2. Прямое и местное сообщение

2.1. Выбор композиции, весовых норм и скоростей движения пассажирских поездов

Композиция состава пассажирского поезда устанавливает число и порядок размещения вагонов разных категорий и определяет, с одной стороны, уровень удобств, предоставляемых пассажирам, а с другой – расчетную населенность поездов и их вес, а, следовательно, скорости поездов, размеры их движения и расходы железных дорог, связанные с пассажирскими поездами. Выбор композиции состава выполняется совместно с определением веса и скорости пассажирского поездов.

Для расчета задаёмся тремя вариантами композиции состава, для каждого из которых в соответствии с количеством мест в каждом вагоне и его весом определяем населенность и весовую норму поезда.

В соответствии с практикой организации пассажирских перевозок в состав поезда включаем следующие вагоны: 1-2 мягких, 5-8 купейных, 7-8 некупейных с плацкартными или общими местами, а также вагон-ресторан, багажный и почтовый вагоны. При этом вместимость состава изменяется в пределах от 400 до 1100 человек.

На выбор наилучшего значения композиции оказывает влияние мощность локомотива, тип профиля пути, конструктивные скорости подвижного состава и др. Важными факторами являются скорость доставки пассажиров и денежные затраты, связанные с выполнением перевозок.

Таблица 2.1

Технические характеристики пассажирских вагонов

Тип вагона	Вес тары, т	вес ручной клади, т	число мест
СВ	59	3	18
К	52	4	38
ПЛ	51	6	54
О	52	8	76
ПЧТ	48,5	12	1
ВР	56	3	1

Варианты композиций пассажирских поездов сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Варианты композиций пассажирских поездов

вариант	Тип вагона	Кол-во вагонов	Число мест в вагоне	Общ. число мест	Масса Тара ваг	Вес пассаж и руч клади	Масса брутто вагона	Масса брутто ваг данного типа
1	св	-	18	-	59	3.3	62.3	-
	к	7	38	266	52	4	56	392
	пл	10	54	540	51	6	57	570
	Общ.	-	76	-	52	8	60	-
	В-р	1	-	-	56	3	59	59
	пчт	1	-	-	48.5	12	60.5	60.5
		19		806				1081.5
2	Св	1	18	18	59	3.3	62.3	62ю3
	К	5	38	190	52	4	56	280
	Пл	10	54	540	51	6	57	570
	Общ	1	76	76	52	8	60	60
	В-р	1	-	-	56	3	59	59
	Пчт	1	-	-	48.5	12	60.5	60.5
		19		824				1091.8
3	Св	2	18	36	59	3.3	62.3	124.6
	К	4	38	152	52	4	56	224
	Пл	10	54	540	51	6	57	570
	Общ	1	76	76	52	8	60	60
	В-р	1	-	-	56	3	59	59
	пчт	1	-	-	48.8	12	60.5	60.5
		19		804				1098.1

При заданном техническом оснащении линии наибольшее влияние на скорость и вес оказывает стоимость пассажиро-часов следования и механической работы локомотива, затрачиваемой на тягу поездов. Оптимальные весовые нормы поездов и скорости движения могут быть установлены для возможных категорий поездов и их композиций при различной расчетной населенности, заданной длине станционных путей и мощности локомотива по минимуму приведенных затрат, учитывающих изменяющиеся в различных вариантах капитальные вложения и эксплуатационные расходы.

Величину приведенных затрат на один поезд определяем по формуле:

, (2.1)

где R_мех – механическая работа локомотива, т-км;

C_т-км = 71 р. – расходная ставка на 1 т-км механической работы локомотива;

С_п-ч – приведенная стоимость поездо-часа пассажирского поезда с учетом оценки времени пассажиров, р.;

V_x – ходовая скорость, км/ч;

– коэффициент маршрутной скорости пассажирских поездов, зависящий от количества и продолжительности стоянок поездов.

Механическую работу найдем по формуле:

, (2.2)

где Р – масса локомотива (по заданию локомотив ЧС7 имеет массу 172 т);

Q – масса состава брутто, т

– основное удельное сопротивление движению поезда, кг/т;

i_э – эквивалентный по механической работе локомотива подъем на расчетном направлении (по заданию i_э=6 ^о/_оо);

L – длина расчётного направления (по заданию длина направления АБ составляет 575 км.);

 = 0,85 – отношение скорости начала торможения к ходовой скорости;

К_ост – количество остановок поезда.

, (2.3)

, (2.4)

. (2.5)

Приведенную стоимость поездо-часа пассажирского поезда определяем по формуле:

, (2.6)

где С_л-ч = 319 р. – приведенная стоимость локомотиво-часа;

С_в-ч – приведенная стоимость вагоно-часа вагона i-ой категории

(С_в-ч^СВ = 154 р.; С_в-ч^К = 93 р.; С_в-ч^ПЛ = 58 р.; С_в-ч^ОБЩ = 58 р.; С_в-ч^ПЧТ = 48 р.

