По данным таблицы 6 (графы 9, 13, 16) следует построить три графика, составляющих диаграмму удельных равнодействующих сил.

При построении диаграммы следует пользоваться масштабами, приведенными в таблице 7.

Таблица 7 – Масштабы графического интегрирования

Примечание. х При выполнении курсовой работы предпочтительней 1 и 4 группы масштабов.

Пользуясь построенной диаграммой для определённой массы состава и серии локомотива, можно анализировать условия и характер движения поезда или знак ускорения на элементах различной крутизны, узнать удельную равнодействующую силу на разных элементах при различных скоростях, построить график скорости и т.д.

Диаграмму удельных равнодействующих сил рекомендуется начертить на отдельном листе миллиметровой бумаги с тем, чтобы в дальнейшем при построении кривой V=f(S) её можно было бы перемещать вдоль профиля пути.

5 Расчёт максимально допустимой скорости движения (тормозная задача)

Решение тормозной задачи состоит в определении максимальной допустимой скорости движения на наиболее крутом элементе при условии, что тормозной путь при экстренном торможении будет равен 1200 м. В курсовой работе она решается графическим способом.

Полный тормозной путь

где Sп – путь подготовки тормозов к действию, на протяжении которого при установленной ручке крана машиниста в тормозное положение тормоза условно принимаются недействующими;

Sд – действительный тормозной путь, на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами.

Равенство (25) позволяет искать допустимую скорость как величину, соответствующую точке пересечения графических зависимостей подготовительного пути Sп и действительного тормозного пути Sд от скорости движения поезда. Задачу решают следующим образом.

По данным графы 17 таблицы удельных равнодействующих сил строят график удельных замедляющих сил fзам = w0x+вT при экстренном торможении, а рядом, справа, вычерчивают в соответствующих масштабах систему координат V – S (рисунок 1). Оси скоростей в обеих системах должны быть параллельными, а оси удельных сил w0x+вT и пути S должны лежать на одной прямой. На оси S откладывают отрезок, соответствующий полной длине тормозного пути ST = 1200 м. Масштабы для графических построений при тормозных расчётах следует выбирать из таблицы 7.

График V(S) изменения скорости поезда при полной тормозной силе строят начиная от точки А, т.к. по условию задачи скорость поезда в этой точке равна нулю.

На графике w0x+вT отмечают точки, соответствующие средним значениям интервалов скоростей, т.е. 5, 15, 25, 35, и т.д. км/ч. Через эти точки и точку М на оси w0x+вT, соответствующую крутизне спуска (дополнительное удельное сопротивление от спуска), проводят лучи Мб, Мв и т.д. Из точки А проводят АС Мб . Отрезок АБ есть часть графика V(SТ) в пределах от 0 до 10 км/ч. Из точки Б опускают перпендикуляр к лучу Мв до точки В, т.е. до конца второго интервала от 10 до 20 км/ч. Отрезок БВ – продолжение графика V(SТ). Из точки В проводят перпендикуляр к Мг и т.д.

6 Построение графиков скорости V(S) и времени t(S) движения поезда

Построение кривых скорости V(S) и времени t(S) движения поезда производится методом графического интегрирования дифференциального уравнения движения поезда (метод МПС), изложенным в /1 – 6/. Графики нужно построить для одного направления с остановкой и без остановки поезда на промежуточной станции Б. Скорость движения поезда на входных стрелках станции Б и конечной станции, вследствие возможного приёма на боковой путь, не должна превышать 40 км/ч. На перегонах скорость движения поезда должна быть по возможности высокой, но не более 90 км/ч и максимальной скорости движения на спусках по результатам решения тормозной задачи.

На графике скорости необходимо делать отметки о включении и выключении тяговых электродвигателей и отметки о включении и отпуске тормозов. После отправления при достижении скорости 50-60 км/ч на “легком” элементе пути провести пробное торможение, снизив скорость движения поезда на 20 км/ч.

При построении графика скорости движения поезда студент должен выбирать такие режимы движения, при которых обеспечивается возможно меньшее время нахождения поезда в пути при безусловном обеспечении безопасности движения (не превышать допустимые скорости) и экономном расходовании энергоресурсов. Например, если переход на режим холостого хода не вызывает заметной потери времени, следует им пользоваться для экономии топлива или электроэнергии.

По построенному графику скорости следует проверить прохождение поездом подъёма крутизной больше расчётного (в п.п 2.2 такая проверка выполнялась аналитически).

При построении графика времени t(S) следует иметь ввиду, что эта линия нарастающая. Поэтому, при достижении ординаты равной 10 мин., график следует оборвать, точку обрыва снести по вертикали вниз на ось абсцисс и продолжить построение кривой времени снова от 0.

Графики скорости и времени хода поезда строятся на листе миллиметровой бумаги высотой 297 мм, в нижней части которого следует привести заданный и спрямлённый профили с учётом фиктивных уклонов, а внизу - километровые отметки. График скорости строить по спрямлённому профилю. Начало и конец графиков должны совпадать с осями станций А и В.

