6.2 Оценка использования мощности электровоза

На рисунке 6.1 в качестве примера изображены следующие характеристики электровоза ВЛ11:

– кривая 1 – расчетная тяговая характеристика F_к(v), П-ПП;

– кривая 2 – регулировочная тяговая характеристика F_к(v), П-ОП4;

– кривая 3 – ограничение тяговых характеристик по сцеплению;

– кривая 4 – зависимость F_к(v) при Р_∞ = const;

– кривая 5 – зависимость F_к(v) при Р_ч = const;

– кривая 6 – средневзвешенная тяговая характеристика за все время работы

электровоза на участке с поездом.

Кроме того, на рисунке 6.1 приведена зависимость полного сопротивления движению поезда, имеющего критическую массу состава, от скорости движения Wк(v) (кривая 7):

W_к(v) = m_с.кр∙ g·(w_o(v) + i_э), (6.4)

где i_э – эквивалентный уклон участка, определяется по (4.15).

Анализ данных рисунка 6.1 показывает, что в зоне 1 возможна длительная работа электровоза, а в зоне 2 – только кратковременно из-за возможного перегрева тяговых двигателей. При этом обе зоны могут быть использованы только с применением ослабления поля ТЭД. Без ограничения времени работы электровоза могут быть использованы те его режимы работы, которые располагаются ниже кривой 4.

На рисунке 6.1 отмечены точками следующие характерные режимы работы электровоза:

– точка А – расчетный режим работы с F _к.р = 451 кН, V_р = 46,7 км/ч;

– точка Б – часовой режим работы с F _к.ч = 390 кН, V_ч = 48,7 км/ч;

– точка В – длительный режим работы с F_∞ = 319 кН, V_∞ = 51,2 км/ч;

– точка Д – средневзвешенный режим работы электровоза на участке с критической массой состава, технической скоростью Vт и средним значением силы тяги F_к.ср:

F_к.ср = m_с.кр ∙ g · (w_o(V_т) + i_э), (6.5)

– точка Е – средневзвешенный режим работы электровоза на участке с мак-

симально допустимой технической скоростью движения V_{т max}.

Рисунок 6.1 – Тяговые характеристики электровоза ВЛ11

Сравнение двух технических скоростей движения поезда по участку V_т и V_т.max (V_т < V_т.max) показывает, что в реализованном режиме работы электровоза на участке (кривая 6, точка Д) мощность электровоза была использована не полностью: Р_д < Р_∞. Очевидно, степень использования мощности электровоза при работе его на участке с поездом будет зависеть как от величины эквивалентного уклона участка, так и от величины массы состава: чем больше величина эквивалентного уклона и чем больше масса состава, тем больше степень использования мощности электровоза.

Для увеличения степени использования мощности электровоза на заданном участке можно или увеличить массу состава до величины, превышающей критическую, но тогда потребуется использовать кратную тягу на перегоне с расчетным подъемом, или поднять допустимые скорости движения поездов на участке, что потребует серьезных капиталовложений.

6.3 Влияние реализуемой технической скорости на основные

энергетические показатели работы электровоза

Определим влияние реализуемой технической скорости движения поезда на энергетические показатели работы электровоза. Будем считать при этом, что масса поезда m, длина участка S_уч, эквивалентный уклон i_э и напряжение контактной сети U_кс неизменны (постоянны).

Тогда с учетом принятых допущений среднее значение силы тяги электровоза за время работы его на участке согласно (6.5) составит

F_к.ср = φ₁(V_т). (6.6)

Расход электроэнергии:

А = F_к.ср ∙S_уч = φ₁(V_т) · S_уч = φ₂(V_т). (6.7)

Мощность электровоза:

Р_э = F_к.ср ∙V_т = φ₁(V_т)∙V_т = φ₃(V_т²). (6.8)

Ток тягового двигателя:

I_дв = = φ₄(V_т²). (6.9)

где n – число параллельных ветвей ТЭД.

Температура перегрева тягового двигателя:

τ_дв = φ₅(I_дв²) = φ₆(V_т⁴). (6.10)

Итак:

– сила тяги электровоза и расход электроэнергии являются функцией технической скорости в первой степени;

– мощность электровоза и ток тягового двигателя пропорциональны технической скорости во второй степени;

– температура перегрева тягового двигателя является функцией технической скорости в четвертой степени.

Полученные закономерности необходимо учитывать при выборе (нормировании) технической скорости движения поездов.