Правила тяговых расчетов

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

      В единой  транспортной системе страны, обеспечивающей  потребности хозяйства и населения  в перевозках, важная роль принадлежит  железнодорожному транспорту. Часто железные дороги сравнивают с кровеносной системой, без которой невозможна жизнедеятельность нашей страны.

      На железные  дороги приходится около половины  грузооборота и трети пассажирооборота  всех видов транспорта.

      Железнодорожный  транспорт представляет собой  в настоящее время огромную разветвленную сеть, составляющую более 150 тыс. км, имеющую сложные инженерные сооружения и технические средства. Железнодорожные линии соединяют все жизненно важные районы страны, что способствует их ускоренному развитию.

      При эксплуатации, а также при определении путей  перспективного развития железных дорог, возникают многочисленные практические задачи, которые решаются с помощью теории локомотивной тяги и ее прикладной части – тяговых расчетов.

Полученные с помощью тяговых расчетов данные служат основой для решения следующих задач:

- составления графиков  движения поездов;

- нормирования расхода  топлива и электрической энергии  на тягу поездов;

- расчета пропускной и  провозной способности;

- проектирования новых  и реконструкции существующих  железных дорог.

 

1 СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ И ПЛАНА  ПУТИ

 

1. Общие положения

 

Элементами плана пути являются кривые и прямые участки пути.

Кривые, длина которых задаётся градусами центрального угла, пересчитываются  в метры по формуле:

 

Sкр=2πRα/360,                                              (1.1)

 

где Sкр – длина кривой, м; R – радиус кривой, м; α – центральный угол в градусах.

Определяем длину кривой на элементе №6 по формуле (1.1):

 

Sкр=2∙3,14∙350∙25/360=152,6 м.

 

Кривую на плане пути размещаем произвольно, но в приделах элемента, в которую она входит. Построение плана и профиля пути и основные размеры показаны в приложении 1.

Расчет отметок профиля пути представлен в табл. 1.1

 

Таблица 1.1 – Расчет отметок профиля пути

№ элемента	Si,  М	ij,   ‰	hkj=hнj±(ij/1000)Sj, м
1	1250	0,0	hk1=100+(0/1000)∙1250=100
2	1500	-5,7	hk2=100-(5,7/1000)∙1500=91,45
3	500	0,0	hk3=91,45+(0,0/1000)∙500=91,45
4	3900	+8,0	hk4=91,45+(8,0/1000)∙3900=122,65
5	1000	0,0	hk5=122,65+(0,0/1000)∙1000=122,65
6	1500	-11,8	h6=122,65-(11,8/1000)∙1500=104,95

Продолжение таблицы 1.1 – Расчет отметок профиля пути

№ элемента	Si,  М	ij,   ‰	hkj=hнj±(ij/1000)Sj, м
7	850	0,0	hk7=104,95+(0,0/1000)∙850=104,95
8	1400	+12,8	hk8=104,95+(12,8/1000)∙1400=122,87
9	600	+5,3	hk9=122,87+(5,3/1000)∙600=126,05
10	750	+3,5	hk10=126,05+(3,5/1000)∙750=128,675
11	1250	0,0	hk11=128,675+(0,0/1000)∙1250=128,675
12	400	-3,3	hk12=128,675-(3,3/1000)∙400=127,355
13	550	-4,3	hk13=127,355-(4,3/1000)∙550=124,99
14	350	-2,2	h14=124,99-(2,2/1000)∙350=124,22
15	400	-8,8	hk15=124,22-(8,8/1000)∙400=120,7
16	4100	0,0	hk16=120,7+(0,0/1000)∙4100=120,7
17	850	+3,3	hk17=120,7+(3,3/1000)∙850=123,505
18	700	+3,0	hk18=123,505+(3,0/1000)∙700=125,605
19	350	+2,4	hk19=125,605+(2,4/1000)∙350=126,445
20	1250	0,0	hk20=126,445+(0/1000)∙1250=126,445

 

 

1.2 Спрямление профиля пути

 

Спрямление профиля состоит из двух операций:

- спрямление в продольном  профиле, путём объединения группы  элементов пути, лежащих рядом  и имеющих близкую друг к  другу крутизну и замена величины эквивалентным уклоном;

- спрямление в плане  путём замены кривых фиктивным  подъёмом в пределах спрямлённых элементов.

Правила спрямления. Спрямлению не подлежат элементы на которых находятся остановочные пункты, самый затяжной подъем и спуск, самый крутой подъем и спуск.

Проверка возможности спрямления должна производиться для каждого элемента действительного профиля пути, входящего в спрямляемый участок, по формуле:

 

                                          Δi·Sj ≤  2000,                                                   (1.2)

 

где Δi – абсолютная разность (по модулю) между фиктивным уклоном спрямлённого элемента и действительным уклоном i-го элемента, ‰; Si – длина j-го элемента действительного профиля пути, входящего в спрямлённый участок, м.

Уклон спрямленного участка в продольном профиле пути i/с определяется по формуле, ‰:

 

             i'с =1000 ( hk-hн ) / Sс,                                              (1.3)

 

где Sс – длина спрямленного участка, м; hk и hн – соответственно начальная и конечная отметка продольного пути спрямленного участка.

