Режим тяги. В первый столбец вносим значения скорости движения поезда от 0 до конструкционной скорости электровоза ВЛ8 (100 км/ч) с интервалом 10 км/ч. Кроме того, дополнительно вносим значения скорости, соответствующие характерным точкам тяговой характеристики. В нашем случае – расчетная скорость (43,3 км/ч) и скорость перехода на автоматическую характеристику (53,2 км/ч).
По тяговой характеристике электровоза ВЛ8, приведенной на рисунке 16.1, и таблице 16.2 вносим значения касательной силы тяги, соответствующие скорости движения локомотива.
Так как поезд движется по звеньевому пути, то по формуле (3.2) определяем значения основного удельного сопротивления движению локомотива в режиме тяги 
для принятой из первого столбца скорости. Для скорости 0 принимаем значение, рассчитанное для 10 км/ч. По формуле (8.1) определяем основное сопротивление движению локомотива в режиме тяги.
Значения основного удельного сопротивления движению состава определяем по формулам (3.6), (3.7), (3.9), (3.11). Для скорости 0 принимаем значение, рассчитанное для 10 км/ч.
По формулам (8.2) и (8.3) определяем соответственно основное сопротивление движению состава и основное сопротивление движению поезда, а по формуле (8.4) – равнодействующую силу, действующую на поезд при движении в режиме тяги. Удельную равнодействующую силу, действующую на поезд при движении в режиме тяги, определяем по формуле (8.5).
Все результаты расчетов для режима тяги сводим в таблицу 16.6.
Таблица 16.6 – Расчет удельных равнодействующих сил для режима тяги
| v, км/ч | F к, Н |  ,
Н/т
|  ,
Н
|  ,
Н/т
|  ,
Н
| W о, Н | R, Н | r т, Н/т |
| 20,3 | 9,5 | 99,7 | ||||||
| 20,3 | 9,5 | 82,1 | ||||||
| 22,2 | 10,3 | 77,8 | ||||||
| 24,7 | 11,3 | 75,1 | ||||||
| 27,8 | 12,6 | 72,8 | ||||||
| 43,3 | 29,0 | 13,1 | 70,3 | |||||
| 31,5 | 14,1 | 58,9 | ||||||
| 53,2 | 32,8 | 14,7 | 54,1 | |||||
| 35,8 | 15,9 | 29,1 | ||||||
| 40,7 | 17,9 | 10,2 | ||||||
| 46,2 | 20,1 | –26 | 0,0 | |||||
| 52,3 | 22,6 | –42273 | –7,8 | |||||
| 59,0 | 25,3 | –76681 | –14,1 |
По результатам расчета строим график удельных равнодействующих сил для режима тяги r т, представленный на рисунке 16.3 (графики удельных равнодействующих сил оформляются на листе миллиметровой бумаги формата А3 в заданном масштабе).
Режим холостого хода. Основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме холостого хода определяем по формуле (3.4). Для скорости 0 принимаем значение, рассчитанное для 10 км/ч. Основное сопротивление движению локомотива в режиме холостого хода находим по формуле (8.6).
Основное сопротивление движению поезда на холостом ходу рассчитываем по формуле (8.7), а основное удельное сопротивление движению поезда – по формуле (8.8).
Результаты расчетов для холостого хода представляем в таблице 16.7, а график удельных равнодействующих сил в режиме холостого хода r х – на рисунке 16.3. При построении графика учитываем направление действия силы, и значения основного удельного сопротивления движению поезда на холостом ходу принимаем со знаком минус.
Рисунок 16.3 – Графики удельных равнодействующих сил, действующих на поезд
Режим торможения. По заданию тормозные колодки чугунные, следовательно, значения расчетного коэффициента трения тормозных колодок φкр определяем по формуле (8.9).
Прежде чем определить значения удельной тормозной силы, найдем расчетный тормозной коэффициент по формуле (8.13).
