Тяговые расчеты

Удельные ускоряющие силы в режиме тяги рассчитываются по формуле:

                         

.                  (3.1)

Удельные замедляющие силы в  режиме холостого хода определяются по формуле:

                           

,                          (3.2)

где w_х – основное удельное сопротивление движению локомотивов на холостом ходу находится по формуле, Н/кН:

                                  

                     (3.3)

Удельные замедляющие силы в  режиме торможения определяются по формуле:

                                        

                              (3.4)

где α=1 для экстренного, α=0,8 для  полного служебного и α=0,5 для  служебного торможений; b_т – удельная тормозная сила поезда от действия тормозных колодок, Н/кН.

Удельная тормозная сила поезда рассчитывается по формуле, Н/кН:

                                      

                                      (3.5)

 где φ_кр –расчетный коэффициент трения колодок о колесо;

     – расчётный тормозной коэффициент поезда.

Расчетный коэффициент трения  чугунных колодках определяется по формуле:

                           

                         (3.6)

Расчетный тормозной коэффициент  определяется по формуле:

                         

∑                           (3.7)

где σ – доля тормозных осей в составе; К_р – расчётная сила нажатия тормозных колодок на ось, кН.

Масса локомотива и его тормозные  средства включаются в расчёт только при наличии на участке спусков  круче 20‰.

Расчётный тормозной коэффициент  характеризует степень обеспечения  поезда тормозными средствами. Чем  больше этот коэффициент, тем больший  тормозной эффект создают тормозные  силы, тем быстрее можно остановить поезд.

Численные значения удельных сопротивлений  и расчетного коэффициента трения колодок  приведены в таблице 3.1, а численные  значения удельных равнодействующих сил  в таблице 3.2.

  Таблица 3.1- Численные значения  удельных сопротивлений и расчетного  коэффициента трения колодок,  Н/кН

V, км/ч	w04	w06			wx	φкр
0	0,84	1,08	0,89	1,90	2,4	0,27
10	0,89	1,14	0,94	2,03	2,54	0,198
19а	0,96	1,21	1,01	2,05	2,57	0,191
20	0,98	1,22	1,03	2,22	2,76	0,161
23,4р	1,05	1,26	1,09
30	1,08	1,33	1,13	2,47	3,05	0,140
40	1,20	1,46	1,25	2,78	3,40	0,126
50	1,35	1,62	1,40	3,15	3,83	0,116
60	1,52	1,80	1,58	3,58	4,32	0,108
70	1,71	1,99	1,77	4,07	4,89	0,102
80	1,93	2,23	1,99	4,62	5,52	0,097
90	2,17	2,48	2,23	5,23	6,23	0,093
100	2,43	2,76	2,50	5,90	7,00	0,090

 

Определяем  число  осей в составе

Определяем  расчетный тормозной  коэффициент 

       Таблица 3.2- Расчёт  удельных равнодействующих сил (тепловоз 2ТЭ10М; m_с=3950 m , =0,317)

Тяговая характеристика		Тяга	Выбег	bТ, Н/кН	Торможение
v, км/ч	Fк, Н	, Н/кН	wох, Н/кН		экстренное	служебное
					(α=1)	(α=0,5)
0,0	797500	18,28	-0,99	85,59	-86,58	-43,79
10,0	667000	15,08	-1,04	62,77	-63,81	-32,43
19	599500	13,37	-1,12	52,31	-53,43	-27,28
20	567000	12,57	-1,14	51,35	-52,49	-26,82
23,4	496000	10,80	-1,20	48,82	50,02	-25,61
30	412500	8,73	-1,26	44,38	-45,64	-23,45
40	312500	6,19	-1,39	39,94	-41,33	-21,36
50	245000	4,40	-1,56	36,77	-38,33	-29,95
60	205000	3,10	-1,76	34,24	-36,0	-18,88
70	178500	2,39	-1,97	32,33	-34,30	-18,14
80	153000	1,86	-2,22	30,75	-32,97	-17,60
90	137000	0,88	-2,49	29,48	-31,97	-17,23
100	119500	0,16	-2,79	28,53	-31,32	-17,06

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШИХ ДОПУСТИМЫХ  СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА ПО  УСЛОВИЯМ ТОРМОЖЕНИЯ

    

       При движении поезда по длинному спуску его скорость не должна превышать величину V_дm, при которой, применяя экстренное торможение, поезд может быть остановлен на расстоянии S_Т (тормозной путь). Такая скорость называется допускаемой по условиям торможения. Нормативная длина тормозного пути S_Т устанавливается для каждой железной дороги (или её участка) и составляет для спусков более 12‰– 1400 м.

Тормозной путь в метрах слагается  из пути подготовки к торможению S_П и пути действительного торможения S_Д , м:

                                          

.                                         (4.1)

Путь подготовки тормозов к действию в метрах определяется по формуле:

                                                ,                              (4.2)                          

где V_Нт скорость в начале торможения, км/ч; t_n – время подготовки тормозов к действию, с.

Время подготовки при автоматических тормозах определяется по формуле, с:

                                        

,                                 (4.3)

где a и e – коэффициенты, определяемые от числа осей по таблице (4.1)[7]; b_т – удельная тормозная сила при скорости начала торможения, Н/кН; i – величина уклона на котором решается тормозная задача (спуск со знаком   «-» или подъём со знаком «+»),‰.

При количестве тормозных осей  n= 178 , а=7; е=10.

 Время подготовки тормозов  к действию на спуске  i_с =-12,2‰

Определяем  путь подготовки тормозов к действию  на спуске  i_с =-14,5‰

Время подготовки тормозов к действию на площадке  i_с =0‰

^.

