- •2. Карьерный железнодорожный транспорт
- •2.1 Характеристика пути и подвижного состава железнодорожного транспорта
- •2.2. Схемы развития путей и обмен составов на уступах
- •2.3. Принципы расчета полезной массы поезда, пропускной и провозной способности коммуникаций
- •2.4. Перемещение железнодорожных путей на карьерах
2.3. 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):
Fсц = Qл·(ω′о ± ωi + ωк) + Qп·(ω′′о ± ωi + ωк), (2.7)
где Qл, Qп – масса локомотива и прицепной части поезда, т;
ω′о, ω′′о – основное удельное сопротивление движению локомотива и вагонов, Н/т;
ωi, ωк – удельное сопротивление движению от уклона и кривизны пути, Н/т.
На временных передвижных путях ωо ≈ ω′о ≈ ω′′о = 60–80 Н/т, на постоянных ωо=35–45 Н/т. Значение ωi пропорционально величине уклона в тысячных:
ωi = ±g·i, (2.8)
Дополнительное сопротивление движению (Н/т) на криволинейном участке радиуса Rк (м):
ωк = 6900/RK (на стационарных путях), (2.9)
ωк= 12750/RK (на временных путях). (2.10)
Масса прицепной части поезда (т):
Qп = nв·qв·(l + Kт), (2.11)
где nв – количество вагонов в составе, ед.;
qв – грузоподъемность вагона, т;
Кт – коэффициент тары вагона.
С учетом зависимостей (2.1), (2.7), (2.8), (2.11) уравнение равномерного движения поезда на участке с руководящим подъемом примет вид
1000·Qсц·ψ·g=Qл·(ω′о+g·ip+ωк)+nв·qв·(l+Kт) (ω′′о+g·ip+ωк),(2.12)
Так как у электровозов и тепловозов Qл = Qсц, полезная масса поезда (т):
, (2.13)
Для тяговых агрегатов (т):
(2.14)
где Qпол – полезная масса поезда, т;
Qэу, Qа – соответственно, масса электровоза управления и секции автономного питания, т; nм – число моторных думпкаров;
qм, qтм – 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:
, (2.15)
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):
, (2.16)
здесь L – длина перегона, км;
Vгр – скорость движения груженого поезда, км/ч;
Vпор – скорость движения порожнего поезда, км/ч.
На двухпутных перегонах расчет пропускной способности ведут отдельно для грузового и порожнего направлений. В этом случае
;
, (2.17)
При разделении двухпутного перегона на блок-участки светофорами с автоблокировкой
, (2.18)
где lбу – длина блок-участка, принимается не менее длины тормозного пути поезда (300 м), км;
Vбу – 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·QП (2.19)
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.