列车起动阻力、起动平均加速段、车辆重量计算粘着路段的列车起动牵引力，根据粘着系数计算粘着重量，并根据粘着路段的列车粘着重量和最大允许轴重计算粘着动轴数量；

粘着路段的列车起动牵引力的计算公式为：

F_q＝M×10³×(1+γ)×a_q+Wv_q

上式中，F_q为粘着路段的列车起动牵引力，γ为列车回转质量系数，a_q为粘着路段起动平均加速度；

所述粘着重量的计算公式为：

G＝F_μ/(μ×g)/10³

上式中，G为粘着重量，F_μ为粘着牵引力，取值为F_q，μ为粘着系数，g为重力加速度；

所述粘着动轴数量的计算公式为：

n_n＝G/Q

上式中，n_n为粘着动轴数量，按偶数取整，Q为最大轴重。

S5、根据齿轨动轴数量和粘着动轴数量，计算轮周功率和牵引电机功率，并核实牵引电机能否满足要求。

S6、校核能否满足列车最大速度时剩余加速度要求、故障运行能力和故障救援能力、牵引电机功率选择是否合理、齿轮齿条最大受力选择是否合理。

本发明提供了一种在齿轨加粘着混合线路运用、动力分散型动车组齿轨动力与粘着动力分配的计算方法，为齿轨列车的动力设计计算提供参考。

Claims (2)

1.一种齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对车辆重量进行预估算；

S2、根据车辆估算重量、齿轨路段加速目标速度、粘着路段加速目标速度、Davis公式常数、齿轨路段最大坡道千分数分别计算齿轨路段和粘着路段的列车起动阻力；

所述步骤S2中齿轨路段的列车起动阻力的计算公式为：

上式中，W_zq为齿轨路段的列车起动阻力，M为车辆重量，g为重力加速度，v_zq为齿轨路段加速目标速度，a、b、c为Davis公式常数，i为齿轨路段最大坡道处的坡度千分数；

所述步骤S2中粘着路段的列车起动阻力的计算公式为：

上式中，Wv_q为粘着路段的列车起动阻力，g为重力加速度，v_q为粘着路段加速目标速度，a、b、c为Davis公式常数；

S3、根据齿轨路段的列车加速目标速度时的列车起动阻力、齿轨路段起动平均加速段、车辆重量、回转质量系数计算齿轨路段的列车起动牵引力，并根据齿轨路段的列车起动牵引力、齿轮齿条最大允许受力计算齿轨动轴数量；

所述步骤S3中齿轨路段的列车起动牵引力的计算公式为：

F_zq＝M×10³×(1+γ)×a_zq+W_zq

上式中，F_zq为齿轨路段的列车起动牵引力，γ为列车回转质量系数，a_zq为齿轨路段起动平均加速度；

所述步骤S3中齿轨动轴数量的计算方法为：

n_z＝F_zq/F_zmax

上式中，n_z为齿轨动轴数量，F_zmax为单个齿轮齿条最大允许受力；

若单个齿轮齿条最大允许受力未知，可采用总轴数减去粘着动轴数确定齿轨动轴数；

S4、根据粘着路段的列车加速目标速度时的列车起动阻力、起动平均加速段、车辆重量计算粘着路段的列车起动牵引力，根据粘着系数计算粘着重量，并根据粘着路段的列车粘着重量和最大允许轴重计算粘着动轴数量；

所述步骤S4中粘着路段的列车起动牵引力的计算公式为：

F_q＝M×10³×(1+γ)×a_q+Wv_q

上式中，F_q为粘着路段的列车起动牵引力，γ为列车回转质量系数，a_q为粘着路段起动平均加速度；

所述粘着重量的计算公式为：

G＝F_μ/(μ×g)/10³

上式中，G为粘着重量，F_μ为粘着牵引力，μ为粘着系数，g为重力加速度；

所述粘着动轴数量的计算公式为：

n_n＝G/Q

上式中，n_n为粘着动轴数量，Q为最大轴重；

S5、根据齿轨动轴数量和粘着动轴数量，计算轮周功率和牵引电机功率；

S6、校核能否满足列车最大速度时剩余加速度要求、故障运行能力和故障救援能力、牵引电机功率选择是否合理、齿轮齿条最大受力选择是否合理。

2.根据权利要求1所述的齿轨列车粘着与齿轨动力分配计算方法，其特征在于，所述步骤S1中车辆重量的计算公式为：

M＝Mc+R×Mr/1000

上式中，M为车辆重量，Mc为车辆自重，R为旅客数量，Mr为旅客和行李的平均重量。

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