1、西南交通大学硕士学位论文基于预测控制理论的机车节能运行控制系统的研究姓名：庄会华申请学位级别：硕士专业：电气系统控制与信息技术指导教师：郭世明20090501西南交通大学硕士研究生学位论文第页”，。，西南交通大学硕士研究生学位论文第页：；西南交通大学曲南爻逋大罕学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在年解密后适用本授权书；不
2、保密囹，使用本授权书。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：豇会珲指导老师签名：哳日期： 。， 弓日期：亭即争。西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：本文工作的创新点是将预测控制的思想运用于列车节能运行的控制系统中，通过速度 预测模型、滚动优化、反馈校正对列车的节能运行速度进行预测；在速度预测的过程中，采用逆向思
3、维，根据列车运动方程式及末区间的终点限速反算中间区间及初始区间列车节能运行的速度，利用当前的预测方案与反算的交点作为机车节能运行的工况转换点；以列车运行的典型区间为例对列车节能运行速度预测进行了仿真研究。虚全孝；多西南交通大学硕士研究生学位论文第页第章绪论机车节能运行研究的意义节能降耗，无 论何时都是一个重要课题，尤其是在能源日益紧张的今天，更具有十分重要的意义。众所周知， 铁路运输部门是国家最大的耗能单位之一，其节能问题 的研究具有重要意义。 铁路运输部消耗的能源总量十分巨大，据测算，至年，铁路换算周转量将达到亿吨公里，匕年增长近亿吨公里，能源消耗总量将从年的万吨标准煤增加到万吨，铁路行业节
4、能任务十分艰巨。 铁路节约能源消耗具有全国的意义，它也是铁路工作提高经济效益极为重要的方向。机车是铁路运输的牵引动力，也是能源消耗大户，其消耗的能源占总运营支出的一半以上。它的能耗分为有效消耗和无效消耗。所谓有效消耗指担当动力牵引时所必须的动力消耗及一些必要的辅助准备工作消耗，而无效消耗则是指在一些无效等待时间内的能源消耗等，因此如何降低无效消耗就是节约能源的关键幢。铁道部明确提出“十一五铁路主要节能目标是：到“十一五期末，铁路单位运输收入能耗比“十五期末降低，由年的吨标准煤万元，下降到吨；铁路牵引成品油消耗量下降万吨。铁路运输能耗总量增长幅度低于换算周转量的增长幅度，铁路行业实现以电代油万吨
5、。在铁路各部 门中，运输部门能耗占铁路能耗的以上，而列车牵引能耗占铁路能耗的。所以铁路节能工作必须抓住这一主要环节。今年来，伴随着铁路客货运输的迅猛发展， 铁路能耗逐年增大，客 观上存在着大量能源利用率偏低现象。研究如何使铁路列车更加节能地运行具有重要的意义。铁路运输的能量消耗主要体现在机车牵引列车运行过程中，在既定的运行图、列 车编组计划等运营管理状况下，同车在规定的时间内完成规定的运输距离存在着多种不同的操纵方法，而不同的操纵方法直接导致列车运行能耗不同。因此如何找出能耗最小的列车控制方案成为了一项重要的研究课题。目前机 车司机在操纵中还存有许多浪费能源的地方，节能降耗的空间任然很大。当前
6、，国家正在加快建设资源节约型、 环境友好型社会，要求 铁路要进一步加大节能减排的工作力度。西南交通大学硕士研究生学位论文第页国内外的研究现状和发展列车节能控制问题的研究在国内外都受到了广泛的关注。南澳大学的教授与我国安徽大学的程家兴教授共同建立了离散手柄位的列 车节能模型，利用优化理论中条件对该模型进行了求解口吲。以色列大学的教授及其合作者以连续的手柄位 为控制变量建立了节能控制模型，采用最优控制理论极大值原理对模型进行了分析，并求出最优的列车控制方案盯。新加坡国立大学的，教授对列车运行惰行点位置进行研究，通过遗传算法进行求解出最优的列车惰行的运行方案呻，。北方交通大学毛保华教授领导的研究小组
