Общий курс железных дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практические работы

Общий курс железных дорог



Практическая работа №1

Представить определения следующих понятий:

Грузооборот - работа по перемещению груза, определяемая как произведение массы перемещаемого груза на расстояние перевозки.

Грузооборот измеряется в тонно-километрах. Например, если разные поезда перевезли в течение года 5 млн. тонн груза на среднее расстояние 150 км, то годовой грузооборот составляет 5 * 150 = 750 млн. тонно-километров.

Для определения грузооборота масса перевезенного груза в тоннах (отдельно по каждой партии груза) умножается на дальность перевозки и полученные произведения суммируются.

P₁ l₁ + P₂ l₂ +… +P_n l_n =УPl,

где P₁ l₁ , P₂ l₂ , … , P_n l_n - грузооборот отдельных партий груза (P₁ , P₂ ,…, P_n) при соответствующем расстоянии их перевозки ( l₁ , l₂ ,…, l_n).

Пассажирооборот -

Общий объем перевозки пассажиров определяется обычно за год:

грузооборот перевозка электроподвижной ток

У а = а₁ + а₂ + … + а_n ,

где а₁ , а₂ , … , а_n - число отправленных (перевезенных) пассажиров с 1-го, 2-го, …, n-го пунктов.

Пассажирооборот - сумма произведений числа пассажиров на соответствующее расстояние их перевозки:

Уаl = а₁ l₁ +а₂ l₂ +… +а_n l_n ,

где l₁ , l₂ ,…, l_n - дальность перевозки соответственно каждой группы пассажиров.

Грузонапряженность (густота грузовых перевозок) - показатель интенсивности перевозок, измеряется в тонно-километрах (ткм) на 1 км в год и определяется делением выполненного грузооборота в ткм на эксплуатационную длину пути.

=

Техническая скорость движения поездов - это скорость следования поезда по участку с учетом времени на разгон и замедление.

Техническая скорость движения грузовых поездов рассчитывается по следующей формуле, км/ч:

где - суммарные поездокилометры следования поездов по участку в нечетном и четном направлениях;

- суммарные поездочасы движения нечетных и четных поездов по участку;

- суммарные поездочасы хода нечетных и четных поездов на участке;

- суммарные поездочасы на разгон и замедление нечетных и четных поездов на участке;

Участковая скорость движения поездов - это скорость следования поезда по участку с учетом времени на разгон и замедление, а также суммарного времени простоя на промежуточных станциях участка.

Участковая скорость движения грузовых поездов рассчитывается по следующей формуле , км/ч:

,

где - суммарные поездокилометры следования поездов по участку в нечетном и четном направлениях;

- суммарные поездочасы нахождения нечетных и четных поездов на участке,

;

- суммарные поездочасы хода нечетных и четных поездов на участке;

- суммарные поездочасы на разгон и замедление нечетных и четных поездов на участке;

- суммарные поездочасы стоянки нечетных и четных поездов на промежуточных станциях участка.

Важнейшим показателем, характеризующим качество составления графика движения поездов, является коэффициент участковой скорости, представляющий собой отношение участковой скорости к технической:

.

Расчет технической и участковой скоростей движения по участкам рассматриваемого полигона и по полигону в целом следует вести как с учетом сборных (вывозных) поездов, так и без этого учета.

Расчет технической и участковой скоростей на участках производится по специальным ведомостям (табл. 1).

Таблица 1

Ведомость исходных данных для расчета скоростей движения

Маршрутная скорость движения поездов - средняя скорость (в км/сут) движения поездов на направлении от начального до конечного пунктов их следования с учетом всех стоянок на раздельных пунктах. Подсчитывается она отдельно для дальних пассажирских, ускоренных грузовых, отправительских маршрутов, а в некоторых случаях и для сквозных поездов.

Оборот вагона - характеризует время, затрачиваемое на выполнение законченного цикла его работы - от погрузки до погрузки или от выгрузки до выгрузки вагона. Оборот вагона определяется:

О_в =

где - О_в оборот грузового вагона, час.;

- полный рейс вагона, км.;

- участковая скорость, км/ч.;

- вагонное плечо, км;

- средний простой на технической станции, час.;

- коэффициент местной работы;

- средний простой вагонов под одной грузовой операцией, час

Оборот локомотива -

1) время, необходимое для обслуживания локомотивом одной пары поездов на участке работы локомотивных бригад. О. л. складывается из времени движения локомотива и времени нахождения его на промежуточных, участковых и сортировочных станциях.

2) время от момента выхода локомотива с контрольного пункта локомотивного депо до момента его возвращения на контрольный пункт. Показатель учитывает время нахождения локомотива в движении, на станционных путях основного депо и пункта оборота, в пунктах смены локомотивных бригад.

О_л = +

где - средний простой локомотива на путях основного депо, пункта оборота и пунктов смены локомотивных бригад, соответственно;

- число пунктов смены локомотивных бригад. - участковая скорость, км/ч.;

- локомотивное плечо, км;

Статическая нагрузка грузового вагона -

Статическая нагрузка определяет количество груза, которое загружается в вагон. Для каждого вида груза i

Р_ci = P* л_i



где Р -- грузоподъемность вагона;

л_i -- коэффициент использования грузоподъемности для i-го груза. Для грузов, у которых использование грузоподъемности вагона определяется объемом кузова, статическую нагрузку можно вычислить по формуле

Р_ci = P*

Эта формула справедлива при v_y ? v_y.r, поскольку из условия прочности вагона необходимо обеспечивать Р_ci < Р.

Средняя статическая нагрузка для каждого типа вагона, в котором перевозятся различные грузы,

=

где а_i -- абсолютное количество или доля i-го груза в общем объеме грузов, перевозимых рассматриваемым типом вагона.

Статическая нагрузка определяет количество груза в вагоне без учета расстояния его перевозки.

Динамическая нагрузка грузового вагона -

Для учета расстояния перевозки вагона пользуются показателем -- средней динамической нагрузкой вагона рассматриваемого типа:

=

где l_i -- среднее расстояние перевозки i-го груза.

