Расчет тяги поездов

Содержание

Введение

1. Исходные данные для расчета

2. Анализ профиля пути и выбор расчетного подъема

3. Определение массы состава

4. Проверка массы состава

5. Определение удельных равнодействующих сил

6. Определение максимальной скорости поезда

7. Аналитическое интегрирование уравнения движения поезда

8. Расчет времени хода поезда способом установившихся скоростей

Заключение

Список используемых источников

Введение

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

Тяга поездов это самостоятельная научная дисциплина, способствующая разрешению таких важнейших вопросов, как выбор типа локомотива и его основных параметров, расчёт веса состава, времени хода поезда по перегонам и оптимальных режимов вождения поездов. На основе постулатов данной дисциплины выполняется расчёт тормозов; определения расхода воды, топлива, электроэнергии; обоснование требований к вагонному и путевому хозяйству с точки зрения уменьшения сопротивления движению.

Среди локомотивов электровозы - наиболее мощные, быстроходные, экономичные и удобные в эксплуатации машины <#"805449.files/image001.gif">

Длина приемоотправочных путей:

Тормозные колодки композиционные

Расчетная сила тяги локомотива

Конструктивная скорость локомотива

Профиль пути приведен в таблице 1

Таблица № 1

Станции	Номер элемента	Крутизна уклона, %	Длина элемента, м
Ст. А	1	0,0	1800
	2	-3,0	1500
	3	-7,0	9400
	4	-9,0	1250
	5	0,0	800
	6	+2,5	1200
	7	+10,0	3000
	8	+8,0	8400
	9	+2,0	1000
Ст. К	10	0,0	1800

Схема электровоза приведена на рисунке 1.

2. Анализ профиля пути и выбор расчетного подъема

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива. Если наиболее крутой подъем участка достаточно длинный, то он принимается за расчетный. Если же наиболее крутой подъем заданного участка имеет небольшую протяженность и ему предшествуют "легкие" элементы профиля (спуски, площадки), на которых поезд может развить высокую скорость, то такой подъем не может быть принят за расчетный, так как поезд преодолеет его за счет накопленной кинетической энергии. В этом случае за расчетный следует принять подъем меньшей крутизны, но большей протяженности, на котором может быть достигнута равномерная скорость.

Профиль рассматриваемого пути имеет четыре участка подъема, причем крутизна наиболее протяженного является второй по величине.

В качестве расчетного принимается участок №8. Он является наиболее протяженным, его крутизна вторая по величине и ему предшествует участок подъема. Участок с наибольшей крутизной в качестве расчетного выбран быть не может по причине сравнительно небольшой протяженности, а также из-за того, что ему предшествует ровный участок.

 

3. Определение массы состава

Масса состава:

,

где

 - расчетная сила тяги локомотива

 - крутизна расчетного подъема

 - расчетная масса

 - ускорение свободного падения

 - основное удельное сопротивление локомотива

 - расчетная скорость

 - удельное сопротивление состава

 - масса, приходящаяся на одну колесную пару

,

4. Проверка массы состава

Число вагонов:

Общая длина поезда:

,

где  - длина локомотива

 943 ≤ 1550, м

Так как длина поезда меньше длины приемоотправочных путей, то масса состава не корректируется.

5. Определение удельных равнодействующих сил

Составим таблицу для трех режимов:

для режима тяги

режима холостого хода

для режима служебного торможения

Значения расчетных параметров для различных режимов ведения поезда приведены в таблице 2.

Таблица №2

Режим тяги	102030405060708090100
	600000560000535000515000500000440000305000225000170000135000
	2, 12, 22, 42, 83, 153, 584, 074, 625, 235, 9
	39554144452052745933674376668702985111113
	0, 9511, 11, 251, 351, 51, 71, 92, 12, 3
	4947752081572896510270310781228853898954109371119786
	53432562256180970376762438486596204107656119222130899
	546568503775473191444624423757355135208796117344507784101
	=13, 3912, 4911, 911, 4311, 099, 696, 634, 83, 522, 7
Режим холостого хода	2, 552, 763, 053, 43, 834, 324, 895, 526, 237
	4803519957456404721481379210103971173413185
	542806142467554767808345793002105414118053130956144084
	11,11,31,41,51,71,92,12,42,7
Режим торможения	0,340,320,310,2970,2880,280, 2730, 2670,2620, 257
	65,0261, 1959,2856,7955,0753,5452, 2051,0650,1049,14
	33,5131,6930,9429,7929,0328,472827,6327,4527,27
	66,0262,2960,5858, 1956,5755,2454,153,1652,551,84

Диаграммы удельных равнодействующих сил приведены на рисунке 2

 

6. Определение максимальной скорости поезда

Полный тормозной путь состоит из подготовительного и действительного тормозного пути:

Sп - путь подготовки тормозов к действию, на протяжении которого тормоза поезда условно принимаются недействующими.

