牵引力计算.docx
《牵引力计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牵引力计算.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
牵引力计算
列车牵引调整实验报告
1.实验名称：
列车牵引计算调整分析实验
学生姓名：
班号：
实验日期：
2．实验目的和要求
通过列车牵引计算调整分析实验，使学生了解列车牵引计算的影响因素，并通过调整各种影响因素来分析计算结果，从而更深入的领会牵引计算的过程，以及列车牵引计算的应用领域。
3．实验仪器、设备与材料
“列车牵引计算”实验软件、微机50台,Excel软件,U盘等存储介质。
4．实验原理
列车牵引计算系统在线路数据、机车车辆数据以及一定的计算参数确定后，才能进行计算。
列车牵引计算的结果受到线路平纵断面、坡段长度等线路参数、机车牵引特性、制动特性、有功电流、车辆编组等车辆参数、计算步长、调速大小等计算参数的综合影响。
通过调整线路参数可以分析牵引计算运行时分和线路设计的相互关系，深入领会线路选线、参数设计对列车运营的影响；同样，通过车辆参数的调整可以影响牵引计算的结果，反过来牵引计算结果可以反馈车辆设计的更新。
牵引计算系统参数的变化同样影响到列车牵引计算的结果，这些参数体现了列车牵引计算系统自身参数对牵引计算结果的影响。
总之，通过调整线路、车辆和计算参数的调整进行对比实验，可以使学生深入领会牵引计算的影响因素，明确牵引计算的实际用途，加深对牵引计算学科领域的认识。
5．实验步骤
（1）线路数据的准备
1）在“线路编辑”模块，通过“线路数据导入导出”功能，导出一份空白线路数据到Excel表格中，在其中录入和编辑数据，然后导入实验平台，保存为系统线路数据文件。
或者直接录入线路数据：
2）直接在“线路编辑”模块中进行操作，录入线路数据，并保存数据。
具体操作方法，参考系统操作说明和实验指导书关于“线路数据编辑”部分内容。
（2）机车车辆数据的准备
1）在“车辆数据编辑”模块，分别录入动车数据，拖车数据，并保存。
然后，根据实验方案对车辆数据进行编组，形成对照编组，用于和调整后的编组文件对应。
保存为对照组车辆文件。
2）在“车辆数据编辑”模块，分别录入调整组动车数据，拖车数据，并保存。
然后，根据实验方案对车辆数据进行编组，形成与对照编组相同或不同的调整编组。
保存为调整后的编组文件。
具体操作方法参考系统操作说明和实验指导书关于“机车车辆数据编辑”部分内容。
（3）对照组的牵引计算
1）点击“牵引计算”按钮，进入牵引计算初始化界面，选择对照组线路文件、列车文件，采用系统默认的计算参数，然后点击“下一步”进入计算界面。
2）点击“快速计算”按钮进行计算。
计算完成后，保存计算结果数据和计算过程数据，以及将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
具体操作方法参考系统操作说明和实验指导书关于“列车牵引计算”部分内容。
（4）线路调整组的牵引计算
1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。
选择对照组的列车文件，以及调整后的线路文件，默认的系统参数完成系统初始化。
2）点击“快速计算”完成计算。
计算完成后，保存计算结果数据和计算过程数据，以及将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
（5）车辆调整组的牵引计算
1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。
选择调整组的列车文件，对照组的线路文件，默认的系统参数完成系统初始化。
2）点击“快速计算”完成计算。
计算完成后，保存计算结果数据和计算过程数据，以及将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
（6）车辆与线路同时调整时的牵引计算
1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。
选择调整组的列车文件，调整组的线路文件，默认的系统参数完成系统初始化。
2）点击“快速计算”完成计算。
计算完成后，保存计算结果数据和计算过程数据，以及将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
这一计算，线路和编组数据都和对照组不同，但和线路调整组及列车调整组有所重叠，所以可以对比调整不同程度下的列车牵引计算结果。
3）重复上述实验，每次分别调整线路参数或者列车参数或者同时调整这些参数，分别观察和保存计算结果。
（7）计算参数调整组的牵引计算
1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。
