Тяговый расчет движения поезда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Раздел 1. Исходные данные

Таблица 1

Наименование данных	Исходные величины
Локомотив Состав поезда Масса вагона брутто, т Длина приемоотправочных путей lпоп, м Тормозные колодки	Электровоз ВЛ 80Р Четырехосные на подшипниках качения 88 1050 Композиционные

В соответствии с Правилами тяговых расчетов для поездной работы точность вычислений при выполнении курсовой работы принимается:

а) для масс составов (грузовых) с округлением до 50 т;

б) для сил, действующих на поезд (силы тяги, сопротивления, тормозные), с округлением до 50 Н

в) для крутизны уклонов при измерении в тысячных (промилле, ‰) - с одним знаком после запятой

г) для удельных сил при измерении в Н/кН - с двумя знаками после запятой;

д) для расстояний при измерении в метрах (для элементов профиля) и километрах (для перегонов) - с одним знаком после запятой;

е) для скоростей при измерении в км/ч - с одним знаком после запятой;

ж) для перегонных времен хода - расчетные до 0,1 мин., для графика движения поездов с округлением до 1 мин.;

При расчете курсовой работы воспользуемся расчетными параметрами заданного локомотива.

Таблица 2 Расчетные параметры локомотива.

Наименование величины	Расчетные нормативы
Серия локомотива Расчетная сила тяги Fкр, Н Расчетная скорость vр, км/ч Расчетная масса Р, т Конструкционная скорость vконстр, км/ч Сила тяги при трогании с места Fк тр, Н Длина локомотива lлок, м Число движущих колесных пар	ВЛ 80Р 502 300 43,5 192 110 677 650 33 8

Таблица 3 Сила тяги локомотива F_к при различных значениях скорости v локомотива, кН

Скорость, км/ч	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
ВЛ 10	677	584	550	525	510	490	290	188	130	95	74

Таблица 4 Профиль заданного участка

Станции	Номер элемента	Крутизна уклона, ‰	Длина элемента, м
Станция А Станция К	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0,0 -3,0 -7,3 -9,0 0,0 +2,5 +10,0 +8,0 +2,0 0,0	1800 1500 9400 1250 800 1200 3000 8400 1000 1800

1. Анализ профиля пути, выбор расчетного подъема

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива.

Если наиболее крутой объем участка достаточно длинный, то он принимается за расчетный. Если же наиболее крутой подъем заданного участка имеет небольшую протяженность, и ему предшествуют спуски и площадки, на которох поезд может развить высокую скорость, то такой подъем не может быть принят за расчетный, так как поезд преодолевает его за счет накопленной кинематической энергии. В этом случае расчетный следует принять подъем меньшей крутизны, но большей протяженности, на котором может быть достигнута равномерная скорость.

Для заданного профиля на участке от станции А до станции К имеется подъем i = + 8,0 ‰, протяженность S = 8400 м - который примем за расчетный подъем.

2. Определение массы состава по выбранному расчетному подъему

Масса состава - один из важнейших показателей работы железнодорожного транспорта. Увеличение массы состава позволяет повысить провозную способность железнодорожных линий, уменьшить расход топлива и электрической энергии, снизить себестоимость перевозок. Поэтому массу грузового состава определяют исходя из полного использования тяговых и мощностных качеств локомотива.

Массу состава в тоннах для выбранного расчетного подъема определяют по формуле:

где F_кр - расчетная сила тяги, Н;

P - расчетная масса локомотива, т;

щ^`_o - основное удельное сопротивление локомотива, Н/кН;

щ^``_o - основное удельное сопротивление состава, Н/кН;

i_p - величина расчетного подъема, ‰

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

Величины щ^`_o и щ^``_o определяются для расчетной скорости локомотива v_p. Основное удельное сопротивление локомотива в Н/кН в зависимости от скорости на режиме подсчитывают по формуле:

.

Основное удельное сопротивление состава с четырехосными агонами на роликовых подшипниках, Н/кН

где q_o4 - масса, приходящая на одн колесную пару четырехосного вагона, т/ось:

где q₄ масса брутто четырехосного вагона, т.

Теперь определим массу состава для выбранного расчетного подъема:

В соответствии с ПТР округляем массу поезда до кратности 50 и принимаем Q=5350 т.

3. Проверка массы поезда по длине приемо-отправочных путей раздельных пунктов заданного участка

Чтобы выполнить проверку массы состава по длине приемо-отправочных путей, необходимо определить число вагонов в составе, длину поезда и сопоставить эту длину с заданно длиной приемо-отправочных путей станции.

