張靜

【摘 要】本文介紹了一種回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)和運(yùn)行阻力的測(cè)試方法，并在某地鐵列車(chē)上驗(yàn)證了該方法的可行性。通過(guò)該方法推導(dǎo)出的運(yùn)行單位基本阻力公式與TBT 1407-1998《列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程》給出的典型列車(chē)單位運(yùn)行基本阻力公式基本一致。

【關(guān)鍵詞】地鐵列車(chē);回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù);運(yùn)行阻力

中圖分類(lèi)號(hào)： U279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）11-0052-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.024

【Abstract】This paper introduces a test method for the rotary mass coefficient and resistance to motion， and verifies the feasibility of the method on a subway train. The operating unit basic resistance formula derived by this method is basically consistent with the operating unit basic resistance formula of typical trian given by TBT 1407-1998 “Train Traction Calculation Procedure”.

【Key words】Ubway train; Rotary mass coefficient; Resistance to motion

0 引言

列車(chē)運(yùn)行阻力作為選擇配置列車(chē)牽引力的基本參數(shù)，直接影響列車(chē)的運(yùn)行速度與列車(chē)運(yùn)行質(zhì)量?jī)?yōu)化，并且與列車(chē)能耗密切相關(guān)[1]?；剞D(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)作為推導(dǎo)列車(chē)運(yùn)行單位基本阻力公式的關(guān)鍵參數(shù)之一。在以前的研究中，大多采用回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)的理論計(jì)算值推導(dǎo)列車(chē)運(yùn)行單位基本阻力公式。理論計(jì)算值沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，無(wú)法確定其準(zhǔn)確性。因此采用回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)的理論計(jì)算值推導(dǎo)列車(chē)運(yùn)行單位基本阻力公式可能會(huì)產(chǎn)生偏差。本文提出了一種回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)的試驗(yàn)測(cè)試方法，通過(guò)該方法可得到回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)的實(shí)測(cè)值。采用轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)的實(shí)測(cè)值推導(dǎo)列車(chē)運(yùn)行單位基本阻力公式可避免采用理論值推導(dǎo)列車(chē)運(yùn)行單位基本阻力公式帶來(lái)的偏差。

1 運(yùn)行阻力測(cè)試

1.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)列車(chē)為六編組A型車(chē)，試驗(yàn)時(shí)列車(chē)載荷為AW0狀態(tài)，試驗(yàn)速度范圍為0～100km/h，保證軌面具有良好的粘著條件。試驗(yàn)區(qū)間為業(yè)主線路某一帶有一定坡度的直線隧道。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

在列車(chē)底部適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b速度傳感器測(cè)量列車(chē)速度。在司控器手柄處安裝接近開(kāi)關(guān)測(cè)量列車(chē)手柄信號(hào)。所有測(cè)試信號(hào)通過(guò)信號(hào)線接入車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。測(cè)試系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。

1.3 試驗(yàn)過(guò)程

由于試驗(yàn)區(qū)間線路長(zhǎng)度有限，試驗(yàn)分不同的速度區(qū)間進(jìn)行。操作如下：

（1）被試列車(chē)在進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)間前加速到100km/h，當(dāng)車(chē)尾進(jìn)入直道時(shí)將主控器控制手柄拉回“0”位，使被試列車(chē)以100km/h的速度開(kāi)始惰行，被試列車(chē)直至試驗(yàn)區(qū)間的終點(diǎn)前約300米處施加制動(dòng)停車(chē)。除了最后施加制動(dòng)停車(chē)，惰行過(guò)程中不能施加任何制動(dòng)。

（2）根據(jù)步驟（1）中最后施加制動(dòng)前的速度，確定下一個(gè)速度區(qū)間，并按步驟（1）的方式進(jìn)行測(cè)試，直至被試列車(chē)惰行到0km/h。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

列車(chē)單位基本阻力計(jì)算公式[4]：

ω0i：列車(chē)單位基本阻力（N/kN）;ωr：?jiǎn)挝磺€附加阻力（N/kN）;ωi：?jiǎn)挝黄碌栏郊幼枇Γ∟/kN）;vi、vi-1：ti、ti-1時(shí)刻對(duì)應(yīng)的速度;ti、ti-1：采集時(shí)間，s;γ：回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)。求出各個(gè)速度點(diǎn)的單位阻力并減去附加阻力，用最小二乘法回歸得到單位基本阻力計(jì)算公式。