Среднесуточная производительность грузового вагона - W_ваг - количество тонно-километров нетто, приходящихся в среднем на один вагон рабочего парка в сутки,

W_ваг = = - Р_динS_B

- рабочий парк вагонов, ваг.;

- среднесуточный пробег грузового вагона рабочего парка )

Формула определения

Формула взаимосвязи

Р_дин - динамическая нагрузка вагона

УPl - грузооборот

Коэффициент порожнего пробега грузового вагона - б - коэффициент порожнего пробега, равный отношению порожнего пробега вагонов данного типа к груженому пробегу (имеется в виду порожний пробег, обусловленный недостаточной универсальностью вагона).

б =

- вагоно-километры: груженые, порожние

Коэффициенты тары вагона (технический, погрузочный, эксплуатационный):

1. Технический коэффициент тары вагона:

К_т =



где - тара вагона;

Р_гп - грузоподъёмность вагона.

Чем меньше технический коэффициент тары, тем меньше собственной массы вагона приходится на каждую тонну перевозимого зерна.

2. Погрузочный коэффициент тары, учитывает фактически возможное использование грузоподъемности вагона при перевозке. Он отражает вес тары вагона, приходящийся на 1 тонну фактически перевозимого груза.

К_п =

где л - коэффициент использования грузоподъемности вагона определяет степень использования вагона, характеризуется отношением средней технической нагрузки вагона к средней его грузоподъемности:

л =

3. Эксплуатационный коэффициент тары вагона дополнительно учитывает пробеги вагонов в груженом и порожнем состоянии

К_э =

где б_пор -- коэффициент порожнего пробега, равный отношению порожнего пробега вагонов данного типа к груженому пробегу (имеется в виду порожний пробег, обусловленный недостаточной универсальностью вагона).

Р_дин - динамическая нагрузка вагона

Замечание: В наибольшей степени эффективность вагона характеризуется эксплуатационным коэффициентом тары и в наименьшей -- техническим.

Снижение технического коэффициента тары достигается путем уменьшения тары вагона и увеличения его грузоподъемности. Для уменьшения погрузочного коэффициента тары требуется дополнительно повышение использования грузоподъемности, а для снижения эксплуатационного коэффициента тары -- также сокращение порожнего пробега путем повышения универсальности вагона. Если обеспечивается полное использование грузоподъемности и ликвидация порожнего пробега, т.е.л=1 и aпор=0, то кт = кп = кэ . Однако для универсальных вагонов, обращающихся по всей сети железных дорог, этого достичь не удается и поэтому К_т < К_п < К_э.

Желательно, чтобы все коэффициенты тары при прочих равных условиях имели минимальное значение и разница в их величине была бы возможно меньшей.

Задача:

Для определения оборота вагона по формуле необходимо представить схему оборота вагона (рис.1).

Схема оборота вагона

Рис.1 Условные обозначения:



С учетом принятых значений (рис.1),оборот вагона можно определить по трехчленной формуле:

,(1)

В случае если задана техническая скорость:

, (2)

где L_пол - рейс вагона - расстояние, проходимое им за время оборота в груженном и порожнем состоянии, км:

Простой вагона, приходящийся на одну грузовую операцию, определяется по формуле:

, (3)

где - средний простой на технической станции, час.;

t_п,t_в- соответственно простой вагона под погрузкой и выгрузкой, ч;

U_п,U_в - количество погруженных вагонов и выгруженных вагонов, ваг;

К_м - коэффициент местной работы:

Таким образом, чем меньше оборот вагона, тем больше погрузки можно выполнить одним и тем же количеством вагонов, тем быстрее осуществляется товарооборот, тем меньше требуется вагонов и тем выше экономические показатели работы железнодорожного транспорта .

На основании исходных данных требуется:

Исходные данные:

l_гр - 250км;

б - 0,08 - коэффициент порожнего пробега;

н_уч^/ - 30км/ч; н_уч^// - 35 км/ч;

l_ваг - 100 ваг - вагонное плечо;

t_тех - 4,2 ч - средний простой;

t_п - 5 ч - время погрузки;

t_в - 6 ч - время выгрузки;

U_п - 900 ваг. - погруженные вагоны;

U_в - 2000 ваг - выгруженные вагоны;

U_гр^пр - 400 ваг.- прием груженых вагонов с соседних отделений дороги, ваг;

Решение:

Работа отделения дороги:

1. для н_уч^/ - 30км/ч;

Рабочий парк вагонов:

2. для ; н_уч^// - 35 км/ч;

Рабочий парк вагонов:

Сокращение потребности в вагонном парке может быть определено, как

Дn = n' - n” = 1789 - 1720 = 69 вагонов.

Практическая работа № 2

Общие сведения об электроподвижном составе переменного тока

Ответ:

В зависимости от рода применяемого тока различают электровозы постоянного, переменного тока и двойного питания.

Рассмотрим электроподвижной состав переменного тока.

Энергию для передвижения поездов электровоз получает через контактный провод, с которым соприкасается установленный на крыше электровоза токоприемник.

Электрическая энергия, подведенная к тяговым двигателям, заставляет вращаться их якоря, которые через зубчатую передачу приводят во вращение колесные пары электровоза. Сила тяги, которая вызывает перемещение поезда, появляется в результате взаимодействия колес локомотива с рельсами при передаче вращающего момента от двигателя к колесным парам.

Электровозы переменного тока нумеруются:

четырехосные -- от ВЛ 40 до ВЛ 59,

шестиосные -- от ВЛ 60 до ВЛ 79,

восьмиосные -- от ВЛ 80 до ВЛ 99.

Если число колесных пар не превышает шести, локомотив выполняют с одним кузовом и называют односекционным. При большем числе колесных пар локомотив выполняют с двумя и даже тремя самостоятельными кузовами (секциями), соединенными между собой автосцепками или шарнирными соединениями. В некоторых случаях оборудование секционных локомотивов позволяет каждой его секции самостоятельно водить поезда.

