9 Расчет расхода топлива тепловозами

Расход топлива тепловозом на данном участке пути определяем на осно­вании предварительно построенных диаграмм скорости v = f(S) и времени t= f(S) и имеющихся для каждой серии тепловозов экспериментальных дан­ных об удельном расходе топлива при том или ином режиме работы дизеля, т.е.

G = f(v,П_K),

где П_к - позиция контроллера машиниста.

Суммарный расход топлива за поездку [1]

(9.1)

E= ,

где - расход топлива в режиме тяги за интервал времени /

- расход топлива тепловозом на режиме холостого хода. Расчеты удобно свести в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Расход топлива тепловозами на тягу поездов

Номер элемента пути	км/ч	км/ч	км/ч	кг/мин	мин	, кг
1	2	3	4	5	6	7

Для каждого интервала времени определяется средняя скорость движения поезда.

.

По средней скорости из расходной характеристики тепловоза опреде­ляется расход топлива за минуту , на наибольшей позиции контроллера. Расходные характеристики тепловозов представлены в приложении. Значения расхода топлива на холостом ходу приведены в табл. 9.2.

Таблица 9.2

Удельный расход дизельного топлива тепловозами на холостом ходу

Серия тепловоза	, кг/мин
2М62	0,84
2ТЭ10М	0,76
Зтэ10м	1,14
2ТЭ116	0,50
2ТЭ121	0,54

Для сравнения расхода топлива различными тепловозами используют удельный расход топлива на измеритель выполненной перевозочной работы т*км брутто

, (9.2)

где е - удельный расход топлива, кг/10⁴ т-км брутто;

Е - расход топлива на тягу поезда, кг;

L - длина заданного участка.

Для сравнения различных видов и сортов топлива, имеющих разную теп­лоту сгорания, пользуются так называемым условным топливом

е_у=е-Э, (9.3)

где

е_у - удельный расход условного топлива, кг/10 т*км брутто;

Э = 1,43 - тепловой эквивалент дизельного топлива.

10. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО ПАРКА ТЕПЛОВОЗОВ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОЕЗДОВ

Потребность тепловозного парка определяется объемом перевозочной работы, условиями и организацией движения поездов.

В зависимости от исходных данных расчет потребности тепловозов ве­дется двумя методами: аналитическим и графическим.

Аналитический метод расчета применяют как при перспективном, так и при оперативном планировании численности эксплуатируемого парка теплово­зов, а графический - только при оперативном.

Расчетный парк тепловозов по сети железных дорог является основой для планирования поставок новых тепловозов и перспективного развития тепло­возного хозяйства.

10.1. Аналитический метод расчета эксплуатируемого парка тепловозов

Исходными данными к расчетам являются: размеры перевозок, произво­дительность тепловозов, скорость движения и простои на станциях.

1. Определение числа тепловозов по заданному грузообороту за расчет­ный год

(10.1)

где Г - планируемый годовой грузооборот на заданном участке, млрд.т*км нетто;

- соотношение грузооборота нетто и брутто;

- среднесуточная производительность тепловоза, т*км брутто/сутки.

2. Определение числа тепловозов по заданной норме среднесуточного пробега тепловоза

(10.2)

где

-суммарный годовой пробег тепловозов данного депо, локомотиво-км;

- среднесуточный пробег тепловоза, км.

3. Определение числа тепловозов по коэффициенту потребности локомо­тивов

= (10.3)

где m - число участков обслуживания;

- коэффициент потребности в тепловозах, т.е. количество локомотиво-суток, необходимое для обслуживания одной пары поездов на i-м участке;

- число пар поездов наi-м участке обслуживания.

Коэффициент потребности в тепловозах

= (10.4)

где - участковый оборот тепловоза на i-м участке обслуживания, ч.

= (10.5)

где L - длина тягового плеча, км;

- время нахождения тепловоза в пункте основного депо, ч;

(в расчетах можно принять = 1ч. 30 мин -3 ч. 00 мин);

- время нахождения тепловоза в пункте оборотного депо, ч;

( = 1ч. 30 мин - 1 ч. 50 мин);

- средняя участковая скорость движения поезда, км/ч.

(10.6)

где - коэффициент участковой скорости;

- средняя техническая скорость движения поезда по участку, км/ч.

Величина , для двухпутных линий составляет 0,8 - 0,9 , для однопутных линий - 0,7 - 0,8.

Средняя техническая скорость движения поезда по участку

^(10.7)

где - - длина заданного участка пути, км;

Т - время хода поезда по участку (берется из интегральной кривой t=f (S), ч.

Из рассмотренных аналитических методов расчет по коэффициенту по­требности является наиболее точным.

Пример. Определить эксплуатируемый парк тепловозов депо для обслу­живания 18 пар грузовых поездов на участке протяженностью 200 км.

Расчет потребности тепловозов депо проведем аналитическим методом по коэффициенту потребности локомотивов.

Средняя техническая скорость движения поезда по участку

= = 55,6 км/ч.

