Кривая скорости v = f (s) строится для движения поезда в одном (заданном) направлении, исходя из того, что поезд отправляется со станции А, проходит без остановки станцию Б и делает остановку на станции В
При построении кривой v = f (s) необходимо учитывать ограничения наибольшей допустимой скорости движения поезда. В курсовом проекте следует принимать следующие ограничения:
– конструкционная скорость локомотива (определяется техническими характеристиками локомотива и принимается по исходным данным);
– наибольшая допустимая скорость поезда по состоянию пути 80 км/ч;
– наибольшая допустимая скорость поезда по тормозным средствам
На кривой скорости необходимо делать отметки о режиме движения локомотива:
КВ – контроллер включен;
КО – контроллер отключен;
ТД – тормоза действуют;
ТО – тормоза отпущены;
РТ – регулировочное торможение.
Алгоритм построения кривой скорости методом Липеца:
1 Находят полюс построения – точку, расположенную на оси r графика удельных равнодействующих сил, на расстоянии 10i от начала координат
2) Определяют интервал скоростей ∆v, в пределах которых будет производиться построение отрезка кривой скорости.
3 Для средней скорости заданного интервала скоростей vср на кривой удельных равнодействующих сил для выбранного режима движения отмечается точка
4 Через точку на кривой удельных равнодействующих сил и полюс построения проводится прямая.
5 Из точки начала заданного интервала скоростей (точка N на рисунке 11.2) проводим (с помощью линейки и угольника) перпендикуляр к построенной прямой до конца интервала ∆v. Построенный отрезок является искомым отрезком кривой скорости v = f (s) (отрезок NK).
58 Построение кривой времени. Кривой времени называют графическую зависимость времени движения поезда от пройденного пути. Кривую t = f (s) строят по имеющейся кривой скорости v = f (s) на том же листе миллиметровой бумаги, с обязательным соблюдением масштаба: 1 мин = 10 мм. Построение кривой времени следует производить способом Лебедева. Для этого слева от оси скорости на расстоянии ∆ = 30 мм проводят вертикальную линию, которая одновременно служит осью времени.
Построение кривой времени производят по следующему алгоритму:
1 На графике скорости задается интервал скоростей ∆v, соответствующий пройденному пути ∆s (см. рисунок 11.7, а). Заданный интервал скоростей не должен превышать 10 км/ч. Как правило, принимаются интервалы скоростей, в пределах которых кривая скорости представляет собой прямолинейный отрезок (отрезок NK).
Рисунок 11.7 – Построение кривой времени (а) и взаимосвязь кривых скорости и времени от пройденного пути (б)
2 Для средней скорости vср выбранного интервала на проведенную ранее вертикальную линию, расположенную на расстоянии 30 мм от оси скорости, проецируется точка (точка М).
3 Через найденную точку и полюс построения, расположенный на расстоянии 30 мм от вертикальной линии и совпадающий с началом оси скорости (точка Р), проводится прямая.
4 Из точки начала отрезка кривой времени (точка А) проводим (с помощью линейки и угольника) перпендикуляр к построенной прямой до конца интервала ∆s. Построенный отрезок является искомым отрезком кривой времени t = f (s) (отрезок AB).
При построении кривой времени важно понимать, что отрезок кривой времени изображается в пределах пути ∆s, который поезд проходит, пока его скорость изменяется на величину ∆v выбранного интервала. Другими словами, пока поезд двигался по выбранному отрезку пути ∆s от точки 1 до точки 2 (см. рисунок 11.7, б), его скорость возросла на ∆v (отрезок NK), а время движения составило ∆t (отрезок AB).
59 Построение кривой тока. Кривую тока I = f (s) строят по имеющейся кривой скорости v = f (s) и токовой характеристике электровоза I = f (v) в произвольном масштабе на том же листе миллиметровой бумаги, что и кривые скорости и времени.
