1. Расчет удельного электропотребления и выбор варианта размещения тяговых подстанций

1.1. Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации

Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации, определяется по формуле:

P = P₃ , (1)

где t  год эксплуатации, на который рассчитывается количество перевозимых грузов;

P_з  заданное количество перевозимых грузов;

p  прирост количества перевозимых грузов в год.

Количества перевозимых грузов вычислены на пятый P₅ и десятый P₁₀ годы эксплуатации.

В результате расчетов полено:

Р₅ = 80 =84,5 млн.т.

Р₁₀ = 80 =89,25 млн.т.

1.2. Энергия, потребляемая поездом

Энергия, потребляемая поездом, определяется по кривым потребляемого поездом тока:

, (2)

где 1,15  коэффициент, учитывающий потери электроэнергии при пуске и торможении электровоза;

U_э  напряжение на токоприемнике электровоза, принято равным 3000 В на постоянном токе ;

I_i  среднее значение тока поезда на участке S_i кривой потребляемого тока;

k  количество участков, на которое разбита кривая тока;

_э  коэффициент полезного действия электровоза, принят равным 0,87 для электровозов постоянного тока;

_эс  коэффициент полезного действия системы электроснабжения, принят равным 0,91 для системы постоянного тока;

v_т  заданная средняя техническая скорость движения поезда;

 отношение, показывающее соотношение между потребляемой энергией поездом заданной массы Qз и поездом массы Qп, для которого задана кривая потребляемого тока;

Отношение

 ( I_i ∆S_i)ч=(1200·8+1400·4+1600·10+1500·4+1400·3)=41400

 ( I_i ∆S_i)н=(1620·1+1600·8+700·2+1400·8+1200·4+1400·2+900·2)=36420

W_ч=

W_н=

1.3. Удельный расход энергии

Удельный расход энергии, определен по формуле:

, (3)

где S  длина участка, на котором задана кривая потребляемого тока, км;

G – масса локомотива, т.

Удельный расход энергии определили в четном _ч и нечетном _н направлениях:

_ч = .

_н= .

1.4. Удельная мощность на десятый год эксплуатации

, (4)

где 1,1  коэффициент, учитывающий дополнительные потери энергии на маневры и в зимних условиях работы;

₁  коэффициент тары;

8760  число часов в году.

кВт/км.

1.5. Расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной подвески

Расстояние между тяговыми подстанциями определено в зависимости от P_ср по номограммам (5).

Результат выбора приведён в табл. 1.

Таблица 1

Выбранный вариант

Расстояние между тяговыми подстанциями, км	Марка и площадь сечения проводов	Тип рельса	Удельное сопротивление тяговой сети, Ом/км
29	ПБСМ-95+2МФ-100	P65	0.088

Одновременно выбрана марка и площадь сечения проводов контактной подвески с учётом того, что контактная сеть участков постоянного тока с системой 3,3 кВ, соответствующая нагрузкам первого расчётного срока, не должна иметь более одного усиливающего провода. Марка и площадь сечения проводов подвески выбрана по данным табл. 1.

Таблица 2

Характеристики подвесок контактной сети

Марка и площадь сечения проводов	Допустимый длительный ток, А, при системе
	Постоянного тока
ПБСМ-95 + 2МФ-100	1420

1.6. Удельное сопротивление тяговой сети

Удельное сопротивление тяговой сети, для постоянного тока определено по формуле:

r_o = r_эп + r_эр, (5)

где r_эп  удельное сопротивление контактной подвески;

r_эр  удельное сопротивление рельсов.

1.6.1. Удельное сопротивление контактной подвески

Удельное сопротивление контактной подвески, определено по формуле:

, (6)

где _м  удельное сопротивление медного проводника длиной 1 км и сечением 1 мм², равное 18,8 Оммм²/км;

S_м  сечение медных проводов, мм²;

S_А  сечение алюминиевых проводов, мм²;

S_ПБСМ  сечение биметаллических проводов, мм².

r_эп= =0.081 Ом/км;

1.6.2. Удельное сопротивление рельсов

Удельное сопротивление рельсов определено по формуле:

, (7)

где N  число ниток рельсов, равное 4 для двух путного участка;

m_p  масса погонного метра рельса, кг.

r_эр= =0,0077 Ом;

Удельное сопротивление тяговой сети постоянного тока рассчитал по выше представленной формуле и в результате получил:

r_о=0,081+0,0077=0,088 Ом/км;

Полученные значение занесено в табл.1

1.7. Расположение тяговых подстанций для выбранного варианта

Расположение тяговых подстанций для выбранного варианта изображено на схеме (рис. 1). На схеме указано расстояние между подстанциями и их тип. Задан тип линии и уровень напряжения в ней.

Схема внешнего электроснабжения электрифицированной железной дороги должна обеспечивать питание тяговых подстанций на условиях, предусмотренных для потребителей с электроприёмниками первой категории, т. е. выход из работы одной из подстанций энергосистемы или питающей линии не должен приводить к отключению тяговой подстанции.

Для этого тяговые подстанции имеют двухстороннее питание от двух подстанций энергосистемы.

От двух цепной линии ВЛ 110 кВ с двухсторонним питанием на участке между опорными подстанциями обеспечивается питание не более пяти промежуточных подстанций (включая подстанции, не питающие тягу).

Размещение тяговых подстанций

Двойная ВЛ 110 кВ

Опорная Отпаечная Транзитная Транзитная Отпаечная Опорная

29 29 29 29 29 29

180 км

Рис.1

2. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ И ЕГО СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА.

2.1. Количество перевозимых грузов в сутки

Количество перевозимых грузов в сутки с учетом коэффициентов неравномерности на пятый год эксплуатации определено по формуле:

, (8)

где Р₅ – количество перевозимых грузов на пятый год эксплуатации,т;

к_м, к_с – заданные коэффициенты неравномерности количества перевозимых грузов соответственно по месяцам и суткам;

12 – число месяцев в году;

30 – число дней в месяце.

Р_5с= т.

2.2. Количество пар поездов в сутки на пятый год эксплуатации

Количество пар поездов в сутки на пятый год эксплуатации определено по формуле:

, (9)

где величины _и Q_з взято из задания к курсовому проекту.

N_5с= пар поездов .

2.3. Время хода поезда по межподстанционной зоне

Время хода измеряется в мин. и определено по формуле:

, (10)

где L - расстояние между тяговыми подстанциями.

Время хода поезда определили по формуле:

t_п=

2.4. График движения поездов

График движения поездов построен на период, равный 12 часам, для числа пар поездов N_5с/2 расстояний между тяговыми подстанциями. Поезда расположены в графике произвольно, но интервал попутного следования учтен. В графике предусмотрено технологическое окно, создано неравномерное распределение поездов во времени. Начало движения поездов в четном и нечетном направлениях взято произвольно.

График движения поездов и кривые потребляемого токов построены с соблюдением масштабов:

времени 1 мин  1 мм;

расстояния 1 км  10 мм;

тока 1 А  0,1 мм при постоянном токе;

После построения произведено равномерное сечение графика движения поездов через 10 мин и в каждом сечении подсчитано число поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне.

m₀  на зоне питания нет поездов;

m₁  на зоне питания один поезд;

m₂  на зоне питания два поезда;

m₃  на зоне питания три поезда;

Вероятности появления одновременно 0, 1, 2, 3 поездов:

=0,18; =0,527; =0,264; =0,028;

По результатам расчета построена гистограмма распределения числа поездов .

ГИСТОГРАММА

распределения числа поездов

Рис.2