Все отечественные электровозы имеют индивидуальный привод, т.е. вращающий момент передается на каждую движущую пару от одного тягового двигателя. Если вращающий момент от одного двигателя передается двум и более колесным парам, привод является групповым.

Существуют два способа передачи тягового усилия от движущих колесных пар к автосцепке локомотива: через рамы тележки, если они имеют шарнирное соединение. В этом случае автосцепки укреплены на рамах тележек. Второй способ - через раму кузова, если тележки несочлененные (не связаны шарнирно). В таком случае автосцепки локомотивов крепятся на раме кузова.

Все сказанное выше выражается осевой характеристикой, в которой цифрами показывается число колесных пар, индексом «0» - способ передачи вращающего момента, знаком «+» или «--» способ передачи тягового усилия.

Пример: электровоз с осевой характеристикой Зо + Зо представляет собой локомотив с двумя сочлененными трехосными тележками и с индивидуальным приводом движущих колесных пар. Электровоз с осевой характеристикой 2 (З₀ - З₀) - двухсекционный, каждая секция которого имеет две трехосные несочлененные тележки с индивидуальным приводом и может работать самостоятельно. Если же секции не могут работать самостоятельно, то осевая характеристика имеет вид Зо - Зо - Зо - Зо.

Оборудование электровозов можно объединить в следующие группы:

механическая часть,

электрическое оборудование,

пневматические системы.

В механическую часть входят кузов, тележки с колесными парами и рессорным подвешиванием, зубчатые передачи, автосцепное устройство.

К электрической части относятся токоприемник, понижающие устройства и преобразователи (на электровозах переменного тока), тяговые двигатели, вспомогательные машины, аппараты, силовые кабели и провода.

К пневматическому оборудованию относятся воздухопроводы, резервуары, краны и другие устройства, обеспечивающие работу аппаратов и тормозов.

На участках переменного тока напряжением 25 кВ эксплуатируются грузовые электровозы ВЛ 60к, ВЛ80к, ВЛ80р, ВЛ80т, ВЛ85 и др.

Электрическое оборудование электровозов переменного тока отличается от такого же оборудования электровозов постоянного тока наличием понижающего трансформатора, который понижает напряжение до номинального. Поскольку на электровозах переменного тока установлены тяговые двигатели постоянного тока, переменный ток, пониженный в трансформаторе, выпрямляется. Физическая сущность выпрямления тока заключается в использовании свойства кристаллов сверхчистого кремния - пропускать электрический ток только в одном направлении. Расположение оборудования в кузове электровоза переменного тока приведено на рис. 2.1.



Рис. 2.1. - Расположение основного оборудования в кузове электровоза переменного тока:

1 - аппараты управления; 2 - выпрямители тока; З -- понижающий трансформатор; 4 - блок системы охлаждения; 5- распределительный щит; 6 -- мотор - компрессор.

Таблица 2.1.

Основные характеристики электровозов переменного тока

Локомотивы	Осевая характеристика	Расчетное значение силы тяги, FKP, кгс	Расчетная скорость Vp, км/ч	Сцепная масса mл, т	Конструкционная Vmax, км/ч	Расчетное значение тяги при трогании с места, Fк.тр, кгс	Длина по осям автосцепок, Lm, м	Удельное сопротивление движению
								локомотива, кгс/т	вагонов, кгс/т
ВЛ65	20-20-20	25000	68,0	132	120	27000	22,5	2,70	1,53
ВЛ80к	2(20 - 20)	49000	44,2	184	110	66200	33	2,93	1,54
ВЛ80р	2(20 - 20)	51200	43,5	192	110	66200	33	2,90	1,57
ВЛ85	2(20 - 20 - 20)	72000	50,0	288	110	96000	45	2,96	1,57
ВЛ82м	2(20 - 20)	49700	50,5	200	110	68020	33	2,68	1,42
ЭП1	20-20 -20	22000	72,0	132	140	23850	22,5	2,68	1,42
2ЭС5К	2(20 - 20)	43100	49,9	192	110	47300	33	2,90	1,57

Электрическое оборудование электровозов переменного тока отличается от такого же оборудования электровозов постоянного тока наличием понижающего трансформатора, который понижает напряжение до номинального. Поскольку на электровозах переменного тока установлены тяговые двигатели постоянного тока, переменный ток, пониженный в трансформаторе, выпрямляется. Физическая сущность выпрямления тока заключается в использовании свойства кристаллов сверхчистого кремния - пропускать электрический ток только в одном направлении. Расположение оборудования в кузове электровоза переменного тока приведено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. - Расположение основного оборудования в кузове электровоза переменного тока:

1 - аппараты управления; 2 - выпрямители тока; З -- понижающий трансформатор; 4 - блок системы охлаждения; 5- распределительный щит; 6 -- мотор - компрессор.

Электровозы переменного тока

ВЛ80

Электровоз ВЛ80 (Владимир Ленин; первоначальное обозначение - Н8О - новочеркасский, 8-осный, однофазный) - грузовой магистральный электровоз переменного тока с осевой формулой 2(2₀?2₀). Прозвища: «Аврора», «Выльник», «Кайсер».

Электровозы ВЛ80 всех индексов строились Новочеркасским электровозостроительным заводом (НЭВЗ) по проектам разработанным ВЭлНИИ в период с 1961 по 1994 год. Механическую часть, тяговые двигатели, вспомогательные электромашины завод изготавливал сам. Некоторые важные комплектующие завод получал от других заводов: тяговый трансформатор, главный выключатель.