Число вагонов в составе определяется по формуле.

принимаем m₄=61 вагон

Длину четырехосного вагона принимаем равной 15 м.

Общая длина поезда:

.

где 10 м - запас длины на неточность установки поезда.

Определим длину поезда:

Проверка возможности установки поезда на приемо-отправочных путях выполняется по соотношению l_поп?l_п.

Вывод: поезд заданной массы помещается по длине на приемоотправочных путях станции (т.к. l_поп?l_п.).

4. Построение диаграммы удельных равнодействующих сил

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составим таблицу для трех режимов ведения поезда по прямому горизонтальному участку:

а) для режима тяги f_k - щ_o = f₁ (v)

б) для режима холостого хода щ_0х=f₂ (v)

в) для режимов торможения

при служебном торможении щ_ox+0,5b_Т=f₃(v)

при экстренном торможении щ_0х+b_T=f₄(v).

Таблица № 5 удельных равнодействующих сил заполняется для скоростей от 0 до конструкционной v_констр через 10 км/ч, значения силы тяги определяются по тяговой характеристике, приведенной на (рис. 1).

Основное удельное сопротивление локомотива при движении под током щ^`_o определяется по формуле:

.

Основное удельное сопротивление всего поезда (при следовании его по прямому горизонтальному пути) при движении локомотива на холостом ходу подсчитывается по формуле:

;

где P - расчетная масса локомотива, т;

Q - масса состава, т.

Основное удельное сопротивление локомотива на холостом ходу щ_х определяется по формуле:

Удельные тормозные силы поезда вычисляются по формуле:

где ц_кр - расчетный коэффициент трения колодок о колесо при композиционных колодках:

?_р - расчетный тормозной коэффициент состава:

;

где n₄ - число осей состава:

К_р4 - расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось вагона (при чугунных колодках К_р4= 41,5 кН/ось.

К_л - сила нажатия тормозных колодок на ось локомотива К_л = 140

Удельная замедляющая сила, действующая на поезд в режиме торможения, н/кН:

а) при служебном торможении щ_ox + 0,5b_T;

б) при экстренном торможении щ_ox + b_T..

Все результаты вычислений заносим в таблицу № 5. По данной этой таблицы строим диаграмму удельных равнодействующих сил: для режима тяги f_k - щ_o = f₁ (v); режима холостого хода щ_0х=f₂ (v) и режима служебного торможения щ_ox+0,5b_Т=f₃(v); (рис. 2).

Таблица 5 Таблица удельных равнодействующих сил

Режим тяги		0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
		883000	584000	550000	525000	510000	490000	290000	188000	130000	95000	74000
		1,90	2,10	2,20	2,40	2,80	3,15	3,58	4,07	4,62	5,23	5,90
		3579	3955	4144	4520	5274	5933	6743	7666	8702	9851	11113
		0,90	0,95	1,00	1,10	1,25	1,35	1,50	1,70	1,90	2,10	2,30
		47235	49859	52484	57732	65604	70853	78725	89222	99719	110215	120712
		50814	53815	56627	62252	70878	76786	85468	96888	108421	120066	131825
		832186	530185	493373	462748	439122	413214	204532	91112	21580	-25066	-57825
		7,96	5,07	4,72	4,43	4,20	3,95	1,96	0,87	0,21	-0,24	-0,55
Режим холостого хода		2,40	2,55	2,76	3,05	3,40	3,83	4,32	4,89	5,52	6,23	7,00
		4520	4803	5199	5745	6404	7214	8137	9210	10397	11734	13185
		51756	54662	57682	63477	72008	78067	86862	98432	110116	121950	133897
		0,49	0,52	0,55	0,61	0,69	0,75	0,83	0,94	1,05	1,17	1,28
Режим торможения		0,36	0,34	0,32	0,31	0,30	0,29	0,28	0,27	0,27	0,26	0,26
		74,47	70,33	66,19	64,12	61,44	59,57	57,92	56,47	55,23	54,20	53,16
		37,73	35,69	33,65	32,67	31,41	30,53	29,79	29,18	28,67	28,26	27,86
		74,96	70,85	66,74	64,73	62,12	60,32	58,75	57,41	56,28	55,36	54,44

При построении графических зависимостей используем следующие масштабы:

Масштабы для графических расчетов.

