Подготовка данных для расчета расхода электроэнергии.

Как следует из уравнения движения поезда, кривые движения представляют собой нелинейные функции V = ¦(t) и V = ¦(s). Прямое интегрирование уравнения движения поезда невозможно, так как подъинтегральное выражение не удается представить табличной функцией. При оценке расхода электроэнергии возможна линеаризация кривой движения поезда по перегону. При этом условно считают, что траектория движения поезда включает шесть участков рис.2:

- пуск (разгон до выхода на безреостатную характеристику параллельного соединения ТЭД);

- разгон до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения;

- разгон на автоматической характеристике;

- движение с постоянной скоростью;

- рекуперативное торможение;

- механическое дотормаживание.

В зависимости от величины скорости V _п, которая определяется заданным временем хода по перегону и его длиной, в кривой движения могут отсутствовать участки разгона на ослабленном возбуждении, автоматической характеристике, движения с постоянной скоростью, рекуперативного торможения.

Разгон на каждом участке, а также замедление поезда считаем равноускоренным с ускорением, равным среднему ускорению на соответствующем участке:

,

(37)

где F _к – сила тяги (торможения), Н;

w _о – основное удельное сопротивление движению, Н/кН;

i _э – эквивалентный уклон рассчитываемого участка, ‰;

1+g – коэффициент инерции вращающихся частей.

Знак "–" в формуле (37) соответствует режиму тяги, "+" – режиму торможения.

Правила выбора величины F _к сведены в табл.3.

Коэффициент инерции вращающихся частей поезда вычисляется как средневзвешенный для электровоза и состава:

,

(38)

где (1+g)_э – коэффициент инерции вращающихся частей электровоза. (1+g)_э = 1,225;

(1+g)_в – коэффициент инерции вращающихся частей вагонов. (1+g)_в = 1,035.

Таблица 3

Режим	F к	V ср
Пуск	F кр
Разгон до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения
Разгон на автоматической характеристике
Рекуперативное торможение
Дотормаживание	F кт m

F _ка – Сила тяги электровоза при выходе на автоматическую характеристику ослабленного возбуждения, Н;

F _к80 – сила тяги электровоза при скорости 80 км/ч, Н. Рассчитывается аналогично F _ка;

F _{кт m} – тормозная сила электровоза при скорости, соответствующей скорости окончания рекуперации V _{p min}, Н;

V _ов – скорость выхода на автоматическую характеристику ослабленного возбуждения, км/ч.

Расчет величин, входящих в табл.3 следует начать с выбора величины b_min. Первоначально принимают b_min = b₄ (приложение 1); вычисляется величина С Ф_к по формуле (5) при подстановке в нее I _в = I _я × b_min. Величина× I _я принимается по заданию. Вычисляется величина V _ов:

.

(39)

Если полученная скорость больше 80 км/ч, то в качестве b_min принимается коэффициент ослабления возбуждения предыдущей ступени, пересчитывается I _в, С Ф_к и V. Перебор ступеней ослабления возбуждения происходит до тех пор, пока V > 80.

Рассчитанную скорость необходимо сохранить в табл.4 как величину V _ов. В качестве b_min в дальнейших расчетах необходимо использовать коэффициент ослабления возбуждения той ступени, для которой скорость, рассчитанная по формуле (38) меньше 80 км/ч.

После выбора величины b_min рассчитывается F _ка по формуле (4).

Затем рассчитывается величина F _к80. Величины С Ф_к и I _я для расчета F _к80 определяются методом последовательных итераций (приближений) в следующем порядке:

1. Величины С Ф_к и I _я принимаются из расчета F _ка.

2. Вычисляется скорость, соответствующая принятым С Ф_к и I _я, по формуле (39).

3. Если V < 79, то I _я уменьшается на произвольную величину, но не более 10 А.

4. По формуле (5) вычисляется С Ф_к при I _в = I _я × b_min.

5. По формуле (39) вычисляется V. Уменьшение величины I _я необходимо производить до тех пор, пока не выполнится условие

Подбор величины I _я нетрудно произвести в оболочке Microsoft Excel с помощью опции "сервис, подбор параметра".

После расчета величин F _ка и F _к80 необходимо произвести их проверку по условиям сцепления колес с рельсами. Для этого по формуле (19) вычисляется коэффициент сцепления колес с рельсами для скоростей V _ов и 80 км/ч, а по формуле (17) – ограничение по сцеплению Окончательно F _ка и F _к80 принимаются по условию, аналогичному условию (20).

Величина F _{кт m} рассчитывается по формуле (29) при подстановке в нее величины I _я по заданию и величины С Ф_к = С Ф_{кт max}. Величина С Ф_{кт max} вычисляется по формуле (5) при подстановке в нее максимального значения тока возбуждения в режиме рекуперации (приложение 1).

Производится проверка величины F _{кт m} по условиям сцепления колес с рельсами. Коэффициент сцепления колес с рельсами рассчитывается по формуле (19) для скорости V _{p min}; ограничение по сцеплению – по формуле (34). Окончательно F _{кт m} принимается по условию, аналогичному условию (35).

Скорость окончания рекуперации вычисляется из условия равенства ЭДС ТЭД и напряжения контактной сети на низшем соединении ТЭД в режиме рекуперации для заданного значения тока якоря:

.

(41)

При четном числе секций электровоза низшим соединением ТЭД является последовательное (m = 8), при нечетном – последовательно-параллельное (m = 4).

Величина основного удельного сопротивления движению вычисляется отдельно для каждого участка по формуле

.

(42)

Величины и вычисляются по формулам (10)-(12) при подстановке в них скоростей движения V _сp (табл.3).

Результаты расчетов в пояснительной записке следует оформить в виде таблицы:

Таблица 4

Величина эквивалентного уклона рассчитываемого участка вычисляется по формуле

.

(43)