Первые электровозы ВЛ80 оснащались ртутными дуговыми выпрямителями; позже все они были переоборудованы под кремниевые выпрямители и стали называться ВЛ80К

Рис. 2.2. - Электровоз ВЛ80

Общее описание серии ВЛ80:

Каждый электровоз ВЛ80 с завода выходил составленным из двух секций, но схема электровозов ВЛ80с предусматривает синхронную работу трёх или четырёх секций, а некоторых модернизированных ВЛ80^р - в составе трёх секций. Механическая часть секции ВЛ80 - две одинаковые двухосные тележки. Рамы тележек сварные, буксы с роликовыми подшипниками связаны с рамой тележки поводками с сайлент-блоками (резинометаллическими шарнирами). Тяговые и тормозные усилия передаются от тележек к кузову через шкворни. Тяговые электродвигатели (ТЭД) НБ-418К6 имеют опорно-осевое подвешивание. Зубчатая передача от тягового двигателя к колёсным парам двухсторонняя, косозубая, с жестким венцом зубчатого колеса. Диаметр колесных пар при новых бандажах по паспорту - 1250 мм, фактически - 1280-1290 мм.

На каждой секции установлено следующее основное оборудование:

пантограф для токосъёма с контактной сети, расположенный над кабиной машиниста, и главный выключатель ВОВ-25М;

тяговый трансформатор с масляным мотор-насосом, две выпрямительные установки ВУК той или иной модификации и главный контроллер ЭКГ-8Ж (на электровозе ВЛ80р ВУК и ЭКГ-8Ж заменены двумя преобразователями ВИП-2200);

фазорасщепитель НБ-455А, вырабатывающий третью фазу (первой и второй фазами становятся выводы обмотки собственных нужд) для питания асинхронных двигателей остальных вспомогательных машин;

4 мотор-вентилятора для охлаждения оборудования и наддува кузова, среди которых обязательно имеются два МВ для охлаждения ТЭД, по одному на тележку;

мотор-компрессор КТ-6Эл для обеспечения воздухом тормозов на локомотиве и в поезде, силовых электроаппаратов, блокировок высоковольтной камеры, подачи звуковых сигналов свистком (тихий) и тифоном (громкий), работы пневмопривода стеклоочистителей.

Трансформатор имеет тяговую обмотку и обмотку собственных нужд (ОСН) с напряжением холостого хода 399 В (напряжение под номинальной нагрузкой около 380 В), служащую для питания вспомогательных машин и цепей управления. Для стабилизации напряжения на вспомогательных двигателях при значительных колебаниях напряжения в контактной сети (ниже 19 кВ и выше 29 кВ) предусмотрены две отпайки ОСН с напряжением 210 и 630 В, переключаются они вручную на трансформаторе. Напряжение на тяговых двигателях регулируется оперативно в процессе управления электровозом.

Цепи управления питаются напряжением 50 В от ТРПШ - трансформатора, регулируемого подмагничиванием шунтов, через диодный выпрямитель. Для сглаживания пульсаций после выпрямителя установлены два дросселя Д1 и Д3, но в настоящее время на некоторых электровозах медные обмотки дросселей сняты работниками депо в корыстных целях и в блоке силовых аппаратов № 1 (где стоит ТРПШ) видны одни только распушённые сердечники.

Скорость движения электровоза регулируется изменением напряжения, подводимого к тяговым двигателям (ТЭД). На всех разновидностях ВЛ80, кроме ВЛ80Р, напряжение на ТЭД регулируется переключением под нагрузкой отпаек тягового трансформатора при помощи электроконтроллера главного ЭКГ-8Ж. Это установленный на тяговом трансформаторе большой групповой переключатель, имеющий 30 контакторных элементов без дугогашения и 4 с дугогашением, обеспечивающих переключение первых тридцати без нагрузки. Контакты элементов вынуждены пропускать большие токи, поэтому изготовлены из угольно-серебряной композиции; всего один ЭКГ-8Ж содержит 12 кг серебра. Привод ЭКГ - двигатель постоянного тока на напряжение 50 В, мощностью 500 Вт. При работе этого электродвигателя на электровозе падает напряжение в цепях управления и тускнеет свет.

Тяговая обмотка трансформатора состоит из двух нерегулируемых частей и двух регулируемых; последние разделены на четыре секции каждая. Вначале нерегулируемые части включены встречно с регулируемыми, а так как напряжение нерегулируемых несколько больше, то напряжение регулируемых частей вычитается из напряжения нерегулируемых и на тяговые двигатели поступает напряжение 42 В. Затем секции регулируемых частей поочерёдно выводятся, напряжение на ТЭД растёт. На 17-й позиции ЭКГ регулируемые части полностью выключены.

При переходе на 18-ю позицию регулируемые части включаются согласно с нерегулируемыми и далее происходит включение их секций, на 33-й позиции ЭКГ все секции регулируемых частей включены согласно с нерегулируемыми, напряжение на ТЭД максимально.

На ВЛ80Р, где ЭКГ нет, регулирование ведётся совершенно иным методом.

Силовая схема всех ВЛ80 предусматривает также три ступени ослабления возбуждения ТЭД. Электровозы ВЛ80Т, ВЛ80С имеют реостатное торможение.

Продолжительная мощность тормозных резисторов 5480 кВт, реализуемое тормозное усилие при 50 км/ч - 25 тс. ВЛ80Р имеют рекуперативное торможение, при котором электроэнергия возвращается в сеть.

В качестве привода вентиляторов и компрессоров используются электродвигатели АЭ92-4 (в некоторых модификациях используются электродвигатели АС82-4, АП82-4, ВЭ-6) .

Осевая формула2(2_O-2_O)

Род тока и напряжение в контактной сети - переменный, кВ 25-27

Конструкционная скорость, км/ч 110

Часовая мощность ТЭД 8*(610-800) кВт (в зависимости от модификации)

Скорость часового режима47,8-58,7 км/ч (в зависимости от модификации)

Длительная мощность ТЭД8*(695-720) кВт (в зависимости от модификации)

Скорость длительного режима 50,1-56 км/ч (в зависимости от модификации)

ВЛ85

ВЛ85 - грузовой магистральный электровоз переменного тока.

