Тяговые характеристики для вл80т и 2тэ116

СОДЕРЖАНИЕ

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ	3
ВВЕДЕНИЕ	4
1. ТЯГОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛЯ ВЛ80Т И 2ТЭ116	5
2. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ УДЕЛЬНЫХ УСКОРЯЮЩИХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ УСИЛИЙ	6
2.1. Определение основного средневзвешенного удельного сопротивления состава	6
2.2. Определение массы состава, числа вагонов и длины поезда	10
2.3. Проверка массы состава на трогание с места	13
2.4. Определение расчётного тормозного коэффициента состава	15
2.5. Подсчёты равнодействующих сил при разных режимах движения	20
2.6. Построение диаграммы удельных равнодействующих сил	22
3. ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА	26
3.1. Масштабы для графических построений	26
3.2. Спрямление профиля	27
3.3. Построение кривой скорости по способу МПС	30
3.4. Определение допускаемых скоростей при движении по перегонам	33
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА	36
4.1. Построение кривой времени способом Лебедева	36
4.2. Определение времени хода поезда методом установившихся скоростей	37
5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ	38
5.1. Разметка режимов работы локомотива по кривой скорости	38
5.2. Построение кривой тока электровоза	39
5.3. Расход энергии электровозом	41
5.4. Расчёт расхода топлива тепловозом 2ТЭ116	43
5.5. Определение механической работы силы тяги и работы сил сопротивления	45
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА	47
ПРИЛОЖЕНИЕ	48

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Тяговые расчёты являются прикладной частью теории тяги поездов и позволяют решать многочисленные практические задачи, возникающие при проектировании и эксплуатации железных дорог. К числу важнейших задач относятся:

· определение массы грузовых составов при заданном типе локомотива в соответствии с профилем, скоростью движения и временем хода по участкам и отдельным перегонам;

· определение необходимых параметров локомотива для обеспечения заданной пропускной и провозной способности участка;

· составление графика движения поездов – основного документа работы железнодорожного транспорта;

· выбор наиболее рационального размещения станций, остановочных и раздельных пунктов при проектировании железных дорог;

· определение параметров системы энергоснабжения при электрификации железной дороги: размещение тяговых подстанций и определение их мощности, расчёт тяговой сети и другое.

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 в банках ВЦ и на кафедрах. Однако для математической формулировки задач необходимо понимать физическую сущность явлений, сопровождающих процесс движения поезда, и знать основные приёмы и способы тяговых расчётов.

 

ТЯГОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛЯ ВЛ80Т И 2ТЭ116

 

Параметр	ВЛ11	2ТЭ10М
Расчётная сила тяги Fкр, кН	451,3	496
Сила тяги при трогании с места Fкр. изм, кН	613,7	797
Расчётная скорость υр, км/ч	47,1	24,6
Конструктивная скорость υк, км/ч	100	100
Длина локомотива lл, м	32,9	33,9
Расчётная масса Р, т	184	281

 

ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ УДЕЛЬНЫХ УСКОРЯЮЩИХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ УСИЛИЙ

 

Расчётные силы нажатия чугунных тормозных колодок грузовых вагонов

Таблица 2.5

Тип вагона	Нажатие тормозных колодок на ось, кН
Грузовые вагоны при включении на режим
гружёный	70
средний	50
порожний	35

 

Расчётные силы нажатия чугунных тормозных колодок локомотивов

Таблица 2.6

Тип и серия локомотива	Нажатие тормозных колодок на ось, кН
	Гружёный режим	Порожний режим
Электровозы
ВЛ10, ВЛ10у, ВЛ11, ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80с, ВЛ80р, ВЛ82(пост), ВЛ82(пер), ВЛ82м(пост), ВЛ82м(пер)	140	60 (при наличии порожнего режима)
Тепловозы
2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 0ТЭ10М, 3ТЭ10М, 2ТЭ116	120	50 (при наличии порожнего режима)

Число тормозных осей локомотивов

Таблица 2.7

Тип и серия локомотива	Число автотормозных осей	Число осей стояночного тормоза
ВЛ10, ВЛ10у, ВЛ11, ВЛ80к, ВЛ80т, ВЛ80с, ВЛ80р, ВЛ82(пост), ВЛ82(пер), ВЛ82м(пост), ВЛ82м(пер)	8	4
2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 0ТЭ10М, 2ТЭ116	12	4
3ТЭ10М,	18	6

Расчётный тормозной коэффициент поезда ϧ_р сравниваем с нормативным ϧ_рн:

ϧ_р ≥ ϧ_рн

_3,31≥3,3

Условие выполняется для обоих локомотивов.

