6. Подготовка данных для расчета расхода электроэнергии.

Как следует из уравнения движения поезда, кривые движения представляют собой нелинейные функции V = (t) и V = (s). Прямое интегрирование уравнения движения поезда невозможно, так как подъинтегральное выражение не удается представить табличной функцией. При оценке расхода электроэнергии возможна линеаризация кривой движения поезда по перегону. При этом условно считают, что траектория движения поезда включает шесть участков рис.2:

• пуск (разгон до выхода на безреостатную характеристику параллельного соединения ТЭД);

• разгон до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения;

• разгон на автоматической характеристике;

• движение с постоянной скоростью;

• рекуперативное торможение;

• механическое дотормаживание.

Р ис.2

В зависимости от величины скорости V_п, которая определяется заданным временем хода по перегону и его длиной, в кривой движения могут отсутствовать участки разгона на ослабленном возбуждении, автоматической характеристике, движения с постоянной скоростью, рекуперативного торможения.

Разгон на каждом участке, а также замедление поезда считаем равноускоренным с ускорением, равным среднему ускорению на соответствующем участке:

,

(37)

где F_к – сила тяги (торможения), Н;

w_о – основное удельное сопротивление движению, Н/кН;

i_э – эквивалентный уклон рассчитываемого участка, ‰;

1+ – коэффициент инерции вращающихся частей.

Знак "–" в формуле (37) соответствует режиму тяги, "+" – режиму торможения.

Правила выбора величины F_к сведены в табл.3.

Коэффициент инерции вращающихся частей поезда вычисляется как средневзвешенный для электровоза и состава:

,

(38)

где (1+)_э – коэффициент инерции вращающихся частей электровоза. (1+)_э = 1,225;

(1+)_в – коэффициент инерции вращающихся частей вагонов. (1+)_в = 1,035.

Таблица 3

Режим	Fк	Vср
Пуск	Fкр
Разгон до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения
Разгон на автоматической характеристике
Рекуперативное торможение
Дотормаживание	Fктm

F_ка – Сила тяги электровоза при выходе на автоматическую характеристику ослабленного возбуждения, Н;

F_к80 – сила тяги электровоза при скорости 80 км/ч, Н. Рассчитывается аналогично F_ка;

F_ктm – тормозная сила электровоза при скорости, соответствующей скорости окончания рекуперации V_p min, Н;

V_ов – скорость выхода на автоматическую характеристику ослабленного возбуждения, км/ч.

Расчет величин, входящих в табл.3 следует начать с выбора величины _min. Первоначально принимают _min = ₄ (приложение 1); вычисляется величина СФ_к по формуле (5) при подстановке в нее I_в = I_я  _min. ВеличинаI_я принимается по заданию. Вычисляется величина V_ов:

.

(39)

Если полученная скорость больше 80 км/ч, то в качестве _min принимается коэффициент ослабления возбуждения предыдущей ступени, пересчитывается I_в, СФ_к и V. Перебор ступеней ослабления возбуждения происходит до тех пор, пока V > 80.

Рассчитанную скорость необходимо сохранить в табл.4 как величину V_ов. В качестве _min в дальнейших расчетах необходимо использовать коэффициент ослабления возбуждения той ступени, для которой скорость, рассчитанная по формуле (38) меньше 80 км/ч.

После выбора величины _min рассчитывается F_ка по формуле (4).

Затем рассчитывается величина F_к80. Величины СФ_к и I_я для расчета F_к80 определяются методом последовательных итераций (приближений) в следующем порядке:

1. Величины СФ_к и I_я принимаются из расчета F_ка.

2. Вычисляется скорость, соответствующая принятым СФ_к и I_я, по формуле (39).

3. Если V < 79, то I_я уменьшается на произвольную величину, но не более 10 А.

4. По формуле (5) вычисляется СФ_к при I_в = I_я  _min.

5. По формуле (39) вычисляется V. Уменьшение величины I_я необходимо производить до тех пор, пока не выполнится условие

79  V  81.

(40)

Подбор величины I_я нетрудно произвести в оболочке Microsoft Excel с помощью опции "сервис, подбор параметра".

После расчета величин F_ка и F_к80 необходимо произвести их проверку по условиям сцепления колес с рельсами. Для этого по формуле (19) вычисляется коэффициент сцепления колес с рельсами для скоростей V_ов и 80 км/ч, а по формуле (17) – ограничение по сцеплению Окончательно F_ка и F_к80 принимаются по условию, аналогичному условию (20).

Величина F_ктm рассчитывается по формуле (29) при подстановке в нее величины I_я по заданию и величины СФ_к = СФ_кт max. Величина СФ_кт max вычисляется по формуле (5) при подстановке в нее максимального значения тока возбуждения в режиме рекуперации (приложение 1).

Производится проверка величины F_ктm по условиям сцепления колес с рельсами. Коэффициент сцепления колес с рельсами рассчитывается по формуле (19) для скорости V_p min; ограничение по сцеплению – по формуле (34). Окончательно F_ктm принимается по условию, аналогичному условию (35).

Скорость окончания рекуперации вычисляется из условия равенства ЭДС ТЭД и напряжения контактной сети на низшем соединении ТЭД в режиме рекуперации для заданного значения тока якоря:

.

(41)

При четном числе секций электровоза низшим соединением ТЭД является последовательное (m = 8), при нечетном – последовательно-параллельное (m = 4).

Величина основного удельного сопротивления движению вычисляется отдельно для каждого участка по формуле

.

(42)

Величины и вычисляются по формулам (10)-(12) при подстановке в них скоростей движения V_сp (табл.3).

Результаты расчетов в пояснительной записке следует оформить в виде таблицы:

Таблица 4

Пуск	Vр, км/ч	Fк, Н	wo, Н/кН	ап, м/с2
Разгон до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения	Vов, км/ч	Fк, Н	wo, Н/кН	аов, м/с2
Разгон на автоматической характеристике		Fк, Н	wo, Н/кН	аа, м/с2
Рекуперативное торможение	Vp min, км/ч	Fк, Н	wo, Н/кН	арт, м/с2
Дотормаживание		Fк, Н	wo, Н/кН	адт, м/с2

Величина эквивалентного уклона рассчитываемого участка вычисляется по формуле

.

(43)