列车运行过程模拟与分析.ppt

城市轨道交通系统运营管理
列车运行过程模拟与分析
对列车运行过程进行良好的设计是更好的满足运输需求并管理好城市轨道交通系统的基本要求。

列车运行过程中涉及到许多元素,列车运行计算旨在快速准确的计算列车在不同条件下的运行效果并加以评价。

本章介绍列车运行过程的影响因素、列车运行的基本原理,同时对相关软件进行介绍,最后通过案例进行说明。
列车运行过程影响因素
城市轨道交通系统列车运行基本原理
计算机模拟方法的应用
相关软件介绍
RAILSYS系统及应用
列车运行过程影响因素
列车的移动是在一个复杂多变的环境下,由众多因素作用的结果,既有动态因素又有静态因素。其中环境因素主要包括:
•线路条件•列车条件
•信号条件•供电参数
•计算原则
线路条件:线路是列车运行的基础,涉及到坡道、曲线、桥梁、隧道等土木问题,也有轨道电器等电气方面的问题。
列车条件:列车作为系统主要研究对象本身又是多变因素之一,涉及到机车类型(影响牵引及制动能力)、车辆类型及数量(影响列车质量、长度)等。
信号条件:信号影响着列车运行,列车运行特性又是确定信号机位置的重要方面。
供电参数:包括牵引供电方式、供变电所的位置及参数,重点针对电力牵引环境。
计算原则:如节能操作(注重经济性)、节时操作(注重效率)等。
城市轨道交通系统列车运行基本原理
列车运动原理
列车运行中受到多种力的作用,主要包括①牵引力F②列车基本阻力③线路附加阻力(坡道、曲线等阻力)④列车制动力B⑤车辆重力P⑥车钩作用力⑦其他作用力
牵引运行时车上合力为:
C=F-Wk(N)
单位合力为:

c=C/[(P+G)*g]=f-wk(N/kN)
上式中: F—轮周牵引力,N; Wk—列车运行总阻力,N;
P—动车计算总质量,t; G—拖车计算总质量,t;
f—单位轮周牵引力,N/kN;
wk—列车运行时单位总阻力,N/kN。
惰行时,牵引力为零, 作用于列车上的合力为:
C=-Wk(N)
单位合力为:
c=-Wk /[(P+G)*g]=-wk(N/kN)
制动时列车合力为:
C=-(B+Wk)(N)
单位合力为:
c=-(b+wk)(N/kN)
上式中:B—列车制动力; b—列车单位制动力
显而易见的是C<0时,列车减速运行;C>0时列车加速前进;
C=0时列车做匀速运行,根据牛顿定律可知:
C=ma(N)
a—列车加速度,m/ s²;m—列车质量,kg;计算方法为:
m=1000(P+G)(kg)
从而列车加速度为:
a=dv/dt=C/m=C/[1000(P+G)](m/s²)
若将加速度表示为km/h²,则有:
a=12960C /[1000(P+G)]=/(P+G)( km/h²)
亦: a=(km/h²)
换言之,作用于列车上每一单位合力(N/t) km/h²的加速度
实际上在考虑消耗的情况下,列车实际获得要低于上述数值,²,即:
dv/dt=(km/h²)
dt=dv/
∫dt=∫dv/
由于ds=vdt,故: ∫ds=∫vdv/
牵引计算时,一般将列车速度分为多个间隔ΔV, 用有限小的速度增量代替理论上无限小的速度增量dv,推导可得:
ΔS=S2—S1=(V2²-V1²)/(2*)(km)
或ΔS= 41(V2²-V1²)/c (m)

不难看出,所取的ΔS越小,计算到的速度与时间就越精确。
牵引力计算
动车借助其动轮和钢轨间的相互作用将牵引电机的扭矩转换为轮周牵引力,这种牵引力为列车提供前进的动力。
牵引力的产生
图8—1是车轮对钢轨之间相互作用的一种描述
v
Ri Mi

T Fi’
Fi’ fi
fi’ Pi