 

Минимально допускаемые значения расчетного тормозного коэффициента (в пересчете на чугунные тормозные колодки)

Грузовых поездов

Таблица 2.9

Категория поезда	Минимально допускаемое значение расчетного тормозного коэффициента (в пересчете на чугунные тормозные колодки) ϑрн	Максимальная скорость (км/ч) при допускаемом минимальном расчетном тормозном коэффициенте при руководящем спуске
		до 6 ‰ включительно	круче 6 ‰ до 10‰ включительно	круче 10‰ до 15‰ включительно
Груженный грузовой, рефрижераторный и хозяйственный поезда, обращающиеся со скоростями до 80 км/ч включительно	2,8	70	70	60

 

Спрямление профиля

 

Спрямление профиля состоит в замене соседних, близких по крутизне элементов профиля одним, длина которого равна сумме длин заменяемых элементов.

Спрямленный профиль должен сохранить характерные особенности действительного профиля, поэтому спрямлять профиль разрешается элементы одного знака с небольшой разницей в их крутизне.

Элементы в пределах остановочных пунктов, а также участки с руководящим уклоном не следует включать в группу объединяемых элементов, так как уклоны этих элементов, на которых проверяются условия трогания с места и ограничения скоростей, не должны быть искажены влиянием спрямления.

Уклон спрямленного элемента в профиле удобно вычислять по длинам и уклонам объединяемых элементов:

                                               (3.2)

где  - уклон элемента профиля, входящего в спрямленный участок, ‰;

 - длина спрямляемого участка, м.

,                                            (3.3)

Вычисления приведенного уклона производится для каждого направления движения:

                                               (3.4)

Проверка возможности спрямления производится по формуле:

                                                 (3.5)

Если после спрямления остались элементы, не вошедшие в число спрямленных, уклон эквивалентный сопротивлению от кривых, определяется на этих элементах тоже.

Расчеты по спрямлению профиля удобно производить в табличной форме (таб.3.1).

Элементы 3-4-5:

‰,

Проверка: м – условие выполняется.

Проверка: м – условие выполняется.

Проверка: м – условие выполняется.

Элементы 8-9-10:

‰,

Проверка: м – условие выполняется,

м – условие выполняется.

м – условие выполняется.

 

Элементы 13-14:

‰,

Проверка: м – условие выполняется.

м – условие выполняется.

Полученные значения  записываем в графу 7 таб.3.1.

Влияние кривых учитывается путем вычисления  по формуле 3.3, полученные значения записываются в графу 8 таб.3.1.

По формуле 3.4. произведено вычисление приведенного уклона , полученные значения записываются в графы 9 и 10 таб.3.1.

 

 

Число осей в составе

Таблица 3.2

Коэффициент	Менее 200	200 – 300	Более 300
а	7	10	12
е	10	15	18

 

Число осей определяется по формуле:

                                      (3.10)

 осей

Подсчеты по определению величины  производятся в табличной форме (таб.3.3).

Наибольшую допускаемую скорость по тормозам определяют для трех значений уклонов:

а) ,

b) ,

с) .

По полученным трем точкам строится график зависимости наибольшей допускаемой скорости по тормозам от уклонов, т.е. график , по которому можно определить допускаемую скорость на любом уклоне.

Кривые  и строятся в масштабах связанных зависимостью: .

Рекомендуются следующие значения: у=120 мм;  мм; К=1 мм.

Установившихся скоростей

 

Метод установившихся или равновесных скоростей позволяет приближённо определить время хода поезда по перегону. Этот метод может применяться на стадии обоснования инвестиций в строительство, вместо построения кривой скорости.

Метод основан на предположении, что на каждом элементе продольного профиля пути поезд движется с установившейся скоростью, а при переходе на следующий элемент скорость изменяется мгновенно до нового уровня установившейся скорости.

Установившуюся или равновесную скорость движения определяют по диаграмме удельных равнодействующих сил, в зависимости от приведённого уклона.

На спусках скорость устанавливается на уровне допустимой скорости по условию торможения.

