Расчет и построение диаграммы ускоряющих и

6 Расчет и построение диаграммы ускоряющих и замедляющих сил, действующих на поезд

При построении диаграммы удельных равнодействующих сил действующих на поезд, результаты расчетов сводим в таблицу 6.1. Вычисления выполняем для трех режимов движения поезда:

1)    режим тяги;

2)    режим холостого хода;

3)    режим торможения.

Первые два столбца таблицы заполняем тяговыми данными.

Пример заполнения таблицы приведем на основании  км/ч и силы тяги  Н

Для режима холостого хода удельное сопротивление определяем по формуле:

(27)

 Н/т.

Полное сопротивление от локомотива определим по формуле:

(28)

 Н;

(29)

 Н/т.

Для режима торможения определим значение расчетного тормозного коэффициента:

(30)

где  - расчетный тормозной коэффициент;

 - доля тормозных осей в составе;

 - суммарное нажатие тормозных колодок на оси.

(31)

где  - нажатие на ось, т/ось;

Принимаем в курсовом проекте в соответствии с ПТР

 т/ось.

 т.

Расчетный коэффициент трения колодки для чугунных колодок:

(32)

.

Значение удельной тормозной силы определяем по формуле:

(33)

 Н/т.

В соответствующие столбцы записываем значения равнодействующих сил приложенных к поезду.

Некоторые значения выразим с помощью (рисунка 1)

Произведем расчет первой строки таблицы:

7 Графическое решение тормозной задачи

Полный тормозной путь состоит из подготовительного и действительного тормозного пути:

(34)

Подготовительный путь определяется по формуле:

(35)

где  - скорость поезда в момент начального торможения, км/ч; =100 км/ч;

 - время подготовки тормозов к действию, с.

Учитывая, что в действительности за время подготовки тормозов к действию скорость не постоянна, используют поправку, учитывающая величину уклона и тормозную силу. Так как у нас состав с количеством осей от 200 до 300 используем формулу:

(36)

где  - приведенный уклон, ‰;

Рассчитаем время подготовки тормозов к действию для =0‰, -4‰,-8‰.

 с;

 с;

 с;

 м;

 м;

 м;

Действительный тормозной путь определим графическим способом (рисунок 2).

8 Определение времени хода поезда по участку способом  равномерных скоростей

Этот способ предполагает следующие допущения:

ü скорость движения в пределах элемента спрямленного профиля пути постоянна и равна равновесной;

ü при переходе с одного элемента профиля на другой скорость движения поезда меняется мгновенно.

Равновесную скорость для каждого элемента профиля определяем по диаграмме удельных ускоряющих и замедляющих сил.

Если ограничения по конструкционной скорости подвижного состава, по тормозам или по состоянию пути оказываются меньше, то в качестве равновесной принимаем наименьшее из названных значений. На подъемах круче расчетного принимаем значение равновесной скорости .

Время хода по рассмотренному участку определяется по формуле:

(37)

где ,- поправки на разгон и замедление соответственно, мин.; =2 мин.; =1 мин.

Все расчеты сводим в табличную форму.

Таблица 8.1 - Определение времени хода поезда методом равновесных скоростей

Номер элемента	S, км	, ‰	, км/ч	t, мин.	Поправка на разгон и замедление		С остановкой на станции
1	1,0	0,0	90	0,67	2
2	3,0	-5,0	90	2
3	1,65	-1,5	57,5	1,57
4	1,4	10,0	46,7	1,8
5	1,9	3,4	72	1,58
6	1,0	0	90	0,67
7	2,1	-1,8	70	1,8
8	2,4	0	90	1,6
9	2,4	1,5	78	1,85
10	4,5	8,0	46,7	5,78
11	1,575	2,2	79	1,2
Продолжение таблицы 8.1
Номер элемента	S, км	, ‰	,м/ч	t, мин.	Поправка на разгон и замедление	С остановкой на станции
12	4,5	0	90	3
13	1,8	-6,6	90	1,2
14	2,7	2,0	81	2
15	2,2	0	90	1,46		3
16	1,5	-1,5	57	1,58
17	4,8	-6,9	90	3,2
18	2,0	-1,9	70	1,71
19	1,85	-4,7	90	1,23
20	2,3	-1,5	57	2,42
21	1,0	0	90	0,67	1
				40	3	6

Найдем время хода без остановок:

 мин;

Найдем время хода с учетом остановок:

 мин.

Определим погрешность между методом равновесных скоростей и графическим способом определения времени хода:

Без остановки: ∆_бо=(40,8-40)/40,8∙100%=2%

С остановкой: ∆_со=(43,7-46)/43,7∙100%=5%

9 Построение кривых скорости, времени и тока 9.1 Построение кривой скорости

Построение кривой скорости осуществляем способом Липеца (МПС).

В соответствии с ПТР при выполнении тяговых расчетов поезд рассматривается как материальная точка, в которой сосредоточена вся масса поезда и к которой приложены внешние силы, действующие на реальный объект (поезд). Условно принимают, что эта точка расположена в середине поезда.

После трогания поезда осуществляется опробование тормозов (при достижении скорости 40 км/ч); снижаем скорость на 20 км/ч.

Проба осуществляется только на спуске либо на ровной площадке.

На кривой скорости делаем отметки о включении и выключении контролера (КВ, КО) и о включении и отпуске тормозов (ТД, ТО). При построении учитывается необходимые ограничения скорости движения:

ü конструкционная скорость локомотива (100 км/ч);

ü по состоянию пути и подвижного состава (90 км/ч);

ü по тормозным средствам (п. 7);

Так как результаты построения в дальнейшем используется при составлении графика движения поездов, то кривую скорости строим исходя из условия минимального времени преодоления участка.