选择对照组或某一调整组的列车文件，对照组或与相同调整组的线路文件，更改系统“列车调速波动”参数，完成系统初始化。
2）点击“快速计算”完成计算。
计算完成后，保存计算结果数据和计算过程数据，以及将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
3）重复上述实验，每次调整计算参数，分别观察和保存计算结果。
6．实验原始记录
（1）线路数据：
（2）机车车辆数据：
7．实验数据计算结果
对照组的牵引计算
Vs
Ts
线路调整组
vs
Ts
车辆调整组
vs
Ts
车辆与线路同时调整
Vs
Ts
8．实验结果分析
实验一是同过牵引计算的不同模型进行对比列车牵引计算的结果与牵引计算的模型有很大关系。
牵引计算模型是列车牵引计算目的和实现方式的反映。
列车牵引计算的通常模型是以计算列车最大牵引运行能为为前提，所以启动阶段采用最大牵引力，制动阶段采用最大值动力，中间过程则没有要求，一般情况以线路限速为目标采用调速方式运行。
但是这一计算模式是固定的、静态的，计算结果是没有变化的。
如果采用遗传算法等优化算法，可以优化列车运行过程中调速模式，即调整列车惰行点的位置和制动点的位置，从而产生不同的列车控制方案，得到不同的计算结果。
这种模式下，可以通过优化方法得到优于静态自动运行模式，在运行时分不变的情况下产生更低的能耗。
对于客运专线动车组而言，列车运行到目标速度附近后，可以转变为恒速牵引模式，从而产生与普通机车运行模式不同的自动恒速运行模式。
实验中通过设计基于自动恒速的牵引计算模型，可以比较不同牵引计算模式下列车牵引计算结果的差异。
从而理解牵引计算模型对牵引计算结果的影响。
普通线路上机车采用人工操作，因此牵引计算还可以完全基于手动计算的模式。
牵引、惰行还是制动完全基于人工确定。
因此这一计算模式得到的结果千差万别。
其计算结果并不具备实际价值，但是可以用于体验不同的驾驶模式对列车牵引效果的影响。
软件中的牵引模式有四种，首先是简单算法，这种算法模型首先是机车进行牵引阶段，在速度达到了牵引最大速度之后保持匀速，最后制动到达车站，这种方式可以说是一种理想模式下的模型，要想达到完全的匀速运行在现实中是很难实现的，所以后者的人工优化模型是比较靠谱的一种模型算法，这一模型首先是列车用最大牵引能力加速，到达牵引最大速度之后惰行，在最大速度向下波动幅度的范围内继续牵引加速，然后又惰行，如此反复最后再快到车站的一段距离内制动减速，这一方式并不能让能耗运行时间达到最优化，要想实现最优化必须通过之后的一种模型来实现，即GA遗传算法模型。
按照理想的情况来看，当机车惰行时最好是在上坡的时候，可以重复利用惯性来节省能耗，列车牵引的时候最好在下坡的时候，同样可以达到减少能耗的作用。
中间恒速牵引模式即为简单算法模型，是一种理想的状态，所以所得到的数据要比现实数据优一些。
列车牵引计算分析实验报告
2.实验名称：
列车牵引计算模型分析实验
学生姓名：
班号：
实验日期：
2．实验目的和要求
通过列车牵引计算不同计算模型的对比分析实验，使学生深刻领会列车牵引电算的差异，以及产生这些差异的原因。
使学生对不同牵引计算模型的设计思想比较和思考，从而激发学生对牵引计算领域研究的兴趣。
3．实验仪器、设备与材料
“列车牵引计算”实验软件，微机50台,Excel软件,U盘等存储介质。
4．实验原理
列车牵引计算的结果与牵引计算的模型有很大关系。
牵引计算模型是列车牵引计算目的和实现方式的反映。
列车牵引计算的通常模型是以计算列车最大牵引运行能为为前提，所以启动阶段采用最大牵引力，制动阶段采用最大值动力，中间过程则没有要求，一般情况以线路限速为目标采用调速方式运行。
但是这一计算模式是固定的、静态的，计算结果是没有变化的。
如果采用遗传算法等优化算法，可以优化列车运行过程中调速模式，即调整列车惰行点的位置和制动点的位置，从而产生不同的列车控制方案，得到不同的计算结果。
这种模式下，可以通过优化方法得到优于静态自动运行模式，在运行时分不变的情况下产生更低的能耗。
对于客运专线动车组而言，列车运行到目标速度附近后，可以转变为恒速牵引模式，从而产生与普通机车运行模式不同的自动恒速运行模式。
实验中通过设计基于自动恒速的牵引计算模型，可以比较不同牵引计算模式下列车牵引计算结果的差异。
从而理解牵引计算模型对牵引计算结果的影响。
普通线路上机车采用人工操作，因此牵引计算还可以完全基于手动计算的模式。
牵引、惰行还是制动完全基于人工确定。
因此这一计算模式得到的结果千差万别。
其计算结果并不具备实际价值，但是可以用于体验不同的驾驶模式对列车牵引效果的影响。
总之，通过不同牵引模式和牵引模型的变化，进行对比试验，可以让研究生体会牵引计算系统中不同牵引模型的差异，对他们理解牵引计算系统设计，理解牵引计算目的和价值提供深层次的锻炼和培养。
5．实验步骤
（1）常规列车牵引计算模型的对照组实验
1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。
