8.2. Выбор рациональных схем формирования грузовых поездов.

Расчет ограничения массы поезда по схеме ЛС (при отсутствии ограничений по мощности локомотива, сцеплению, нагреванию электротягового оборудования) производится для условий равномерного или равноускоренного движения поезда под действием медленно изменяющихся во времени внешних сил – сопротивления движения и силы тяги. В этом случае продольные силы в поезде обусловлены внешними силами и силами инерции, которые определяются ускорениями его масс. Относительные перемещения отдельных вагонов при этом практически не влияют на силовые взаимодействия в нем.

Рассмотрим поезд, массой Q, сформированный по схеме ЛС и движущийся по уклону, крутизной i с постоянным ускорением а. Величина продольной силы в сечении х определяется выражением

.

Для поезда, находящегося на двух элементах профиля:

.

Для поезда, находящегося на n элементах профиля можно записать n уравнений. В общем случае, при нумерации участков с хвоста поезда, продольная сила в сечении х будет равна:

,

где .

Как видно из рисунков, при формировании грузового поезда по схеме ЛС максимальное значение продольной силы наблюдается в голове поезда. Результаты расчета сравниваются с регламентируемыми значениями прочности автосцепки. Наибольшая сила тяги локомотива, находящегося в голове поезда, при трогании с места и разгоне до 10 км/ч не должна превышать 0,95 МН, а при разгоне и движении по труднейшему подъему – 1,3 МН.

В том случае, если необходимая сила тяги не может быть реализована по условиям прочности автосцепки, следует использовать локомотивы, распределенные по длине поезда. При этом возможно несколько схем формирования поезда.

Н аиболее распространенной является схема ЛСЛС – соединенный поезд, состоящий из двух обычных поездов. В случае если массы обоих поездов одинаковы, то эпюра продольных сил будет иметь вид:

В этом случае максимальные продольные силы наблюдаются в голове каждого поезда. Они равны между собой (F₁ = F₂). Каждый локомотив как бы везет только свой поезд. Такая схема формирования рациональна при равенстве м асс поездов критической массе на участке.

В случае если массы объединенных поездов неравны, то при одинаковых силах тяги локомотивов в хвосте первого поезда наблюдается область сжатия вагонов.

Д ля исключения сжатия вагонов необходимо перераспределить силу тяги локомотивов. Однако при этом мощность второго локомотива недоиспользуется.

Формирование поездов неодинаковой массы рационально, если критическая масса на участке меньше ограничения по длине станционных путей.

При формировании поезда по схеме ЛССЛ наблюдается сжатие вагонов во втором составе.

Д ля уменьшения сжатой части поезда целесообразно усилить тягу в голове поезда и уменьшить в хвосте. Это повысит устойчивость против выжимания вагонов и уменьшит сопротивление движению и воздействие на путь.

При рассмотрении вариантов формирования поездов, при котором наблюдаются области сжатия вагонов необходимо выполнять проверку по поперечной устойчивости вагонов в рельсовой колее и самой рельсовой колеи. Максимально допустимые продольные сжимающие силы зависят от типа подвижного состава и нагрузки на ось. Для четырехосных вагонов допускается продольная сжимающая сила 0,5 МН при нагрузке на ось до 12 т и 1 МН при нагрузке свыше 12 т. Для восьмиосных вагонов – соответственно 1 и 2,5 МН.