2.Теоретическая часть

Одним из главных назначений решения тяговой задачи является:

- установление связей между величинами, характеризующими движение поездов - скоростью движения v, временем движения по участку или перегону t и пройденным путем s;

определение энергетических показателей работы состава - потребляемые

подвижным составом ток i_э и расход топлива на движение Q.

В процессе тяговых расчетов спрямляется профиль пути рассчитываемого участка, определяются и рассчитываются силы, действующие на поезд в режимах тяги, выбега и торможения. В итоге определяются кривые движения v(t) и кривые тока (t), потребляемого составом.

2.1 Определение кривых движения поезда

2.1.1 Уравнение движения и силы, действующие на поезд. Кривые движения поезда v(t) определяются из решения уравнения движения поезда, которое можно представить как

(2.1)

где ξ, - коэффициент, представляющий собой ускорение поезда, когда на каждую тонну его массы действует ускоряющая сила в 1 Н; для отечественного подвижного

'■у

состава среднее значение этого коэффициента составляет 12,24 км/ч ;

f_д - удельная равнодействующая сила, приложенная к поезду, определяющаяся

как

(2..2)

где _к - удельная касательная сила тяги тепловоза, Н/т;

f_w - общее удельное сопротивление движению поезда, Н/т;

- удельная тормозная сила, Н/т

Удельная касательная сила тяги определяется по формуле

(2.3)

где F_K - касательная сила тяги тепловоза, Н,

т_с,т_я - масса состава и локомотива соответственно, т.

Расчет касательной силы тяги тепловоза приведен в разделе . При этом, при расчете касательной силы тяги необходимо следить, чтобы она не превысила предельную касательную силу тяги, определяемую следующей зависимостью:

F_K=m_n · 9,81·ψ ·1000; (2.4)

где F_K - сила тяги, Н;

т_л - масса локомотива, т; 9,81 - ускорение силы тяжести, м/с ; ц> -коэффициент сцепления колеса с рельсом, определяемый исходя из эмпирической формулы, которая для тепловоза имеет вид:

(2.5)

Удельная сила сопротивления движения определяется как:

f_w=w₀±i·g + w_г, (2.6)

где w₀ — основное удельное сопротивление движению поезда, Н/т; / - уклон пути, %о;

_g = 9,81 - ускорение силы тяжести, м/с ;

w, - удельное сопротивление движению состава в кривой, Н/т. Удельная сила сопротивления складывается из: основного удельного сопротивления w₀ и дополнительного ±i·g + w_r. Основное обусловлено, главным образом, трением, имеющим место во всех элементах подвижного состава.

Дополнительное сопротивление складывается из двух составляющих. Первая ±i·g обусловлена горизонтальной составляющей силы тяжести элементов поезда,

возникающей на уклонах. Эта составляющая принимается положительной при движении поезда на подъеме и отрицательной - на спуске. Вторая составляющая

дополнительного сопротивления w_T возникает от трения гребней колес о рельсы, имеющего место при прохождении электроподвижным составом кривых участков пути.

Основное удельное сопротивление движению поезда определяется по следующим формулам: при тяге

W

^ о'-т_л+^_сж"-т_с т„ + т,

(2,7)

Таблица 2.1 - Сопротивление движению поезда [2]

q₀ - масса вагона, приходящаяся на ось

при движении на выбеге

(2.8)

где w'₀ - основное удельное сопротивление движению локомотива при тяге, Н/т; w_Xg - основное удельное сопротивление движению локомотива на выбеге, Н/т;

w"₍₎ - основное удельное сопротивление вагонов, Н/т. Величины w'„; w_Xg; w"₀ зависят от множества параметров, поэтому их значение определяется эмпирическими формулами приведенными в табл.2.1. Основное удельное сопротивление движению состава

(2.9)

где w"₀₈,w"₀₆,w"₀₄ - основное удельное сопротивление 8-осных, 6-осных и 4-осных вагонов поезда соответственно.

Для нахождения величины удельного дополнительного сопротивления движению поезда, возникающего на уклонах ± i • g необходимо знать величину уклона /. Уклон представляет собой крутизну элементов продольного профиля пути. Эта крутизна измеряется в тысячных долях (%о) и получается как частное от деления разности высот конечных точек элемента профиля пути на его длину:

(2.10)

где #₂ - я, - разности высот конечных точек элемента, м;

L — длина элемента, м. Уклон выражается в виде десятичной дроби (0,005) или целым числом в тысячных, отнесенным к 1 км пути (5 %о).

Реальный профиль пути состоит из большого числа элементов, разных по крутизне и длине уклонов. Для упрощения расчетов число этих элементов стремятся сократить. Это осуществляется решением задачи спрямления профиля пути. При спрямлении профиля пути несколько рядом лежащих, близких по крутизне элементов, заменяют одним, длина которого равна сумме длин отдельных элементов.

Уклон спрямленного элемента определяется из отношений разности высот н" -н крайних точек к его длине L, то есть:

(2.11)

где l = - сумма длин отдельных элементов, входящих в спрямляемый участок.

Если известны уклоны i_к и длины i_к отельных участков, то спрямление производится по формуле:

(2.12)

Проверка возможности спрямления производится исходя из условия:

(2 . 13)

где S - длина каждого элемента спрямленного участка, м;

- абсолютная разность между уклоном спрямляемого участка и уклоном данного элемента, %о.

Составляющая дополнительного удельного сопротивления от прохождения кривых участков пути w_r определяется с помощью эмпирических формул. Если длина поезда меньше длины кривой, то

(2.14)

если же длина поезда больше, чем длина кривой, то

(2.15)

где R_K - радиус кривой, м, S_KpK - длина кривой, м,

- длина поезда, м.

Удельная тормозная сила, входящая в уравнение движения поезда, определяется по следующей формуле

(2.16)

где V_кон - скорость поезда в конце торможения, км/ч;

V_нач - скорость поезда в начале торможения, км/ч;

S - тормозной путь, м.

В зависимости от длины тормозного пути и цели торможения различают регулировочное и остановочное торможение.

Регулировочное торможение применяется для подтормаживания поезда с целью поддержания графика движения. При регулировочном торможении тормозной путь определяется длиной участка, по которому движется поезд, но не более 300 м. Так как в противном случае тормозная сила становится незначительной.

Остановочное торможение осуществляется при прибытии поезда на станцию. По нормативам движения устанавливают полный тормозной путь при остановочном торможении, табл.2.2.

Таблица 2.2 - Длина тормозного пути, м

Тип поезда	Скорость, км/ч
	До 100	120	140	160
Пассажирский	1000	1000	1000	1200
Грузовой	1000	1200	_	_