Тяговые расчеты поездной работы на электрифицированном участке

Диаграмма Удельных результир сил поезда.cdw

ТЭТ.doc

Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Уральский государственный университет путей сообщения
Электромеханический факультет
Кафедра «Электрическая тяга»
Дисциплина «Теория электрической тяги»
«Тяговые расчеты электрифицированного участка»
Индивидуальные исходные данные
2 Индивидуальные данные3
Анализ исходных данных5
1 Основные технические данные и характеристики электровоза 2ЭС105
2 Анализ спрямленного профиля пути6
1 Расчет критической массы состава7
2 Проверка критической массы состава по условию взятию поезда с места8
3 Проверка массы состава по размещению на станционных путях9
4 Выбор расчетной массы состава10
Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда11
Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках16
Построение кривых движения поезда19
Расход электроэнергии по механической работе совершённой ТЭД.21
Анализ полученных результатов движения поезда на участке24
1 Эквивалентный профиль пути железнодорожного участка24
2 Основные параметры энергетического паспорта пути железнодорожного участка26
3 Анализ использования мощности электровоза29
Список использованных источников32
1.1 Участок Свердловск–Сорт – Первоуральск.
1.2 Расположение осей станционных путей следующее:
Наименование раздельных пунктов
Положение оси станции км
Расстояние до светофора м
Допустимые скорости кмч
Участок Екатеринбург–Сорт – Шаля
1.3 Допустимый тормозной путь при экстренном торможении –1200 м.
1.4 Расчетный тормозной коэффициент поезда – 033.
1.5 Тормозные колодки – чугунные.
2 Индивидуальные данные
Таблица А.1 – Основные технические данные электровозов
2.2 Вагонный состав поезда
Доля (по массе) восьмиосных (α8) и четырехосных (α4) вагонов в составе поезда
Масса в тоннах приходящихся на ось колесной пары соответственно
Анализ исходных данных
1 Основные технические данные и характеристики электровоза 2ЭС10
Основные технические данные и характеристики электровоза определяем по заданной его серии из ПТР [1].
Таблица 2.1 – Основные технические данные электровозов
Таблица 2.2 – Ограничение тяговых характеристик электровоза 2ЭС10
по сцеплению (Fк = Fсц max)
Таблица 2.3 – Ограничение тяговых характеристик электровоза 2ЭС10
по длительной мощности (Pэ. = const)
2 Анализ спрямленного профиля пути
Анализ заданного профиля пути участка заключается в следующем:
– расчетный подъем для определения критической массы состава – элемент 91 (L = 5300 м
– станция на которой будет проверяться критическая масса состава по условию взятия поезда с места – станция Свердловск–Сорт ;
– наибольший спуск на котором будет решаться тормозная задача – элемент 27 (L = 5300 м i = –67 ) .
Определение расчетной массы состава
1 Расчет критической массы состава
Критическая масса состава mскр рассчитывается по формуле
где Fкр – расчетная сила тяги электровоза Fкр = 583 кН;
g – ускорение свободного падения g = 981 мс2;
wо – удельное основное сопротивление движению электровоза при езде под
w0 – удельное основное сопротивление движению состава НкН.
Для всех серий электровозов величину wо рассчитывают по формуле
где V – скорость движения V = Vр = 508 кмч;
Для состава сформированного из четырехосных вагонов величину w0 рассчитывают по формуле
где w04 – удельное основное сопротивление движению четырехосных
wо8 – удельное основное сопротивление движению восьмиосных
Удельное основное сопротивление движению груженых четырехосных и восьмиосных вагонов определяют по формулам
2 Проверка критической массы состава по условию взятию поезда с места
Критическая масса состава должна быть меньше массы mстр полученной по формуле
где mстр – масса состава по условию взятия поезда с места т;
Fктр – сила тяги электровоза при трогании поезда с места Fктр = 799000 Н;
wтр – удельное основное сопротивление движению состава при трогании
iтр – уклон станционного пути на котором происходит трогание поезда
Удельное основное сопротивление движению при трогании поезда с места для вагонов на роликовых подшипниках
где m0i – масса приходящаяся на ось вагона i-того типа т.
Для состава из четырехосных и восьмиосных вагонов wтр
Таким образом критическая масса состава равная 5500т меньше массы состава по условию трогания поезда с места равной 69329т.
3 Проверка массы состава по размещению на станционных путях
Длина поезда не должна превышать полезной длины приемоотправочных путей на участках обращения данного поезда (с учетом допуска 10 м на установку поезда).
nл - число локомотивов.
li - длина вагона i-го типа м.
В курсовом проекте принимается l4 = 14 м l8 = 21 м.
mi - масса одного вагона i-го типа т.
4 Выбор расчетной массы состава