Первый электровоз серии ВЛ85, по проекту, разработанному во ВЭлНИИ, Новочеркасский электровозостроительный завод (НЭВЗ) построил в мае 1983 года. В конце года был построен второй электровоз. Опытные электровозы прошли испытания на кольце НЭВЗ, затем тягово-энергетические испытания на кольце ВНИИЖТа, динамические и по воздействию на путь на участке Белореченская - Майкоп Северокавказской железной дороги. Эксплуатационные испытания электровозы проходили на линии Мариинск - Красноярск - Тайшет, Абакан - Тайшет - Лена и на Северокавказской железной дороге. По результатам испытаний государственная комиссия по приемке опытно-конструкторских работ дала заключение, что электровоз ВЛ85 может быть отнесен к высшей категории качества.

В 1985 году НЭВЗ изготавливает установочную партию электровозов, а с 1986 года начинается их серийный выпуск. Выпуск электровозов продолжался ориентировочно до 1992 года, было изготовлено 270 электровозов.

До 2000 года (в связи с появлением IORE) ВЛ85 был самым мощным в мире серийным электровозом.

Все электровозы ВЛ85 эксплуатируются в настоящее время на Восточно-Сибирской железной дороге и Красноярской железной дороге в депо Иланская, Тайшет, Нижнеудинск, Улан-Удэ. Полигон работы электровозов ВЛ85 простирается от Мариинска до Карымской.

ВЛ85 состоит из двух одинаковых секций, каждая из которых снабжена тремя двухосными тележками, итого - 12 осей. Каждая ось приводится в движение собственным тяговым электродвигателем длительной мощностью 780 киловатт (с такой мощностью мотор может работать неограниченно долго и не перегреваться, кратковременно же можно раскочегаривать до 835 кВт). Суммарная мощность на осях получается 9360 кВт (что-то около 12735 л.с.). Это рекорд для серийных электровозов, произведённых в СССР и России. Некоторое время этот рекорд был мировым, затем (в 2000 году, если верить википедии) первое место перехватил немецкий IORE мощностью в 10800 киловатт на две секции. Но звание мощнейшего электровоза в мире вообще по-прежнему за совецким электровозом ВЛ86ф - аж 11400 киловатт на обе секции.



Рис.2.3. - Электровоз ВЛ85

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, В 25000

Частота, Гц 50

Формула ходовой части 2(2_О-2_О-2_О)

Масса электровоза с 0,67 запаса песка, т 276 + 6,0

Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН 225±4,9

Высота от уровня головки рельса до оси автосцепки, мм 1040-1080

Высота от уровня головки рельса до рабочей поверхности полоза токоприемника, мм:

в опущенном положении не более 5100

в рабочем положении 5500-7000

Номинальная длина электровоза по' осям автосцепок, мм 45 000

Номинальный диаметр колеса по кругу катания, мм 1250

Мин. радиус кривых, проходимых при скорости до 10 км/ч, м 125

Мощность на валах тяговых электродвигателей, кВт, не менее:

в часовом режиме 10 000

в продолжительном режиме 9400

Номинальная сила тяги, кН:

в часовом режиме 726

в продолжительном режиме 660

Номинальная скорость, км/ч:

в часовом режиме 49,1

в продолжительном режиме 50,0

Конструкционная скорость, 110 км/ч

ПО КПД в продолжительном режиме в тяге не менее 0,86

Коэффициент мощности в продолжительном режиме в тяге не менее 0,84

Тип тягового привода индивидуальный, с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя

Электрическое торможение рекуперативное

ВЛ65

ВЛ65 - шестиосный электровоз переменного тока. Выпускался с 1992 по 1998 годы Новочеркасским электровозостроительным заводом (НЭВЗ). Механическая часть (кузов и тележки) создана на базе электровоза ВЛ85 и самыми значительными отличиями являются иная конструкция буксовых узлов и наличие второй кабины вместо межсекционного перехода.

Рис.2.4.- Электровоз ВЛ65

Технические характеристики:

Осевая формула 2_O-2_O-2_O

Род тока и напряжение в контактной сети

переменный однофазный, 25 кВ, 50 Гц

Конструкционная скорость, км/ч 120

Часовая мощность ТЭД, кВт 6 * 835

Сила тяги часового режима, кН 245

Скорость часового режима, км/ч 68

Длительная мощность ТЭД, кВт 6 * 780

Скорость длительного режима, км/ч 70,2

ЭП1

ЭП1 (Электровоз Пассажирский,тип 1) - пассажирский электровоз переменного тока, серийно выпускающийся НЭВЗ. (Прозвище «Кирпич», «Камаз» - ЭП1, «Ведро» - ЭП1М, «Покемон» - ЭП1П)

Мощность электровоза в часовом режиме 4700 кВт, позволяет вести поезд массой 1440 т по подъёму 9 тысячных со скоростью 80 км/ч. Особенностью электровоза является опорно-рамное подвешивание тяговых двигателей. Формула экипажной части 20-20-20, одинаковая с электровозами ВЛ85 и ВЛ65. Фактически ЭП1 - это электровоз ВЛ65, модернизированный для пассажирского движения

Рис. 2.5. - Электровоз ЭП1

Технические характеристики:

Род тока однофазный 25 кВ

Осевая формула 2_О-2 _О -2_О

Масса с 2/3 запаса песка,т 132

Нагрузка на ось, т 22

Конструкционная скорость, км/ч 140

Длительный режим

Сила тяги, кгс 21400

Скорость, км/ч 72

Мощность на валах ТЭД, кВт 4400

Часовой режим

Сила тяги, кгс 23400

Скорость, км/ч 70

Мощность на валах ТЭД, кВт 4700

Длина по осям автосцепок ,мм 22500

Ходовая часть

Передаточное число редуктора 3.826

Тип ТЭ Дколлекторные

Подвешивание ТЭД опорно-рамное

Привод движущих колёсных пар индивидуальный

Тележки бесчелюстные

2ЭС5К

Электровозы серии 2ЭС5К (2 - двухсекционный, Э - электровоз, С - секционный, 5 - номер модели, К - коллекторные тяговые двигатели) предназначены для вождения грузовых, пригородных и вывозных поездов на железных дорогах, электрифицированных на однофазном переменном токе номинального напряжения 25 кВ и частоты 50 Гц, разработанный для замены электровозов серий ВЛ60 и ВЛ80. Имеют формулу ходовой части - 2(2_O-2_O). Различные модификации - Э5К, 2ЭС5К, 3ЭС5К - различаются числом секций.



