Раздел 1. Тяга поездов

1.1.Область применения

В теории тяги изучается движение поездов, которое можно разделить на:

- управляемое - движение вдоль ж.-д. пути от силы тяги;

- неуправляемое - которое можно разложить по вдоль вертикальной оси - подпрыгивание;

вокруг - виляние; вдоль горизонтальной оси поезда - подергивание; перпендикулярно оси - боковой откос, галопирование.

Поезд - это механическая система. Тяговые расчеты базируются на курсе теоретической механики. Физическая модель (поезд) заменяется на расчетную схему. Моделирование - это замена физической модели на математическую, то есть с использованием формул. Моделирование нужно для того, чтобы облегчить тяговые расчеты. Тяговые расчеты - это расчетная часть раздела «тяга поездов». Такое упрощение позволяет использовать приближенные методы расчета. Тяговые расчеты- научная дисциплина, которая позволяет:

• сделать выбор типа локомотива, для заданного участка;

• рассчитать массу состава;

• определить время хода поезда по участкам;

• выбрать оптимальные режимы движения поездов;

• определить потребность в тормозных средствах;

• определить расход электроэнергии электровозами и расход топлива тепловозами на тягу поездов;

• рассчитать мощность тяговых подстанций и их расположение;

• обосновать требования к путейцам, вагонникам с целью уменьшения сопротивления движению;

• разработать графики движения поездов;

- выполнить изыскание и проектирование железных дорог.

1.2. Силы, действующие на поезд

В механической системе поезда имеются связи между телами (вагонами и локомотивом); упругие связи - это связь между ЕПС (единица подвижного состава) за счет пружин в автосцепке; жесткие связи - это связь колес с рельсами.

На поезд действует много сил. Они разные по природе, величине, по месту приложения и по направлению действия. И все они влияют на движение. Из шести степеней свободы выбираем одну, так как рассматриваем управляемое движение вдоль пути. В теории тяги поездов движение поезда рассматривается только вдоль рельсов и как поступательное движение: то есть все точки системы (вагоны и локомотивы) движутся одинаково, поступательно с одной скоростью. По этому, движение поезда можно рассматривать, как движение одной точки центра тяжести поезда, к которому приложены все внешние силы и сосредоточена вся масса поезда.

На поезд действуют внутренние и внешние силы, но внутренние силы парные, как силы действия и противодействия. Сумма всех внутренних сил равна нулю и, следовательно, внутренние силы не влияют на движение поезда. Следовательно, движение поезда производится только за счет внешних сил.

Физическая модель поезда представляется: движение поезда определяется как движение точки (центра тяжести), в которой сосредоточена вся масса поезда и к которой приложены все внешние силы, действующие как в направлении движения, так и в противоположном направлении. Различают следующие силы:

- сила тяги (Fk);

- сила сопротивления движению (Wk);

- тормозная сила (Вт).

Сила тяги - это внешняя управляемая движущая сила, созданная локомотивом и приложенная к ободу колеса, в зоне касания с рельсом.

Сила сопротивления движения - это совокупность всех неуправляемых сил, возникших в процессе движения, приложенных к ободу колеса и действующая в направлении противоположном движению.

Тормозная сила - это внешняя управляемая сила, созданная тормозными средствами поезда во взаимодействии с рельсами, приложенные к ободу колеса и направленная в направлении противоположном движению. В зависимости от приложенных сил, различают три режима движения локомотива:

- Fk , Wk- режим тяги ;

- Wk- режим холостого хода (выбег);

- Wk, Вт- режим торможения.

От соотношения сил в режиме тяги можно различить: Если,

Fk > Wk - ускоренное движение поезда;

, .- ;_ ■-.

Fk = Wk - равномерное движении поезда;

Fk < Wk - равнозамедленное движение поезда.