TLT_2012

6. Определение максимально допустимой скорости движения поездов на заданном участке

Решение этой задачи связано с обеспечением безопасности движения поездов. Задачу следует решать на наиболее крутом спуске при заданных тормозных средствах и принятом полном тормозном пути. В курсовом проекте задачу решают графоаналитическим способом.

Полный (расчётный) тормозной путь

где sП – путь подготовки тормозов к действию, на протяжении которого тормоза поезда условно принимаются недействующими (от момента установки ручки крана машиниста в тормозное положение до включения тормозов поезда), м;

sД – действительный тормозной путь, на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами (конец пути sП совпадает

с началом пути sД ), м.

Равенство (32) позволяет искать допустимую скорость как величину, соответствующую точке пересечения графических зависимостей

подготовительного пути sП и действительного тормозного пути sД от скорости движения поезда в режиме торможения. С учетом этого решаем тормозную задачу следующим образом.

На основании данных расчётной таблицы удельных равнодействующих сил строим по точкам графическую зависимость удельных замедляющих сил

при экстренном торможении от скорости wox + bТ = f(v), а рядом, справа, устанавливаем в соответствующих масштабах систему координат v–s (рис. 2). Оси скоростей v в обеих системах координат должны быть параллельны, а оси

удельных сил (wox + bТ) и пути s должны лежать на одной прямой. Масштабы для графических построений при тормозных расчётах следует выбирать из табл. 3.

Решаем тормозную задачу следующим образом. От точки О’ вправо на

оси s откладываем значение полного тормозного пути sТ, который следует принимать равным: на спусках крутизной до 6 ‰ включительно – 1000 м, на спусках круче 6 ‰ и до 12 ‰ – 1200 м.

На кривой wox + bТ = f(v) отмечаем точки, соответствующие средним значениям скоростей выбранного скоростного интервала 10 км/ч (т. Е. точки,

соответствующие 5, 15, 25, 35 и т. Д. км/ч). Через эти точки из точки М на оси

21

wox + bТ , соответствующей крутизне самого крутого спуска участка (полюс построения), проводим лучи 1 – 4 и т. Д.

Построение кривой v = f (s) начинаем из точки О, так как нам известно конечное значение скорости при торможении, равное нулю. Из этой точки проводим (с помощью линейки и угольника) перпендикуляр к лучу 1 до конца

первого интервала, т. Е. в пределах от 0 до 10 км/ч (отрезок ОВ). Из точки В проводим перпендикуляр к лучу 2 до конца второго скоростного интервала от

10 до 20 км/ч (отрезок ВС); из точи Спроводим перпендикуляр к лучу 3 и т. Д. Начало каждого последующего отрезка совпадает с концом предыдущего. В результате получаем ломаную линию, которая представляет собой выраженную графически зависимость скорости заторможенного поезда от пройденного пути (или, иначе говоря, зависимость пути, пройденного поездом в режиме торможения, от скорости движения).

На тот же график следует нанести зависимость подготовительного тормозного пути от скорости

Здесь ic – крутизна уклона, для которого решается тормозная задача (для спусков со знаком минус);

bT – удельная тормозная сила при начальной скорости торможения vН. Число осей в составе n = n4 + n6 + n8 (см. разд. 5).

22

SП для V=100 км/ч

Н/кН

Рис. 2. Решение тормозной задачи графоаналитическим способом

Построение зависимости подготовительного тормозного пути sП от скорости производим по двум точкам, для чего подсчитываем значения sП при vН = 0 (в этом случае sП = 0) и при vН = vконстр .

Графическую зависимость между sП и vН строим в тех же выбранных масштабах. Значение sП, вычисленное для скорости, равной конструкционной скорости локомотива (vконстр приведена в табл. 2), откладываем в масштабе (см. табл. 3) вправо от вертикальной оси О’ v на «уровне» той скорости, для

которой подсчитывалось значение sП (т. Е. против скорости, равной vконстр). Получаем точку K, соединяем её с точкой О’ (так как при vН = 0 имеем sПО = 0). Точка пересечения ломаной линии OBCDEFGHIP с линией О’K –

точка N – определяет максимально допустимую скорость движения поезда на наиболее крутом спуске участка при данном расчётном тормозном пути sТ. Полученное значение допустимой скорости движения должно быть округлено

в меньшую сторону до 0 или 5.

Графическое решение тормозных задач и теоретическое обоснование графических способов решения подробно рассмотрены в [1, 2].

Если тормозная задача решалась с применением ЭВМ по программе, составленной студентом самостоятельно или при помощи преподавателя, то в курсовой работе необходимо поместить рабочую программу, комментарий к ней и результаты расчета, выведенные на экран дисплея или на печать вычислительной машиной. При решении тормозных задач допускается использование готовых программ, которые приведены в руководствах [1, 2, 5].

