《列車運行計算與設(shè)計》課程教學(xué)大綱

《列車運行計算與設(shè)計》課程教學(xué)大綱 執(zhí) 筆 者：劉海東，陳紹寬，毛保華 編寫日期：2009年5月 一、課程基本信息 1、課程編號：50L291Q 2、課程名稱（中文）：列車運行計算與設(shè)計 課程名稱（英文）：Train Performance Calculation and Design 3、課程層次/性質(zhì)：專業(yè)特色/非專業(yè)主干課 4、學(xué)時/學(xué)分： 32/2 5、先修課程：交通運輸設(shè)備 6、適用專業(yè)：交通運輸類 二、課程教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力 本課程授課對象為交通運輸大類專業(yè)本科生，是大類專業(yè)重要的專業(yè)特色課程。 通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握鐵路列車運行過程中牽引及制動計算的基礎(chǔ)知識，包括機(jī)車牽引力、線路阻力、車輛阻力與制動力等各種力學(xué)方程的原理及相關(guān)參數(shù)，掌握列車運動方程建立原理、單列車及多列車的運行過程計算、城市間鐵路、高速鐵路及城市鐵路的運行計算過程、列車運行模擬等基本知識，使學(xué)生在列車運行計算方面具有較好的背景知識和技能。 三、課程教學(xué)內(nèi)容和要求 （一）理論教學(xué)內(nèi)容及要求 緒論（2學(xué)時） 需要掌握的知識點：列車運動力學(xué)的基本原理，列車運行的影響要素，列車運行計算在鐵路運輸組織及規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用。 一般介紹的內(nèi)容：列車運動力學(xué)的基本原理，列車運行過程中機(jī)車牽引與信號控制對列車運行的影響，列車運行的基本要素。 重點講述的內(nèi)容：列車運行計算在鐵路運輸組織及規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)2學(xué)時，自學(xué)1學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生查找相應(yīng)的資料，深入了解列車運動力學(xué)的基本原理，及列車運行計算在鐵路運輸組織及規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用。 第一章 列車牽引力計算（3學(xué)時） 需要掌握的知識點：機(jī)車牽引力概念，機(jī)車牽引力形成及影響因素，輪軌摩擦及粘著的關(guān)系，機(jī)車牽引特性及其取值計算方法。 一般介紹的內(nèi)容：機(jī)車牽引力概念、機(jī)車類型劃分，機(jī)車牽引力形成及影響因素。 重點講述的內(nèi)容：輪軌摩擦及粘著的關(guān)系，機(jī)車牽引特性及其計算方法；分析各種不同環(huán)境條件下機(jī)車牽引力變化的趨勢及效果的方法；結(jié)合國內(nèi)外典型機(jī)車的實際參數(shù)進(jìn)行實例分析。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)3學(xué)時，自學(xué)2學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題及牽引力取值計算題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握內(nèi)燃機(jī)車及電力機(jī)車的取值標(biāo)準(zhǔn)及計算方法。 第二章 列車運行阻力（3學(xué)時） 需要掌握的知識點：列車阻力的分類及組成，基本阻力及附加阻力形成的原理，列車阻力計算模型及計算方法。 一般介紹的內(nèi)容：列車運行過程中的基本阻力的內(nèi)涵及其分類，附加阻力形成的原理。 重點講述的內(nèi)容：列車阻力計算模型及具體的計算方法，不同條件下線路阻力、機(jī)車車輛阻力的計算方法，并結(jié)合具體條件進(jìn)行實例計算。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)3學(xué)時，自學(xué)2學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題及阻力計算題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握列車基本阻力、附加阻力及總阻力的計算方法。 第三章 列車制動力計算（5學(xué)時） 需要掌握的知識點：列車制動力的分類及形成原理，閘瓦制動力的計算方法、動力制動力的特性及取值方法。 一般介紹的內(nèi)容：列車制動力形成的基本原理；制動力的分類方法及其計算要點。 重點講述的內(nèi)容：閘瓦制動原理及制動力的計算方法、動力制動原理及取值計算方法，并結(jié)合參數(shù)與實例進(jìn)行演算分析。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)5學(xué)時，自學(xué)3學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題及制動力計算題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握列車制動力及單位制動力的三種計算方法。 