Значения расчетных нажатий тормозных колодок выбираем по таблице 8.2. Принимаем груженый режим для всех типов вагонов (т.к. осевая нагрузка более 6 т/ось).
Определяем удельную тормозную силу по формуле (8.11). Удельную равнодействующую силу для режима служебного торможения находим по формуле (8.14), а для режима экстренного торможения – по формуле (8.15).
Все результаты расчетов для режима торможения сводим в таблицу 16.7. По результатам расчета строим график удельных равнодействующих сил для режима служебного торможения r тс = f (v), представленный на рисунке 16.3.
Таблица 16.7 – Расчет удельных равнодействующих сил для режимов холостого хода и торможения
| v, км/ч | w х, Н/т | W х, Н | W ох, Н | w ох, Н/т | φкр | b т, Н/т | r тс, Н/т | r тэ, Н/т |
| 25,5 | 10,0 | 0,270 | 907,2 | 463,6 | 917,2 | |||
| 25,5 | 10,0 | 0,198 | 665,3 | 342,7 | 675,3 | |||
| 27,6 | 10,9 | 0,162 | 544,3 | 283,1 | 555,2 | |||
| 30,5 | 12,0 | 0,140 | 470,4 | 247,2 | 482,4 | |||
| 34,0 | 13,3 | 0,126 | 423,4 | 225,0 | 436,7 | |||
| 43,3 | 35,3 | 13,9 | 0,122 | 409,9 | 218,9 | 423,8 | ||
| 38,3 | 14,9 | 0,116 | 389,8 | 209,8 | 404,7 | |||
| 53,2 | 39,8 | 15,5 | 0,113 | 379,7 | 205,4 | 395,2 | ||
| 43,2 | 16,8 | 0,108 | 362,9 | 198,3 | 379,7 | |||
| 48,9 | 18,9 | 0,102 | 342,7 | 190,3 | 361,6 | |||
| 55,2 | 21,3 | 0,097 | 325,9 | 184,3 | 347,2 | |||
| 62,3 | 23,9 | 0,093 | 312,5 | 180,2 | 336,4 | |||
| 70,0 | 26,8 | 0,090 | 302,4 | 178,0 | 329,2 |
Определение предельно допустимой скорости движения при заданных тормозных средствах поезда. Прежде чем приступить к построению графика скорости, необходимо определить предельно допустимую скорость движения на участке, обусловленную тормозными возможностями поезда. Для обеспечения безопасности движения необходимо, чтобы тормозной путь поезда в режиме экстренного торможения на самом крутом спуске не превысил 1200 м.
Определим максимальную скорость движения поезда, при которой, в случае экстренного торможения, тормозной путь составит 1200 м. Для решения этой задачи найдем путь подготовки тормозов к действию S п по формуле (9.2).
Рассчитаем количество осей в составе:
Так как количество осей составляет 260, то время подготовки тормозов к действию определим по формуле (9.4). Выбираем максимальный спуск заданного участка i с = –11 ‰, для которого будет решаться тормозная задача. Расчет производится для максимальной скорости движения локомотива, для электровоза ВЛ8 равной 100 км/ч.
Время подготовки тормозов к действию
Путь подготовки тормозов к действию
На рисунке 16.4 представлено графическое решение тормозной задачи (графическое решение тормозной задачи оформляется на листе миллиметровой бумаги формата А3 в заданном масштабе).
Рисунок 16.4 – Графическое решение тормозной задачи
В результате графического решения тормозной задачи определили ограничение скорости по тормозным средствам, составившее 78 км/ч (точка М пересечения кривых s п = f (v н) и v = f (s)). В дальнейшем, при построении кривой скорости, необходимо будет следить, чтобы скорость поезда не превышала данного значения.