Sд - действительный тормозной путь, на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами.

От точки О^’ вправо на оси s откладывают значение полного торможения пути Sт, который следует принимать равным: i= - 7‰-1200м.

На кривой w_ox+b_T = отмечают точки, соответствующим значением скоростей выбранного скоростного интервала. Из точки М на оси w_ox+b_T приводим лучи 1,2,3,4, и так далее.

Построение кривой начинаем из точки О. из этой точки проводим перпендикуляр к лучу 1 до конца первого интервала, т.е. в пределах от 0 до 10 км/ч (отрезок ОВ). Из точки В проводят перпендикуляр к лучу 2 до конца скоростного интервала от 10 до 20 км/ч (отрезок ВС) и т.д. Начало каждого последующего отрезка совпадает с концом предыдущего. В результате получают ломаную линию.

На тот же график наносим зависимость подготовительного тормозного пути от скорости:

, м,

де  - скорость поезда в момент начального торможения;

 - время подготовки тормозов к действию

 - приведенный уклон

 - удельная тормозная сила

,

Аналогично производятся расчеты для других скоростей.

если i = - 6.0‰

если i = - 10.0‰

если i = - 16.0‰

Графическое решение тормозной задачи приведено на рисунке 3.

7. Аналитическое интегрирование уравнения движения поезда

Уравнение движения поезда обычно интегрируют методом конечных приращений скорости

, мин,

, мин

Где:  - начальная скорость выбранного интервала скоростей, км

 - конечная скорость интервала, км/ч

 - численное значение равнодействующей удельной силы, приложенной к поезду при средней скорости.

Под равнодействующей удельных сил  следует принимать разность удельных сил, действующих на поезд.

Эта разность представляет:

1.      Режим тяги

по ровному горизонтальному пути

по подъему

по спуску

. Режим холостого хода

. Режим торможения

Первый элемент участка

 

В интервале скорости  по диаграмме удельных равнодействующих сил в режиме тяги при средней скорости 5 км/ч

≈

 

 

 

 

 

Второй элемент участка

 

 

Третий элемент участка

 

Допустимая скорость на спуске . Необходимо произвести служебное торможение, снизив скорость до . Используя кривую служебного торможения диаграммы удельных равнодействующих сил:

;

;

Отпустив тормоза, двигаемся на холостом ходу:

 

 

Скорость максимальная, производим торможение

;

;

Отпустив тормоза, двигаемся на холостом ходу:

 

 

Скорость максимальная, производим торможение

;

;

Отпустив тормоза, двигаемся на холостом ходу:

 

 

Скорость максимальная, производим торможение

;

;

Отпустив тормоза, двигаемся на холостом ходу:

 

Оставшийся путь S=46м, поезд пройдет поддерживая регулирование торможением:

, =

Четвертый элемент участка

Отпустив тормоза, двигаемся на холостом ходу:

 

Скорость максимальная, производим торможение

;

;

Пятый элемент участка

На это элементе включаем двигатели и продолжаем движение в режиме тяги.

 

,

Шестой элемент участка

 

,

На этом участке производим служебное торможение

;

,

;

,

Оставшийся путь S=77м, поезд пройдет поддерживая регулирование торможением:

, =

Седьмой элемент участка

 

На это элементе включаем двигатели и продолжаем движение в режиме тяги.

 

 

Выключаем тяговые двигатели, и продолжаем движение по холостому ходу

 

 

Отпустив тормоза, двигаемся на холостом ходу:

 

 

Восьмой элемент участка

 

На этом элементе включаем двигатели и продолжаем движение в режиме тяге. Удельная равнодействующая сила в режиме тяги будет отрицательна, т.е. скорость будет снижаться

 

 

 

Девятый элемент участка

 

Выключаем двигатели, продолжаем движение в режиме холостого хода

 

 

Десятый элемент участка

 

Производим торможение

 

 

Холостой ход

 

Производим служебное торможение

 

 

 