где =31,9 км - расстояние заданного профиля пути;

= 34,42 мин (0,574 ч) - взято из интегральной кривой t=f(S).

Средняя участковая скорость движения поезда

= 0,72 * 55,6 = 40 км/ч.

Принимаем время нахождения тепловозов на станции основного депо равным = 2 ч, на станции оборотного депо = 1,5 ч.

Участковый оборот тепловоза

= = +2+1,5=13,5

Коэффициент потребности в тепловозах

=

Эксплуатируемый парк тепловозов депо

= = 0.56*18=10 тепловозов.

10.2. Графический метод расчета эксплуатируемого парка тепловозов

Исходными данными для расчета должны быть:

а) расписание поездов «ядра» графика на заданном участке;

б) время простоя тепловозов на станции основного депо (1ч. 30 мин З ч. 00 мин) и оборотного депо (1ч. 30 мин 1ч. 50 мин);

в) способы обслуживания поездов тепловозами и тепловозов локомотивными бригадами.

В настоящее время основным способом езды локомотивных бригад при­нята сменная езда, а основным способом обслуживания поездов тепловозами -обслуживание на участке обращения. Поэтому эти способы обслуживания ре­комендуется принять и в курсовом проекте.

Ядро графика представляет собой группу поездов постоянного ежесуточ­ного обращения. В реальных условиях эксплуатации ядро графика колеблется в пределах 60 80 %.

Порядок расчета.

1.По исходным данным вначале составляется расписание движения поездов в табличной форме (табл. 10.1).

Предварительно определяется интервал времени последовательного от­правления поездов со станции в течение суток

(10.8)

где - число пар грузовых поездов ядра графика (дано в задании).

Вначале заполняются графы 3 и 4 отправления поездов нечетного на­правления со станции А, начиная с поезда №1001 в 0 ч 30 мин с интервалом времени At (1003, 1005 и т.д.) до конца суток.

Прибавляя ко времени отправления поезда время его хода по участку (см. формулу 10.5) заполняются графы 1, 2, 5 и 6 прибытия поездов на станции А и В, начиная с начала суток.

2. По расписанию движения поездов составляется ведомость оборота тепловоза.

В основу метода составления ведомости оборота тепловозов положен принцип: сколько локомотиво-суток требуется одному тепловозу для обслужи­вания ядра графика движения, столько тепловозов потребуется для обслужи­вания этого ядра за одни сутки.

Исходя из этого принципа, вначале обслуживание поездов производим одним тепловозом. Для этого, используя расписание движения поездов предва­рительно заполняем графы ведомости (табл.10.2) 2 и 3, 5 и 6, 9, 11 и 12, начи­ная с нуля часов. Затем графы 8 и 14, 7 и 13.

В графах 4 и 10 проводится увязка работы тепловозов с прибывающими и отправляющими поездами на основании нормы простоя тепловоза в данном пункте. Увязка работы тепловозов производится таким образом, чтобы период между прибытием тепловоза с поездом и следующим отправлением был доста­точный для производства всех необходимых технических операций по обслу­живанию тепловоза: сдачи и приемки, экипировке и технического обслужива­ния, если имеется в них необходимость.

Привязку к поездам начинаем с тепловоза, прибывшего первым в начале суток с четным поездом №1018 ко времени прибытия этого поезда 1 ч. 06 мин. прибавляем время простоя на станции А 3 ч. 00 мин. и находим, что тепловоз можно отправить в очередную поездку в 4 ч. 30 мин. с поездом №1005, к кото­рому и проводим линию связи от поезда №1018. В хронологической последо­вательности привязывают тепловозы к другим поездам, пока не исчерпают все расписание движения поездов.

После того, как будет закончена привязка тепловозов к поездам по стан­ции основного депо А, можно приступить к аналогичным процедурам привязки по станции оборотного депо В. Различие состоит лишь в разнице времени про­стоя на станциях основного депо А и оборотного В.

После заполнения всех граф необходимо провести проверку правильно­сти составления ведомости оборота тепловозов.

Суммарное время граф 7, 8, 13 и 14 ΣT должно быть кратным 24.

ΣT =3,4*12 + 11,58*12 + 2,17*12 + 8,85*12 = 312 ч. (см. табл. 10.2).

Если кратность нарушена, то надо искать ошибку.

Эксплуатируемый парк тепловозов для обслуживания поездов ядра гра­фика движения

=13 тепловозов. (10.9)

3. После составления ведомости оборота строят график оборота теплово­за.

Методика построения графика оборота тепловоза заключается в следую­щем: предварительно заготавливают сетку графика, состоящую из 24 верти­кальных делений, соответствующих суточному числу часов и горизонтальных строк, каждая из которых соответствует одним суткам работы тепловоза (рис. 10.1).

На сетке графика горизонтальной линией обозначается время следования тепловоза с поездом от станции основного депо А до станции оборотного депо В и обратно. Над каждой линией хода указывается номер поезда. В начале и в конце линии отмечают минуты отправления и прибытия поездов на станцию.