Рис. 2.6. - Электровоз 2ЭС5К

Особенности конструкции:

Электровоз имеет стальной кузов вагонного типа с главной рамой, на который устанавливаются пластиковая блок-кабина управления и комплект оборудования. Ходовая часть исполнена с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей с моторно-осевыми подшипниками скольжения. В электровозе применены усовершенствованные тяговые электродвигатели НБ-514Б, электрическое рекуперативное торможение, а также микропроцессорная система управления, обеспечивающая ручное и автоматическое управление движением, диагностику параметров движения и работы всего оборудования электровоза.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, В 25000

Частота, Гц 50

Формула ходовой части 2(2_О-2 _О)

Нагрузка от оси на рельсы, кН (тс) 235 (24,0)

Сила тяги часового режима, кН (тс), не менее 464(47,3)

Скорость часового режима, км/ч, не менее 49,9

Сила тяги продолжительного режима, кН, (тс), не менее 423(43,1)

Скорость продолжительного режима, км/ч, не менее 51,0

Максимальная скорость в эксплуатации, км/ч 110

Коэффициент мощности в продолжительном режиме, не менее 0,9

КПД в продолжительном режиме, не менее 0,85

Масса электровоза с 0,67 запаса песка, т 192

Электрическое торможение рекуперативное

Электровозы переменного тока в РАО «РЖД» Статья.Юрий Ильин. Локомотивный парк полуюрского периода.

На сети на начало 2014 г. насчитывается 4179,5 грузовых электровозов переменного тока. Самыми старыми из них по времени изготовления являются ВЛ60^К. Эти односекционные машины выпускались Новочеркасским заводом с 1957 года. Пока на дорогах России остается 299 электровозов данной серии. Наличие этих электровозов выпуска еще 1960-х годов, по всей видимости, объясняется тем, что до недавнего времени, когда появились локомотивы Э5К, их было нечем заменить. Все остальные грузовые электровозы переменного тока состоят из двух секций, а для легкой грузовой службы, например вывозных и сборных поездов, мощность двухсекционных машин зачастую избыточна.

Подавляющее же большинство техники в этом сегменте -- 3091,5 машин -- составляют электровозы ВЛ80 нескольких разновидностей, ВЛ80^Р, ВЛ80^С, ВЛ80^Т. Хотя в момент начала постройки электровозы ВЛ80 были вполне современными локомотивами, к настоящему времени они устарели.

Наиболее мощными советскими электровозами переменного тока были локомотивы серии ВЛ85, выпускавшиеся Новочеркасским заводом с 1983 по 1994 год. Мощность двухсекционного электровоза составляет 10 020 кВт. Имеется 254 локомотива данной серии, которые находятся на Восточно-Сибирской дороге.

Как видим, подавляющее большинство грузовых машин переменного тока -- это техника, выпущенная еще в СССР. Вместе с тем на сети работает несколько сот машин, принадлежащих к сериям Э5К, 2ЭС5К, 3ЭС5К, построенных уже в последнее десятилетие. Насчитывается 32, 147 и 347 электровозов каждой из перечисленных серий. По существу все эти машины представляют одну конструктивную разновидность и отличаются меж собой лишь числом секций от одной до трех. Эти электровозы, получившие фирменное наименование «Ермак», выпускаются Новочеркасским заводом с 2004 года. Запланированы поставки и на этот год. В 2013 году ОАО «РЖД» получило 40 локомотивов 2ЭС5К и 80 единиц ЗЭС5К. Эти морально уставшие машины с коллекторными двигателями в ОАО «РЖД» стыдливо называют «локомотивами переходного периода».

И все же есть надежда, что ситуация скоро изменится к лучшему. На текущий год ОАО «РЖД» должно пополнить свой парк двумя электровозами серии 2ЭС5 с асинхронным приводом, спроектированными и построенными при участии французской фирмы Alstom. По всей видимости, речь идет о зачислении в парк ОАО «РЖД» двух опытных электровозов этой серии, изготовленных еще в 2012 году. После их испытаний начнется серийное производство этих машин на Новочеркасском заводе. До 2020 года запланировано изготовить 200 электровозов серии 2ЭС5. Часовая мощность электровоза 2ЭС5 составляет 8400 кВт. Конструкционная скорость установлена в 120 км/ч.

Хочется надеяться, что со временем именно 2ЭС5 станет основным грузовым локомотивом для линий переменного тока. Нужно признать неудачность обозначений локомотивов 2ЭС5 и 2ЭС5К, которые представляют собой технику, принадлежащую к разным поколениям. Для непосвященного же человека неудачные обозначения создают иллюзию сходности конструкций этих локомотивов.

Посмотрим теперь, каков парк пассажирских машин переменного тока. Всего их насчитывается 1442 локомотива. Довольно внушительная часть этой группы подвижного состава приходится на морально и физически устаревшие электровозы ВЛ60^ПК, которых на сети находится 128 локомотивов. Фактически это те же грузовые электровозы ВЛ60^К, но с измененным передаточным отношением редукторов и наличием электропневматических тормозов. По всей видимости, в ближайшее время эти машины будут постепенно списывать.