Время движения поезда по элементу продольного профиля, мин, определится по формуле

                                                  (3.11)

где S_i – длина элемента профиля, км;

  ν _{уст. i} – установившаяся или равновесная скорость движения поезда на i -ом элементе, км\час.

Суммарное время хода по перегону, мин, определится суммированием поэлементного времени хода с введением поправок на разгон t _р и замедление t _з:

                                   (3.12)

ᵗ = 14,52 мин.

Поправка на разгон грузового поезда после стоянки может быть принята в среднем 2 мин, а на замедление перед остановкой на раздельном пункте – 1 мин.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ

Расход энергии электровозом

 

Расход электроэнергии, отнесенный к токоприемнику электровоза, Вт-мин, на тягу поезда по участку без учета колебаний напряжения в сети определяется графоаналитическим методом по кривой тока (при системе переменного тока) и времени хода t(S) по формуле:

где U_с - номинальное напряжение на токоприемнике (в сети), В (для системы переменного тока - 25000В);

  - средний ток, А, на каждом i - ом прямолинейном отрезке кривой при системе переменного тока;

  - время, в течение которого проходил ток ,мин.

В связи с тем, что расход электроэнергии на практике измеряют в , ток в тяговых расчетах приводят в А, напряжение в В и время в мин, полученный расход электроэнергии необходимо разделить на 60 (перевод минут в часы) и на 1000 (перевод ватт-часов в киловатт-часы).

В этом случае расход электроэнергии на токоприемнике , для постоянного тока определится

                                  (5.3)

Расчет расхода электроэнергии целесообразно вести в табличной форме (табл. 5.1).

Расход электроэнергии на собственные нужды, на стоянках, на движение по станционным путям и на маневровую работу в курсовой работе не учитывается.

В курсовой работе расчеты по рекуперации не производятся, поэтому в формуле (5.4) значение А_Т определяют по формуле (5.3).

Согласно построенной ранее кривой тока электровоза ВЛ80^у, заполняем таблицу 5.1:

 

Таблица 5.1

№ эл-та профиля	I(нач), А		I(кон), А		Iср, А	, мин		,А·мин
I1 – I2	686		595		640.5	0.4		256.2
I2 – I2’	595		1189		892	0		0
I2’ – I3	1189		1139		1164	0.6		698.4
I3 – I3'	1139		2279		1709	0		0
I3' – I4	2279		2232		2255	0.3		676.65
I4 – I5	2232		2177		2204	0.55		1212.2
I5 – I5’	2177		182		1178	0		0
I5 – I6	182		182		182	0.3		546
I6– I6’	182		944		561.5	0		0
I6’ – I7	944		944		944	0.7		660.8
I7 – I8	944		2171		1557.5	0.65		1012.38
I8 – I9	2171		2280		2225.5	0.3		667.65
I9 – I10	2280		2466		2373	0.4		949.2
I10 – I11	2466		2425		2445	2.7		6601.5
I11 – I12	2425		1862		2144	0,6		1286.4
I12 – I13	1862		2358		2110	1,2		2532
I13 – I14	2358		1999		2179	2,6		5665.4
I14 – I15	1999		2200		2100	0.5		1050
I15 – I16	2200		1862		2031	0,5		1015.5
I16 – I17	1862		1675		1768	0,5		884
I17 – I18	1675		1638		1657	0.1		165.7
ИТОГО						12.9

25378.68

                   

Расход электроэнергии на тягу для электровоза постоянного тока ВЛ80Т определится по формуле (5.3) и составит:

.

Работы сил сопротивления

 

Механическая работа локомотива представляет собой работу силы тяги локомотива на всех участках пути, где локомотив движется под тягой или с частичным использованием тяги.

Наиболее часто применяется графический способ определения работы силы тяги локомотива.

Сущность этого способа заключается в построение кривой  на основе ранее построенной кривой . Площадь, ограниченная кривой  и осью абсцисс, будет представлять собой искомую величину R_М как сумму элементарных работ .

При построении кривой на участках  движения под тягой для каждой точки перелома кривой  откладывается в произвольном масштабе величина силы тяги локомотива F_K, взятая с графика расчетной кривой силы тяги  для соответствующей этой точки скорости.

На участках движения с частичным использованием тяги значения силы тяги определяются по формуле (5.2).

Изменение силы тяги при перемене режима движения принимается мгновенно и выражается ступенью в графике .

кгс.

