高速列车基本阻力及计算方法

基本阻力是指列车在任何情况下运行都存在的阻力。

（一）基本阻力产生的原因引起基本阻力的因素有很多，归纳起来主要有以下几个方面。

1.轴承阻力当轮对滚动时，在轴颈和滑动轴承间会发生相对运动，轴颈与轴承在接触面处互相摩擦会产生轴承阻力。其大小受多种因素影响，除轴重外，摩擦系数是最重要的因素。滚动轴承的摩擦系数较滑动轴承小，因此，我国客车车辆已淘汰了滑动轴承，新型货车也开始采用滚动轴承。

2.滚动阻力车轮在轨面滚动时引起的阻碍列车运行的阻力称为滚动阻力。它与轨面的变形程度、轴重及钢轨材质等因素有关。采用高强度的重型轨和增加轨枕的铺设密度，可以减少滚动阻力。

3.滑动阻力

轮对在钢轨上滚动的同时还存在纵向和横向的滑动，因而在轮轨间产生了阻碍列车运行的滑动阻力。减少滑动阻力的关键是加强线路与轮对的检修，提高保养质量。

4.冲击和振动阻力

列车运行时，钢轨接缝、轨道不平直、轮轨擦伤等原因会引起轮轨间的冲击和机车车辆振动的加剧，消耗机车牵引力。这类阻力归为冲击和振动阻力。减少此类阻力的有效措施是铺设无缝线路，采用高强度的轨道结构。

5.空气阻力

列车运行时，带动周围空气运动所形成的阻碍列车运行的阻力称为空气阻力。空气阻力取决于列车速度、外形和尺寸。试验表明，空气阻力（Wa）通常采用式（5-7）计算：

式中　Cx——空气阻力系数，取决于列车外形；

　　　S——列车最大截面积，m2；

　　　ρ——空气密度，N/m3；

　　　v——列车速度，m/s。

由于空气阻力与列车速度的平方成正比。因此，高速列车要求采用流线形车体，以降低Cx 值，从而减小列车空气阻力。

上述五种阻力的共同特点都是随着列车速度的变化而有不同的变化。一般低速时，主要是轴承阻力；速度提高后，轮轨间滑动（摩擦）阻力、冲击和振动阻力、空气阻力所占比例逐渐加大；高速时，列车基本阻力则以空气阻力为主。

（二）基本阻力的计算

由于影响基本阻力的因素极为复杂，在实际运用中很难用理论公式来推导求解。因此，列车运行计算中采用试验后归纳的经验公式。无论是机车还是车辆，其单位基本阻力w0 为

式中　A，B，C——试验测定的常数；(www.xing528.com)

　　　v——列车运行速度，km/h。

我国铁路客货车辆车型繁多，不同类型的车辆，由于外形、尺寸、轴承类型、转向架结构以及自重、载重等因素的不同，单位基本阻力也不相同。

1.客车单位基本阻力

2.货车单位基本阻力

3.混编列车的车辆基本阻力

对于空、重混编（或滚动轴承与滑动轴承货车混编）列车，可根据空、重车（或滚动轴承货车与滑动轴承货车）比例，按重量加权平均法求得其车辆的单位基本阻力w″0。

式中　——第i种车的单位基本阻力，N/kN；

　　　xi——第i种车的总质量Gi 与列车牵引质量之比。

油罐车与其他货车混编时按滚动轴承货车单位阻力公式计算。

【例5-1】 某列车编组60辆货车，其中，总重80 t（滚动轴承）的重车35辆；总重70 t（滑动轴承）的重车10辆；空车（自重20 t，滚动轴承）15辆。试求v=50 km/h时该车列的单位基本阻力。

【解】 由题意，该车列由三类车组成，各车组的单位基本阻力为

根据式（5-16），该车列的单位基本阻力为

4.机车单位基本阻力

为简化计算，机车基本阻力不分牵引状态或惰行状态，统一按以下方式计算。

（1）电力机车

SS1 型、SS3 型及SS4 型：

（2）内燃机车

由于列车在低速运行（v＜10 km/h）时，列车阻力变化复杂，利用式（5-17）—式（5-19）计算机车或车辆单位基本阻力时，规定取v=10 km/h。对于装载轻浮货物车辆的单位基本阻力计算，凡不足标记载重50%者，按空车计算，其他按重车计算。