Самая же многочисленная группа пассажирских электровозов переменного тока принадлежит к сериям ЭП1, ЭП1М и ЭП1П постройки Новочеркасского завода. В общей сложности ОАО «РЖД» располагает 841 электровозом этого семейства. Выпуск этих машин был начат в 1999 году и продолжается в настоящее время. Фактически ЭП1 представляет собой пассажирский вариант грузового локомотива ВЛ65 и новизной конструкций не отличается. Вызывает некоторое удивление то, что в качестве одной из причин продолжающегося выпуска электровозов ЭП1М и ЭП1М называют желание заменить ими чешские электровозы серии ЧС4^Т. Меж тем в конструктивном отношении чешские электровозы ЧС4^Т, несомненно, более совершенны, чем ЭП1 и его варианты. Например, электровозы ЧС4^Т облают более совершенной экипажной частью, позволяющей развивать конструкционную скорость 160 км/ч, в то время как у ЭП1 и ЭП1М конструкционная скорость ограничена 140 км/ч, а у ЭП1П -- 120 км/ч. С другой стороны, реализовывать высокие скоростные характеристики электровозов ЧС4^Т на путях ОАО «РЖД» оказывается негде. Пожалуй, единственной линией переменного тока, реконструируемой под скорости 160 км/ч, является участок Владимир -- Нижний Новгород. Меньше у ЭП1М и часовая мощность. У чешских машин она составляет 5100 кВт, а у новочеркасских локомотивов -- 4698 кВт. Тем не менее поставки электровозов ЭП1М и ЭП1П продолжатся и в текущем году -- для ОАО «РЖД» намечено закупить 20 локомотивов.

Пока на сети ОАО «РЖД» наиболее совершенными пассажирскими электровозами переменного тока остаются чешские серии ЧС4^Т и ЧС8, представленные в количестве 424 и 40 локомотивов соответственно. Значительная часть парка электровозов ЧС4^Т принадлежит дирекциям тяги, обслуживающим Горьковскую, Юго-Восточную и Северо-Кавказскую дороги.

В конце 1990-х -- начале 2000-х годов в России предпринималась попытка создания пассажирских электровозов двойного питания. Как воспоминание об этом не вполне удачном опыте на сети осталось 12 электровозов серии ЭП10. Несколько лет назад руководство ОАО «РЖД» и ЗАО «Трансмашхолдинг», объединяющего значительную часть локомотивостроительных предприятий России, вновь вернулось к этой проблеме. В июне 2010 года председатель совета директоров ЗАО «Трансмашхолдинг» Андрей Бокарев и председатель совета директоров фирмы Alstom Патрик Крон заключили договор о совместной разработке электровоза ЭП20. В 2011--2013 годах на Новочеркасском заводе были изготовлены и переданы ОАО «РЖД» четыре двухсистемных пассажирских электровоза ЭП20. В 2013 году в Новочеркасске изготовили 30 машин серии ЭП20. Весь же заказ ОАО «РЖД» на 2012--2020 годы составляет 200 локомотивов этой серии. По своим характеристикам эти машины существенно превосходят другие локомотивы отечественного производства. Так, в частности, они обладают высокой часовой мощностью, равной 7200 кВт. Используется асинхронный тяговый привод. Локомотивы выпускаются в двух вариантах исполнения. В одном варианте конструкционная скорость равна 160 км/ч, а в другом -- 200 км/ч. Двухсистемность локомотива позволяет ему работать как на постоянном, так и на переменном токе. Именно эти машины обслуживали пассажирские поезда на направлении Москва -- Адлер в период проведения Олимпийских игр в Сочи в 2014 году.

Практическая работа №3

Привести содержание следующих терминов, согласно ПТЭ

Блок-участок - часть межстанционного перегона при автоблокировке или при автоматической локомотивной сигнализации, применяемой как самостоятельное средство сигнализации и связи, ограниченная проходными светофорами (границами блок-участков) или проходным светофором (границей блок-участка) и станцией.

Вес локомотива сцепной -

1). часть общего веса локомотива, передающаяся на его движущие оси. Только эта часть веса используется для создания между движущими колесами и рельсами силы трения, позволяющей превратить работу машины в силу тяги для передвижения поезда; остальная часть веса локомотива, падающая на поддерживающие оси, не способствует увеличению силы тяги, в силу чего стремятся возможно полнее использовать вес локомотива в качестве сцепного, передавая на поддерживающие оси лишь минимальную часть его.

2). сумма всех нагрузок от движущих (сцепных) колёс локомотива на рельсы. Используется для создания силы сцепления между колёсами и рельсами и позволяет превратить окружное усилие на ободе движущих колёс во внешнюю силу тяги локомотива или тормозную силу (при действии тормозов).

Сцепной вес является важной характеристикой эксплуатационных качеств локомотива. Максимум результирующего касательного тягового и тормозного усилий пропорционален сцепному весу и характеризуется коэффициентом сцепления. Сцепной вес локомотива рассчитывается без учёта возможного изменения его при движении, так как при этом лишь перераспределяется по движущим осям. При наличии на локомотиве поддерживающих или бегунковых осей, возможно применение увеличителей сцепного веса -- механизмов, снимающих часть веса локомотива с дополнительных колёс и передающих его на сцепные.

Весовую норму поездов определяют тяговыми расчётами в зависимости от мощности локомотивов, длины станционных путей, нагрузки состава, распределённой по его длине, и продольного профиля пути.

При разработке нормативов к графику движения поездов устанавливают следующие весовые нормы:

· участковые - для участковых грузовых поездов;

· унифицированные на всём направлении - для сквозных грузовых поездов;

· параллельные - для отправительских маршрутов, поездов, следующих двойной тягой я с локомотивами-толкачами;

· дифференцированные перегонные в пределах участка - для сборных, вывозных и др. местных поездов.

Весовые нормы поездов максимальные (критические) - это весовая норма поездов, установленная в соответствии с методикой - Инструкцией проведения опытных поездок по определению критических грузовых норм грузовых поездов, в зависимости от вида тяги.

Весовые нормы параллельные - для отправительских маршрутов, поездов, следующих двойной тягой я с локомотивами-толкачами;

Весовые нормы расчетные -

Расчет веса грузовых поездов производится по двум параметрам: по типу и серии локомотива и по длине станционных путей.