Построения производят по следующему алгоритму:
1 На кривой скорости v = f (s) задается точка и определяется скорость движения поезда в данной точке.
2 По токовой характеристике электровоза I = f (v) определяется ток, потребляемый электровозом при данной скорости.
3 Значение тока наносится в масштабе на график в виде точки, расположенной на вертикальной прямой, проходящей через заданную точку кривой скорости.
4 Последовательно на кривой скорости задаются точки, для которых определяется значение тока, точки которого последовательно соединяются отрезками прямых. Получаем ломаную линию кривой тока I = f (s).
5 В местах отключения тока (в точках отключения контроллера – КО) ток I = 0 и кривую изображают в виде вертикального отрезка от действующего значения тока до нуля. Включение тока (в точках включения контроллера – КВ) показывается вертикальным отрезком от нуля до значения тока, соответствующего скорости движения поезда в данной точке пути.
60 Определение расхода
дизельного топлива тепловозом
Полный расход дизельного топлива тепловозом за поездку определяется по формуле
(13.1)
где G – расход дизельного топлива тепловозом в режиме тяги на номинальной мощности, кг/мин;
tт – суммарное время работы тепловоза на режиме тяги, мин;
gx – расход топлива тепловозом на холостом ходу (режимы холостого хода и торможения), кг/мин;
tx – суммарное время движения тепловоза на режиме холостого хода и торможения, мин.
Результаты определения времени работы тепловоза tт и tx рекомендуется оформлять по образцу, представленному в таблице 13.1.
Весь участок разбивают на отдельные отрезки tij, в пределах которых режим работы локомотива не меняется. Время работы тепловоза на каждом участке, в пределах которого не меняется режим движения, определяется по кривой времени и отметкам об изменении режима работы тепловоза на кривой скорости.
Для того, чтобы сравнивать расход топлива при работе локомотивов с разными поездами и на различных направлениях, общий расход топлива относят к измерителю выполненной перевозочной работы, получая удельный расход топлива eт, кг/(104 т·км), определяемый по формуле
Удельный расход условного топлива, кг у. т./(104 т·км), определяется по формуле
(13.3)
где Э – эквивалент дизельного топлива; Э = 41,9/29,3 = 1,43.
61. Определение расхода электроэнергии электровозом
Полный расход электроэнергии электровозом за поездку определяется по формуле
(14.1)
где Ад – расход электроэнергии на движение поезда, кВт·ч;
Асн – расход электроэнергии на собственные нужды электровоза, кВт·ч;
Ар – количество энергии, возвращенной в сеть при рекуперативном торможении, кВт·ч; в курсовом проекте принимать Ар = 0.
Расход электроэнергии на движение электровозами постоянного тока (ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ82) определяется по формуле
(14.2)
где Uэ – номинальное напряжение контактной сети, В; Uэ = 3000 В;
Iэсрi – средний ток электровоза за время ∆ti, А;
∆ti – время, в течение которого величина тока принимается постоянной, мин.
Расход электроэнергии на движение электровозами переменного тока (ВЛ60к, ВЛ80р) определяется по формуле
(14.3)
где Uэ – номинальное напряжение контактной сети, В; Uэ = 25000 В;
Idaсрi – среднее действующее значение активного тока электровоза за время ∆ti, А;
∆ti – время, в течение которого величина тока принимается постоянной, мин.
Расчеты по определению расхода электроэнергии следует свести в таблицу следующей формы:
Расход электроэнергии на собственные нужды электровоза определяют по формуле
(14.4)
где kсн – средний расход электроэнергии на собственные нужды электровоза в единицу времени, кВт·ч/мин;
t – полное время работы электровоза на заданном участке, мин;
Средние значения расходов электроэнергии на собственные нужды электровозов представлены в таблице 14.2 [1].
Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/(104 т·км), рассчитывают по формуле
(14.5)
Чтобы пересчитать расход электрической энергии в расход условного топлива, учитывая, что 1 кВт·ч эквивалентен 0,123 кг условного топлива, используют выражение
62. Определение времени хода поезда способом равновесных скоростей основано на предположении о равномерном движении поезда по каждому элементу профиля пути. При этом равновесная скорость на каждом элементе спрямленного профиля определяется по диаграмме удельных равнодействующих сил для режима тяги с учетом ограничения скорости
Если ограничение по конструкционной скорости подвижного состава, по тормозам или по состоянию пути оказывается меньше, чем равновесная скорость для данного элемента, то для дальнейшего рассмотрения в качестве равновесной скорости принимают наименьшее из названных значений. На подъемах, круче расчетного, значения равновесной скорости принимают равными расчетной скорости.
Время движения по i-му элементу профиля пути ti при постоянной скорости движения определяют по формуле
(10.1)
где si – длина i-го участка, км;
vравнi – равновесная скорость движения по i-му участку, км/ч.
Результаты расчета времени хода поезда способом равновесных скоростей следует оформить по образцу, представленному в таблице 10.1.
К времени хода поезда 
, полученному при расчете методом равновесных скоростей, следует добавить 2 мин на разгон и 1 мин на замедление в каждом случае, когда имеется трогание и разгон поезда на станции и остановка его на раздельном пункте участка.
63 Наиболее распространенными факторами являются наличие кривых участков пути и радиус кривых, неравномерность загрузки вагонов в грузовых поездах, высокая скорость движения, дополнительное сопротивление движению поезда от работы подвагонных генераторов пассажирских поездов, фактор низких температур, дополнительное сопротивление от подъемов, а также различные эксплуатационные факторы.
К эксплуатационным факторам можно отнести наличие ограничений скорости, остановки поезда, особенно неграфиковые, неудовлетворительное состояние экипажной части локомотива, загрязненность, замасленность рельс приводящая к снижению коэффициента сцепления, неисправность системы рекуперативного торможения и отклонения от норматива уровня напряжения в контактной сети.
И все же наибольшие потери энергии происходят из-за воздействия сил основного сопротивления. На участках с равнинным профилем, а также на высокоскоростных направлениях, на преодоление сил основного сопротивления движению в пассажирском движении затрачивается около 80 % общего расхода электроэнергии. Для грузовых поездов этот расход колеблется от 30 до 70% общего расхода. Для горных участков, в условиях когда отсутствует или неисправна схема рекуперативного торможения, на первое место по потреблению энергии выходит дополнительное сопротивление от подъема.
К более редким или даже эпизодическим факторам можно отнести сопротивление от бокового или встречного ветра, следование с открытыми дверями (люками) грузовых вагонов, аэродинамические характеристики отдельных грузовых вагонов, техническое состояние колесных пар вагонов, локомотивов, а также состояние пути. Знание о механизме действий данных факторов поможет снизить их воздействие и сократить расход энергии, который затрачивается локомотивом на тягу поезда.
64. Чтобы уменьшить расход электроэнергии и топлива, необходимо снизить основное сопротивление движению. Расход топливно-энергетических ресурсов при увеличении скорости движения возрастает в большей степени, чем скорость. Потому при одной и той же средней скорости движения расход электроэнергии или топлива меньше в том случае, когда фактическая скорость близка к средней.
В случае нагона опоздания расход топливно-энергетических ресурсов возрастает. Он также возрастает с увеличением средних скоростей движения. Однако следует учитывать, что при этом достигается дополнительный эффект от ускорения доставки пассажиров и грузов, от ускорения оборота подвижного состава железных дорог и т. п. Поэтому дальнейшее повышение скоростей движения является важной задачей.
Большое значение для снижения расхода топливо - энергетических ресурсов имеет техническое содержание подвижного состава. Повышенные износы в ходовых частях приводят к ухудшению плавности движения локомотивов и вагонов, появлению повышенных колебаний их частей и более высокому расходу электроэнергии или топлива.
