ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ При разработке проекта новой или реконструкции существующей железной дороги решают следующие задачи: • Оптимизация положения трассы в плане и профиле; • выбор основных технических параметров проектируемой линии; • Выбор и назначение путей увеличения провозной способности железной дороги. • Сравнение вариантов проектных решений Для решения этих задач надо располагать алгоритмическими методами, позволяющими определить: • массу поезда при известном продольном профиле и заданном локомотиве; • скорости движения и время хода поезда; • расход электрической энергии или дизельного топлива. Такие методы объединяются общим названием – тяговые расчеты, которые базируются на общих положениях науки о тяге поездов.
Силы действующие на поезд В тяговых расчетах рассматриваются и изучаются три основные силы, действующие вдоль линии движения поезда, которые измеряются в кгс или в Н: 1) Сила тяги, , кгс. Источником является локомотив, сила управляемая и всегда направлена в сторону движения поезда, т. е. принимается со знаком «+» . 2) Силы сопротивления, , кгс. Возникают в результате взаимодействия с внешней средой. Сила является неуправляемой, но воздействовать на нее можно. Может быть как положительной, так и отрицательной ( «+» и «‑» ). 3) Сила торможения , , кгс. Источником являются тормозные устройства локомотива и вагонов. Сила управляемая, действует против движения поезда и принимается со знаком «‑» .
В зависимости от соотношения этих сил различают следующие режимы движения поезда . 1) режим тяги: 2) режим холостого хода: 3) режим торможения: В зависимости от знака равнодействующей движения сил, зависит характер движения поезда: при R > 0 – ускоренное движение; при R < 0 – замедленное; при R = 0 – равномерное.
Сила тяги • Различают также понятие полезной силы тяги и силы тяги на сцепке между локомотивом и составом где - часть силы тяги, расходуемая на передвижение самого локомотива; зависит от профиля и плана линии, а поэтому менее удобно в расчетах. Сила тяги Fк не должна превышать силу сцепления колес с рельсами Fсц. где: Р – давление от одной ведущей оси. - коэффициент сцепления колеса с рельсом; зависит от скорости.
Силы сопротивления Для упрощения учет многочисленных факторов, принято делить сопротивление движению на две части: Основное сопротивление движению, Wо, обусловлено: • трением в подшипниках, • трением качения • сопротивлением воздушной среды. Дополнительное сопротивление движению возникает, если поезд следует: • по уклону (ωi) • по кривой (ωr). • В зависимости от того на каком элементе продольного профиля и плана находится поезд общее сопротивление движению равно сумме разных слагаемых: • - площадка и прямая; • - уклон и прямая; • - площадка и кривая; • - уклон и кривая.
• Wо определяется для каждого типа подвижного состава эмпирически. Для определения сопротивления движению вагонов проводят опытные поездки на прямом и горизонтальном участке пути, чтобы исключить влияние уклонов и кривых. Необходимо, чтобы во время испытаний не было сильных ветров и низких температур воздуха. Основное сопротивление движению пропорционально первой и второй степеням скорости движения, V и обратно пропорционально массе qo , приходящейся на одну ось вагона. Кроме того существует постоянная часть, не зависящая ни от V, ни от qo. • Структура формул: – для вагонов: – для локомотивов: где: а, в, с, d, – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа подвижного состава и степени загрузки вагонов.
• К дополнительным сопротивлениям относятся: 1) дополнительное сопротивление от кривой; ωr 2) дополнительное сопротивление от уклона; ωi Дополнительное сопротивление движению по кривой (ωr ) • Причина возникновения – дополнительное трение бандажа колеса о рельс, проскальзывание колес из-за разности проходимого колесами пути. ωr - зависит от R кривой, ширины колеи, длины жесткой базы и скорости движения. Эксперимент показал, что ωr зависит также от соотношения ln и К (где ln – длина поезда, К – длина кривой). 1. при ln ≤ К 2. при ln > К
• Дополнительное сопротивление от уклона (ωi) h – высота, м; l – горизонтальное заложение, км.
Тормозная сила является одной из трех основных сил, действующих на поезд при движении, и служит для уменьшения скорости движения поезда до его полной остановки или до определенного ее уровня. Различают: • экстренное торможение, вызванное обстоятельствами, когда тормозные средства поезда используются полностью; • служебное – т. е. запланированное заранее, например, на подходе к раздельному пункту; • регулировочное, которое применяется для сохранения заданной скорости движения поезда на спуске. Торможение может осуществляться двумя основными способами: • механическим, т. е. прижатием тормозных колодок к бандажам колес подвижного состава; • электрическим, т. е. использованием тормозной силы, создаваемой тяговыми электродвигателями локомотивов при их работе в генераторном режиме. Первый вид торможения является основным, т. к. применяется при любых видах тяги.
Полная тормозная сила поезда определяется по формуле: где К – действительное нажатие тормозной колодки, тс φк – действительный коэффициент трения каждой колодки. Расчет тормозной силы поезда по данной формуле удобно производить, если на все тормозные колодки действует одинаковая сила нажатия. Обычно же нажатие тормозных колодок на оси подвижного состава значительно отличаются друг от друга. Поэтому тормозную силу рассчитывают по так называемому методу приведения, который позволяет исключить зависимость коэффициента трения от силы нажатия. В этом методе принимается одинаковое для всех вагонов условное нажатие на колодку: К=2, 7 тс для чугунных колодок, К=1, 6 тс для композиционных колодок.