Выполним спрямление профиля пути.  Анализ заданного профиля и плана пути показывает, что предварительно можно объединить в группы следующие  элементы: 12 - 14 ; и 17 - 19.  Элементы 1, 11 и 20  не объединяются по правилам спрямления.

Определяем  длину и эквивалентный уклон  спрямляемых элементов  12 - 14: где hk=124,22 и hн=127,355

 

- длина                               Sс=400+550+350=1300 м.

 

- эквивалентный уклон  спрямляемого участка

                                     

i'с =1000(124,22-127,355)/ 1300 = -2,41  ‰.

 

Проверяем возможность данного спрямления по формуле (1.2):

 

12:

,

13:

,

14:

.

 

Спрямление элементов  12-14 допустимо.

 

Определяем  длину и эквивалентный уклон  спрямляемых элементов    17 - 19: где hk=126,445 и hн=123,505 

 

- длина                               Sс=850+700+350=1900 м.

 

- эквивалентный уклон  спрямляемого участка 

                                   

i'с =1000(126,445-123,505)/ 1900= +1,55  ‰.

 

Проверяем возможность данного спрямления по формуле (1.2):

 

17:

,

18:

,

19:

.

 

Спрямление элементов  17-18-19  допустимо.

Далее подсчитываем фиктивный уклон от кривой, находящейся на спрямленном участке по формуле:

 

=(700/1900)(500/600) = 0,31 ‰.

 

Суммарная крутизна спрямленного участка в рассматриваемом направлении:

 

iс = 1,55 + 0,31 =+1,86 ‰.

 

Сведем все рассчитанные данные в табл. 1.2

 

Таблица 1.2 - Расчёты по спрямлению профиля  и плана пути

№  п/п	Профиль			План		Sс, м	, ‰	, ‰
	Sj, м	i, ‰	hк, м	R, м	Sкр, м				Туда	Обр.
1	1250	0,0	100	Станция А					0,0	0,0
2	1500	-5,7	91,45	-	-	-	-	-	-5,7	+5,7
3	500	0,0	91,45	-	-	-	-	-	0,0	0,0
4	3900	8,0	122,65	600	1250	3900	-	0,37	+8,37	-7,63
5	1000	0,0	122,65	1200	750	1000	-	0,44	+0,44	-0,44
6	1500	-11,8	104,95	-	-	-	-	-	-11,8	+11,8
7	850	0,0	104,95	-	-	-	-	-	0,0	0,0
8	1400	12,8	122,87	-	-	-	-	-	+12,8	-12,8
9	600	5,3	126,05	-	-	-	-	-	+5,3	-5,3
10	750	3,5	128,675	-	-	-	-	-	+3,5	-3,5
11	1250	0,0	128,675	Станция Б					0,0	0,0
12	400	-3,3	127,355	-	-	1300	-2,41	-	-2,41	+2,41
13	550	-4,3	124,99
14	350	-2,2	124,22
15	400	-8,8	120,7	350	152,6	400	-	0,76	-8,04	+9,56
16	4100	0,0	120,7	-	-	-	-	-	0,0	0,0
17	850	3,3	123,505	600	500	1900	1,55	0,31	+1,86	-1,24
18	700	3,0	125,605
19	350	2,4	126,445
20	1250	0,0	126,445	Станция В					0,0	0,0

 

 

2 ВЫБОР РАСЧЁТНОГО ПОДЪЁМА И  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СОСТАВА     

      

2.1 Выбор расчётного  подъёма

 

Расчётный подъём – это наиболее трудный для движения в выбранном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчётная скорость, соответствующая расчётной силе тяги локомотива.

Для построенного профиля самым трудным будет элемент 4, имеющий крутизну i = +8,0 ‰ и длину S=3900 м.

Так как на расчётном подъёме есть кривая, то подъём в данном случае принимаем с учётом кривой и тогда i = +8,37 ‰

 

2.3 Определение  массы состава при движении  поезда по расчетному подъёму  с равномерной скоростью

 

Основные расчетные характеристики локомотивов серии 2ТЭ10 представлены в табл. 2.1

 

Таблица 2.1 – Основные расчетные характеристики локомотива 2ТЭ10

Серия локомотива	Vр, км/ч	Fкр, Н (кгс)	mл, т	Fктр, Н (кгс)	lл, м	Vконстр., км/ч
2ТЭ10 всех индексов	23,4	496000 (50600)	276	797500 (81300)	34	100

 

Определяем основное удельное сопротивление движению локомотива по звеньевому типу пути по формуле

 

      ,                                      (2.1)

кгс.

Рассчитываем основное удельное сопротивление состава по формулам (2.2), (2.3) для звеньевого пути:

 

,                                        (2.2)

,                                        (2.3)

 

где -  масса, приходящейся на одну ось, т.

 

кгс/т,

кгс/т.

 

Основное удельное сопротивление состава определяется по формуле

 

      ,                                               (2.4)

 

где , -  соответственно доли в составе по массе четырёх-, шестиосных вагонов.

 

кгс/т.

 

Находим массу состава по формуле (2.5)

 

,                                           (2.5)

 

где g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.

 

т.

 

Полученную массу состава для дальнейших расчётов округляем в меньшую сторону до значения кратного 100 и принимаем равной mс=5000 т.