Чтобы уменьшить время хода по перегону, необходимо при движении по спуску развивать наибольшую допустимую скорость для последующего прохода подъема за счет накопленной кинетической энергии. Правильное использование кинетической энергии поезда позволяет значительно снизить расход электрической энергии или топлива. В этом случае большое значение имеют навыки машинистов по рациональному вождению поездов на участке и контроль за расходованием каждой бригадой электроэнергии и топлива.
Перевозка грузов в неполновесных составах или в не полностью загруженных вагонах увеличивает удельное сопротивление движению, а следовательно, перерасход электроэнергии или топлива на тягу поездов. С увеличением массы поезда и загрузки вагонов снижается расход электрической энергии и топлива на единицу перевезенного груза. Однако масса состава не должна превышать критической нормы, так как при этом увеличится боксование колесных пар локомотива или будут перегреваться обмотки тяговых электрических машин.
Расход электрической энергии или топлива при движении поезда по уклонам и кривым зависит от их крутизны и протяженности, радиуса и длины кривой, режима ведения поезда, а на электроподвижном составе — и степени использования рекуперативного торможения на вредных спусках. Расход топливно-энергетических ресурсов возрастает с увеличением крутизны подъема и времени движения поезда по нему, а на кривых участках пути увеличивается с уменьшением радиуса кривой. Следовательно, на участках, имеющих большое число кривых малого радиуса, электроэнергии или топлива при прочих равных условиях будет израсходовано больше.
Часть запасенной кинетической или потенциальной энергии поезда теряется в тормозах при торможении. Ее количество зависит от квадрата начальной скорости торможения, массы поезда и числа остановок или снижений скорости с применением тормозов, а при следовании по спуску — от его крутизны и протяженности. Для уменьшения расхода электрической энергии или топлива на покрытие потерь в тормозах необходимо уменьшить число остановок и мест ограничения скорости движения поездов.
Особенно велики потери из-за остановок поездов перед закрытыми сигналами или из-за порч подвижного состава. Так, остановка одного поезда массой 4000 т перед закрытым сигналом на прямолинейном горизонтальном пути со скорости 60 км/ч и последующий разгон до этой, же скорости вызывают лишний расход энергии электровозом ВЛ80С в 190 кВт-ч (по сравнению с движением на этом участке с постоянной скоростью 60 км/ч). Одна такая остановка при интенсивном движении поездов выбивает из графика до 10...15 поездов. При этом перерасходуется до 1,5 т топлива или 2,5 тыс. кВт-ч электроэнергии. Поэтому четкая организация движения поездов и отличное содержание подвижного состава обеспечивают экономичную работу локомотивов.
При трогании и разгоне поезда локомотив работает с пониженным КПД. Поэтому время разгона необходимо снижать за счет использования возможно больших сил тяги и ускорений. Повышение ускорения при сохранении одинакового перегонного времени дает возможность дольше следовать на выбеге и начать торможение при меньшей скорости движения. Для снижения расхода электроэнергии и топлива необходимо, чтобы локомотив работал в зоне высоких значений КПД.
В некоторой степени топливно-энергетические ресурсы можно сэкономить за счет снижения их расхода на собственные нужды локомотивов и на работу вспомогательных механизмов и машин. Например, уменьшение утечек воздуха на локомотиве и особенно в составе приведет к меньшему времени работы компрессора, а следовательно, к снижению затрат энергии или топлива. Рассмотрим некоторые резервы снижения расхода электроэнергии и топлива на электроподвижном составе и тепловозах.
На электроподвижном составе очень большую экономию электрической энергии наряду с повышением безопасности движения дает использование рекуперативного торможения. За счет рекуперации ежегодно в контактную сеть возвращается около 3 % от потребляемой электроэнергии. Дальнейшее расширение сети электрифицированных железных дорог, на которых применяется рекуперативное торможение, позволит повысить экономичность использования электрической энергии.
