这随着服务的类型而变化。对于城市间的客运和货运列车，推动列车上坡和获得预定时间的功率是及其重要的。对于通勤和高速交通服务，功率要求中一个重要的因素是快速加速的需要。对于私人高速运输，速度相对较低，但是功率必须足以快速加速到所需的速度。对于所有服务类型，功率必须足以克服坡度、曲线和滚动阻力。运行时间的要求、服务的频率和运行的成本必须全部考虑。

1 列车运动阻力

由升坡产生的坡度阻力，对于每吨列车等于20倍的百分比坡度。从而，在1.5%的坡度上，坡度阻力是301b/ton; 在1.0%的坡度上，为20lb/ton; 在0.5%坡度上，为10lb/ton。在下坡坡度中，相同的力加速列车，必须由制动加以控制。

曲线阻力是通过曲线时，引导和滑动车轮所需的附加阻力。通常认为曲线阻力等于每度弯曲是0.04%坡度阻力。从而，在4°曲线上，曲线阻力将是每吨列车0.04×20×4=3.2lb。在限制坡度上通过减少相对于曲线的长度的坡度来补偿曲率是一种惯例。因而，如果在一条线路上相对于曲率补偿的限制坡度是0.5%，在计算功率要求时，不需要对曲线阻力给予考虑，因为它已经包括在坡度中了。钢轨润滑器的使用使曲线阻力减少大约二分之一。曲线阻力在下降坡度上趋于减速列车。

滚动阻力或列车阻力是对于水平直轨上的列车运动的阻力。列车阻力受到速度、车轴上的重量和轨道特点的影响。因为相对较小，最后一个因素通常　被忽略。带有滚动轴承时，起动阻力较小，但是列车起动之后，对于滚柱式和整体式轴承，列车阻力大致一样。例如，对于带有整体式轴承的车厢，起动阻力可以达20lb/ton，但是一旦车厢处于运转中时，列车阻力变成5lb/ton; 在滚动轴承上同样的车厢将具有与低速运行时相同的起动阻力，51b/ton。

2 列车阻力公式

有几个公式用于计算列车阻力。戴维斯公式 (W.J.Davis，Jr.，《电动机车和车厢的牵引阻力》，通用电动机回顾，1926.10) 是由几个调查人得到的代表性结果。依照AREA 《铁道工程手册》，对于5～40mi/h的速度，戴维斯公式给出了满意的结果。不过，增大的尺寸和较重的货运车厢加载，货运列车更高的运行速度以及自公式形成的车厢类型的变化使得更改戴维斯方程式中的常数是合理的。新近的试验证明了使用下列修改的戴维斯公式改良的结果：

(19.19)

式中 R——阻力 (lb/ton);

W——轴负重 (ton);

N——每个车厢的轴数;

V——速度 (mi/h);

K——空气阻力系数，对于传统的货运列车设备，0.07; 平板车 (背负式运输) 拖车，0.16; 平板车集装箱，0.0935。

方程中的最后一项KV2/WN，表示了由于列车速度产生的空气阻力。在高速下，这成为列车阻力中一个主要因素，考虑车厢的横断面面积、车厢设计的空气动力学性能、空气密度以及风速和方向是必要的。

关于高速客运业务这个主题的详细论述，参见J.L.Koffman《多部件机车拖运客运列车的牵引阻力》 (钢轨工程国际性组织，1973.4—5)。作者建议下列公式作为用于英国和大陆铁路的现代客运列车设备的代表：

(19.20)

式中 R——传统客运列车的总牵引阻力 (kg);

W——列车整体重量 (mton);

n——列车中的卧车数量;

V——列车速度 (km/h)。

有效的机车和卧车最大截面视为10m2，基于速度达100mi/h的机车的实验数据，方程 (19.20) 假定一个0.6的空气阻力系数。使用某些对空气动力特性给予很少考虑的车厢设计，对于8车厢列车，认为空气阻力系数高达1.85。另一方面，对于249.5m长的10卧车Tokaido列车，对其在风洞中做了大量的模型试验以得到良好的空气动力特性，认为空气阻力小至0.97。美国铁路协会继续在测试新的设备并更新数值。

在以超过100mi/h的速度运行的车辆的设计中，考虑空气动力特性是非常重要的，因为在这些高速下，空气阻力造成大量的滚动阻力，并随着速度的平方增大。

3 计算运行时间和燃油消耗量

在新建工程或现有路线的修改的不同路线的相对合意性对比中，运行时间和燃油消耗量是有用的数据。运行时间可以通过速度剖面方法计算。

在这个方法中，加速力 (lb/ton) 通过从机车的牵引拉杆力特征中减去水平轨道上的列车阻力计算。从起动到最大允许运行速度，这个计算关于5mi/h的增量重复进行。因为坡度阻力是20lb/ton(见第1节)，加速力可以通过除以20变为一个等值坡度。路线的实际剖面绘于显示高度一距离的图表中。在同一张图表中，对于每个速度增量，等值坡度绘于点之间，对其实际坡度和等值坡度之间的垂直差值等于速位差。对任何速度的速位差 (ft) 是

VH =0.035V2 (19.21)

其中，V是速度，单位为mi/h。这个公式将列车归于其速度的动能和其车轮中的旋转能量表示为归于高度的等效势能。同样的程序适用于减少速度或停止的制动。象征等值坡度的一系列线就是速度剖面 (列车性能计算的详细说明见《铁道工程手册》，美国铁道工程和线路养护协会)。在为线路完成速度剖面之后，通过把关于增量的平均速度行驶距离的每个增量所需的时间加起来得到运行时间。可以使用计算机来简化和加速所需的计算。

机车工作在全容量、部分容量或漂移中的时间可以由速度剖面来确定。将每个时段乘以相应的特殊机车使用燃料的速率就产生燃油消耗量。可以用于计算燃油消耗量的另一种方法是首先计算出做的总功，这是由克服滚动阻力所做的功加上在升坡上的重力阻力所做的功、加上曲率产生的阻力所做的功而成。从这个总数中应当减去在下降坡度上的重力能量，但是由于刹车的应用产生的能量损失 (速位差) 应当添加到总功中。

总功 (ft·lb) 可以通过乘以4 (25%的效率)并除以9千万 (每加仑柴油的能量ft·lb数) 变为柴油的加仑数。