После нанесения на сетку графика всех поездов, полученное число гори­зонтальных строк графика будет соответствовать количеству суток, необходи­мых для обслуживания в последовательном порядке одним тепловозом всех графиковых поездов.

Для того, чтобы обслужить все поезда в одни сутки, потребуется столько эксплуатируемых тепловозов, включенных в графиковую работу, сколько по­лучилось горизонтальных строк или суток ( = 13 тепловозов).

График оборота, в котором все поезда обслуживаются последовательно одним тепловозом, называется единым типовым графиком. График, который замыкается ранее, чем тепловоз обслужит все поезда, называется групповым. Групповой график получается в том случае, если общее число пар поездов в графике оборота и число пар поездов в интервале между двумя смежными рей­сами из одного и того же депо имеют общий наименьший делитель.

Свойства графика оборота делают его не только расчетной моделью, но и планом работы тепловозов, локомотивных бригад и всего тепловозного хозяй­ства в целом на все время действия принятого расписания движения поездов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

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

2. Деев В.В., Ильин Г.А., Афонин Г.С Тяга поездов: Учебное пособие для вузов / Под ред. В.В.Деева. - М.: Транспорт, 1987. - 264 с.

3. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Скворцова А.И. Тяговые расчеты: Справочник. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

Приложение

Таблица П1

Точность расчетов

Наименование величины	Обозначение	Единица измерения	Точность определения при выполнение расчетов
Скорость	v	Км/ч	Один знак после запятой
Время	t	мин	Один знак после запятой
Расстояние	S	м	Один знак после запятой
Полные силы		Н	С округлением до 500 Н
Удельные силы		Н/кН	Два знака после запятой
Уклоны	i	‰	Один знак после запятой
Вес состава	Q	кН	С округлением до 500 Н
Масса состава		т	С округлением до 50 т
Ток	I	А	С округлением до 10 А
Удельный расход электроэнергии	a	Вт*ч/т*км	Один знак после запятой
Общий расход топлива	E	кг	С округлением до 10 кг
Удельный расход топлива	e	кг/ т*км	С округлением до 0,1 кг/ т*км

Таблица П2

Основные параметры тепловозов

Серия тепловоза		H	H		P, кН		Тип тягового электродвигателя	Класс изоляции обмоток тяговой электромашины
2M62	20,0	392500	700500	240	2350	100	ЭД118А	Г
2TЭ10Л	23,4	496500	750500	260	2550	100	ЭД107А	В
2ТЭ10М	23,4	496500	797500	276	2710	100	ЭД118А	Г
3ТЭ10М	23,4	744500	942000	414	4065	100	ЭД118А	Г
2ТЭ116	24,2	496500	797500	276	2710	100	ЭД118А	Г
2ТЭ121	26,6	600000	882000	306	3000	100	ЭД118А	Г

Таблица П3

Расчетные формулы для определения основного удельного сопротивления движению

Путь	Вид подвижного состава	Расчетная формула
Звеньевой	4-осные вагоны на подшипниках скольжения и 6-осные вагоны на роликовых подшипниках,	= 0,7 + (8 + 0,1 * v + 0,0025 * )/
	4-осные вагоны на роликовых подшипниках, > 6 т	= 0,7 + (3 +0,1 *v + 0,0025 * )/
	8-осные вагоны на роликовых подшипниках,	= 0,7 + (6 + 0,038 * v + 0,0021 * )/
	Тепловозы и электровозы при движении в режиме тяги	=1,9+ 0,01*v+ 0,0003
	Тепловозы и электровозы при движении в режиме холостого хода	= 2,4 + 0,011 * v + 0,00035 *
Бесстыковой	4-осные вагоны на подшипниках скольжения и 6-осные вагоны на роликовых подшипниках,	= 0,7 + (8 + 0,08 * v + 0,002 * )/q0
	4-осные вагоны на роликовых подшипниках, > 6 т	= 0,7 + (3 + 0,09 * v + 0,002 * )/ q0
	8-осные вагоны на роликовых подшипниках,	= 0,7 + (6 + 0,026 *v + 0,0017* )/q0
	Тепловозы и электровозы при движении в режиме тяги	= 1,9 + 0,008 *v + 0,00025 *
	Тепловозы и электровозы при движении в режиме холостого хода	= 2,4 + 0,009 * v + 0,00035 *

где

v - скорость движения, км/ч;

q₀ — масса вагона, приходящаяся на одну ось, т.

Таблица П4

ДЛИНА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Вид подвижного состава		Длина, м
Тепловозы	2M62, 2ТЭ116	36
	2TЭ10Л, 2ТЭ10М	34
	3ТЭ10М	51
	2ТЭ121	41
4-осные полувагоны		14
6-осные полувагоны		17
8-осные полувагоны		20

Таблица П5

Расчетные нажатия чугунных тормозных колодок грузовых вагонов

Нагрузка от веса груза, приходящаяся на 1 ось, кН	Режим	Сила нажатия колодок на ось, кН
Менее 30	Порожний	35
30	Средний	50
Более 60	Груженый	70

Таблица П6

42