选择对照组的列车文件，对照组的线路文件，采用系统默认计算参数，完成系统初始化。
2）点击“快速计算”，完成牵引计算过程。
计算完成后，保存计算结果数据和计算过程数据，并将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
这一组计算结果作为后面实验的对照结果，用于分析不同牵引计算模型下的计算结果变化。
（2）调整牵引方案产生新的牵引计算模型
1）准备好对照组实验数据，包括线路文件名、列车编组文件名、计算参数、计算结果（列车运行时分、运行能耗）。
然后进入第2步。
2）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。
选择和对照组完全相同的线路数据、编组数据及计算参数，完成系统初始化。
3）点击“遗传优化”，引入遗传算法计算模块。
在遗传算法界面，录入第1步得到的列车运行时分和运行能耗，给出停站误差参数（第一次采用默认值）。
4）点击“开始计算”，计算遗传算法参数优化下的列车牵引运行过程。
如果计算能够收敛出结果，保存计算结果数据和计算过程数据，并将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
如果计算不能收敛（长时间结果不更新，死机状态），则重新启动实验系统，重复3和4，直至成功。
5）改变对照组数据，重复步骤2、3、4，得到其它计算数据经过遗传算法优化后的结果。
（3）中间恒速运行的列车牵引计算模型
1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。
选择对照组的列车文件，对照组的线路文件，采用系统默认计算参数，完成系统初始化。
2）点击“恒速计算”，完成牵引计算过程。
计算完成后，保存计算结果数据和计算过程数据，并将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
3）修改对照组数据，重复1、2计算过程，观察和保存多组计算结果。
（4）手工牵引模式下的列车牵引计算实验
1）点击“牵引计算”进入牵引计算系统初始化界面。
选择对照组的列车文件，对照组的线路文件，采用系统默认计算参数，完成系统初始化。
2）点击“手动计算”，完成牵引计算过程。
计算完成后，保存计算结果数据和计算过程数据，并将计算出的VS、TS等曲线保存为图片格式。
3）手动牵引计算模式如果出现错误，重复多次1和2，观察和保存多组计算结果。
6．实验原始记录
（1）线路数据：
（2）机车车辆数据：
7．实验数据计算结果
常规
调整牵引方案
GA
第六代的结果
中间恒速
简单
手工
8．实验结果分析，讨论实验指导书中提出的思考题，写出心得与体会，形成实验论文。
列车牵引计算系统在线路数据、机车车辆数据以及一定的计算参数确定后，才能进行计算。
列车牵引计算的结果受到线路平纵断面、坡段长度等线路参数、机车牵引特性、制动特性、有功电流、车辆编组等车辆参数、计算步长、调速大小等计算参数的综合影响。
通过调整线路参数可以分析牵引计算运行时分和线路设计的相互关系，深入领会线路选线、参数设计对列车运营的影响；同样，通过车辆参数的调整可以影响牵引计算的结果，反过来牵引计算结果可以反馈车辆设计的更新。
牵引计算系统参数的变化同样影响到列车牵引计算的结果，这些参数体现了列车牵引计算系统自身参数对牵引计算结果的影响。
实验建立了一个对照组，通过对比对照组和实验组的数据我们可以看出，当我们将平均坡度从0.5增加到0.7之后很多数据都发生了改变，但是改变最为明显的是牵引耗能和牵引时间，可以看出这两个数据都上升了许多，所以坡度大会导致牵引困难，在选择线路的时候应该权衡这一指标。
当我们将列车编组从之前的广州地铁B型车改为广3号_050530之后，对照最终计算结果，从结果中可以看出，两者的最终数据其平均速度牵引能耗都有明显的区别，即可以得出不同的机车具有不同的牵引能力，所以在考虑了线路问题之后车辆的编组也是必须考虑的一个重要指标。
之后我们又做了多次的调整，改变了之前控制单一变量的做法，我们同时改变线路数据和车辆编组企图找到最佳方案，想达到这一目标是非常困难的，经过多次调整最终结果的总能耗为1.2kwh。
之后我们又通过控制单一变量的方法改变了“速度接近限速后向下波动的幅度”这一参数，分别设置为5、10、15，结果数据都有变动但是改变并不明显。
在牵引计算中改变任何一个数据都会对结果产生影响，改变了线路长度，坡度大小和站间距离都会让结果的能耗和区间走形时间发生改变，一般来说线路越长、坡度越大所产生的能耗就会越多，区间走形时间则很大一部分跟站间距离有关系。
列车运营要求一定的能耗和时间，这需要通过综合调整线路的长度、坡度、曲线和站间距离来实现，这一过程通常是通过计算机软件来实现的。
而采用不同的列车编组则会对能耗和牵引时间造成改变，不同的机车有不同的能耗和自身的参数，所以在考虑线路数据的同时也要考虑列车编组对最终结果的影响。
升级会员 