通過(guò)公式1可得到各速度點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的單位基本阻力。部分結(jié)果記錄如下表所示。

可以看出實(shí)測(cè)的運(yùn)行單位基本阻力公式與TBT 1407-1998《列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程》給出的典型車(chē)輛運(yùn)行單位基本阻力公式基本一致，但也存在一定的偏差。

運(yùn)行單位基本阻力公式w0=a+bv+cv2。式中w0是運(yùn)行單位基本阻力，單位為N/KN。a、b、c為回歸系數(shù)。v為速度，單位為km/h。一般定性認(rèn)為a+bv為機(jī)械阻力，cv2為空氣阻力。通過(guò)公式18和公式19比較可知，兩個(gè)公式的系數(shù)a相差不大，而系數(shù)b和c相差較大。系數(shù)b與列車(chē)長(zhǎng)度、車(chē)體結(jié)構(gòu)、編組方式、頭型有關(guān)。試驗(yàn)列車(chē)與21、22型客車(chē)在列車(chē)長(zhǎng)度、車(chē)體結(jié)構(gòu)、編組方式、頭型等方面存在一定的差異，從而造成了實(shí)測(cè)的系數(shù)b偏差較大。系數(shù)數(shù)c與列車(chē)質(zhì)量無(wú)關(guān)，而與列車(chē)受到的空氣阻力關(guān)系較大[6]。由于業(yè)主未提供試驗(yàn)區(qū)段的隧道數(shù)據(jù)，試驗(yàn)計(jì)算中未將隧道內(nèi)的運(yùn)行單位空氣附加阻力剔除，從而造成了實(shí)測(cè)的列車(chē)運(yùn)行單位基本阻力公式系數(shù)c偏差較大。

2 結(jié)論

提出了一種回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)和運(yùn)行阻力的測(cè)試方法，并在某地鐵列車(chē)上驗(yàn)證了該方法的可行性。實(shí)測(cè)的列車(chē)運(yùn)行單位基本阻力公式和TBT 1407-1998《列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程》給出的典型列車(chē)運(yùn)行單位基本阻力公式基本一致，但也存在一定的偏差。這是因?yàn)樵囼?yàn)列車(chē)與21、22型客車(chē)在列車(chē)長(zhǎng)度、車(chē)體結(jié)構(gòu)、編組方式、頭型等方面存在一定的差異，且試驗(yàn)計(jì)算中未將隧道內(nèi)的運(yùn)行單位空氣附加阻力剔除。由于列車(chē)長(zhǎng)度、車(chē)體結(jié)構(gòu)、編組方式、頭型、隧道截面積等因素都會(huì)影響列車(chē)隧道內(nèi)的運(yùn)行單位空氣附加阻力，不同列車(chē)或不同隧道的阻力也可能存在較大的差異[7]。在后續(xù)的試驗(yàn)研究中，將對(duì)不同列車(chē)在同一隧道內(nèi)的運(yùn)行單位空氣附加阻力和同一列車(chē)在不同隧道內(nèi)的運(yùn)行單位空氣附加阻力進(jìn)行研究，以得到更加準(zhǔn)確的運(yùn)行單位基本阻力公式。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張會(huì)青，肖嬋娟.城市有軌列車(chē)運(yùn)行阻力的再思考[J].電子制作，2002，Z1：110-111.

[2-3]宋鍇，牛會(huì)想.回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)對(duì)高速列車(chē)牽引電算的影響[J].鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛，2010，30（3）：56-59.

[4]鐵道部標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究院.TB/T 2514-2014 電力機(jī)車(chē)及電動(dòng)車(chē)組阻力試驗(yàn)方法[S].北京：國(guó)家鐵路局，2014.作者簡(jiǎn)介：黃焱（1984.10.22—），男，湖北人，漢族，太原理工大學(xué)12屆測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器專(zhuān)業(yè)碩士，中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司，助理工程師，長(zhǎng)期從事軌道交通車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)的研究與實(shí)施工作。