С_в-ч^ВР = 49,0 р.);

р. – стоимость часа работы бригады проводников;

р. – стоимость часа работы локомотивной бригады;

С_пасс-ч = 30р. – приведенная стоимость поездо-часа пассажирского поезда с учетом оценки времени пассажиров;

m – число вагонов в составе поезда 19 ваг;

– коэффициенты, учитывающие время внепоездной работы, соответственно, локомотивной бригады и бригады проводников;

а_п – расчетная вместимость пассажирского поезда .

Наивыгоднейшее значение скорости движения при заданном весе и расчетной населенности определяется минимальным значением функции:

, (2.7)

Таблица 2.3

Вспомогательная таблица для построения кривых Е(v_ход) по вариантам

Вар	. км/ч
1	40	2,78	2	2,07	2253,6	28060,7	160005,6	424602	584608
	60	3,58	2,64	2,73	3121,3	28060,7	214512,3	283068,4	497580
	80	4,62	3,44	3,56	3665,9	28060,7	260278,9	212301,3	472580
	100	5,9	4,4	4,55	4387,8	28060,7	311533,8	169841	481374
	120	7,42	5,52	5,71	5301,4	28060,7	376399,4	141534,2	517933
	140	9,180	6,80	7,04	6350,4	28060,7	450878	121315,1	572193
2	40	2,78	2	2,08	2512,1	28626,7	178359,1	387772,8	566131
	60	3,58	2,64	2,7	3021,9	28626,7	214554,9	288778,1	503333
	80	4,62	3,44	3,55	3666,5	28626,7	260321,5	216583,8	476905
	100	5,9	4,4	4,55	4747,1	28626,7	337044,1	173266,8	510310
	120	7,42	5,52	5,72	5343,9	28626,7	379416,9	144389,1	523805
	140	9,180	6,8	7,05	6412,1	28626,7	455259,1	123762	579021
3	40	2,78	2	2,28	2685,2	28087,7	190649,2	425011,2	615660
	60	3,58	2,64	2,73	3022,5	28087,7	214597,5	283340,8	497938
	80	4,62	3,44	3,55	3668,3	28087,7	260449,3	212505,6	472954
	100	5,9	4,4	4,55	4448,3	28087,7	315829,3	170004,5	485833
	120	7,42	5,52	5,71	5421,8	28087,7	384947,8	141670,4	526617
	140	9,180	6,8	7,03	6472	28087,7	459512	121431,7	580943

Графическое определение оптимального значения ходовой скорости движения пассажирского поезда при заданном его весе (композиции).

Графическое определение оптимального значения ходовой скорости движения пассажирского поезда при заданном его весе (композиции).

Графическое определение оптимального значения ходовой скорости движения пассажирского поезда при заданном его весе (композиции).

Полученное значение веса и скорости проверяем по ряду требований:

1. По соответствию мощности заданного локомотива:

• по условию трогания с места (1 – я проверка);

• по обеспечению оптимального уровня ходовой скорости (2 – я проверка).

Первую проверку производим по формуле:

, (2.8)

где – вес состава, при котором возможно трогание с места, т;

F_тр – сила тяги локомотива при трогании с места,

P – вес локомотива, (для локомотива ЧС4 P = 123 т);

i_р – руководящий уклон, ^о/_оо (согласно задания, i_р = 6,0 ⁰/₀₀ на расчётном направлении АБ).

_тр – удельное сопротивление состава при трогании с места, кг/т;

, (2.9)

где q₀ – нагрузка на ось,

. (2.10)

Если вес поезда, полученный по формуле (1.8), больше, чем определенный технико-экономическими расчетами, то заданный локомотив обеспечивает трогание с места пассажирского поезда на расчетном подъеме.

Вторую проверку выполняем, исходя из достижения скорости, полученной по технико-экономическому расчету; поезд должен иметь скорость на расчетном подъеме не ниже, чем определенную соотношением

, (2.11)

где значения К принимаются в зависимости от типа профиля и серии локомотива (принимаем К = 1,2).

Касательную мощность локомотива для электрической тяги определяем по формуле:

, кВт (2.12)

Касательная сила тяги локомотива по условию равновесного движения на расчетном подъеме

, (2.13)

подставляя, получаем

, (2.14)

В данном уравнении неизвестным является значение скорости на расчетном подъеме, которое можно определить графоаналитическим способом.

.

Пример расчёта:

1-ая проверка:

> Q^opt – первая проверка пройдена.

2-ая проверка:

Расчёты по этой проверке сведены в таблицу2.4. На основе анализа рис. 2.4, можно сделать вывод, что локомотив сможет развить на расчётном подъёме скорость, V_р^max=140 км/ч > v_р=66.6 км/ч.

Таблица 2.4

Вспомогательная таблица определения скорости на расчетном подъеме

40	2,78	2	9731,9	1060,1
60	3,58	2,64	10522,4	1719,3
80	4,62	3,44	11515,5	2508,8
100	5,9	4,4	12711,3	3461,6
120	7,42	5,52	14109,4	4610,9
140	9,180	6,80	15710,3	5989

Рис. 2.4