7、开发了列车运行仿真系统，该系统以“减少不必要的制动等专家知识为指导原则，通过计算机仿真实现了列车节能控制西。西南交通大学的金炜东教授及其合作者的研究中，将列车运行区间划分为若干个典型区间，每一个典型区间为一个起伏坡道（由上坡、平坡、下坡组 成），金教授认为在典型区间内优化的列车操纵序列为最大牵引一匀速一惰行一必要时的制动，当列车在典型区间运行时间固定，且进入典型区间及离开典型区间的列车速度固定时，优化的列车操纵序列唯一，因此以不同典型区间列车运行时间作为优化变量，利用遗传算法进行求解叫。此外其他一些专家学者也对该问题进行了研究。年代以来，澳大利亚、德国、匈牙利、丹麦、英国、日本、前苏联、美国等
8、许多国家在列车节能操纵方面进行研究和试验，总结节能的列车操纵方式，并应用微机技术研制开发列车优化操纵的微机指导系统、微机控制系统、操纵模拟系统等。从各国报导的运用情况看，列车优化操纵的节能效果一般为。有的还对列车优化操纵的节能规律进行了理论研究。如南澳工学院的研究结果，对于平道或坡度变化很小的线路，理论上证明了存在最优的操纵序列为“最大加速、匀速运行、惰行、最大制动”训。我国铁路科技工作者根据我国铁路运营情况也开展了列车操纵优化方法的研究工作。北方交通大学采用离线优化计算和在线模糊控制相结合的方法，研制了以单片机控制的车载优化操纵微机指导系统，并经过了装车运行试验。这些工作为研究建立适应我国列
9、车运行环境的优化操纵方式起到积极的探索和推动作用。近年来，路局在优化能源消耗结构、提高 资源和能源利用效率、降低铁路运输成本，改善 铁路环境方面做了大量的工作，取得了显著的成效。但由于新线开通，列 车提速、客货列车工作量不断增加，机 车换型及牵引方式发西南交通大学硕士研究生学位论文第页生变革，高单 耗运输种别【作量增加， 电价和油价上涨等客观因素的影响，运输能耗量及成本增加，直接影响到了路局经营管理目标，为此重视节能降耗工作，抓好节能工作的定位目标，即重点抓好机车节能降耗工作，成了很受关注的课题之一。比如郑州局在年结合各机务段机车牵引区段的牵引重量、线路坡度、机车型号等，制定了一系列节能降耗办
10、法和考核措施，有效降低了机车能耗。该局组织各机务段对机车长交路、高坡地段行车、双机牵引等关键环节的操纵办法进行调研攻关，制定了“慢行地段速度控制”“重联机车操纵”等办法，同时明确了机车运行中的能耗控制关键点。新乡机务段还定期开展规范行车操纵活动，邀 请优秀节能机班介绍机车操纵经验。而成都铁路局机务处与重庆南机务段联合研制成功了机车主变压器风机节能装置来减少能耗。福州机务段为了做好机车节能工作，对电力机车主变压器风机进行了节能技改，安装型主变压器风机节能控制器。所以在能源日益紧缺的情况下，研制机车节能控制装置具有非常重要的意义。近年来计算机控制技术、通信技术、信号技术的飞速发展为机车多种运行控制
11、方式的实现提供了技术保障。预测控制是近几年来受到人们普遍关注的一类新型控制，由于它在实际应用中所表现出的建模容易、鲁棒性好和在线调整方便等优点，是解决复杂大滞后控制问题的一个有效途径。预测控制的产生，是复杂工业系统实现优化控制的需要，具有很多适合工业环境的优点，所以从一开始就受到国内外专家学者的关注。不管什么形式的预测控制算法，都建立在多步预测， 滚动优化、反馈校正这三项基本原理之上们。通过对列车优化操纵技术的研究，人们对列车的操作方式有了更深的理解，预测控制技术的发展为操纵方案优劣的比较和选择提供了更好的方法。机车节能运行控制系统实时采集列车运行状态，结合线路数据智能地分析，预测判断并确定出
