Эксплуатация подвижного состава

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Сибирский государственный индустриальный университет”

Прокопьевский филиал

Кафедра организации перевозок и управления на транспорте

Курсовой проект

Эксплуатация подвижного состава

Выполнил:

Фадеева К.А.

г. Прокопьевск



Введение

Тяговые расчеты - важная часть науки о тяге поездов. Методы тяговых расчетов включают комплекс способов и приемов определения массы состава, скорости движения и времени хода по перегону, расхода топлива, воды и электрической энергии на тягу, решение тормозных задач.

Это далеко не полный перечень вопросов, комплекс которых и составляет содержание курса теории тяги поездов и по прикладной части - тяговых расчетов.

Решение всех этих вопросов в свою очередь служит основанием для составления графиков движения поездов, оборота локомотивов; определения пропускной и провозной способности расчетов по размещению остановочных пунктов, тяговых подстанций, складов топлива, пунктов экипировки, размещению локомотивного парка.



1. Спрямление профиля пути

Спрямление профиля пути состоит в замене действительного профиля некоторым фиктивным с малым количеством элементов, что позволяет уменьшить объём последующих спрямлений при выполнении тяговых расчетов.

Для спрямления подбирают соседние элементы действительного профиля одного знака, мало отличающиеся друг от друга по крутизне и имеющие относительно небольшую длину. Спрямленный профиль должен сохранить особенности заданного профиля. Элементы, на которых расположены остановочные пункты, не спрямляют. Площадки могут спрямляться как с подъёмами, так и со спусками.

При соблюдении определенных условий спрямления работа, затраченная локомотивом на перемещение состава по действительному и спрямленному профилю, средняя скорость и время движения будут одни и те же.

1.1 Определение фиктивного подъема спрямляемого участка

Фиктивный уклон спрямленного участка определяется по формуле

(1.1)

где i - уклон каждого из элементов профиля, входящих в спрямленный участок, %_о

S_i-длина каждого из элементов профиля, входящих в стремленный участок, м ; S_c=УS_{i -}длинна спрямленного участка, м.

i^'_c2-4 = 1,6* 300+0+2,5*600 = 1,28

i'_c5-10 =2,7*500+0+1,9*350+1,5*150+2,6*200+3,5*400 =2,1

i^'_c11-14 =1,4*150+0+2,5*200+1,5*400 =1,5

1.2 Проверка допустимости спрямления

Проверка допустимости спрямления определяется по формуле

(1.2)

где Si- длина проверяемого элемента, м; ДI -абсолютная разность между фиктивным уклоном спрямленного участка и действительным уклоном проверяемого элемента.

Проверке должен подвергаться каждый элемент, входящий в спрямленный участок. Если неравенство (1.2) не соблюдается, то спрямление недопустимо, и элемент из него исключается.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Неравенство (1.2.) справедливо для всех элементов, следовательно, спрямляются все элементы.

1.3 Определение фиктивного добавочного подъема от кривых

Определяем фиктивный добавочный подъём от кривых, если они имеются на элементах спрямленного участка, по формулам:

-при заданном радиусе и к длине кривой

(1.3)

-при заданном центральном угле поворота:

(l.4)

где S_кр - длина кривой, м;

R - радиус кривой, м.

б - центральный угол кривой, град;

Если на элементах профиля, не попавших в спрямляемые участки, есть кривые, то для этих элементов тоже следует определить величину i _с" и соответствующим образом изменить уклон данного элемента. При этом площадка превратится в подъем, равный i_c". уклон спуска уменьшится, подъёма - увеличится на величину i_c" - элемента.

1.4 Определение окончательных уклонов спрямленных участков

Окончательная величина уклона спрямленного участка определяется по формуле

Выполнив расчеты по спрямлению, вычерчиваем диаграмму исходного и спрямленного профиля пути (см приложение 1). В дальнейшей работе используется только спрямленный профиль.

