列車縱向動力，是當列車或成組機車車輛處於運動狀態時產生於車輛和車輛之間以及機車和車輛之間車鉤緩衝裝置上的力。列車的縱向運動可分為穩態運動和非穩態運動兩類。穩態運動有列車的勻速運動和勻加（減）速運動。非穩態運動包括列車起動和制動的過渡過程，以及牽引力的急劇改變的運動過程等。研究列車縱向動力，對於保證列車運行安全，充分發揮機車牽引能力，尤其是對於開行重載列車有重要意義。
基本介紹
- 中文名：列車縱向動力
- 外文名：Longitudinal train dynamics
- 縱向運動分類：穩態運動和非穩態運動
- 影響：可能導致斷鉤、脫軌等重大事故
- 計算工具：大型電子計算機
- 研究目的：保證列車運行安全等
概念介紹,縱向運動分類,解決方法,
概念介紹
當列車或成組機車車輛處於運動狀態時產生於車輛和車輛之間以及機車和車輛之間車鉤緩衝裝置上的力。研究列車縱向動力時，可以把列車看作是一個有阻尼的彈性約束機械系統。在列車運行中由於機車牽引力和線路縱斷面的變化，或在制動時列車的縱向運動發生各種變化，在車鉤緩衝裝置中產生拉伸力或壓縮力（統稱車鉤力）。它的大小和方向取決於列車的運動狀態，並且同機車或車輛間的相互作用特點有密切關係。
研究列車縱向動力可以掌握列車不同運動狀態下車鉤力的變化規律，據以確定車體和車鉤緩衝裝置的強度標準，提出對車鉤緩衝裝置和制動裝置的性能要求，並制定列車牽引和制動操縱規程。這對於保證列車運行安全，充分發揮機車牽引能力，尤其是對於開行重載列車有重要意義。
縱向運動分類
列車的縱向運動可分為穩態運動和非穩態運動兩類。穩態運動有列車的勻速運動和勻加（減）速運動。非穩態運動包括列車起動和制動的過渡過程，以及牽引力的急劇改變的運動過程等。在調車場進行列車編組作業時往往伴隨車輛間的劇烈衝撞，這種衝撞通常也屬於非穩態運動。非穩態運動具有過渡性和波動性。在非穩態運動時產生的車鉤力往往比穩態運動時產生的大若干倍。隨著時間的推移，由於阻力的作用，非穩態運動逐漸衰減成為穩態運動。
在列車穩態運動時，作用於列車上的外力不變或變化很小。這些外力有：機車輪周牽引力、制動力、運行阻力、平行於坡道的重力分力和慣性力等。車鉤力可根據力的平衡條件確定。在各力平衡的運動狀態下，各車輛間的相對位移量很小，列車在縱向可看作是剛體。當列車無制動力作用在平道上運行時，最大車鉤力發生在機車和它的鄰接車輛之間，其值不大於機車輪周牽引力。列車在坡道上運行，當坡度在列車長度內無變化，機車牽引力也不變化時，最大車鉤力仍發生在機車和第一輛車輛之間。當列車制動時，由於列車前部車輛的制動力大於尾部車輛的制動力，在車鉤緩衝裝置上發生的縱向壓縮力可能達到相當大的數值，其最大值發生在前後部過渡處。當列車運行於變坡線路時，最大車鉤力發生在變坡點處，其值往往大於機車輪周牽引力。
在非穩態運動中，列車上不僅有上述外力作用，而且車輛和車輛之間存在相對運動和相互衝擊，於是緩衝器發生壓縮變形。車鉤力的大小在很大程度上取決於緩衝器的性能和車輛的重量，並且還同列車的初始狀態有關。列車中在車鉤緩衝裝置之間存在間隙。長大重載列車在起動前往往先使機車退行，以便在車鉤之間產生游間，使列車易於起動，但同時也在車輛之間引起一系列衝擊。衝擊速度和相應的衝擊力由鄰接機車的車輛開始逐車遞增，從而使最大車鉤力達到很大的數值。這種最大值在機車牽引的長大列車中往往發生於列車後部。
解決方法
貨物列車在縱向非穩態運動過程中產生的縱向動力作用不僅是導致斷鉤、脫軌等重大事故的主要原因，也是破壞貨物完整性和加速機車車輛裝置疲勞破壞的重要因素。該縱向動力作用以空氣制動時為甚，並基本上與列車的總制動力或輛數成正比。在同樣裝置、線路和操縱工況等作用條件下，重載列車的縱向力通常比普通列車成倍增加，因此，如何減輕重載列車的縱向動力作用是需要研究的重要課題。
（1）列車制動過程中的縱向衝動是由車輛間的衝擊作用和擠壓作用共同形成的，列車中最大車鉤力是最大擠壓力或最大衝擊力；
（2）列車制動時的縱向衝擊力或總壓縮力均與制動波速和制動缸充氣時間成反比。所以，提高制動波速和延長制動缸充氣時間都可以減輕列車制動時的縱向衝動。但是，提高制動波速還可以縮短制動距離，而延長制動缸充氣時間卻會導致制動距離延長。因此，要大力提高制動波速和科學的延長制動缸充氣時間，如採用“先快後慢”的變速充氣。這樣，可以是兩者對制動距離的影響互相抵消而得到減輕衝動的雙料效果；
（3）縱向力R與編組輛數n的平方及一輛車的長度l成正比。所以，發展大噸位的車輛比增加編組輛數對減輕列車制動衝擊更有效；
（4）縱向力R與制動
成正比。由於閘瓦摩擦係數隨列車速度的降低而增加，所以在閘瓦壓力相同的條件下，低速時的衝擊更大。但是，如果列車速度很低，例如制動初速低於30km/h時，也可能在衝擊力尚未達到最大值以前就停車了。這時，衝擊力也可能反而比制動初速高時更小；
（5）列車在拉伸狀態下制動，其縱向衝擊力比壓縮狀態下大得很多。
（6）當小車鉤間隙條件下，列車中最大車鉤力一般為最大擠壓力，一般發生於列車中部。大車鉤間隙時，最大車鉤力為最大衝擊力，發生在列車尾部；
（7）車鉤間隙對於列車最大車鉤力有很大的影響。車鉤間隙增大，列車縱向衝擊力和擠壓力都增大；車鉤間隙對衝擊力的影響大於對擠壓力的影響，對後部車輛的影響大於對前部車輛的影響；
（8）閘瓦摩擦係數主要對列車縱向擠壓力有較大影響，閘瓦摩擦係數越大，擠壓力越大，最大車鉤力越大，發生車位越向前移；
（9）如果最大車鉤力是衝擊力，則可以通過縮小車鉤間隙降低列車最大車鉤力。