第四章 合力曲線、運動方程及時分解算（6學(xué)時） 需要掌握的知識點：列車在不同工況下合力的取值及計算方法，列車運動方程的推導(dǎo)過程及關(guān)系式，速度-時分曲線、速度-距離曲線的計算及繪制方法。 一般介紹的內(nèi)容：影響列車運行過程的因素，合力的計算原理，列車運動方程的推導(dǎo)過程及關(guān)系式。 重點講述的內(nèi)容：列車在不同工況下合力的取值及計算方法，列車速度-時分曲線、速度-距離曲線的計算及繪制方法，結(jié)合實例介紹計算過程。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)6學(xué)時，自學(xué)3學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題及求解速度/時間的計算題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握合力曲線的繪制及列車運行速度時間值的計算方法。 第五章 列車制動問題解算（3學(xué)時） 需要掌握的知識點：列車制動距離、緊急制動限速和列車換算制動率的計算方法。 一般介紹的內(nèi)容：列車制動能力（列車換算制動率）、列車運行速度和列車制動距離這三個因素之間的相互關(guān)系。 重點講述的內(nèi)容：列車制動距離、緊急制動限速和列車換算制動率的計算方法。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)3學(xué)時，自學(xué)2學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題及求解列車制動能力、列車運行限速和列車制動距離的計算題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握列車制動能力、列車運行限速和列車制動距離的計算方法。 第六章 列車運行能耗計算及節(jié)能技術(shù)（2學(xué)時） 需要掌握的知識點：機(jī)車能耗計算原理，列車運行節(jié)能原理，內(nèi)燃機(jī)車油耗、電力機(jī)車耗電量的一般計算方法。 一般介紹的內(nèi)容：機(jī)車能耗計算原理；列車運行節(jié)能原理、相關(guān)節(jié)能研究成果及節(jié)能方法；節(jié)能研究對列車運行計算的要求。 重點講述的內(nèi)容：內(nèi)燃機(jī)車油耗、電力機(jī)車耗電量的一般計算方法。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)2學(xué)時，自學(xué)1學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題及求解機(jī)車能耗的計算題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握機(jī)車能耗的計算方法。 第七章 自動閉塞區(qū)段信號機(jī)布局方法（1學(xué)時） 需要掌握的知識點：固定閉塞條件下信號機(jī)布局的原理，信號機(jī)距離設(shè)置的計算方法。 一般介紹的內(nèi)容：固定閉塞條件下信號機(jī)布局的原理，及列車運行過程的信號機(jī)數(shù)量及位置優(yōu)化方法。 重點講述的內(nèi)容：信號機(jī)距離設(shè)置的計算方法。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)1學(xué)時，自學(xué)1學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題和計算題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握信號機(jī)距離設(shè)置的計算方法。 第八章 多列車運行過程計算與分析（1學(xué)時） 需要掌握的知識點：多列車運行過程的影響因素，多列車運行過程計算方法。 一般介紹的內(nèi)容：多列車運行過程的影響因素，列車運行最小間隔的確定方法；不同閉塞方式下的列車運行計算過程。 重點講述的內(nèi)容：多列車運行過程計算方法，多列車運行案例設(shè)計及分析的一般方法。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)1學(xué)時，自學(xué)1學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握多列車運行過程計算的原則和方法。 第九章 牽引質(zhì)量的確定（2學(xué)時） 需要掌握的知識點：牽引重量的計算及驗算方法，牽引定數(shù)的確定方法。 一般介紹的內(nèi)容：列車牽引重量和運行速度兩者之間的相互關(guān)系；牽引重量的驗算方法及牽引定數(shù)的確定方法。 重點講述的內(nèi)容：牽引重量的計算方法。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)2學(xué)時，自學(xué)1學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題及確定牽引重量的計算題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握牽引重量的計算方法。 第十章 城軌與高速列車運行計算（2學(xué)時） 需要掌握的知識點：高速列車及城軌列車運行計算的方法。 一般介紹的內(nèi)容：高速列車及城軌系統(tǒng)列車運行的特點。 重點講述的內(nèi)容：高速列車及城軌列車運行計算的方法。