12、合理、可行的节能运行方案， 辅助司机完成规定线路上的节能运行。论文的内容和主要工作本课题主要研究内容是在一定的机车、车辆、 线路等硬件环境下和既定的运行图、列 车编组计划等运营管理状况下，使用适当的牵引计算模型对采集的信息进行计算；根据节能优化操纵策略选择合适的列车节能运行方案；将当前运行环境和前方所有因素考虑在内的情况下，建立预测控制模型，通过滚动优化，反 馈校正， 对 机车的节能运行速度进行预测，绘制列车节能运行西南交通大学硕士研究生学位论文第页的速度一距离曲线并对预测控制系统进行仿真验证。通过建立列车优化操纵的微机指导系统，从而指导司机在保证列车运行安全、平稳、正点的前提下，寻求用能耗较
13、少的运行方式操纵机车运行，以实现节能的目的。主要工作内容包括：研究列车 运行的基本数学模型，根据列车牵引计算规程分析列车的力学模型、列车作用力的计算、能耗的计算及列车运行中线路数据的简化，以改型机车为基础计 算机车的牵引力、制 动力、列 车阻力以及列车合力。这些计算结果将用于机车节能运行速度的预测计算中。对机车的 优化操纵进 行分析，总结出列车的节能优化操纵原则和方法，按照“安全、正点、节能、多拉的原则设计机车节能运行的优化操纵方案。机车节能运行速度的预测中，要根据这些优化操纵策略选择合适的节能运行方案。深入研究了预测控制理论并将预测控制的思想运用于机车节能运行速度的预测；建立了机车节能运行控
14、制模型，分析了列车出坡速度的确定及恒速运行，给出了列车节能运行工况转换点确定的方法。根据牵引 计算并结合节能优化操纵策略利用预测控制算法对机车的节能运行速度进行预测，以列车运行的典型区间为例进行了速度预测的仿真研究，绘制机车节能运行的速度距离曲线。分析了系统的功能组 成及主要功能， 给出了系统通信模块的硬件电路图，及系统功能 软件程序的流程图。西南交通大学硕士研究生学位论文第页第章列车运行的基本数学模型列车牵引计算规程是铁路重要的基础技术规范，它规定了牵引计算的基本原则、方法、计算公式并提供了大量相关的数据资料，是机车节能运行控制系统牵引计算的重要理论依据。列车牵引计算的中心环节是研究列车运行
15、过程中发生的对列车运行有直接影响的各种外力与列车加减速度的相互关系，从而得出列车运行速度、运行距离、运行时间及牵引重量之间的对应关系钔。因此要实现列车的节能运行，首先要根据不同的线路情况，研究列 车运行过程中作用在列车上的各种外力，得到相应的列车加减速度，再据此进行列车运行速度时分的解算，进而控制列车的运行。列车的运动方程列车是在具有坡道和弯道的轨道上依靠机车的粘着牵引力行驶，由于列车运行坡道的长度远远大于列车的车长，故可以将列车作为一个质点处理钊，其运动方程可用牛顿第二定律表示如下：生：亭出（）出出（）式中作用于列车上的单位合力（砌）；亭。 一加速度系数；，一回转质量系数， 对 于旅客与货运
16、列车一般取；一列车运行速度（）；一列车运行距离（）。公式（）（）是以时间为变量的函数，而坡道、限制速度等是距离的函数，如果以距离为变量则公式（）（）可以表示为：咖亭，出出，（）（）列车运行工况可以分为牵引、惰行、 动力制动和空气制动多种情况，列西南交通大学硕士研究生学位论文第页车运行的工况不同，作用于列车上的合力也不相同，合力由公式（）（）表示：（）一（）一（）（牵弓工况：（）口（）（）一（）（）（惰行工况：（）（）一钆（）一）一（）（动力制动工况：（）一，（）（）一（）一（）一（）（紧急铝动况（）（）（），（）一）（）（常用制动工况：）一，（）（）式中厂）一施加在列车上的单位动力；口）一列车