1. Определение веса состава

Для определение веса состава необходимо мысленно проанализировать спрямленный профиль и решить вопрос о выборе расчетного подъема. Расчетным называется такой подъём двигаясь по которому с расчетными значениям скорости и силы тяги локомотив может перемещать состав соответствующего веса, который определяется по формуле



где F_кр - расчетная сила тяга локомотива, кг; Р - расчетная масса локомотива, т; W₀”- основное удельное сопротивление движению вагонов при расчетной скорости, кг/т; W₀' - основное удельное сопротивление движению локомотива, в тяговом режиме с расчетной скоростью, определяемой для тепловозов и электровозов по эмпирической формуле

Подробный анализ спрямленного профиля показывает, что подъём наибольшей крутизны iр=2,8‰

Основное удельное сопротивление движению поезда, состоящего из вагонов разных типов, определяется по формуле

где ₁ и ₂-весовые доли вагонов данного типа в поезде; W0'и W0” основные удельные сопротивления движению вагонов данного типа, определяемые при расчетной скорости по эмпирическим формулам, кг/т

где g_m- масса тары данного типа вагонов, т; g_mp -грузоподъемность данного типа вагонов, т; - коэффициент использования грузоподъемности.

Весовые доли вагонов в поезде находим по формулам

₂= 1- ₁ (2.9)

где m- процентное отношение вагонов данного типа в поезде; g₀- вес вагона, т

где g_r- грузоподъемность вагона, т

g₄ = 21+64*0,87=77 т ;

g₆ = 32+95*0,9=118 т ;

;

₆ =1-0,55=0,45;

м;

м;

W₀' = 1.9+0.01*8,5+0.0003*8,5² =2,77 кг/т

т



2. Проверка состава по условиям трогания с места

Проверку веса состава по условиям троганья на остановочных пунктах выполняется по формуле:

где F_{к тр} - сила тяги локомотива при трогание с места, кг; Я_тр - величина подъёма на остановочной площадке, ‰; щ_тр - удельное сопротивление движению состава при трогание с места, кг/т

Для роликовых подшипников:

где q_{0 ср} - средняя осевая нагрузка состава, т/ось.

Если в поезде имеются вагоны с разным количеством осей, но на одинаковых подшипниках то

где q₄ и q₆ - осевые нагрузки вагонов разных типов, т/ось

т/ось;

кг/т;

F_ктр=22400 кгс;

Q_тр=-68=5735 кг;

Вес состава, найденный по условиям трогания с места, должен быть больше или равен весу, полученному для условия равномерного движения на расчётном подъёме:

Q_тр ? Q

6342 > 3988



3. Проверка состава по условиям прохождения наиболее крутого подъема

Если настоящая проверка покажет, что в конце трудного подъема скорость не снизилась меньше расчетной, то такой подъем поезд преодолевает нормально. Допускается в конце трудного подъема иметь скорость ниже расчетной, но не более, чем на 10-15%, при этом путь, проходимый поездом с пониженной скоростью, не должен превышать 500м.

Проверка выполняется аналитическим способом по формуле:

(4.1)

где S - путь, проходимый поездом с использованием кинетической энергии, м; V_н - скорость поезда в начале проверяемого подъема, км/ч; V_к - скорость поезда в конце проверяемого подъема, км/ч; (F_к- W_к) - средняя ускоряющая сила, действующая на поезд на проверяемом участке пути, кг/т; F_к - средняя удельная сила тяги локомотива кг/т; W_к - полное среднее удельное сопротивление движению поезда, кг/т.

Скорость поезда в начале проверяемого подъема принимают ориентировочно, исходя из профиля пути, предшествующему подъему, так как точное определение этой скорости может потребовать большого объема вычислений. Примем V_н = 25км/ч. и считая, что в конце подъема она будет равна расчетной скорости локомотива V_к = 8,5 км/ч мы получим скоростной интервал (V_н-V_к), С целью повышения точности аналитического расчета интервалы изменения скорости следует принимать не более 10 км/ч.

Тогда для каждого интервала находим среднюю скорость

_ср=(_н-_к) (4.2)



25-15 км/ч _ср=20 км/ч

15-8,5 км/ч _ср=11,5км/ч

Затем по тяговой характеристике локомотива определяем силу тяги F_к, соответствующую средней скорости интервала, и по формуле находим среднюю силу тяги в данном интервале.

(4.3)

20 км/ч: кг/т;

11,75 км/ч: кг/т;

Далее по формулам (2.2) и (2.3) для той же средней скорости определяем основные удельные сопротивления локомотива и состава:

кг/т;

кг/т;

кг/т;

кг/т;

Среднее удельное сопротивление поезда определяем по формуле:

(4.4)

где Я - уклон проверяемого подъёма, ‰;

;

;

После этого по формуле (4.1) находим отрезок пути ?S м, проходимый поездом в рассматриваемом интервале изменения скорости. Аналогично выполняются вычисления для остальных интервалов.