Величины	Для общих расчетов	Для тормоз. расчетов
	1	2	3	4
Удельные силы 1 Н/кН, мм	6	10	1	2
Скорость 1км/ч, мм	1	2	1	2
Путь 1 км, мм	20	48	120	240
Постоянная времени, мм	30	25	--	--
Время 1 мин, мм	10	10	--	--

5. Определение максимально допустимой скорости движения на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда

Перед тем, как приступить к построению кривых скорости и времени хода поезда по участку, решим тормозную задачу, которая состоит в определении максимально допустимой скорости движения поезда по наиболее крутому спуску участка при заданных тормозных средствах и принятом тормозном пути. Решаем эту задачу графическим способом.

Полный (расчетный) тормозной путь:

где S_П - путь подготовки тормозов к действию, на протяжении которого тормоза поезда условно принимаются не действующими (от момента установки ручки крана машиниста в тормозное положение до включения тормозов поезда);

S_Д - действительный тормозной путь, на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами (конец пути S_П совпадает с началом пути S_Д).

Равенство позволяет искать допустимую скорость как величину, соответствующую точке пересечения графических зависимостей подготовительного пути S_п и действительного тормозного пути S_д от скорости движения поезда на режиме торможения.

По данным расчетной таблицы удельных равнодействующих сил строим по точкам графическую зависимость удельных замедляющих сил при экстренном торможении от скорости щ_ох+b_T=f(v), а рядом устанавливаем в соответствующих масштабах систему координат v-S (рис. 3).

Решаем тормозную задачу следующим образом. От точки О` вправо на оси S откладываем значение полного тормозного пути S_T, который следует принимать равным 1200 м, так как спуск круче 6 ‰.

Построение кривой v=f(S) начинаем из точки 0, так как нам известно конечное значение скорости при торможении равное 0.

На этот график нанесем зависимость подготовительного тормозного пути S_п, от скорости:

,

где v_н - скорость в начале торможения;

t_п - время подготовки тормозов к действию, это время для автотормозов грузового типа равно:

- для составов длиной от 200 до 300 осей

где i_c - крутизна уклона равная -9 ‰

b_T - удельная тормозная сила при начальной скорости торможения v_н

b_T = 53,16.



После построения находим, что v_макс=100 км/ч, S_п=349 м, S_д=851 м.

6. Построение кривых скорости и времени аналитическим способом

Для определения времени движения и пройденного расстояния поездом будем использовать следующие формулы:

где v_н -начальная скорость выбранного интервала скоростей, км/ч

v_к - конечная скорость интервала, км/ч

(f_k-щ_k-b_T)_ср - численное значение равнодействующей силы, приложенной к поезду при средней скорости интервала.

Приведем расчет в интервале скоростей от 0 до 10 км/ч, для этого по диаграмме удельных равнодействующих сил на (рис. 2) в режиме тяги при средней скорости 5 км/ч находим значение удельной равнодействующей силы, действующей на поезд.

(f_k-щ_k-b_T)_ср =6,51 Н/кН;

Аналогичным образом будем выполнять расчеты времени и пройденного поездом расстояния на всех элементах заданного участка, все результаты вычислений сведем в таблицу № 7 и по полученным данным построим кривые скорости и времени (рис. 4).

Таблица 7 Сводная таблица результатов расчетов

Номер элемента профиля	Скоростной интервал	Vн, км/ч	Vк, км/ч	(fk-щk-bT)ср, Н/кН	Д ti, мин	t=УД ti, мин	Д Si, м	S=УДS, м	Режим работы локомотива
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
I S1=1800 м i1=0,0 ‰	1 2 3 4 5	0 10 20 30 40	10 20 30 40 44,1	6,51 4,89 4,57 4,31 4,14	0,77 1,02 1,09 1,16 0,50	4,54	64 256 456 677 347	1800	Тяга То же То же То же То же
II S2=1500 м i2=-3,0 ‰	6 7 8	44,1 50 60	50 60 61,7	4,05+3,0=7,05 2,95+3,0=5,95 -0,85+3,0=2,15	0,42 0,84 0,40	1,65	328 771 401	1500	То же То же Хол.ход
III S3=9400 м i3=-7,3 ‰	9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25	61,7 70 80 70 60 70 80 70 60 70 80 70 60 70 80 70 60	70 80 70 60 70 80 70 60 70 80 70 60 70 80 70 60 60,6	-0,89+7,3=6,41 -1,0+7,3=6,3 -28,92+7,3=-21,62 -29,48+7,3=-22,18 -0,89+7,3=6,41 -1,0+7,3=6,3 -28,92+7,3=-21,62 -29,48+7,3=-22,18 -0,89+7,3=6,41 -1,0+7,3=6,3 -28,92+7,3=-21,62 -29,48+7,3=-22,18 -0,89+7,3=6,41 -1,0+7,3=6,3 -28,92+7,3=-21,62 -29,48+7,3=-22,18 -0,83+7,3=6,47	0,65 0,79 0,23 0,23 0,78 0,79 0,23 0,23 0,78 0,79 0,23 0,23 0,78 0,79 0,23 0,23 0,05	8,04	711 993 289 244 846 993 289 244 846 993 289 244 846 993 289 244 47	9400	Хол.ход Хол.ход Сл.тор. Сл.тор. Хол.ход Хол.ход Сл.тор. Сл.тор. Хол.ход Хол.ход Сл.тор. Сл.тор. Хол.ход Хол.ход Сл.тор. Сл.тор. Хол.ход
IV S4=1250 м i4=-9,0 ‰	26 27	60,6 70	70 78,03	-0,89+9,0=8,11 -0,99+9,0=8,01	0,58 0,50	1,08	631 619	1250	Хол.ход Хол.ход