Сводная таблица результатов расчетов

Таблица 3

Параметры элемента

Скоростной интервал

v1; км/ч

∆t мин

∆s мин

режим движения

1  %1

,311+0=11

,3+0=9,3

+0=9

,5+0=8,5

,1+0=8,1

,2+0=7,20, 45

, 53

, 55

, 58

, 61

, 643,1338

тяга

тяга

тяга

тяга

тяга

тяга

2  %7

59,3

,6

+3=8

+3=6

, 66

,63

,29721

тяга

тяга

3  %9

,6

.2+7=8,2

,3+7=-21,3

,9+7=-20,9

+7=5

,3+7=4,7

,3+7=-21,3

,9+7=-20,9

+7=5

,3+7=4,7

,3+7=-21,3

,9+7=-20,9

+7=5

,3+7=4,7

,3+7=-21,3

,9+7=-20,9

,8+7=5,2

,45

,11

,23

,00

,53

,11

,23

,00

,53

,11

,23

,00

,53

,11

,23

,76

,357,51612

тяга

сл. торм

сл. торм

хол. х

хол. х

сл. торм

сл. торм

хол. х

хол. х

сл. торм

сл. торм

хол. х

хол. х

сл. торм

сл. торм

хол. х

рег. торм

4  %26

-2+9=7

,3+9=19,3

,9+9=-18,90,5

,12

,310,93679

хол. х

сл. торм

сл. торм

5  %29

,15

,8+0=3,8

,67

,67800

тяга

6  %30

,15

+2,5=5,5

,3+2,5=-24,8

+2,5=-25,5

,68

,12

,1

,661,56874

тяга

сл. торм

сл. торм

рег. торм

7  %34

+10=13

,7+10=11,7

,2+10=7,8

+10=8

+10=8

,3+10=7,70, 38

,21

,32

,62

,62

, 192,34 481

тяга

тяга

хол. х

хол. х

хол. х

хол. х

8  %40

,53-8=-5

-8=-3

,8-8=0,81,3

,6

,38,21659

тяга

тяга

тяга
9  %4351,552,65-1,5+2=0,51,151,1510001000хол. х

10  %44

,65

,6

,6

-1,8+0=-1,8

,2+0=-29,2

+0=-30

,2-0=-1,2

,3-0=-30,3

-0=-33

-0=-340,73

,17

,16

,8

,17

,18

,84,01630

хол. х

сл. торм

сл. торм

хол. х

сл. торм

сл. торм

сл. торм
итог						30,79		30150

Техническая скорость поезда на заданном участке.

8. Расчет времени хода поезда способом установившихся скоростей

Таблица №4

№ элемента профиля	Длина элемента профиляУклон Установившиеся скорость Время прохождения элемента Поправка на разгон  и замедления
1	1800	0,0	59,3
2	1500	-3,0	77,6
3	9400	-7,0	78
4	1250	-9,0	68
5	800	0,0	73,15
6	1200	+2,5	70
7	3000	+10	83
8	8400	+8	51,5
9	1000	+2	52,65
10	1800	0,0	0
	30150				3,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время хода поезда по участку:

Техническая скорость по участку:

Заключение

На железнодорожном транспорте России методы производства тяговых расчётов и необходимые для их выполнения нормативы регламентируются Правилами тяговых расчётов (ПТР) для поездной работы.

В настоящее время тяговые расчёты выполняются преимущественно на ЭВМ по имеющимся программам. Однако для математической формулировки задач необходимо понимать физическую сущность явлений, сопровождающих процесс движения поезда, и знать основные приёмы и способы тяговых расчётов.

Список используемых источников

Основная

1.       Бабичков, П.А. Гурский, А.П. Новиков Тяга поездов и тяговые расчёты. М.: Транспорт, 1971

2.      Кононов В.Е., Ибрагимов М.А. Тяга поездов. М.: МИИТ, 2012

.        Теория локомотивной тяги. Под ред.В.Д. Кузьмича. М.: Маршрут, 2005

.        Локомотивы. Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Просвиров Ю.Е. М.: "Маршрут", 2011

Дополнительная

5.       Локомотивы. Общий курс. Кононов В.Е., Скалин А.В., Ибрагимов М.А. М.: РГОТУПС, 2008.

6.      Тепловозы. Назначение и устройство. Подред.О.Г. Куприенко. М.: "Маршрут", 2011.

.        Кононов В.Е. Подвижной состав и тяга поездов. Учеб. Пос. М.: РГОТУПС, 2000.

.        Подвижной состав железных дорог. Кононов В.Е. и др. М.: РОАТ, 2013.