Результаты решения тормозной задачи необходимо учитывать при построении кривой скорости движения поезда V = f(S), с тем чтобы нигде не была превышена скорость, допустимая по тормозам, т. Е. чтобы поезд мог быть всегда остановлен на расстоянии, не превышающем длины полного тормозного пути.

Результаты, полученные после решения тормозной задачи, следует указать в курсовом проекте (Vдоп = … км/ч; Sп = … м; Sд = … м).

7. Определение технической скорости на заданном участке на основании построенных кривых скорости V = f(S)

и времени хода поезда по участку t = f(S)

Построение кривых скорости V = f(S) и времени хода поезда t = f(S) производится методом МПС, изложенном в [1, 2, 4].

В соответствии с ПТР при выполнении тяговых расчётов поезд рассматривается как материальная точка, в которой сосредоточена вся масса поезда и к которой приложены внешние силы, действующие на реальный

24

объект (поезд). Условно принимают, что эта материальная точка расположена в середине поезда*.

Кривые строят для движения поезда в одном направлении в двух вариантах: с остановкой и без остановки поезда на промежуточной станции. При этом надо принимать условие, что скорость поезда по входным стрелкам станции, на которой предусмотрена остановка, не должна превышать 50 км/ч вследствие возможного приёма поезда на боковой путь для скрещения или обгона.

По построенной кривой скорости следует проверить прохождение поездом подъема большей крутизны, чем расчетный (в п. 4.1 такая проверка выполнялась аналитически).

На кривой скорости необходимо делать отметки о включении и выключении тяговых электродвигателей тепловоза, а также режимах их работы (ступень ослабления поля), и отметки о включении и отпуске тормозов («Вкл.», «Выкл.», ПП, ОП1, ОП2, «Т», «О. т.»).

При построении кривой v = f(s) необходимо учитывать ограничения наибольшей допустимой скорости движения поезда; в курсовой работе следует принимать следующие ограничения:

–конструкционная скорость грузовых вагонов 100 км/ч;

–наибольшая допустимая скорость поезда по прочности пути 100 км/ч;

–конструкционную скорость тепловоза принимать по табл. 2;

–наибольшая допустимая скорость поезда по тормозным средствам определена при решении тормозной задачи.

Максимально допустимая скорость движения поезда при построении

кривой v = f(s) принимается как наименьшая из четырех вышеперечисленных ограничительных скоростей. Если при построении кривой скорости поезда на спусках скорость стремится превзойти допускаемую, то необходимо применять служебное регулировочное торможение. Рекомендуется руководствоваться п. 1.4.8 ПТР, в соответствии с которым разрешается строить кривую скорости v = f(s) на таких спусках в виде горизонтальной линии, проводимой ниже уровня допустимой скорости на величину поправки v **.

Обязательно следует иметь в виду, что при выполнении тяговых расчетов необходимо стремиться к возможно более полному использованию тяговых свойств и мощности локомотива, с тем чтобы время движения поезда по перегонам было минимальным. Только в этом случае может быть освоена наибольшая пропускная способность участка. Значит, переход с режима тяги на режим холостого хода или торможения может быть оправдан лишь в случаях, когда скорость, возрастая, доходит до наибольшего допустимого значения.

* Замена рассредоточенной массы поезда материальной точкой, конечно, вносит некоторую погрешность в расчёты, однако такая погрешность допустима с точки зрения практически необходимой точности; в то же время методы расчётов при этом упрощаются и их объём сокращается.

** На спусках крутизной до 4 ‰ значение v принимается равным нулю.

25

При построении кривой v = f(s) нужно учитывать проверку тормозов в пути следования, которая согласно Инструкции по эксплуатации тормозов выполняется при достижении поездом скорости 40 – 60 км/ч на площадке или спуске (см. п. 1.4.8 ПТР); снижение скорости при этом для грузовых поездов допускается на 15—20 км/ч.

При выполнении расчетов считаем, что центр массы поезда располагается примерно в середине поезда по его длине, оси станций – в середине элементов, на которых они расположены, входные стрелки – на расстоянии 425, 525, 625 и

lпоп

775 м соответственно от оси станции 2 .

Кривая скорости изображает движение центра массы поезда. Когда локомотив, например, входит на входные стрелки, центр массы поезда

находится от них на расстоянии, равном половине длины поезда l2п . Это

необходимо учитывать при построении кривой скорости, когда поезд останавливается на станции. В данном случае допускаемая скорость движения 50 км/ч для точки, изображающей центр массы поезда, должна выдерживаться

lп

не на рубеже, где расположены стрелки, а на расстоянии 2 от вертикальной

линии, проведенной через место расположения входных стрелок на станционном элементе профиля пути.

Построение кривой скорости следует начинать от оси первой станции заданного участка. Варианты управления движением поезда при подходе к станции, на которой предусмотрена остановка, представлены в виде кривых

(рис. 3).