Тогда механическая работа определится по формуле:

                                               (5.6)

где Ω – площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, см²;

  e – масштаб силы тяги, Дж.

ВЛ11: е = 78,7кН*м, Ω =50 см²,  Дж.

2ТЭ10М: е =43,5 кН*м, Ω =50 см², Дж.

 

Подсчет работы сил сопротивления заключается в выражении механической работы сил сопротивления через механическую работу локомотива. Если работа сил сопротивления  определяется на участке ограниченном раздельными пунктами , то

                              (5.7)

где  – механическая работа локомотива, Дж;

   – разность отметок конечного и начального пунктов, принимается с соответствующим знаком (±), м.

                                           (5.8)

где  - действительный уклон элемента, ‰;

 - длина элемента, км.

В направлении «туда» для ВЛ11

м

[Дж]

В направлении «обратно» для 2ТЭ10М

м

 [Дж].

 

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Четвертнова В.В. Тяговые расчеты при электрической тепловозной тяге. Часть 1. Общие положения.: Учебное пособие. – Иркутск: ИрГУПС, 2003. – 77с.

2. Четвертнова В.В. Тяговые расчеты при электрической тепловозной тяге. Часть 2. Основные расчеты и графические построения.: Учебное пособие. – Иркутск: ИрГУПС, 2003. – 59с.

3. Изыскания и проектирование железных дорог.И.В.Турбина. – М.Транспорт,1989-479с.

4. Правила тяговых расчетов для поездной работы – М.Транспорт – 287 с.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ	3
ВВЕДЕНИЕ	4
1. ТЯГОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛЯ ВЛ80Т И 2ТЭ116	5
2. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ УДЕЛЬНЫХ УСКОРЯЮЩИХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ УСИЛИЙ	6
2.1. Определение основного средневзвешенного удельного сопротивления состава	6
2.2. Определение массы состава, числа вагонов и длины поезда	10
2.3. Проверка массы состава на трогание с места	13
2.4. Определение расчётного тормозного коэффициента состава	15
2.5. Подсчёты равнодействующих сил при разных режимах движения	20
2.6. Построение диаграммы удельных равнодействующих сил	22
3. ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА	26
3.1. Масштабы для графических построений	26
3.2. Спрямление профиля	27
3.3. Построение кривой скорости по способу МПС	30
3.4. Определение допускаемых скоростей при движении по перегонам	33
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА	36
4.1. Построение кривой времени способом Лебедева	36
4.2. Определение времени хода поезда методом установившихся скоростей	37
5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ	38
5.1. Разметка режимов работы локомотива по кривой скорости	38
5.2. Построение кривой тока электровоза	39
5.3. Расход энергии электровозом	41
5.4. Расчёт расхода топлива тепловозом 2ТЭ116	43
5.5. Определение механической работы силы тяги и работы сил сопротивления	45
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА	47
ПРИЛОЖЕНИЕ	48

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Тяговые расчёты являются прикладной частью теории тяги поездов и позволяют решать многочисленные практические задачи, возникающие при проектировании и эксплуатации железных дорог. К числу важнейших задач относятся:

· определение массы грузовых составов при заданном типе локомотива в соответствии с профилем, скоростью движения и временем хода по участкам и отдельным перегонам;

· определение необходимых параметров локомотива для обеспечения заданной пропускной и провозной способности участка;

· составление графика движения поездов – основного документа работы железнодорожного транспорта;

· выбор наиболее рационального размещения станций, остановочных и раздельных пунктов при проектировании железных дорог;

· определение параметров системы энергоснабжения при электрификации железной дороги: размещение тяговых подстанций и определение их мощности, расчёт тяговой сети и другое.

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 в банках ВЦ и на кафедрах. Однако для математической формулировки задач необходимо понимать физическую сущность явлений, сопровождающих процесс движения поезда, и знать основные приёмы и способы тяговых расчётов.

 

ТЯГОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛЯ ВЛ80Т И 2ТЭ116

 

Параметр	ВЛ11	2ТЭ10М
Расчётная сила тяги Fкр, кН	451,3	496
Сила тяги при трогании с места Fкр. изм, кН	613,7	797
Расчётная скорость υр, км/ч	47,1	24,6
Конструктивная скорость υк, км/ч	100	100
Длина локомотива lл, м	32,9	33,9
Расчётная масса Р, т	184	281