м;

м;

Проверка считается удовлетворительной, если выполняется условие

??S ? S_пр

где S_пр - полная длина проверяемого подъём.

1648?1100

Удовлетворительный результат говорит о том, что расчётный подъём и вес состава для заданного профиля пути определены правильно.



4. Расчет данных для построения диаграммы удельных ускоряющих сил

Диаграмма удельных ускоряющих сил рассчитывается и строится для конкретного поезда с весом локомотива P и весом состава Q при условии, что движение происходит на прямом горизонтальном пути. Построение выполняется в определенном масштабе, что позволяет использовать диаграмму удельных ускоряющих сил для построения кривых скорости х(S) и времени хода поезда по участку t(s) методом графического интегрирования.

Диаграмма удельных ускоряющих сил состоит из четырех кривых:

f_y=ц₁(х) - кривая ускоряющей силы (поезд движется в тяговом режиме);

щ_ох= ц₂(х) - кривая выбега или холостого хода;

(щ_ох+0,5BT)= ц₃(х) - кривая служебного торможения;

(щ_ох+BT)= ц₄(х) - кривая экстренного торможения (строится при решении тормозной задачи).

Для построения кривой удельной ускоряющей силы используется тяговая характеристика локомотива F_k=f(х).

В колонку 1 (таблицы 1) вносятся значения скорости от 0 до конструкционной через 10 км/ч, расчетная скорость локомотива и скорости характерных точек тяговой характеристики, а в колонку 2- соответствующие этим скоростям значения силы тяги локомотива. Характерными точками тяговой характеристики, являются точка выхода на автоматическую характеристику и точки перехода с одного режима работы тяговых электродвигателей на другой. Значения основных удельных сопротивлений локомотива и состава (колонки 3 и 5) подсчитываются при соответствующих скоростях по эмпирическим формулам (2 и 3).



Таблица 1- Режим тяги на площадке

V	Fk	?0'	p??0'	?0''	Q??0''	?0= p??0'+ Q??0''	Fy=(Fk-W0)/(P+Q)
0	12000	1,9	129,2	0,97	3028,34	3157,54	2,77
8,5	12000	2	136	1,01	3153,22	3289,22	2,73
10	11200	2,03	138,04	1,02	3184,44	3322,48	2,47
20	6920	2,22	150,96	1,13	3527,86	3678,82	1,02
23	5950	2,29	155,72	1,16	3621,52	3777,24	0,68
27,5	4630	2,4	163,2	1,2	3746,4	3909,6	0,23
30	4550	2,47	167,96	1,24	3871,28	4039,24	0,16
40	3520	2,78	189,04	1,38	4308,36	4497,4	-0,31
49,5	2760	3,13	212,84	1,54	4807,88	5020,72	-0,70
50	2710	3,15	214,2	1,55	4839,1	5053,3	-0,73
60	2580	3,58	243,44	1,74	5432,28	5675,72	-0,97
70	890	4,07	276,76	1,96	6119,12	6395,88	1,73

Кривая холостого хода, в отличие от кривой ускоряющей силы, не связана с тяговой характеристикой локомотива, так как при движении поезда в режиме холостого хода сила тяги на движущие колеса локомотива не действует. Поэтому в колонку 1 (табл.2) вносим только значения скорости от 0 до конструкционной через 10 км/ч.

В колонку 2 вносим значения основных удельных сопротивлений локомотива при соответствующих скоростях в режиме холостого хода, которые определяются по формуле:

W_x=2+0,11V+0/0035V

Колонку 4 для соответствующих скоростей вносятся данные из колонки 6 (табл. 1).

Таблица 2 - Режим выбега на площадку

V	Wx	p?Wx	Q??0''	?ox=p??x+Q??0''	?=?ox/(p+Q)
0	2	136	3028,34	3164,34	0,99
10	3,135	213,18	3184,44	3397,62	1,06
20	4,27	290,36	3527,86	3818,22	1,19
30	5,4	367,2	3871,28	4238,48	1,33
40	6,54	444,72	4308,36	4753,08	1,49
50	7,67	521,56	4839,1	5360,66	1,68
60	8,81	599,08	5432,28	6034,36	1,89
70	9,95	676,6	6119,12	6795,72	2,13

В колонку 1 (табл. 3) вносим также только значение скорости от 0 до конструкционной через 10 км/ч.

