2. Построение графика движения поездов и его статистическая обработка.

2.1. Количество перевозимых грузов в сутки

Количество перевозимых грузов в сутки с учетом коэффициентов неравномерности на пятый год эксплуатации определено по формуле:

,

где Р₅ – количество перевозимых грузов на пятый год эксплуатации,т;

к_м, к_с – заданные коэффициенты неравномерности количества перевозимых грузов соответственно по месяцам и суткам;

12 – число месяцев в году;

30 – число дней в месяце.

Р_5с = т.

2.2. Количество пар поездов в сутки

Количество пар поездов в сутки на пятый год эксплуатации определено по формуле:

,

где величины _и Q_з берутся из задания к курсовому проекту.

N_5с = пар поездов.

2.3. Время хода поезда по межподстанционной зоне

Время хода измеряется в мин. и определено по формуле:

,

где L - расстояние между тяговыми подстанциями.

t_п =

2.4. График движения поездов

График движения поездов построен на период, равный 12 часам, для числа пар поездов N_5с/2. Поезда расположены в графике произвольно, но интервал попутного следования учтен. В графике предусмотрено технологическое окно, создано неравномерное распределение поездов во времени. Начало движения поездов в четном и нечетном направлениях взято произвольно.

График движения поездов и кривые потребляемого токов построены с соблюдением масштабов:

времени 1 мин  1 мм;

расстояния 1 км  10 мм;

тока 1 А  0,1 мм при постоянном токе.

После построения произведено равномерное сечение графика движения поездов через 10 мин и в каждом сечении подсчитано число поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне.

Определено число схем каждого типа:

m₀ = 4  на зоне питания нет поездов;

m₁ = 3  на зоне питания один поезд;

m₂ = 14  на зоне питания два поезда;

m₃ = 24  на зоне питания три поезда;

m₄ = 22  на зоне питания четыре поезда;

m₅ = 5  на зоне питания пять поездов;

Вероятности появления одновременно 0, 1, 2, 3, 4, 5 поездов соответственно равны:

= 0,055; = 0,0416; = 0,194;

= 0,333; = 0,305; = 0,0694;

По результатам расчета построена гистограмма распределения числа поездов, представленная на рис.2.

ГИСТОГРАММА

распределения числа поездов

Рис.2

3. Расчет необходимых электрических величин.

3.1. Метод равномерного сечения графика

Для расчета схем с одним поездом межподстанционная зона разделена на 10 одинаковых отрезков.

Для каждой мгновенной схемы рассчитаны токи фидеров, плеч питания, тяговых подстанций, потери напряжения до поездов, потери мощности в целом для схемы. Результаты расчета представлены в табл. 3 для схем с одним поездом и в табл.4 для схем с большим числом поездов. В таблице приняты следующие обозначения:

i_n1, i_n2, i_n3 – мгновенные токи поездов, получены по кривым

потребляемого тока для каждого положения поездов;

i_A11, i_A21, i_Б31, i_Б41 – доли токов первого поезда, приходящихся на подстанций А и Б, получены с использованием номограммы;

i_A12, i_A22, i_Б32,i_Б42 – то же для второго поезда и т.д.;

i_A1, i_A2, i_Б3, i_Б4 – токи фидеров;

i_A, i_Б – токи тяговых подстанций.

С учетом равномерного расположения тяговых подстанций и одинаковых кривых потребляемого тока в межподстанционных зонах принято:

i_Б = i_A1 + i_A2 + i_Б3 + i_Б4.

u_пч, u_пн – потери напряжения, соответственно до четного и нечетного поездов.

р – потери мощности в тяговой сети, определены для одного поезда

отдельно для чётного и нечётного поездов, а для схем с большим числом поездов в целом для мгновенной схемы.

Распределение токов поездов по фидерам произведено с помощью номограммы, которая показывает относительную долю тока поезда, приходящуюся на фидер. В табл. 3 и табл.4 занесены абсолютные значения токов, получены умножением тока поезда на его долю.

По полученным мгновенным значениям на зоне питания для одного поезда вычислены :

средние токи

; .

квадраты эффективных токов

; .

средние потери напряжения до поезда

; .

средние потери мощности

; ,

где k – число мгновенных схем.

Необходимые величины для табл.5 (более одного поезда) определяются как математические ожидания:

Максимальное мгновенное значение тока фидера I_м выбираем из табл.5, как наибольшее из мгновенных значений; оно получилось равным

I_м = 854,05 А.

Среднеквадратический ток наиболее загруженного фидера определен из соотношения:

для максимально загруженного фидера при максимальном числе поездов, одновременно находящихся на зоне питания.

Примеры расчета мгновенных схем.

1.Схема с одним поездом (на примере схемы с четным поездом, находящимся на расстоянии 3 км от подстанции А)

Рис.3

Расчеты:

;

2. Схема с более чем одним поездом (на примере схемы с двумя поездами, сечение №57)

Рис.4

Расчеты:

3.2. Аналитический метод расчета

Для расчёта необходимы следующие величины:

 средние и эффективные токи одиночно следующих поездов четного и нечетного направлений: I_пч,ср, I_пн,ср, I_пч,э, I_пн,э;

 средние числа поездов, одновременно находящихся на зоне питания в четном и нечетном направлениях.

С учетом принятого условия, что количества перевозимых грузов по направлениям одинаковы, числа поездов, одновременно находящихся на зоне питания в четном и нечетном направлениях, равны:

3.2.1. Средние токи поездов

Средние токи поездов приняты равными значениям, полученным в табл.4.

Результирующий средний ток поезда

3.2.2. Эффективные токи поездов

Эффективные токи поездов взяты из табл.4. Результирующий среднеквадратичный ток поезда определён из соотношения:

А².

3.2.3. Среднее число поездов

Среднее число поездов, одновременно находящихся на межподстан- ционной зоне:

где Т – период графика, равный 720 мин.

3.2.4. Средний и эффективный токи подстанции Б при следовании одиночных поездов в чётном и нечётном направлениях

Указанные величины определены по данным табл. 4. В данной работе кривые потребления тока на всех межподстанционных зонах приняты одинаковыми, поэтому для расчётов токов подстанции Б использованы равенства:

I_А1 = I_Б1, I_А2 = I_Б2,

Ток подстанции Б от поездов, следующих по межподстанционной зоне АБ, равен сумме токов двух фидеров:

= I_Б3 + I_Б4,

Ток подстанции Б от поездов, проходящих по следующей межподстан- ционной зоне:

= I_Б1 + I_Б2 = I_А1 + I_А2,

В результате средний ток подстанции Б от одиночного поезда равен соответствующему среднему току поезда I_пч,ср и I_пн,ср, а среднеквадратичный ток  соответственно среднеквадратичным токам I_пч,э и I_пн,э.

Средний ток подстанции Б при равных по длине межподстанционных зонах для чётного и нечётного поездов равен:

I_Б,ср1 = А ,

I_Б,ср1 А.

Квадрат эффективного тока подстанции Б от чётного и нечётного поездов:

I²_Б,э1 = ,

I²_{Б,э1 .}