Коэффициент трения определяют по следующим формулам: а) для чугунных стандартных колодок: б) для композиционных колодок: Увеличить тормозную силу можно до определенного предела. Эта сила не должна превышать силу сцепления между колесом и рельсом, иначе возникает юз (скольжение по рельсу), который может привести к повреждению бандажей колес и рельсов. Следовательно должно соблюдаться условие: где РТ – нагрузка на тормозную ось; ψК - коэффициент сцепления между колесом и рельсом
Система ИСКРА - Интегрированная Система Комплексных Расчетов и Анализа движения поездов • • • – создана на базе кафедры «Информационные технологии системы» Дальневосточного государственного университета путей сообщения. Авторы программы: Анисимов В. А. - к. т. н. профессор кафедры «ИПЖД» и Анисимов В. В. - к. т. н. , доцент кафедры «ИТС» . Система позволяет рассматривать на дисплее физико-механические, теплоэнергетические кривые движения отдельных поездов в крупных масштабах, а также получать информацию об уклоне пути, допускаемых и расчетных скоростях движения, времени хода и его потерях в любой точке расчетного участка. Это обеспечивает наглядный и точный анализ указанных аспектов движения поездов. Таким образом, программный комплекс «ЭРА» позволяет обеспечить безбумажное проектирование и реконструкцию железных дорог. Состоит из трех модулей: ИСКРА-ПУТЬ ИСКРА-ПТР ИСКРА-АС ПУТЬ
• • Система ИСКРА-ПУТЬ предназначена для определения допускаемых скоростей движения поездов в соответствии с Приказом № 41, а также формирования проекта приказа начальника дороги о допускаемых скоростях и пакета документов по допускаемым скоростям к графику движения поездов. Система может быть использована для анализа параметров плана трассы и конструкции ВСП при проектировании новых железных дорог, а также при разработке и обосновании проектов реконструкции существующих линий. Система имеет следующие основные возможности. 1. Расчет допускаемых скоростей движения поездов в полном соответствии с Приказом № 41 ( «Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм Федерального железнодорожного транспорта» ) включая: - определение допускаемых скоростей по параметрам плана, конструкции ВСП и подвижного состава (пункты 2 -4 приложения 1 Приказа); - определение допускаемых скоростей по стрелочным переводам (пункт 5 приложения 1 Приказа); - определение допускаемых скоростей по кривым и сопряжениям кривых в плане (пункт 6 приложения 1 Приказа). 2. Формирование типовых ведомостей к графику движения поездов по допускаемым скоростям и предупреждениям об ограничении скорости в составе.
• • • Система ИСКРА - ПТР предназначена для тягово-экономических расчетов с целью идентификации, анализа или решения определенных проблем проектирования, эксплуатации и содержания железных дорог. В данную систему включена подсистема, предназначенная для формирования ведомостей ЦДЛ № 3. Расчеты в системе ИСКРА - ПТР могут выполняться по участкам произвольной железнодорожной сети. Результаты расчетов представляют собой ведомости перегонных времен хода поездов на заданных участках железнодорожных полигонов, физико-механические, энергетические и экономические показатели и кривые движения поездов, а также ведомость потерь от предупреждений. Система позволяет рассматривать на дисплее физико-механические, теплоэнергетические кривые движения отдельных поездов в крупных масштабах, а также получать информацию об уклоне пути, допускаемых и расчетных скоростях движения, времени хода и его потерях в любой точке расчетного участка. Это обеспечивает наглядный и точный анализ указанных аспектов движения поездов.
Система ИСКРА-ПТР имеет следующие основные возможности. • • • 1. Вариантные расчеты физико-механических, тепло-энергетических и эксплуатационно-экономических показателей движения отдельных поездов и расчетных поездопотоков. В частности, расчет скорости и времен хода поезда с определением перегрева тяговых электродвигателей, механической работы, расхода топлива или электроэнергии, эксплуатационных расходов на движение поездов и т. д. (с сохранением исходных данных и результатов в базах данных на магнитных носителях). 2. Расчет и анализ потерь времени хода, топлива (электроэнергии) и денег по вариантам постоянных, длительных временных и других предупреждений об ограничении скорости движения поездов. 3. Графический анализ движения поездов. 4. Автоматическое формирование конкретных (проблемных) баз данных, содержащих технико-экономическую информацию и результаты вариантных тягово-энергетических расчетов по конкретным сетевым и участковым проблемам. 5. Ведение, сопровождение и модификация конкретных (проблемных) баз данных в диалоговом режиме (в связи с динамикой проблем и их решений). 6. Формирование ведомостей ЦДЛ № 3 с их накоплением в компьютерной базе данных.
ИСКРА-АС ПУТЬ • предназначена для формирования чертежей в формате Auto. CAD, предназначенных для сопоставления и анализа допускаемых скоростей движения поездов. Чертеж формируется в формате DXF, поддерживаемый пакетами Auto. CAD.
Скачать презентацию ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ При разработке проекта новой или реконструкции
тяговые расчеты 2.ppt