В колонку 2 переносим данные колонки 6 (табл. 2). В колонку 3 заносим величину расчетного тормозного коэффициента поезда, который определяется по формуле:

V_p=K_p/(P+Q)

где К_р - суммарное расчетное нажатие тормозных колодок поезда. Нажатие колодок и его вес учитывается при торможении на спусках более 20о.

V_p=957/3190=0,3.

Величины расчетных нажатий тормозных колодок на ось принимается для различных типов вагонов.

Значение расчетного коэффициента трения тормозной колодки о колею определяются в зависимости от материала колодок по различным формулам.

Для наиболее широко применяемых чугунных тормозных колодок этот коэффициент определяется по формуле:

_кр=0,27*(V+100)/(5V+100) (5.3)

Значения 1000, подсчитанные для соответствующих скоростей вносим в колонку 4 (табл. 3).

В колонку 5 вносим величины удельной тормозной силы поезда при различных скоростях, в колонку 6 вносим значение полной тормозной силы, которая используется при расчетах экстренного торможения.

Таблица 3 - Режимы ступенчатого и экстренного торможения на площадке

V	Wox	Vp	1000?kp	1000?kp?Vp	Wox+BT	Wox+0,5BT
0	0,99		270	81	81,99	42,49
10	1,06		190	57	58,06	29,56
20	1,19		160	48	49,19	25,19
30	1,33		140	42	43,33	22,33
40	1,49	0,3	130	39	40,49	20,99
50	1,68		120	36	37,68	19,68
60	1,89		108	32,4	34,29	18,09
70	2,13		102	30,6	31,95	17,19

Выполнив, таким образом, расчеты, строим диаграмму удельных ускоряющих сил.



5. Определение допустимой скорости движения по наиболее крутому спуску с учетом тормозного обеспечения поезда

Для обеспечения безопасного движения необходимо, чтобы поезд можно было оставить на любом участке, не превышая длину расчетного пути. Очевидно, что это условие труднее всего выполнить, если тормозить придется на крутом спуске. Поэтому перед тем как приступить к построению кривой скорости хода поезда по участку V(S), следует решить тормозную задачу, состоящую в определении максимальной допустимой скорости движения по наибольшему спуску, исходя из имеющихся тормозных средств. В курсовой работе эта задача решается графическим способом.

Задачу решаем в следующем порядке:

1. По данным таблицы 3 строим графическую зависимость удельной замедляющей силы при экстренном торможении от скорости (W_ox+B_T)=F(V), а справа располагаем систему координат V-S ( см. приложение ). Оси скоростей V в обеих системах должны быть параллельными, а оси удельных сил (W_ox+B_T) и путь S лежать на одной прямой.

2. В координатах V и S строим зависимость S_n(V)

S_n=0,278V_H*t_n

где V_H- начальная скорость торможения, км/ч; t_n - время подготовки тормозов к действию, с

t_n=10-(15* t_c)/B_т

t_c - крутизна спуска, для которого решается тормозная задача, %о; B_т - удельная тормозная сила при начальной скорости торможения (берется из таблицы 3).

t_n=10-(15*2,0)/30,6=9,01 сек.

S_n=0,278*70*9,01=175,3 м.

Так как формула (6.1) представляет собой линейную зависимость, то графически это будет прямая линия, которую можно построить по двум точкам. Первая точка будет соответствовать скорости V_H=0, при этом выражение (6.1) так же равно нулю, т.е. искомая точка есть начало координат. Вторую точку (К) определяем при скорости V_H=V_K - конструкционной скорости локомотива. Через точки О и К проводим прямую.

3.От точки О вправо по оси S откладываем величину полного тормозного пути, допустимого для данного спуска (т.А). Расчетный тормозной путь S_T принимаем равным 1000 м на спусках до 6 %о включительно.

4.На кривой (W_ox+B_T)=F(V) отмечаем точки 1,2,3……, соответствующие скоростям 5,15,25…..км/ч. через эти точки и полюс построения т. М, смещенную вправо от начала координат на величину уклона в %о, проводим лучи М-1, М-2,М-3 и так далее.

