Расчет расхода электроэнергии на движение поезда по перегону.

В данном пункте требуется произвести расчет расхода электроэнергии на движение поезда для следующих значений скорости V _п: 40; 50; 60; 70; 80 км/ч.

При движении поезда по перегону из контактной сети потребляется электроэнергия, которая расходуется на увеличение кинетической энергии поезда, преодоление основного и дополнительного сопротивления движению, собственные нужды. Кроме этого происходят потери энергии в ТЭД, тяговой передаче, пусковых сопротивлениях. В том случае, если электровоз оборудован системой рекуперативного торможения – часть кинетической энергии преобразуется в электрическую и возвращается в контактную сеть.

где А_к – расход электроэнергии на приобретение поездом кинетической энергии, кВт×ч;

А _{w р} – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при разгоне, кВт×ч;

А _{w п} – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при движении с постоянной скоростью, кВт×ч;

А_пп – потери электроэнергии при пуске, кВт×ч;

А_сн – расход электроэнергии на собственные нужды, кВт×ч;

А_р – возврат электроэнергии при рекуперации, кВт×ч.

.

(45)

Вычисление затрат электроэнергии на преодоление сопротивления движению на участке разгона производится как сумма затрат электроэнергии:

где А _{w рп} – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при пуске, кВт×ч;

А _{w ров} – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при разгоне до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения, кВт×ч;

А _{w ра} – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при разгоне на автоматической характеристике, кВт×ч.

Расчет каждой составляющей производится по формуле

,

(47)

где w _{ор i} – усредненное основное удельное сопротивление движению поезда на соответствующем участке разгона, Н/кН. Принимается из табл.4;

S _{р i} – путь, пройденный поездом, на соответствующем участке разгона, м.

,

(48)

где а_i – усредненное ускорение на соответствующем участкеразгона, м/с². Принимается из табл.4;

t_i – время прохождения соответствующего участка разгона, мин.

,

(49)

где D V_i – изменение скорости на соответствующем участкеразгона, км/ч.

Правила выбора величины D V сведены в табл.5.

Таблица 5

Затраты электроэнергии на участке движения с постоянной скоростью вычисляются по формуле

,

(50)

где w _оу – основное удельное сопротивление движению поезда на участке движения с постоянной скоростью, Н/кН. Рассчитывается по формуле (42) для каждого значения скорости V_п;

S _у – путь, пройденный поездом на участке движения с постоянной скоростью, м.

где S _пер – длина рассчитываемого перегона, м;

S _рп – путь пуска, м;

S _ров – путь разгона до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения, м;

S _ра – путь разгона на автоматической характеристике, м;

S _рт – путь рекуперативного торможения, м;

S _дт – путь дотормаживания, м.

.

(52)

Величины S _рп, S _ров, S _ра вычислены при расчете А _{w p}. Величины S _рт и S _дт вычисляются аналогичным образом.

Потери электроэнергии при пуске вычисляются как доля от расхода электроэнергии при разгоне до скорости выхода на безреостатную позицию параллельного соединения ТЭД:

,

(53)

где w _оп – усредненное основное удельное сопротивление движению поезда на пути пуска, Н/кН. Принимается из табл.4;

k _п – коэффициент пусковых потерь. Для электровоза ВЛ11М при нечетном числе секций k _п = 0,5; при четном числе секций .

В случае, если V _п < V _р в формулу для А_пп подставляется величина V = V _п; величина S _рп вычисляется по формуле (48). В случае, если V _п ³ V _р в формулу для А_пп подставляется величина V = V _р; величина S _рп принимается из расчетов А _{w pп}.

,

(53)

где I _сн – расчетный ток, потребляемый на собственные нужды электровоза при номинальном напряжении в контактной сети, А. Принимается по приложению 1;

Т _х – расчетное время хода по перегону, мин.

Расчетное время хода поезда по перегону определяется как суммарное время прохождения отдельных участков кривой движения:

где t _п – время пуска, мин;

t _ов – время разгона до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения, мин;

t _а – время разгона на автоматической характеристике, мин;

t _у – время движения с постоянной скорости, мин;

t _рт – время рекуперативного торможения, мин;

t _дт – время дотормаживания, мин.

Величины t _п, t _ов, t _а вычислены при расчете А _{w p}. Величины t _рт и t _дт вычисляются аналогичным образом. При этом приращение скорости на участках рекуперативного торможения и дотормаживания принимается по табл.5.

Величина t _у вычисляется по формуле

.

(55)

При рекуперативном торможении количество электроэнергии, возвращаемое в контактную сеть равно разности кинетической энергии поезда в начале и конце рекуперативного торможения за вычетом расхода электроэнергии на преодоление сопротивления движению на пути рекуперативного торможения:

,

(56)

где w _орт – усредненное основное удельное сопротивление движению поезда на пути рекуперативного торможения, Н/кН. Принимается из табл.4.

Результаты расчетов по данному пункту следует оформить в виде табл.6.

Величина А_т, приведенная в табл.6 является расходом электроэнергии на движение поезда по перегону без учета рекуперации:

8. Расчет удельного расхода электроэнергии.

Удельным расходом электроэнергии на железнодорожном транспорте называется расход электроэнергии на выполнении единицы перевозочного процесса. В грузовом движении это величина электроэнергии, затраченной на единицу выполненной работы. Размерность удельного расхода электроэнергии .

Удельный расход электроэнергии определяется выражением:

.

(58)

Для оценки эффективности применения рекуперативного торможения на участке может быть использована величина удельного расхода электроэнергии без учета рекуперации:

.

(59)

Результаты расчета заносятся в табл.6. По результатам расчета необходимо построить зависимости а = ¦(Т _х), а_бр = ¦(Т _х).

Таблица 6

Рекомендуемая литература

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы. – М.: Транспорт, 1985. 287 с.

2. Осипов С.И. и др. Основы локомотивной тяги. – М.: Транспорт, 1979. 440 с.

3. Гребенюк П.Г., Долганов А.Н., Скворцива А.И. Тяговые расчеты. Справочник. М.: Транспорт, 1987, 272 с.

Приложение 1

Паспортные параметры электровоза ВЛ11М, необходимые для расчетов

Приложение 2