При разгоне электроподвижного состава постоянного тока часть потребляемой энергии теряется в пусковом реостате. Потери энергии зависят от пускового тока, времени разгона, числа остановок и участков, где необходимо снижать скорость с последующим разгоном, а также от коэффициента пусковых потерь электроподвижного состава. Эти потери энергии при торможении и пуске особенно велики на пригородных электропоездах из-за частых остановок и коротких перегонов. Потери энергии при торможении пригородного электропоезда достигают 50 %, при пуске — 10...15 % общего расхода электроэнергии. Эти потери возрастают с увеличением скоростей движения и сокращением расстояний между остановочными пунктами.
65. Нормирование расхода энергоресурсов на тягу поездов.
Нормирование расхода энергоресурсов на тягу поездов позволяет:
1. планировать работу топливного хозяйства на предстоящий период;
2. оценивать эффективность работы локомотивных бригад, направленной на топливо- (энерго-) сбережение;
3. оценивать теплотехническое состояние тепловозов.
Объективная оценка работы локомотивной бригады и технического
состояния локомотива позволяет специалистам принимать обоснованные организационные и технические решения, результатом которых является снижение расхода энергоресурсов на тягу поездов.
Нормы расхода топливно-энергетических ресурсов устанавливают для вида тяги в целом, для отдельных видов движения (грузового, пассажирского, пригородного, маневрового, хозяйственного и пр.), для серий локомотивов, участков обращения.
Норму расхода задают в килограммах условного топлива (кВт · ч — для электротяги) на единицу перевозочной работы, например 10 ткм брутто или на 100 локомотиво-километров маневровой работы.
Уравнение тягово-энергетического паспорта представляет собой зависимость удельного расхода дизельного топлива (электроэнергии), определяемую энергетическими характеристиками локомотива, состава и пути при движении состава весом Q со средней технической скоростью ντ по прямому горизонтальному участку пути.
При определении индивидуальной технической нормы расхода дизельного топлива на поездку определяют исходную норму расхода ето. Исходную норму можно определить по уравнению тягово-энергетического паспорта, либо путем выполнения тяговых расчетов, либо в результате обработки статистических данных, полученных из маршрутных листов машиниста.
Исходная норма корректируется с использованием коэффициентов влияния отдельных факторов. Коэффициент влияния отдельного нормообразующего фактора показывает, на сколько меняется исходная норма расхода топлива при изменении данного фактора на единицу. Значения коэффициентов влияния получают путем дифференцирования уравнения тягово-энергетического паспорта, либо путем проведения экспериментальных исследований, либо путем обработки статистической информации.
При определении нормы расхода топливно-энергетических ресурсов по сериям локомотивов, по видам движения, для локомотивного депо, отделения дороги и т.п. в качестве исходного значения расхода принимают фактический расход за базовый период времени, например за предыдущий год. С помощью коэффициентов влияния по изменению средних значений нормообразующих факторов исходное значение расхода топлива корректируют, получая плановый расход:
Для того, чтобы сравнивать расход топлива при работе локомотивов с разными поездами и на различных направлениях, общий расход топлива относят к измерителю выполненной перевозочной работы, получая удельный расход топлива eт, кг/(104 т·км), определяемый по формуле
(13.2)
Чтобы сравнивать различные виды тяги и разные сорта топлива, введено понятие «условное топливо», под которым понимают топливо с удельной теплотой сгорания 29,3 МДж/кг. Удельная теплота сгорания дизельного топлива 41,9 МДж/кг. Следовательно, чтобы пересчитать расход дизельного топлива в расход условного топлива, следует ввести эквивалент. Удельный расход условного топлива, кг у. т./(104 т·км), определяется по формуле
(13.3)
где Э – эквивалент дизельного топлива; Э = 41,9/29,3 = 1,43.
Дата: 2019-12-10, просмотров: 430.