Для дальнейших расчетов принимается ее наименьшее значение.
Принимаем mс = 5500 т.
Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда
Для получения в дальнейшем кривых движения поезда графическим способом необходимо предварительно рассчитать удельные результирующие силы действующие на поезд при движении его по прямому и горизонтальному участку пути.
Диаграмма удельных результирующих сил трех возможных режимов ведения поезда: тяги – fт(V) выбега – fв(V) служебного механического торможения – fслт(V) изображена на рисунке А.1 приложения А.
в режиме служебного механического торможения
где fк - удельная сила тяги НкН;
w0 - удельное основное сопротивление движению поезда при работе
электровоза под током НкН;
w0Х - удельное основное сопротивление движению поезда при работе
электровоза без тока НкН;
bт - удельная тормозная сила при механическом торможении НкН.
где wХ - удельное основное сопротивление движению электровоза при работе
Fк - сила тяги электровоза Н;
jкр - расчетный коэффициент трения колодок о бандаж;
uр - расчетный тормозной коэффициент поезда равный 033.
Для всех серий электровозов
Для чугунных тормозных колодок
Расчет значений удельных сил поезда выполняют для ряда скоростей движения с интервалом 10 кмч в диапазоне от нуля до конструкционной скорости.
Пример расчета по выражениям (4.1 – 4.9) приведем для скорости Vр=508 кмч.
Расчетный коэффициент трения колодок о бандаж
Удельная тормозная сила при механическом торможении
Удельное основное сопротивление движению электровоза при работе
Удельное основное сопротивление движению поезда при работе
электровоза под током
Удельное основное сопротивление движению поезда при работе
электровоза без тока
В режиме служебного механического торможения
Аналогичный расчет для скоростей в диапазоне от нуля до конструкционной скорости приведен в таблицах (4.1 - 4.5).
Таблица 4.1 – Расчёт удельного основного сопротивления движению поезда
при работе электровоза под током
Таблица 4.4 – Удельные результирующие в режиме выбега
Таблица 4.5 – Удельная результирующая сила в режиме служебного
механичского торможения
Таблица 4.6 – Удельные силы в режиме тяги
При построении диаграммы удельных результирующих сил поезда использованы следующие масштабы:
Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках
Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках производится с целью недопущения проследования поездом участков пути имеющих спуски со скоростями движения превышающими допустимые значения по тормозным средствам поезда. Такая задача называется тормозной задачей и решается путем расчета режима экстренного торможения поезда когда по заданным значениям тормозного пути Sт профиля пути (в данном случае величины спуска) iс и тормозным средствам поезда bт определяется максимально допустимое значение скорости начала торможения Vнт
Полный тормозной путь Sт м имеет две составляющие
где Sп – подготовительный тормозной путь м;
Sд – действительный тормозной путь м.
Путь Sп пройденный поездом за время подготовки тормозов к действию находится по формуле
где Vнт – скорость движения поезда в момент начала торможения кмч;
tп – время подготовки тормозов к действию с.
Количество осей в составе определяется по формуле
В зависимости от количества осей в грузовом составе N0 время находят по эмпирической формуле
где ic – значение спуска на котором решается тормозная задача .
Расчет значений подготовительного тормозного пути Sп выполняем по (5.2) с учетом (5.4). Пример расчета приведем для расчетной скорости Vр=508 кмч.
Время подготовки тормозов к действию
Путь Sп пройденный поездом за время подготовки тормозов к действию
Аналогичный расчет для скоростей в диапазоне от нуля до конструкционной скорости приведен в таблицах 5.1.
Зависимость действительного тормозного пути от скорости начала торможения Sд(Vнт) определяют путем решения графическим методом МПС основного уравнения движения поезда в режиме его экстренного торможения когда удельная равнодействующая сила поезда fэкст
Таблица 5.1 – Зависимость удельной равнодействующей силы поезда в
режиме экстренного торможения от скорости и числа осей
Зависимость действительного тормозного пути от скорости начала торможения Sд(Vнт) определяют путем решения графическим методом МПС которая представлена в приложении Б.
Анализируя зависимости изображенные на приложении Б отметим что зависимость Sп(Vнт) начинается в начале заданного тормозного пути и имеет нарастающий характер а зависимость Sд(Vнт) заканчивается в конце заданного тормозного пути и имеет убывающий характер. Зависимости на интервале тормозного пути пересекаются а точка их пересечения есть решение тормозной задачи т.е. Vдоп=81 кмч при максимальном уклоне профиля пути.
При решении тормозной задачи использованы следующие масштабы:
Построение кривых движения поезда
Кривые движения поезда V(S) и t(S) – это зависимости соответственно скорости движения поезда и времени его хода от пути. Эти кривые получают в результате решения основных дифференциальных уравнений движения поезда:
где V - скорость движения поезда кмч;
S - путь пройденный поездом км;
f - удельная результирующая сила действующая на поезд НкН;
t - время движения поезда ч.
Значения f определены по (4.1) (4.2) или (4.3) в зависимости от режима ведения поезда приведены в соответствующих таблицах и на диаграмме удельных результирующих сил поезда f(V).
В курсовом проекте использован графический способ интегрирования уравнений (6.1) (6.2) – способ МПС [1]. При этом сначала строят кривую скорости V(S) a затем кривую времени t(S) изображенные в приложении В.
При решении уравнения (6.2) исходные данные берутся из диаграммы f(V) масштабы величин f и V для которой приняты в разделе 4 то масштаб пути для кривой V(S) определяется однозначно
Масштаб времени mt в курсовом проекте принят равным 10 мммин.
По результатам построения кривых движения ведения поезда по участку определяем:
- выполнение заданного алгоритма ведения поезда по участку;
- правильность выбранного расчетного подъема;
- время затраченное поездом на преодоление участка;
- техническую скорость движения поезда
– участковую скорость движения поезда
где Lуч – длина участка км;
Туч – полное время нахождения поезда по участке мин;
Тчх – чистое время хода поезда по участку;
Расход электроэнергии по механической работе совершённой ТЭД.
Конкретное значение удельного расхода электроэнергии зависит от множества случайных факторов: технического состояния пути и подвижного состава времени года погодных условий характера груза квалификации локомотивной бригады и поездного диспетчера реализуемого значение технической скорости движения поезда и т.д.
Механическая энергия
По результатам формул (7.1) (7.2) и (7.3) составляется таблица 7.1.
Таблица 7.1 – Удельный расход электроэнергии
Продолжение таблицы 7.1 – Удельный расход электроэнергии
Расход электроэнергии
Удельный расход электроэнергии определяется по выражению
Анализ полученных результатов движения поезда на участке
1 Эквивалентный профиль пути железнодорожного участка
– составляющая эквивалентного уклона определяемая геометрическими параметрами профиля участка
– значение вредного эквивалентного спуска участка
– значение эквивалентного подъема участка
Таблиц 8.1 – Анализ профиля участка Свердловск–Сорт – Первоуральск
Вредный эквивалентный спуск участка:
Эквивалентный подъем участка:
Составляющая эквивалентного уклона:
Эквивалентный уклон участка:
2 Основные параметры энергетического паспорта пути железнодорожного участка
Коэфициент рекуперации без учета потерь в питающей сети:
Удельный расход электроэнергии определяемый основным сопротивлениям движения поезда и геометрическими параметрами профиля пути
Дополнительные параметры
Таблица 8.2– Энергетический паспорт
3 Анализ использования мощности электровоза
Для анализа нужно построить расчетную тяговую характеристику ограничение по сцеплению а также тяговую характеристику при постоянной мощности и кривую полного сопротивления движения поезда.
Полное сопротивление движению поезда равно
Wk (V) = g mскр (w0(V)+iэкв) (10.3)
Таблица 8.3 – Результаты расчета полного сопротивление движению
Анализ использования мощности электровоза изображен на рисунке 8.1
Рисунок 8.1– Анализ использованной мощности элекровозом
При следовании без остановки
Можно сделать вывод что мощность электровоза при следовании без остановки была использована на 571 % из-за сложных и многочисленных подъемов участка электровоз не может разогнаться тем самым не реализовав полную мощность.
Анализ по кривым движения поезда:
– при решении тормозной задачи установлено ограничение скорости 78 кмч на спуске -10.
– техническая скорость при движении без остановки – 35кмч. Участковая скорость при движении с остановкой – 5477 кмч.
– мощность электровоза при следовании без остановки была использована на 571 % из-за сложных и многочисленных подъемов участка электровоз не может разогнаться тем самым не реализовав полную мощность.
Список использованных источников
Правила тяговых расчетов для поездной работы (ПТР). – М.: Транспорт 1985. – 287 с.
Бегагоин Э.И. Пампурин И.Н. Шамаева В.Я. Тяговые расчеты поездной работы на электрифицированном участке. Методическое руководство к курсовому проекту. – Екатеринбург: УрГУПС 2006. – 24 с.
Низов А.С. Пяткова А.Г. Основные требования к содержанию и оформлению дипломных проектов. Методические указания. – Екатеринбург
Диаграммы удельных равнодействующих сил поезда.
Решение тормозной задачи.
Построение зависимости v(s) t(s).

0.frw

10.frw

2.frw