Определение времени хода поезда по участку способом равновесных скоростей. Равновесную скорость на каждом элементе спрямленного профиля определяем по диаграмме удельных равнодействующих сил для режима тяги r т = f (v) (см. рисунок 16.3), а время движения – по формуле (10.1). В расчетах учитываем, что при своем движении по первому и последнему элементам участка поезд проходит только половину длины этих элементов, начиная и оканчивая движение в их центрах. Также учитываем, что скорость не может превышать допустимого значения 78 км/ч (ограничение по тормозным средствам) и снижаться ниже расчетной 43,3 км/ч.
Результаты расчета времени хода поезда способом равновесных скоростей представим в таблице 16.8.
К времени хода поезда 
, полученному при расчете методом равновесных скоростей, добавляем 2 мин на разгон на станции В и 1 мин на замедление на станции А.
Таблица 16.8 – Расчет времени хода поезда методом равновесных скоростей
| Номер элемента профиля | Длина элемента, км | Крутизна уклона i, ‰ | Равновесная скорость, км/ч | Время, мин | Время на разгон и замедление, мин |
| 0,9 | 0,77 | ||||
| 1,6 | 1,71 | ||||
| 2,2 | 1,69 | ||||
| 4,8 | 43,3 | 6,65 | |||
| 1,5 | 1,15 | ||||
| 2,9 | –1,5 | 2,23 | |||
| 2,0 | 43,3 | 2,77 | |||
| 0,8 | 0,6 | 0,65 | |||
| 2,0 | 2,22 | ||||
| 0,7 | 0,54 | ||||
| 1,8 | –1,5 | 1,38 | |||
| 3,2 | –0,7 | 2,46 | |||
| 5,5 | –8 | 4,23 | |||
| 1,4 | –11 | 1,08 | |||
| 0,9 | 0,4 | 0,72 | |||
| 2,8 | 3,4 | 2,90 | |||
| 0,8 | 0,62 | ||||
| Итого | 33,8 |
Общее время движения, определенное методом равновесных скоростей,
Построение кривых скорости, времени и тока. Кривую скорости v = f (s) строим методом Липеца. При построении кривой учитываем следующие ограничения скорости:
– конструкционная скорость локомотива – 100 км/ч;
– наибольшая допустимая скорость поезда по прочности пути – 80 км/ч;
– наибольшая допустимая скорость поезда по тормозным средствам –78 км/ч.
За максимально допустимую скорость движения поезда принимаем наименьшую из перечисленных, равную 78 км/ч. При построении кривой скорости необходимо учитывать, что скорость нигде не должна превысить этого значения.
Построения производим по спрямленному профилю заданного участка в соответствии с приведенным в разделе 11 алгоритмом. Кривая скорости v = f (s) представлена на рисунках 16.5, а (от станции В до станции Б) и 16.5, б (от станции Б до станции А).
Построение кривой времени производим способом Лебедева. Кривую времени t = f (s) строим по имеющейся кривой скорости v = f (s) на том же листе миллиметровой бумаги. Кривая времени представлена на рисунках 16.5, а (от станции В до станции Б) и 16.5, б (от станции Б до станции А).
Кривую тока строим в произвольном масштабе в соответствии с алгоритмом, приведенным в разделе 11. Кривая тока I = f (s) представлена на рисунках 16.5, а (от станции В до станции Б) и 16.5, б (от станции Б до станции А).
Кривые скорости, времени и тока оформляются на листе миллиметровой бумаги формата А4×4 (А4×5). Кривые скорости и времени строятся в заданном масштабе, кривая тока – в произвольном масштабе.
Определение времени хода поезда по перегонам и технической скорости движения. Техническую скорость движения поезда по участку определяем по формуле (12.1). По кривой времени с точностью 0,1 мин определяем время движения от станции В до станции Б и от станции Б до станции А. Для графика движения поездов полученные значения времени округляем до целого в большую сторону. Результаты расчетов представим в таблице 16.9.