7 Расчёт времени хода поезда по перегонам

7.1Определение технической VT, участковой VУ скорости и времени хода поезда по перегонам

После построения графика времени определяют время хода по перегонам и участковую скорость движения поезда по перегонам А – Б (Б – А)и Б – В (В – Б), а также техническую скорость поезда VТ на участке А – В. Все данные заносят в таблицу 8, причем расчётные значения времени берут по кривой t(S) с точностью до 0,1 мин., а принятое время для графика движения округляют до целых минут в большую сторону.

Таблица 8 – Результаты расчётов

где t1 и t2 – время хода поезда соответственно по первому и второму перегонам заданного участка, мин.;

L – длина участка, км.

При определении участковой скорости движения поезда по участкам необходимо руководствоваться формулой (30). Вместо длины всего участка L в числитель формулы (30) необходимо подставить длину соответствующего перегона А – Б (Б – А)и Б – В (В – Б), а в знаменатель ставится время хода поезда по перегону с учётом остановки поезда на станции Б и В (или А).

7.2 Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей

Этот способ менее точный, чем графический, зато существенно менее трудоёмкий. Он основан на двух допущениях:

–на каждом элементе профиля пути скорость равна установившейся для элемента данной крутизны Vравн;

–на достаточно длинном элементе профиля пути ошибки из-за первого допущения взаимно компенсируются.

При определении времени хода этим приближённым методом необходимо руководствоваться /1 – 6/, в том числе, скорость равномерного

движения поезда Vравн на каждом элементе спрямлённого профиля принимать по диаграмме ускоряющих сил в режиме тяги при соблюдении требований, изложенных в разделе 6 “Указаний”.

Для расчётного и проверяемого подъёмов величину равномерной скорости принимать равной расчётной скорости.

Все расчёты рекомендуется свести в таблицу 9.

Таблица 9 – Расчёт времени хода способом равномерных скоростей

К времени хода по перегонам, полученным при расчёте, следует добавить по 2 мин на разгон и 1 мин на замедление на станциях. Суммарное время хода поезда по участку с остановкой на ст. Б определяется по формуле

Если результат будет отличаться от времени определённым графическим способом более чем на 3 мин, то необходимо установить причину большого расхождения результатов.

8 Определение расхода энергоресурсов на тягу поездов

8.1 Расчёт расхода электроэнергии

Для определения расхода электроэнергии электровозом необходимо построить график тока, потребляемого им из контактной сети.

При построении графика тока следует руководствоваться графиком скорости V(S) и токовой характеристикой IЭ(V) электровоза, приведенной в приложении 4 /1/ (использовать внешнюю толстую линию).

Найденные значения тока для переломных точек графика V(S) и токовой характеристики нанести в масштабе (см. таблицу 7) на график, на котором уже построены графики V(S) и t(S) . Нанесённые точки соединить прямыми линиями. В результате построения получаем график IЭ(S).

В местах выключения тока кривую обрывают и проводят вертикально вниз до нуля. Включение тока показывается вертикальной линией от нуля до значения тока, соответствующего скорости движения поезда в данной точке пути.

По кривым IЭ(S) и t(S) подсчитывают расход энергии A′, затраченной электровозом на перемещение поезда по участку. Подсчёт выполняется путём суммирования расходов энергии по всем отрезкам графика тока по формуле

Все расчёты по определению расхода электроэнергии следует свести в таблицу 10.

Таблица 10 – Расход электроэнергии

Для учёта расхода электроэнергии на собственные нужды полученный расход A′ увеличивают на 2% для электровозов постоянного и на 3% – для электровозов переменного тока

Удельный расход электроэнергии подсчитывают по формуле

где a – удельный расход электроэненргии, кВт ч/(10тыс. т км).

8.2 Расход топлива тепловозами

Расход натурного топлива Е тепловозом на перемещение поезда определяется как сумма расходов топлива в режиме тяги и режиме холостого хода (для тепловоза это режимы выбега и торможения) по формуле

n

E =∑G t +qx tx , (35)

1

где G – расход топлива тепловозом в режиме тяги при соответствующей скорости движения поезда и позиции контроллера машиниста, кг/мин;

t – время работы тепловоза в режиме тяги, в течение

которого G принимается постоянным, мин;

qx – расход топлива тепловозом на холостом ходу, кг/мин; tx – время движения поезда по участку в режимах выбега и

торможения, мин.

Значение G и qx приведены на графиках расхода топлива в приложении 5 /1/. Величины G принимать для высшей позиции контроллера с учётом скорости движения и количества секций тепловоза, а qx - при средней частоте вращения коленчатого вала.

Удельный расход натурного топлива рассчитывают как расход топлива в кг на измеритель 104 т км брутто по формуле

Удельный расход натурного топлива обычно пересчитывают в удельный расход условного топлива по выражению

где э – эквивалент дизельного топлива, э = 1,43.