17、单位牵引力，由列车牵引特性确定，是速度的函数：（）一列车单位运行阻力，是速度的函数，可以由式（）表示（）口，、，（）式中、为经验常数，不同型号的机车及客车取值不同；）一坡道阻力，由线路的实际坡道、曲线折算坡度、隧道折算坡度决定，是距离的函数；玩）一单位 动力制动力，由动力制动特性确定，是速度的函数；（，）一最大单位空气制动力，由列车制动机特性确定；卢）一单位空气制动 力，由列 车制动机特性确定。由于（），（），钆），（），（）都是速度函数，（）是距离的函数，单位合力是速度和距离的函数，而且不同工况下的表达式不同。所以由（）（）可以知道速度和距离的关系是不连续的非线性函数。为了表达方便将列车运动
18、方程用下述一般形式描述：，三二一，）一宇（厂（，）一（）一（）邪 （）考虑到列车的编组长度，以整列车作为一个质点进行计算和以列车的每节车厢作为质点进行计算时，列车在区间上的运行速度曲线与实际运行情况相差甚远，故将列 车简化为以每节车厢为一个质点且质点间没有相对运动（即所有的机车车辆具有相同的运行速度）的多质点系进行计算，因此公式（一）中的（）用下式（）表示：（螺喇（）西南交通大学硕士研究生学位论文第页式中。机车车辆总数；）一第 节车的坡道阻力。列车牵引计算的力学模型运行中的列车所受到的外力是多种多样的，而且随着列车的工作状况的不同（牵引、惰行、制动工况），线路纵断面的变化（曲线、坡道、隧道），
19、以及在施行制动时制动力的大小等诸多因素的变化而变化。常规的牵引计算过程是将整个列车当成一个质点来分析作用在其上的各种作用力。在列车运行的过程中，作用在列 车上的总合力（单位：）是机车牵引力、列车总阻力和列车总制动力的代数和，即（）式（一）中，机车牵引力的大小由 专门试验 得出，其数 值可以通过查取机车牵引特性曲线获得。列车总阻力按照阻力产生的原因分为基本阻力和附加阻力彬。基本阻力是列车运行过程中始终存在的阻力，它的大小与运行速度大小有直接关系。相反，附加阻力肜只是个别情况下发生的阻力，包含了坡道阻力、曲线阻力及隧道附加阻力等。为了简化计算，所有的附加阻力都可以折算成统一的加算坡道阻力。列车的总
20、制动力一般包括了空气制动力和动力制动力。空气制动力的大小不仅与列车管减压量有关，而且与列车的编组及闸瓦类型也有着密切的关系。动力制动力大小的确定与机车牵引力过程类似，是通过查取由专门试验得出的机车动力制动特性曲线来获得。把平均到列车每千牛重力上的合力称为单位合力，其单位是，。 “；竺兰！垡。（）。，昌一一丹（）（）。（）式中厂一机车单位牵引力；一列车单位阻力，包括单位基本阻力和加算坡道阻力；一列车单位制动力；一机车牵 引力；彤一列车运行阻力；曰一列车运行制动力；、一机车、车辆质量。除了运行阻力外，牵引力和制动力并不是每时每刻都作用在列车上。单位合力的组成按列车的运行阶段及机车工况可以分为以下几
21、种情况：西南交通大学硕士研究生学位论文第页（）列车起动或途中运行阶段，列 车处于牵引工况 时 （）列车途中运行阶段，列车处于惰行工况时一一（）列车途中运行或停车阶段，列 车处于制动工况 时紧急制动“一（）常用制动“一（段）动力制动，一（，）式中统一常用制动系数；钆一机车单位动力制动力。（）（）（）（）（）列车作用力计算列车的运行是由作用于列车的外力引起的。列车运行中，作用于列车上的外力主要有种，即列车牵引力、列车阻力、列车制动力，这些力不是同时作用于列车上的，而是依列车的运行状态不同，其中的某些力分别作用于列车。各种外力的合力决定了列车的运行状态，是直接影响列车运行的主要因素。列车运行速度的