7. Расчет технической скорости и времени хода поезда по участку

Просуммировав значения величин в столбце 7 таблицы № 7 находим суммарное время движения поезда по участку У t=15,31 мин, а сложением значений величин в столбце 9 определим длину заданного участка УS= 13950 м.

Рассчитаем техническую скорость

Раздел 2. Исходные данные

Таблица 8

№ п/п	Наименование	Значение
1	Длина участков, км А-Б А-В	300 400
2	Размеры движения n, пар поездов в сутки	18
3	Участковая скорость, км/ч В четном направлении В нечетном направлении	43 40
4	Суммарная продолжительность стоянок на промежуточных станциях tст,, ч: в четном направлении в нечетном направлении	2,0 2,5
5	Время нахождения локомотива в пункте оборота tб, tв, ч	1,8

1. Определение необходимости размещения промежуточных пунктов смены локомотивных бригад

На заданных участках принимается прогрессивный кольцевой способ обслуживания поездов локомотивами при сменном способе обслуживания локомотивов бригадами, который является основным на железных дорогах.

Длина участка обращения локомотивов при этом не ограничивается нормой непрерывной работы локомотивных бригад.

На основании результатов, полученных ниже, чертим схему обслуживания поездов локомотивами на заданном тяговом плече (см. рис. 5).



- станция основного депо

- пункт оборота

- промежуточный пункт смены локомотивных бригад

- работа локомотива на участке обращения

……. - заход локомотива в основное депо на ремонт

-------- - работа локомотивных бригад

Рис.5. Схема обслуживания участков локомотивами и локомотивными бригадами.

Время движения поездов по тяговому участку.

Время нахождения локомотива на заданном участке с учетом стоянок на промежуточных станция:

В четном направлении

поезд подъем спуск

В нечетном направлении

где- длина участка обслуживания В-А-Б, км;

- участковая скорость, км/ч.

Определение технической скорости.

Техническая скорость определяется делением длины участка обслуживания на время без учета времени стоянок.

В четном направлении

В нечетном направлении

2. Определение полного оборота локомотива и эксплуатируемого парка локомотивов

Потребность поездных локомотивов для выполнения заданного объема работы на участке обращения определяется аналитическим способом:

где n - размеры движения на участке в парах поездов в сутки;

24- число часов в сутках

T- полный оборот локомотива на участке обращения, ч;

T=t₁+t₂+t₃+t₄+t₅+t₆+t₇+t₈,

где- время простоя локомотивов на станции основного депо

А (при следовании к станции Б)

t₂- время в пути от ст.А до ст.Б

t₃ = 1,7 ч - время простоя локомотивов на станции депо Б

t₄ - время в пути от ст.Б до ст.А

t₅ = 30 мин - время простоя локомотивов на станции основного депо А

(при следовании к станции В)

t₆ - время в пути от ст.А до ст.В

t₇ = 1,7 ч - время простоя локомотивов на станции депо В

t₈ - время в пути от ст.В до ст.А.

Тогда

3. Определение основных показателей работы локомотивного парка

Важными эксплуатационными измерителями, характеризующими полноту использования локомотивов в процессе их эксплуатации, являются среднесуточный пробег и суточная производительность локомотива, а также участковая скорость грузовых поездов на участке, время полезной работы локомотива за сутки и в чистом движении, бюджет времени локомотива, коэффициент потребности локомотивов и их годовой пробег.