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)2學(xué)時，自學(xué)1學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生掌握高速列車及城軌列車運行計算的原則和方法。 第十一章 列車運行計算軟件（2學(xué)時） 需要掌握的知識點：列車運行模擬系統(tǒng)的目標(biāo)與功能設(shè)計，模擬系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用。 一般介紹的內(nèi)容：列車運行模擬的發(fā)展過程；列車運行模擬系統(tǒng)的目標(biāo)與功能設(shè)計，結(jié)合面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計方法介紹模擬系統(tǒng)總體設(shè)計過程，從工程應(yīng)用角度介紹系統(tǒng)輸入界面設(shè)計、系統(tǒng)輸出界面設(shè)計及系統(tǒng)開發(fā)。 重點講述的內(nèi)容：模擬系統(tǒng)在列車提速實驗、列車節(jié)能操縱、列車時刻表模擬、線路設(shè)計中的多方案比選、設(shè)備選型等問題中的應(yīng)用，并演示相關(guān)的軟件。 本章利用電子教案，采用以教師講授為主、提問及討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)為輔的教學(xué)方法。課堂教學(xué)2學(xué)時，自學(xué)1學(xué)時。作業(yè)為復(fù)習(xí)思考題，結(jié)合課堂教學(xué)，要求學(xué)生查找相應(yīng)的牽引計算軟件，深入了解列車運行模擬系統(tǒng)的目標(biāo)與功能設(shè)計及其在軌道交通規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用。 （二）實踐教學(xué)內(nèi)容及要求 實踐教學(xué)1：列車速度時分曲線的繪制 1、達(dá)到的目的：掌握利用圖解法繪制列車速度時分曲線的方法； 2、具體內(nèi)容：利用實際的線路平縱斷面條件按列車通過、停車?yán)L制速度時分曲線； 3、完成要求：繪制完成規(guī)定區(qū)間、列車條件的速度時分曲線。 實踐教學(xué)2：列車運行計算模擬實驗 1、達(dá)到的目的：了解計算機(jī)在列車運行模擬中的應(yīng)用，理解運用計算機(jī)模擬輔助規(guī)劃與設(shè)計的思路，掌握計算機(jī)模擬方法在鐵路線路設(shè)計與管理中的具體應(yīng)用方法； 2、具體內(nèi)容：利用模擬軟件，分析在各種設(shè)定條件下(線路，機(jī)車車輛，牽引重量等)的列車運行效果； 3、完成要求：提供模擬結(jié)果以及分析報告。 （三）考試方式及要求 本門課程具有較強的實踐性，考核時要注重對牽引計算基本原理的掌握，考試內(nèi)容包括基本概念、技術(shù)原理掌握，牽引計算規(guī)范、問題剖析等，并逐步包括創(chuàng)新能力評價等內(nèi)容。 按平時（10%）、課程設(shè)計（30%）、考試（60%）三部分考核評定最終成績。 考核內(nèi)容包括： 1、理論教學(xué)內(nèi)容的考核要求：熟練掌握列車運行計算中涉及的各種概念、術(shù)語，熟練運用相關(guān)公式計算列車牽引力、阻力、制動力，以及對合力問題、列車制動問題進(jìn)行解算等。 2、實踐教學(xué)內(nèi)容的考核要求：掌握利用圖解法繪制列車速度時分曲線的方法，掌握計算機(jī)模擬方法在鐵路線路設(shè)計與管理中的具體應(yīng)用方法；能夠利用模擬軟件，分析在各種設(shè)定條件下的列車運行效果，并可以進(jìn)行相應(yīng)的分析； 3、補充學(xué)習(xí)內(nèi)容的考核要求：按要求提供列車速度時分曲線的繪制圖及相關(guān)分析報告。 四、課程教學(xué)中對教師的要求 在教學(xué)方法上通過融合運用課堂教學(xué)、案例分析、現(xiàn)場參觀、課程設(shè)計以及專家講座等多種教學(xué)方法，將科研與工程項目中的有關(guān)實踐知識和能力融入到教學(xué)中，強化學(xué)生工程實踐意識，充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生自學(xué)能力及研究設(shè)計能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠掌握列車運行計算與設(shè)計的相關(guān)技能。在教學(xué)方式上，采取理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，重視教學(xué)的過程，強調(diào)學(xué)生在各教學(xué)環(huán)節(jié)的積極參與。采取研究型教學(xué)模式與方法，幫助學(xué)生牢固地掌握列車運行計算與設(shè)計的知識，最大程度地拓展學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合分析問題的能力。 五、建議教材及教學(xué)參考書 教材：毛保華，《列車運行計算與設(shè)計》，人民交通出版社，第一版，2008年。 參考書： [1] 饒忠，《列車牽引計算》，北京：中國鐵道出版社，第二版，2002。 [2] 孫中央，《列車牽引計算規(guī)程實用教程》，中國鐵道出版社，2004 [3] 鐵道部科學(xué)研究院，《列車牽引計算規(guī)程》，1999。