22、预测很大部分是根据线路纵断面对列车作用力的计算。机车牵引力计 算机车牵引力是与列车运行方向相同并可由司机根据需要调节的外力。将牵引电动机牵引力和粘着牵引力与速度的关系绘在一张图上，就构成了电力机车牵引特性曲线。在 计算实际的牵引力或电阻制动力时首先根据给定级位找出对应的牵引力曲线，然后在该曲线上就可以直接确定给定速度下机车牵引力的大小。列车牵引计算规程提供的机车牵引特性曲线只是部分手柄级位的特性曲线甚至是外包线，软件计算时只能以此为依据进行插值运算。如图中（）所示。具体计算步 骤如下 剐：（）查出最接近待计算手柄位的两个手柄位，设较高级位为，较低级位西南交通大学硕士研究生学位论文第页为：他 们
23、对应 的与粘着 牵引力交点处的速度为（，），（，：，），则该手柄位与粘着曲线的交点速度值为（，）（：，）盟譬掣也：）（）一式中（，）一手柄位与粘着曲线交点的速度；（。，），：，）一分别为手柄位，。，：与粘着曲线交点处对应速度。（）计算待计算手柄位与粘着曲线交点对应速度的牵引力值，计算方法如下：（，），（。，（，）三！垒厶三芋上雩！脚：）（）（）计算高手柄位与粘着曲线交点对应牵引力上待计算手柄位的速度，即： ，），（。，）丛量坐上垡掣）（）（）计算高手柄位与粘着曲线交点对应速度上待计算手柄位的牵引力值，计算方法如下：（，）；（：，。，）（，（，）（，（）（一，：） （）（）以上述点，）（，），罡
24、（，（，），：，），（。，），（，。，）”为基础可以确定一条抛物线，即：，（，。，；譬毛三三；！；：；筹：善乏：；揣、式中，一为待计算手柄位的计算速度；似例一为待计算手柄位计算速度对应的牵引力值。对于该手柄位上大于（，）的其他任意速度下手柄位的牵引力，一般可以先查出其前后最相近的两个手柄位，。与，：的牵引力。）与：），有（）（：）！紫（”（）西南交通大学硕士研究生学位论文第页。 五。，。、 、；，屹（）机车牵引力插值计算（）机车动力制动力插值计算图插值计算改型机车牵引力的 计算根据牵规，利用公式（）计算机车运行牵引力。凡。三（）（）式中朋一电机台数； 峨行速度，；【懈引电机电压，；辑引电机电流
25、，（， 为牵引电动机功率）；牵 引电动机效率；瑁一齿轮传动效率；一单位换算系数（）【。对于列车在整个区间运行时，可以把列车运行过程分成起动、牵引、惰性和制动四个阶段进行考虑。（）列车起动阶段列车的起动过程是一个复杂的随机过程，不仅由于轴承的正常润滑状态的滞后建立（对滑动轴承尤其如此）、轮轨间流动摩擦阻力的加大等因素，还由于车钩间隙状态不同以致各动车与拖车拉紧起动的复杂过程。由于列车起动的复杂性，我 们在计算起动牵引力时不能根据机车牵引力特性公式计算，西南交通大学硕士研究生学位论文第 页规定在列车起动时，可以按改型机 车起动牵 引力为。（）列车牵引运行阶段列车在牵引过程中，牵引电动机分别工作在满
26、磁场及、级削弱磁场情况下。牵引电动机工作在满磁场时，根据牵引特性计算公式（）进行牵引力计算。公式（）中，对于改型机车，参数如下：历一电机台数，对八轴车为；广运行速度，可通过箱采集获得，；（引电机电压，在机车上采集，；撙引电机电流，在机车上采集，：私牵引电动机效率，采用型牵引电动机为轴悬式双侧斜齿轮传动，效率为；珂厂齿轮传动效率，一般取；将以上数值代入（）式并化简得：型卫一（）” 、（）由公式（）可知，只要采集机车上牵引电机电压、电流以及运行速度，就可以求出机车实时牵引力。（）惰性阶段列车在惰行工况时断开牵引电动机的支路，是牵引电动机不处在并联状态，但是由于 电机剩磁的存在，此时牵引电动机仍产生