Среднесуточный пробег локомотива в км/сут

где Nэ - число локомотивов эксплуатационного парка грузового движения.

Среднесуточная производительность локомотива, ткм брутто/сут

где Q - средняя масса состава, т;

в_o - коэффициент, учитывающий резервный и вспомогательный пробег локомотивов (принимаем в_o = 0,1).

Время полезной работы локомотива за сутки, ч

ч

где V_у - среднее значение участковой скорости, км/ч.

Время работы локомотива в чистом движении за сутки, ч

где V_т - среднее значение технической скорости, км/ч.

Бюджет времени локомотива является показателем, позволяющим установить время движения и простоя локомотива за сутки.

Этот показатель выражается в часах:

где t_чд - время работы локомотива в чистом движении за сутки, ч;

t_пр.ст - время простоя локомотива на промежуточных станциях за сутки, ч;

t_ос - время нахождения локомотива за сутки на станции основного депо, ч;

t_об - время нахождения локомотива за сутки в пунктах оборота, ч.

Бюджет времени локомотива по элементам в %:

Элементы бюджета времени локомотива определяются следующим образом.

Время простоя локомотива на промежуточных станциях за сутки, ч;

Время нахождения локомотива на станции основного депо и в пунктах оборота, ч;

где n - размеры грузового движения, пар поездов/сут.

Коэффициент потребности локомотивов (количество локомотивов, требуемое для обслуживания одной пары поездов), лок/п.п.

Годовой пробег локомотивов, обслуживающих заданный участок обращения в км/год

4. Потребное количество локомотивных бригад

Потребное количество локомотивных бригад для заданных размеров

движения на участке обращения при сменном обслуживании локомотивов может быть получено по формуле:

где УТ_бр - суммарное число бригадо-часов;

30,4 - среднегодовое число суток в месяце;

173,4 - месячный фонд рабочего времени 1 бригады, ч.

где Уt_доп - дополнительное время работы бригад по приёмке и сдаче локомотивов (в п.п. А, Б, В, б), ч.

Для схемы обслуживания участков локомотивными бригадами, приведённой на рис.5, имеем

, тогда

, тогда

Средняя часовая производительность локомотивной бригады, ткм/ч

Месячная выработка локомотивной бригады, км/месс

5. Программа и фронт ремонта локомотивов

Капитальный ремонт КР-2

Капитальный ремонт КР-1

Текущий ремонт ТР-3

Текущий ремонт ТР-2

Текущий ремонт ТР-1

где L_г - годовой пробег всех поездных локомотивов;

L_кр2 L_кр1, L_тр3, L_тр2, L_тр1, L_то-3 - нормы пробегов локомотивов между видами ремонтов и технических обслуживаний.

Фронт ремонта - это количество локомотивов, одновременно находящихся в данном виде ремонта:

где N_i - годовая программа данного вида ремонта или технического обслуживания;

t_i - продолжительность нахождения локомотива в данном вида ремонта или технического обслуживания, суток;

D - расчётное количество рабочих дней в году (260,4 дня при продолжительности смены 8 ч и 254 дня при продолжительности смены 8 ч 12 мин).

Суммарный фронт ремонта составит 3 локомотива.

6. Инвентарный парк локомотивов

Инвентарный парк локомотивов состоит из локомотивов эксплуатируемого парка N_э, локомотивов, находящихся в ремонте N_рем, локомотивов, находящихся в резерве управления дороги N_рез и в запасе N_зап.

7. Процент неисправных локомотивов

Процент неисправных локомотивов в деповском ремонте:

(в заводском ремонте):

Общий процент неисправных локомотивов:

Перечень используемой литературы

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985.

2. Теория электрической тяги. Под ред. Исаева И.П. - М.: Транспорт, 1995.

3. Хуторянский Н.М. Решение тормозных задач. - М.: ВЗИИТ, 1991.

4. Бабичков А.М., Гурский П.А., Новиков А.П. Тяга поездов и тяговые расче-ты. - М.: Транспорт, 1984.

5. Осипов С.И., Осипов С.С. Основы тяги поездов. - М.: Изд-во УМК МПС России, 2000.

6. В.Е.Кононов, М.А.Ибрагимов, С.И.Баташов. ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ. Задание на курсовой проект с методическими указа-ниями для студентов 4 курса обучающихся по специальности 190300. 65 - ПСс- ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ. МИИТ, 2014 г.

Размещено на Allbest.ru

...