5.5. Принципы расчета полезной массы поезда, пропускной и провозной способности коммуникаций

Массу груза, перевозимую локомотивосоставом за один рейс, называют полезной массой поезда. Ее определяют по условию равномерного движения состава на участке пути с руководящим подъемом при максимальном использовании тяговых возможностей локомотива.

Движение поезда возможно, если сила тяги достаточна для преодоления сил сопротивления движению. Основное сопротивление движению возникает вследствие трения в подшипниках, трения между колесами и рельсами, сопротивления воздушной среды. Последнее учитывают при скорости движения более 40 км/ч. Дополнительные сопротивления движению вызваны движением поезда на подъем (со знаком «+»), под уклон (со знаком «–») и на криволинейных участках. Практически все силы сопротивления движению пропорциональны массе подвижного состава, поэтому принято использовать их удельные значения, отнесенные к единице массы поезда [29]. Основное уравнение движения поезда имеет вид (н):

F_сц = Q_л·(ω^′_о ± ω_i + ω_к) + Q_п·(ω^′′_о ± ω_i + ω_к), (5.7)

где Q_л, Q_п – масса локомотива и прицепной части поезда, т; ω^′_о, ω^′′_о – основное удельное сопротивление движению локомотива и вагонов, Н/т; ω_i, ω_к – удельное сопротивление движению от уклона и кривизны пути, Н/т.

На временных передвижных путях ω_о ≈ ω^′_о ≈ ω^′′_о = 60–80 Н/т, на постоянных ω_о=35–45 Н/т. Значение ω_i пропорционально величине уклона в тысячных:

ω_i = ±g·i, (5.8)

Дополнительное сопротивление движению (Н/т) на криволинейном участке радиуса R_к (м):

ω_к = 6900/R_K (на стационарных путях), (5.9)

ω_к= 12750/R_K (на временных путях). (5.10)

Масса прицепной части поезда (т):

Q_п = n_в·q_в·(l + K_т), (5.11)

где n_в – количество вагонов в составе, ед.; q_в – грузоподъемность вагона, т; К_т – коэффициент тары вагона.

С учетом зависимостей (5.1), (5.7), (5.8), (5.11) уравнение равномерного движения поезда на участке с руководящим подъемом примет вид

1000·Q_сц·ψ·g=Q_л·(ω^′_о+g·i_p+ω_к)+n_в·q_в·(l+K_т) (ω^′′_о+g·i_p+ω_к), (5.12)

Так как у электровозов и тепловозов Q_л = Q_сц, полезная масса поезда (т):

, (5.13)

Для тяговых агрегатов (т):

(5.14)

где Q_пол – полезная масса поезда, т; Q_эу, Q_а – соответственно, масса электровоза управления и секции автономного питания, т; n_м – число моторных думпкаров; q_м, q_тм – соответственно, грузоподъемность и масса тары моторного думпкара, т.

Пропускная и провозная способности железнодорожных путей характеризуют интенсивность движения поездов.

Пропускная способность путей перегона (раздельного пункта) – наибольшее число поездов, которое может быть пропущено в обоих направлениях по данному участку в единицу времени. Провозную способность оценивают количеством груза, провозимого по перегону за то же время.

Пропускную способность всей сети карьерных путей лимитирует пропускная способность самого протяженного перегона с наиболее тяжелыми планом, профилем и минимальным числом действующих путей. Его называют ограничивающим перегоном.

В общем случае пропускную способность перегона N (ед./см., ед./сут.) можно рассчитать по формуле:

, (5.15)

где Т – время, за которое определяют пропускную способность (для суток Т= 18–22, для смены Т = 6–7), ч; I – интервал движения поездов, ч. При расчетах пропускной и провозной способности коммуникаций предусматривают 20 %-ный резерв времени на ремонт и хозяйственные нужды. На однопутных линиях пропускную способность оценивают в парах поездов обоих направлений. Тогда интервал движения (ч):

, (5.16)

здесь L – длина перегона, км; V_гр – скорость движения груженого поезда, км/ч; V_пор – скорость движения порожнего поезда, км/ч.

На двухпутных перегонах расчет пропускной способности ведут отдельно для грузового и порожнего направлений. В этом случае

;

, (5.17)

При разделении двухпутного перегона на блок-участки светофорами с автоблокировкой

, (5.18)

где l_бу – длина блок-участка, принимается не менее длины тормозного пути поезда (300 м), км; V_бу – скорость движения по блок-участку, км/ч.

Для вычисления пропускной способности раздельных пунктов величину I находят исходя из продолжительности занятия приемоотправочных путей или горловин [29].

Провозная способность ограничивающего перегона (т)

М=0,8·N·Q_П (5.19)

Пропускную и провозную способности можно увеличить за счет: повышения скорости движения поездов при использовании более мощного подвижного состава, повышения надежности верхнего строения пути и смягчения его продольного профиля; разделения ограничивающего перегона на отдельные блок-участки меньшей длины; перехода на автоблокировку и централизованную систему связи; укладки дополнительных путей, что связано с дополнительными капитальными затратами; повышения полезной массы поезда путем применения более мощных локомотивов, перехода на тяговые агрегаты или двойную тягу.