27、很小的电流，列车在惯性作用下继续前进，此时牵引力近似为零。（）制动阶段列车在电气制动状态下运行时，牵引电动机将机械能转化为电能，此时电机处于发电机状态，牵引力也近似为零。列车阻力计算基本阻力影响列车运行基本阻力的因素很复杂，其中最主要的是机车、车辆零部件间，机车、 车辆表面与空气和车轮与钢轨间的相互摩擦和冲击。基本阻力难以用理论公式推导出计算公式，只能使用通过大量试验综合得出的试验公式进行计算。 单位基本阻力（）的计算公式一般形式如下：一口（）西南交通大学硕士研究生学位论文第 页式中一列车 运行速度（），当， 时 ，取，计算；、各型机车车辆系数，改型机车单位基本阻力计算公式系数为，；，。单位基
28、本阻力是关于列车运行速度的一元二次函数。附加阻力由于线路条件的影响，机车车辆在坡道、曲 线上和隧道内运行时除了基本运行阻力外，还会产生额外的阻力。理 论分析表明，机 车、 车辆的单位坡道阻力，乜）在数值上正好等于所处坡道的坡度千分数，即睨。（）。（）（）厶式中坡道坡度，上坡取正值，下坡取负值。：，一坡段终、始点标高（）：厶一实测坡段长度（）。曲线阻力）也可以折算为坡度千分数，其试验公式为。嵋。（）式中口一曲线中心角（偏角）；，一曲线中心角所对的弧长，或称曲 线计算长度。在工务部门提供的数据文件中，曲线长度，是指从起缓和曲线始点到终缓和曲线终点间的长度，即：一乞，乞（）式中乞一起缓和曲线长度；一
29、圆 曲线长度；乞一终缓和曲线长度。隧道内有限制坡道时，附加单位空气阻力为：比，；隧道内无限制坡道时，附加单位空气阻力为：一弘（）（）西南交通大学硕士研究生学位论文第页式中一隧道长度。匕一列车在隧道内的运行速度。为便于计算，将所有单位附加阻力加在一起，称为单位加算坡道阻力：，（）列车全阻力列车总阻力 为列车运行基本阻力与附加阻力，计算公式为：一俨以）（尸）（）式中以、以一分别为机车、 车辆运行单位基本运行阻力；，一分别为 机车、车辆总质量；一加算坡度千分数。加算坡道阻力与列车运行速度无关。由式可知，在加算坡度一定的条件下，列车总 阻力也是关于列车运行速度的一元二次函数。随着列车运行过程中加算坡度
30、不断变化，列车总阻力函数也将相应改变。改型机车阻力计算（）启动阻力计算改型机车主要设计 用作牵引货运车辆，所以在此只考虑货车车辆，对客车车辆不作研究。利用公式（） 计算列车启动总全阻力以：（峨）（以）（）（）式中，一分别为机 车计算重量和牵引重量，；。一启动地点加算坡度千分数；：一机车启动单位基本阻力，；：一车辆启动单位基本阻力，；改型机车及货车车辆 参数如下：计算重量取值；牵引重量，单位。由于牵引重量的计算是以计算出列车阻力为条件，所以在计 算列车阻力时， 牵引质量可通过箱采集出，该数值是由司机根据实际吨位自行输入，产生的误差在允许的范围内。取；西南交通大学硕士研究生学位论文第页机车启动单位
31、基本阻力以根据牵规取；车辆启动单位基本阻力以：现在滚动轴承货车已占以上，在不，能确定确切比例时，可以全部按滚动轴承计算，所以该值默认为删：启动地点加算坡度千分数。，按牵规方法计算。将以上数值代入公式（），可得机车牵引货车启动总全阻力计算公式为：【（。）（。） 。（）（）运行阻力计算本计算只考虑机车牵 引货车车辆，对客车车辆 不作研究。利用下列公式计算列车运行总基本阻力。“】（姒）（）式中以、以一分别为机车、 车辆运行单位基本阻力，。改型机车及货车车辆 参数如下：、与列车启动阻力公式中各参数的求解方法相同；机车运行单位基本阻力以，由公式以计算出（一机车运行速度，可通过箱采集速度信号）。货车运行单