Выполняя построение кривой времени t = f(s), следует иметь в виду, что эта кривая нарастающая, поэтому, чтобы не использовать лист бумаги большого формата, при достижении ординаты, равной 10 мин, кривую времени следует оборвать, точку обрыва перенести по вертикали вниз на ось абсцисс и продолжать построение кривой времени снова от нуля. Таким образом, кривая времени обрывается через каждые 10 мин.

У точек пересечения кривой t = f(s) с осями раздельных пунктов записываются времена хода поезда между двумя соседними раздельными пунктами (с точностью до 0,1 мин), а также общее время хода поезда по участку (например, tАБ = 15,2 мин, tБВ = 18,6 мин, ТАВ = 33,8 мин).

Построенные графические зависимости должны быть обозначены:

v = f(s), t = f(s), а также Iг = f(s) – см. разд. 9.

Кривые скорости и времени хода поезда строят на листе миллиметровой бумаги, в нижней части которого следует расположить заданный профиль и план участка, над ними – спрямленный профиль, по которому строится кривая

28

скорости. Кроме того, необходимо внизу указать километровые отметки (против оси первой станции участка ставится нулевая километровая отметка).

Построения кривых скорости и времени, являющихся результатом графического интегрирования уравнения движения поезда, а также диаграмм равнодействующих сил, являющихся основой для такого интегрирования, следует выполнять хорошо заточенным твердым карандашом тонкими, но четкими линиями, точно и аккуратно.

Примеры построения кривых v = f(s) и t = f(s) для конкретных участков пути с подробными пояснениями приведены в [1, 2, 4]. Этими примерами и следует руководствоваться при выполнении курсового проекта.

В случае применения ЭВМ для расчетов скорости и времени движения поезда на заданном участке по рабочим программам, исполненным на одном из алгоритмических языков, или программируемых калькуляторов следует по результатам расчетов нанести точки на планшет и построить кривые скорости v = f(s) и времени t = f(s) для заданного участка А – Б – В (или В – Б – А).

После построения кривой времени определяется время хода по перегонам и техническая скорость поезда vт на участке.

Техническая скорость поезда на участке, км/ч,

где tАБ и tБВ – соответственно времена хода поезда по первому и второму перегонам заданного участка А – Б – В ( или В – Б – А), мин;

L – длина участка, км (расстояние между осями граничных станций заданного участка).

8. Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей

Этот способ основан на предположении о равномерном движении поезда по каждому элементу профиля. При этом скорость равномерного движения на каждом элементе спрямленного профиля определяем по диаграмме удельных равнодействующих сил (по кривой для режима тяги).

Для подъемов более крутых, чем расчетный, величину равномерной скорости принимаем равной расчетной скорости vP. На элементах, где равномерная скорость, определенная по диаграмме удельных сил для режима тяги, получается выше наибольшей допустимой скорости движения, принимаем равномерную скорость равной максимально допустимой, т. Е. должно

выполняться условие vдоп ≥ vрав ≥ vрасч.

К времени хода по перегонам, полученному при расчете приближенным способом, следует добавлять 2 мин на разгон и 1 мин на замедление в каждом

29

случае, когда имеется трогание с места и разгон поезда на станции, а затем остановка его на раздельном пункте участка. Все расчеты рекомендуется свести в таблицу, составленную по форме табл. 5.

9. Проверка тяговых электрических машин тепловозов на нагревание

Перед тем как приступить к проверке электрических машин тепловоза на нагревание, необходимо на планшет, на котором построены кривые скорости и

времени, нанести графическую зависимость тока тягового генератора IГ = f(s). При построении кривой тока следует руководствоваться кривой скорости v = f(s) и значениями IГ = f(v) в зависимости от скорости заданного тепловоза

(см. прил. 2. Таблицы, представлены на тяговых характеристиках тепловозов). В период трогания с места и разгона поезда значения тока IГ следует принимать в соответствии с ограничениями по сцеплению или по пусковому току. После выхода на автоматическую характеристику, соответствующую крайнему положению контроллера машиниста, величина тока определяется по кривым IГ = f(v) с учетом режима работы тяговых электродвигателей (ПП, ОП1, ОП2). Значения тока IГ определяются для скоростей, соответствующих

начальной и конечной точкам каждого отрезка кривой v = f(s).

При скоростях, соответствующих переходу с одного режима работы тяговых электродвигателей на другой, необходимо определить два значения тока (для обоих режимов работы) и оба значения нанести на планшет (в этих местах, т. Е. при скоростях, при которых происходят переключения режимов

работы, на кривой IГ = f(s), ток изменяется «скачком»). Около каждой из этих точек ставится условное обозначение режима работы тяговых двигателей (ПП,

ОП1, ОП2).

Нанесенные таким образом на график точки соединяются прямыми линиями, которые и образуют графическую зависимость IГ = f(s).

30