9.2 Построение кривой времени

Кривой времени называют графическую зависимость времени движения поезда от пройденного пути . Ее строят на имеющемся листе миллиметровой бумаги с помощью построенной ранее кривой скорости.

Для построения кривой времени используем способ Лебедева.

Результаты построения в дальнейшем используем для составления графика движения поездов и определения расхода энергоресурсов. При построении используем следующий масштаб 1 см – 1 мин.

9.3 Построение кривой тока

Кривую тока строим, используя имеющуюся кривую скорости и токовую характеристику электровоза ВЛ10. При построении используем следующий масштаб 1 см – 200 А.

10 Определение времени хода поезда по кривой времени и технической скорости движения

Определяем время хода поезда с остановкой и без остановки по кривой . Точность определения времени составляет 0,1 мин. Полученное время округляем для использования в графике движения поездов (ГДП) с точностью до 1 мин.Результаты сведем в таблицу 5.

Таблица 10.1 – Определение времени хода по участку с остановкой

Перегон	Длина, км	Время хода, мин	Время принятое для ГДП, мин
Д-B	33,025	28,7	29
B-А	14,5	12,1	13
Итого	47,525	40,8	42

Определяем техническую скорость движения поезда по участку с учетом остановки:

(38)

где  - длина участка, км;

 - время принятое для ГДП.

 км/ч

Таблица 10.2 – Определение времени хода по участку без остановки

Перегон	Длина, км	Время хода, мин	Время принятое для ГДП, мин
Д-В	33,025	29,8	30
В-А	14,5	13,9	14
Итого	47,525	43,7	44

Определим техническую скорость движения поезда по участку без учета остановки:

(39)

км/ч

11 Определение расхода электрической энергии

По кривым  и  подсчитываем расход энергии, затраченной электровозом на перемещение поезда по участку и отнесенный к токоприемнику. Подсчет выполняем путем суммирования расходов энергии по отдельным элементам времени:

(40)

где  - напряжение в контактной сети, В; =25000 В;

 - среднее значение тока для отрезка кривой , А;

 - промежуток времени, в течение которого величина тока принимается постоянной, мин.

Расчет по определению расхода электроэнергии с учетом остановки сведем в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 – Определение расхода электрической энергии с учетом остановки

№ элемента	, А	, мин	, А·мин
1	650	0,5	135,4
2	1180	0,5	245,8
3	2270	0,4	378,3
4	2220	0,6	555
5	2190	0,2	182,5
6	2270	0,3	283,8
7	2210	0,3	276,3
8	2160	0,2	270
9	2200	0,2	183,3
10	2420	0,6	605
11	2490	0,1	103,8
12	2130	0,5	443,8
13	1720	0,7	501,7
14	1540	0,2	128,3
15	1520	1,2	760
16	1660	1,1	760,8

Продолжение таблицы 11.1
№ элемента	, А		, мин	, А·мин
17	1870		1,7	1324,6
18		1820	0,4		303,3
19		1740	0,5		362,5
20		1600	1,2		1066,7
21		1450	1,7		1027,1
22		1410	1,7		998,8
23		1550	0,8		516,7
24		1830	1,0		762,5
25		2280	2,1		1995
26		2180	1,2		1090
27		1700	1,8		1275
28		1540	1,7		1090,8
29		1600	2,2		1466,7
30		1550	4,2		2712,5
итого					21805,9

Расчет по определению расхода электроэнергии без учета остановки сведем в таблицу 11.2.

Таблица 11.2 – Определение расхода электрической энергии без учета остановки

№ элемента	, А		, мин		, А·мин
1	650		0,5		135,4
2	1180		0,5		245,8
3	2270		0,4		378,3
4	2220		0,6		555
5	2190		0,2		182,5
6	2270		0,3		283,8
7	2210		0,3		276,3
8	2160		0,2		270
9	2200		0,2		183,3
Продолжение таблицы 11.2
№ элемента		, А		, мин		, А·мин
10		2420		0,6		605
11		2490		0,1		103,8
12		2130		0,5		443,8
13		1720		0,7		501,7
14		1540		0,2		128,3
15		1520		1,2		760
16		1660		1,1		760,8
17		1870		1,7		1324,6
18		1820		0,4		303,3
19		1740		0,5		362,5
20		1600		1,2		1066,7
21		1450		1,7		1027,1
22		1410		1,7		998,8
23		1550		0,8		516,7
24		1830		1,0		762,5
25		2280		2,1		1995
26		2180		1,2		1090
27		1700		1,8		1275
28		1540		1,7		1090,8
29		1600		2,0		1333,3
30		1550		1,5		968,8
итого						19928,8

Расход электроэнергии с учетом остановки будет равен:

 кВт/ч.

Расход электроэнергии без учета остановки будет равен:

 кВт/ч.

Расход электроэнергии на собственные нужды электровоза:

(41)

где  - средний расход электроэнергии на собственные нужды; для ВЛ10 =2,08 кВт·ч/мин;

 - полное время работы электровоза на заданном участке, мин.

Расход электроэнергии на собственные нужды электровоза с учетом остановки:

 кВт/ч

Расход электроэнергии на собственные нужды электровоза без учета остановки:

 кВт/ч.

Полный расход электроэнергии электровозом с учетом и без учета остановки соответственно:

(42)

 кВт/ч;

 кВт/ч.

Удельный расход электроэнергии:

, (43)

Удельный расход электроэнергии с учетом и без учета остановки соответственно:

 ;

 .

Литература

1.   Правила тяговых расчетов для поездной работы – М.: Транспорт,1985. 287 с.

2.   Френкель, С.Я. Техника тяговых расчетов: учебно–метод. пособие / С.Я. Френкель–Гомель: УО “БелГУТ”,2006. – 74 с.