Определяем  путь подготовки тормозов к действию  на площадке  i_с =0‰

^.

  На рисунке 4.1 приведено решение  тормозной задачи. Допускаемая скорость  по условиям торможения на  спуске i_с =-12,2‰

V_дт = 83 км/ч, а на площадке  i_с =0‰ ограничения нет (принимаем 100 км/ч).

       Ограничения скорости  по условиям торможения наносим  на диаграмму удельных равнодействующих  сил (рис.-3.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ПРИБЛИЖЁННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ  И СРЕДНИХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ  ПОЕЗДА НА УЧАСТКЕ СПОСОБОМ  УСТАНОВИВШИХСЯ СКОРОСТЕЙ

Способ установившихся (равномерных) скоростей основан на предположении, что на протяжении каждого элемента профиля пути поезд движется с  равномерной скоростью, соответствующей  крутизне профиля данного элемента.

Равномерные скорости для каждого  элемента определяются по диаграмме  удельных равнодействующих сил. Для  этого необходимо из точек на оси  ±r(V), соответствующих крутизне элементов профиля пути, восстановить перпендикуляры до пересечения с кривой r(V)= или с линией ограничения по тормозам, и из точек пересечения опустить перпендикуляр на ось скорости.

Для подъёма круче расчётного, величина равномерной скорости принимается  равной расчётной скорости локомотива.

Общее время нахождения поезда на участке в минутах определяется по формуле, мин:

                            

                 (5.1)

где S_j – длина j-го элемента, км; V_j – равномерная скорость на j-ом элементе, км/ч; ∑t_ст – суммарное время простоя на промежуточных станциях участка, мин; ∑t_раз – суммарное время на разгон поезда после остановок промежуточных станциях, мин; ∑t_зам – суммарное время на торможение поезда при остановках на промежуточных станциях.

При приближённых расчётах принимают: t_раз =2 мин; t_зам=1 мин.

При расчёте показателей использования  локомотивов используют три вида средних скоростей движения поезда по участку: ходовую, техническую и  участковую.

Ходовой называется средняя скорость движения поезда на участке, которая  определяется по формуле, км/ч:

                           

                            (5.2)

где V_х  - ходовая скорость, км/ч; L – длина участка, км; Т_х – среднее ходовое время движения поезда по участку без учета времени стоянок поезда на промежуточных станциях и времени затраченного на разгон и замедление поезда, мин.

Технической скоростью называется средняя скорость достижения поезда на участке, которая определяется с  учётом суммарного времени, затраченного на разгон и замедление поезда на всех станциях участка по формуле, км/ч:

                                 

                             (5.3)

Таблица 5.1-Расчёт времени хода поезда способом равномерных скоростей

Номера элементов j	Длина элементов  Sj, км	Уклон элемента ij,‰	Vj, км/ч	60 Sj/ Vj мин
ст.А   1	0,85	0,0	100	0,51
2	2,30	-5,08	93	1,48
3	0,5	0,0	100	0,30
4	1,50	+11,0	23,4	3,85
5	0,95	0,0	100	0,57
6	5,50	+10,72	23,4	14,10
7	1,30	3,74	54	1,44
Ст.Б   8	0,85	0,0	100	0,51
9	1,25	-3,01	96	0,78
10	4,50	-10,12	82	3,14
11	1,0	+0,49	95	0,63
12	1,20	-12,20	83	0,87
13	1,95	+2,65	66	1,77
ст.В  14	0,85	0,0	100	0,51
∑ Sj=L=24,5 км		60∑ Sj/ Vj=Тх=30,5 мин

 

Определяем ходовую скорость движения поезда на участке  А-В

Определяем техническую скорость движения поезда на участке с учётом разгона поезда на ст.А  и замедления поезда на  ст.В

Определяем длины перегонов  А-Б и Б-В. Длина перегона А-Б  равна:

               

а перегона Б-В:

Все остальные вычисления по формулам (5.2) – (5.3) сводим в табл. 5.2.

Таблица 5.2- Время и скорости движения поезда на участке А-Б-В

Перегон	Расстояние между станциями, км	Время хода, мин	Время на разгон, мин	Время на замедление, мин	Скорость, км/ч
					Vх	Vтех
А-Б	13,325	22,5	2	1	35,5	31,3
Б-В	11,175	8,0	2	1	83,8	61,0
А-В	24,50	30,50	2	1	48,2	43,9

 

 

 

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  СКОРОСТИ И ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА  ГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

6.1 Техника построения кривой скорости способом Липеца

 

Выполняем построение кривой скорости движения поезда V=f₁(s), используя данные о спрямленном профиле, локомотиве, массе состава, диаграммах удельных сил и допускаемой скорости безопасного движения на спусках («по тормозам»): тепловоз – 2ТЭ10М, масса состава – 3950т, V_дт=100 - 83 км/ч на уклонах от 0 до « – 14,5‰», допускаемая скорость движения по боковым путям станции – 30 км/ч.

Допускаемую скорость по перегонам  выбираем как наименьшую:

- из конструкционной скорости  локомотива – 100 км/ч;

- конструкционной скорости вагонов  – 100 км/ч;

- прочности пути – 100 км/ч;

- скорости «по тормозам» - 80 км/ч.

При построении кривой скорости V=f₁(s) необходимо предусмотреть проверку автотормозов в пути следования, которая выполняется при достижении скорости 50-60 км/ч на площадке или спуске. В нашем случае при достижении скорости 60 км/ч выполняем проверку автотормозов на спуске с уклоном -5,08‰.