Построение кривой Sg(V) начинаем из точки А, проводя через нее перпендикуляр к лучу М-1 в пределах скоростного интервала от 0 до 10 км/ч (отрезок АВ). Затем из т. В проводим в интервале 10-20 км/ч перпендикуляр к лучу М-2 (отрезок ВС) и т.д. В результате получим ломаную линию графическую зависимость Sg(V), которая пересечет прямую Sn(V) в какой-то точке N.

Ордината т. N и даст значение допустимой по условиям торможения скорости поезда на заданном спуске, а ее проекция на ось пути разделит полный тормозной путь на подготовительный - Sn и действительный - Sg.

Результаты решения тормозной задачи необходимо учитывать при построении кривой скорости, следя за тем, чтобы скорость была не выше допустимой, когда поезд будет двигаться по наиболее крутому спуску.



6. Построение кривых скорости и времени хода поезда по участку

Построение кривых скорости V(S) и времени T(S) производится методом МПС, который основан на графическом интегрировании управления движения поезда.

При выполнении курсовой работы указанные кривые строятся только для движения в одном направлении без остановки поезда на промежуточном раздельном пункте. Скорость следования через входную стрелку станции прибытия следует принять не более 50 км/ч. Максимальная скорость движения на перегоне установлена не более 100 км/ч.

Необходимо помнить, что при выполнении тягового расчета движение поезда рассматривается как движение его центра масс, который условно находится в центре состава. Поэтому кривая скорости окончательно ответит на вопрос о преодолении поездом наиболее крутого элемента профиля с использованием кинетической энергии. Если все предварительные расчеты выполнены правильно, то скорость в конце крутого подъема будет близка к расчетной скорости локомотива. Значительное отклонение от этой скорости говорит о том, что вес поезда мал или завышен.

На кривой скорости следует делать пометки об изменениях режима движения, т.е. о пределах с тягового режима на режим выбега или торможения. Выбор режима движения поезда зависит от профиля пути и возможных ограничений по скорости.

Кривая торможения поезда на станции прибытия строится таким же образом, как это делалось при решении тормозной задачи, т.е. в обратном направлении, начиная с точки остановки (середины станции прибытия), где скорость равна нулю, до пересечения с кривой скорости прямого направления. Отличие состоит только в том, что для ее построения используется кривая предельной замедляющей силы при служебном торможении (W_OX+0.5Вт).

Точка пересечения кривой скорости и тормозной кривой соответствует началу действительного тормозного пути.

Место начала торможения определяется добавлением к действительному тормозному пути Sg подготовительного пути Sn. Последний приближенно может быть определен по формуле (6.1) при скорости V_H, равный начальной скорости действительного торможения. Следует иметь в виду, что такой способ дает некоторую погрешность в сторону увеличения Sn, если перед началом торможения поезд двигался ускоренно и наоборот.

Закончив построение кривой скорости V(S), приступают к построению кривой времени T(S). Кривая времени имеет непрерывный нарастающий характер, поэтому при достижении времени, равного 10 мин. кривую обрывают, точку обрыва выносят на ось абсцисс и продолжают построение кривой. Таким образом, кривая времени представляет зубчатую линию, каждый зубец которой, за исключением последнего, соответствует времени движения поезда равному 10 мин.

Определив время движения поезда по участку, подсчитываем среднюю техническую скорость по формуле:

V_t=60S/t

где S - длина участка, км; t- время хода поезда по участку, мин.



Заключение

поезд скорость торможение спрямление

В данной курсовой работе было выполнено: спрямление профиля пути, также бал определен вес состава и его проверка по условиям трогания с места и прохождения наиболее крутого подъёма. Также выполнен расчет допустимой скорости движения на максимальном спуске по условиям тормозного обеспечения поезда графическим способом.



Список литературы

1. Бабичков А.М., Гурский П.А., Новиков А.П. Тяга поездов и тяговые расчеты. - М.: Транспорт, 1971. - 280 с.

2. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Скворцова А.И. Тяговые расчеты: Справочник/Под ред. П.Т. Гребенюка. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

3. Подвижной состав и основы тяги поездов/Под ред. С.И. Осипова. - М.: Транспорт, 1983. - 334 с.

4. Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985. - 287 с.

Размещено на Allbest.ru

...