32、位基本阻力“：根据货车类型由公式（）（）计算出：空货车：（）重货车：滚动轴承滑动轴承油罐专列以一以（）（）以一（）油罐车与其它货车混编时，按滚动轴承货车基本阻力公式计算；滚动轴承与滑动轴承货车混编时，车辆的平均单位基本阻力成应按各自的重量百分西南交通大学硕士研究生学位论文第 页比加权平均计算。但 现在滚动轴承货车己占以上，在不能确定确切比例时，可以全部按滚动轴承计算。综上，改型机车牵 引货车运行总基本阻力计算公式为：（）（成）埘（）公式中“根据滚动轴承、滑动轴承还是油罐专列车辆选择不同的计算公式，默认为滚动轴 承列车。改型机车牵引货车 运行总全阻力计算公式为：一（以）（川。）（）式中牵引重量，
33、根据列车启动阻力公式中的计算方法求解；“一（“默认为滚动轴承列车计算）；一加算坡度千分数。列车制动力计 算机车动力制 动力计算电力机车利用电动机的可逆原理，当制动时，将牵引电动机变成发电机，动轮在列车惯性力作用下，带动传动齿轮使电动机的转子发电，把列车动能转化成电能从而形成制动力，动力制动仅作为调速制动使用网，当验算列车在下坡道运行的最高允许速度或计算列车进站制动时，均不应将动力制动力计算在内。机 车动力制动曲线仅提供外包线，机车动力制动力可按照外包线对应的手柄级位进行等分处理（如图（）所示），计算公式为郇：弓勿一（）改型机车制动力计算（）机车动力制动力计算改型机车采用加馈电 阻制动，控制方式
34、只采用准恒速一制 动电流限制的特性控制方式。电力机车的电制动特性的优劣，由轮轴制动力的大小及维持 值基本不变的速度范围的宽窄来评价。的计算式由公式（）表示西南交通大学硕士研究生学位论文第 页，螋孥望生丛 （）万叩。（）式中脚引电机总台数， 对八轴车为；刀一取值；印一由牵引电机空载特性曲线确定，一般取典型试验综合值，它 等于牵引电机空载电势与转速之比即。牵引电机电动势常数，一般取值；牵引电机主磁通：风牵引电机齿轮传动比，取值；，一励磁回路电流，可由机车端子柜采集该信号；一机车动轮直径， 计算时按规定取半磨耗值；刁广机车齿轮传动效率，一般取；刀厂聿引电机空载效率，一般取；。可通过以下方式求出：牵引
35、电动机转速公式为理：坠二生墨刀。式中一 电 枢总电阻，该数值与磁场削弱系数有关，对满磁场、级削弱，实测阻值分别为，为减少计算复杂度，统一使用该值为；机车速度与牵引电动机转速理成正比，即，一，一。一。推导出。西一而：画生二！薹墨代入式（）得。里：型：！：包旦翌望二！婆） 石，。，比。将以上常量代入并化简得；，坦二坠 兰型（）西南交通大学硕士研究生学位论文第页电机电流、电 机电压、励磁电流信号都可以通过改型机 车端子柜很容易地采集到，从而可以实时地计算出机车的动力制动力。（）机车闸瓦制动力计算改型机车主要用于 牵引货车，在实际应用中，由于同一批次的 车辆具有多种类型，所以在此不作研究。只讨论改型机车制动力，具体应用中，应根据具体 车辆分别进行计算制动力。列车紧急制动时：机车紧急制动力吨丽蟊面杀器（）化简得。（）（）（）列车常用制动时：机车常用制动力 吼啬筹怒。而埔（埘 ）化简得；（坐（蜘（）、由公式可知，只要采集机车的运行速度和列车管减压量，便可计算出列车制动力。而机 车速度可以由运记箱采集，列车管减压量可以通过机车传感器检测出。列车运行中的能耗计算电力机车的耗电量由牵引运行耗电量。，惰行、制动及停站自用电量，出入段及途中调车作业耗电量，三部分组成引。即：。，（）其中牵引运行耗电量。的计算公式为：。（）（）西南交通大学硕士研究生学位论文第