В зависимости от типа и серии локомотива вес состава поезда, т,

,

где F_KP - касательная расчетная сила тяги локомотива, кгс;

Р_Л - вес локомотива, т;

i_p - руководящий уклон на рассматриваемом полигоне (участке, дороге, направлении);

- основное удельное сопротивление движению локомотива, кгс/т;

- основное удельное сопротивление движению вагонов, кгс/т.

В зависимости от длины станционных путей вес состава поезда определяется по формуле, т,



,

где Р_пог - средняя погонная нагрузка вагонов на путь, т/пог. м;

l_пол - полезная длина станционных путей, м;

k_лок - количество локомотивов, ведущих поезд;

l_лок - длина локомотива, м;

10 - расстояние на неточность установки поезда в пределах полезной длины пути, м.

Вспомогательный локомотив - второй… локомотив, применяемый при кратной тяге

Двойная тяга - один из видов кратной тяги, когда в голове поезда находятся два действующих локомотива. В этом случае ходом поезда управляет машинист первого (переднего) локомотива и его сигналам подчиняется машинист второго локомотива. Как правило, впереди ставится локомотив, более легко вписывающийся в кривые, а при одинаковой вписываемости -- более легкого типа. При двойной тяге автоматические тормоза обоих локомотивов (и их тендеров) должны быть включены в автотормозную сеть.

Двойная тяга применяется:

а) в качестве случайной меры для предотвращения опозданий поездов при сильно ухудшившихся условиях погоды (буран, вьюга и т. д.); Двойная тяга, как правило, применяется на целом участке. В этом случае при составлении плана пробег второго локомотива принимается равным пробегу локомотива во главе поезда.

б) в качестве постоянной меры на трудных участках пути с целью не уменьшать составы, если вес последних рассчитан по более легким участкам; сюда же относятся случаи спаривания локомотивов для возможно полного использования мощности автосцепки при регулярных проходах маршрутов на автосцепке.

При двойной тяге электровозами управление осуществляется одним машинистом.

Применение двойной тяги и подталкивания должно быть обосновано технико-экономическими расчетами.

Локомотиво-километры двойной тяги, подталкивания, одиночного следования, маневровой и прочих видов работы относят к вспомогательному пробегу и его стараются снизить, так как вспомогательный пробег увеличивает себестоимость перевозок.

Замена двойной тяги одиночной тягой более мощными, современными локомотивами, как правило, обеспечивает существенное снижение перевозочных расходов, особенно при сохранении той же весовой нормы.

Динамика поезда продольная -

Значительные продольные силы в автосцепках, возникающие при трогании железнодорожного состава с места, торможении или движении по пути со сложным профилем, представляют большую опасность при движении поезда. Эти силы должны быть ограничены исходя из условий безопасности движения по прочности и устойчивости подвижного состава, всё это детально исследует продольная динамика железнодорожного состава.

Модель продольной динамики состава традиционно использует упрощенное представление рельсовых экипажей, при котором пренебрегают их вертикальной и поперечной динамикой. Все тела, входящие в модели экипажей, движутся поступательно вдоль одной прямой. Отдельный экипаж может состоять из любого числа тел, соединенных силовыми элементами. Например, при моделировании цистерны, частично наполненной жидкостью, в простейшем случае вводится дополнительная масса, присоединенная к кузову упруго-диссипативным элементом. Значение присоединенной массы, коэффициентов жесткости и диссипации могут определяться либо экспериментально, либо на основании каких-либо упрощенных моделей колебания жидкости.

Движение в кривых моделируется дополнительной силой сопротивления, которая зависит от массы экипажа, радиуса кривой, а в некоторых моделях - от скорости движения. При проходе переходных кривых сила сопротивления нарастает от нуля до значения сопротивления в кривой при заезде и убывает до нуля при выезде из кривой.

При движении в наклонных участках пути (спуски или подъемы) дополнительно вводится продольная составляющая силы тяжести, имитирующая движение по переменному вертикальному профилю.

Динамика торможения поезда - выбор рационального распределения тормозных сил между осями поезда с учетом обеспечения курсовой устойчивости, при торможении

Формула для определения силы торможения выглядит следующим образом:

F_т = f_тр ? F_н

где f_тр - коэффициент трения между колодкой и колесом, - сила нажатия тормозных колодок.

F_н - сила нажатия тормозной колодки и коэффициент трения между колодкой и колесом для каждого экипажа рассчитываются отдельно с учетом количества пар трения колодка-колесо.

Кратная тяга - тип тяги поездов с помощью двух (двойная тяга), трёх (тройная тяга) или более локомотивов, размещённых в голове (передней части) поезда, при этом каждый локомотив обслуживается отдельной локомотивной бригадой. Данный тип тяги применяется в основном в случае если необходимо повысить массу или техническую скорость движения поезда. Наиболее распространена двойная тяга, когда используются два локомотива. Система многих единиц (СМЕ), при которой несколько локомотивов, у которых объединены цепи управления, обслуживает всего одна локомотивная бригада, является разновидностью кратной тяги.

Чаще всего кратная тяга встречается при использовании на тепловозах (особенно ранних) и электровозах (например ВЛ60, ВЛ80^с), так как последние в основном предусматривают управление по СМЕ. Иногда встречается кратная тяга, при которой локомотивы, по условиям прочности автосцепок, распределены по длине поезда, однако стоит отличать поезд с данным типом тяги от соединённого, составленного из нескольких обычных поездов. Также стоит отличать кратную тягу от применения локомотива-толкача и от пересылки локомотивов в горячем состоянии в голове поезда.

Примеры использования кратной тяги

· Для повышения веса поездов за счёт увеличения суммарной силы тяги локомотивов.

· Бывает и противоположная ситуация -- число локомотивов увеличивают для увеличения тормозного эффекта при вождении поездов на затяжных спусках.

· Для повышения скоростей движения за счёт повышения удельной мощности.

· При низкой надёжности локомотивов, чтобы в случае поломки одного из локомотивов, второй смог бы довести поезд до ближайшей основной станции.

· В случае перевозки опасных (например ядерные отходы) грузов, когда должна быть исключена вероятность остановки поезда по причине поломки локомотива.

...