Таблица 16.9 – Результаты расчета времени хода поезда по перегонам
| Перегон | Длина, км | Время хода, мин | |
| по расчету | принятое для графика движения | ||
| В – Б | 20,3 | 24,7 | |
| Б – А | 15,5 | 13,8 | |
| По участку | 35,8 | 38,5 |
Определим техническую скорость:
Относительная погрешность определения времени движения поезда методом равновесных скоростей по формуле (12.2)
Определение расхода электроэнергии электровозом. Полный расход электроэнергии электровозом за поездку определим по формуле (14.1).
Для определения расхода электроэнергии на движение поезда используем формулу (14.2), т. к. ВЛ8 – электровоз постоянного тока. Предварительно, по кривым тока и времени (с учетом режима движения) определяем потребление тока электровозом 
.
Рисунок 16.5 – Кривые скорости, времени и тока:
а – от станции В до станции Б; б – от станции Б до станции А
Результаты расчета расхода электроэнергии сводим в таблицу 16.10.
Таблица 16.10 – Расчет расхода электроэнергии электровозом ВЛ8
| Номер отрезка кривой скорости, в пределах которого ток принимается постоянным | Ток электровоза I эср, А | Время ∆ t, мин | I эср·∆ t, А·мин |
| 0,5 | |||
| 0,7 | |||
| 2,0 | |||
| 0,6 | |||
| 1,3 | |||
| 0,4 | |||
| 0,7 | |||
| 0,3 | |||
| 0,8 | |||
| 0,6 | |||
| 1,4 | |||
| 5,1 | |||
| 0,7 | |||
| 1,7 | |||
| 1,1 | |||
| 0,2 | |||
| 0,6 | |||
| 0,8 | |||
| 1,0 | |||
| 0,3 | |||
| 2,3 | |||
| 0,8 | |||
| 1,4 | |||
| 2,9 | |||
| 5,5 | |||
| 0,7 | |||
| 0,8 | |||
| 1,2 | |||
| 2,1 | |||
| Итого | 38,5 |
Расход электроэнергии на движение, с учетом того, что напряжение контактной сети постоянного тока U э = 3000 В, составит
Полное время работы электровоза на заданном участке составляет 38,5 мин (по графическим построениям), а средний расход электроэнергии на собственные нужды k сн = 1,67 кВт·ч/мин (по таблице 14.2). Расход электроэнергии на собственные нужды электровоза найдем по формуле (14.4):
Принимая А р = 0, по формуле (14.1) рассчитаем полный расход электроэнергии:
Удельный расход электроэнергии найдем по формуле (14.5):
Для возможности оценки экономичности работы электровоза в сравнении с другими видами тяги определим удельный расход условного топлива по формуле (14.6):
Список использованной литературы
1 Правила тяговых расчетов для поездной работы. – М.: Транспорт, 1985. – 287 с.
2 Деев, В. В. Тяга поездов / В. В. Деев, Г. А. Ильин, Г. С. Афонин. – М.: Транспорт, 1987. – 264 с.
3 Гребенюк, П. Т. Тяговые расчеты: справ. / П. Т. Гребенюк, А. Н. Долганов, А. И. Скворцова; под ред. П. Т. Гребенюка. – М.: Транспорт, 1987. – 272 с.
4 Френкель, С. Я. Техника тяговых расчетов: учеб.-метод. пособие / С. Я. Френкель. – Гомель: БелГУТ, 2009. – 73 с.
5 Осипов, С. И. Основы тяги поездов / С. И. Осипов, С. С. Осипов. – М.: УМК МПС России, 2000. – 592 с.
6 Хуторянский, Н. М. Подвижной состав и тяга поездов: задание на курсовую работу / Н. М. Хуторянский. – М.: ВЗИИТ, 1989 – 51 с.
