程序设计的思路是：通过对列车运行线路坡度和坡长的合理设计，充分利用列车势能和动能的转换关系，节能能量损耗。即列车出站时，通过设置下坡，有效地把列车原有的势能转化为其运行的动能，使其加速度变大，快速达到目标速度，并尽可能节约牵引能耗；然后，当列车达到目标速度进入平直线路后，其运行状态通过在惰行和牵引工况之间不断转换，持续前行直至制动进站。而当列车即将进入下一个站时，通过设置线路的进站节能坡（上坡）将列车的动能再次转化为列车的重力势能，加速列车的制动，并节省列车制动所需要的能量损耗。

1.4 章节安排

本文共分了六个章节：

第一章绪论部分主要对课题研究的背景意义、研究现状及本文的研究内容和技术路线进行了简单的介绍，是文章的综述部分。

第二章主要针对城轨列车的牵引计算的理论进行了推导，明确了城轨列车牵引计算的力学模型，是文章计算部分的理论基础。

第三章是第二章内容的延伸，在牵引计算力学模型的基础上对列车的单位合力、运行状态、运行时分及能耗计算进行理论分析推导，是文章计算部分的理论核心。

第四章简要介绍了软件设计的基本思路、方案，对软件的各个模块进行说明，最后对软件的界面操作进行了演示，是文章的软件设计说明。

第五章利用软件对线路算例进行了模拟计算，并根据不同的线路情况进行了对比，得出城轨列车节能坡设计方案的分析结果，是文章计算分析的的最终目标。

第六章是对本文所有研究的总结，对课题研究的成果和不足进行简要分析，并对课题继续研究的方向进行了展望，是课题研究的发展论证。

2 城市轨道交通列车牵引计算原理

《列车牵引计算规程》[13]是对铁路行业的重要基础计算规范，书中规定了牵引计算所需的基本原则、方法、计算公式等，并为我们提供了大量可用的计算数据资料，是铁路各部门在进行牵引计算相关工作时的重要依据和准则，对本文的研究而言也是理论依据的重要来源之一。以此为基础进行城轨列车牵引计算时，首先需要考虑的是通过对受力情况的充分分析研究后建立一个合理的力学模型，并在此模型下对涉及到的相关公式方程进行推导，为下一步计算列车的单位合力、运行速度、运行时间、运行距离等奠定基础，并以找到它们之间的相互关系为目标。

2.1 列车牵引来!自~751论-文|网www.751com.cn

机车产生的牵引力是由动力传动装置产生并与列车的运行方向同向、可以由司机根据列车运行的需要而调节的驱动列车运行的外力。因此列车牵引力是由机车的动力装置发出的内力（不同类型的机车原动力装置也不同），然后经过牵引传动装置传输给车轮之后，在轮轨间的黏着作用下产生的轨道对列车动轮轮周的反作用切向力。

2.1.1 列车牵引力的形成

牵引力需要一定的形成条件，以电力机车的形成牵引力的过程为例[14][15]：列车受电弓从接触网取得高压电，将其输送到机车的主变压器，之后再经过车轮、轨道回到牵引变电所，构成完整的回路；其中，主变压器的作用是将受电弓传来的高压交流电降压为低压的交流电，经整流器整流为直流电之后，输送给牵引电机使用。牵引电机获电输出Md的转矩，牵引传动装置将这一转矩传递给动轮，使轮轨之间发生相互作用，最终引起轨道对动轮的切向反作用力，这就是机车牵引力的形成过程