Приложение А
(обязательное)
Исходные данные для курсового проекта
(принимаются по последним двум цифрам учебного шифра студента)
Таблица А.1 – Исходные данные для курсового проекта
| Вариант (последние две цифры шифра) | Локомотив | Состав поезда в процентах по массе вагонов | Масса вагона брутто, т | Тормозных осей в составе, % | Длина приемо-отправочных путей, м | Тормозные колодки | ||||
| 4-осных | 6-осных | 8-осных | 4-осного | 6-осного | 8-осного | |||||
| 3ТЭ10М | Композиционные | |||||||||
| ВЛ60к | ||||||||||
| 2ТЭ116 | ||||||||||
| ВЛ10 | – | – | ||||||||
| 2ТЭ10М | – | – | Чугунные | |||||||
| М62 | ||||||||||
| ВЛ82 | – | – | ||||||||
| 3ТЭ10М | ||||||||||
| ВЛ11 | Композиционные | |||||||||
| 2М62 | – | – | ||||||||
| ВЛ80р | ||||||||||
| ВЛ82 | – | – | Чугунные | |||||||
| 2ТЭ10М | Композиционные | |||||||||
| ВЛ60к | – | – | ||||||||
| 2ТЭ116 | – | – | Чугунные | |||||||
| ВЛ10 | ||||||||||
| 2ТЭ10М | – | – | Композиционные | |||||||
| М62 | ||||||||||
| ВЛ82 | ||||||||||
| 3ТЭ10М | – | – | Чугунные | |||||||
| ВЛ11 | ||||||||||
| 2М62 | – | – | ||||||||
| ВЛ80р | Композиционные | |||||||||
| ВЛ60к | – | – | ||||||||
| 3ТЭ10М | – | – | Чугунные | |||||||
| ВЛ60к | ||||||||||
| 2ТЭ116 | – | – | Композиционные | |||||||
| ВЛ10 | ||||||||||
| 2ТЭ10М | ||||||||||
| М62 | – | – | Чугунные | |||||||
| 3ТЭ10М | ||||||||||
| ВЛ11 |
Продолжение таблицы А.1
| Вариант (последние две цифры шифра) | Локомотив | Состав поезда в процентах по массе вагонов | Масса вагона брутто, т | Тормозных осей в составе, % | Длина приемо-отправочных путей, м | Тормозные колодки | ||||
| 4-осных | 6-осных | 8-осных | 4-осного | 6-осного | 8-осного | |||||
| ВЛ82 | Композиционные | |||||||||
| 2М62 | – | – | ||||||||
| ВЛ80р | ||||||||||
| 3ТЭ10М | Чугунные | |||||||||
| ВЛ60к | – | – | ||||||||
| 2ТЭ116 | ||||||||||
| ВЛ10 | Композиционные | |||||||||
| 2ТЭ10М | – | – | ||||||||
| М62 | – | – | ||||||||
| ВЛ82 | ||||||||||
| 3ТЭ10М | ||||||||||
| ВЛ11 | – | – | ||||||||
| 2М62 | – | – | Чугунные | |||||||
| ВЛ80р | ||||||||||
| ВЛ10 | – | – | ||||||||
| 3ТЭ10М | ||||||||||
| ВЛ60к | Композиционные | |||||||||
| 2ТЭ116 | ||||||||||
| ВЛ10 | ||||||||||
| 2ТЭ10М | Чугунные | |||||||||
| М62 | ||||||||||
| ВЛ82 | – | – | ||||||||
| 3ТЭ10М | – | – | ||||||||
| ВЛ11 | ||||||||||
| 2М62 | – | – | Композиционные | |||||||
| ВЛ80р | ||||||||||
| 2ТЭ116 | ||||||||||
| 3ТЭ10М | – | – | Чугунные | |||||||
| ВЛ60к | ||||||||||
| 2ТЭ116 | ||||||||||
| ВЛ10 | Композиционные | |||||||||
| 2ТЭ10М | – | – | ||||||||
| М62 | – | – | Чугунные | |||||||
| ВЛ82 | ||||||||||
| 3ТЭ10М | ||||||||||
| ВЛ11 |
Окончание таблицы А.1