Тяговые расчеты

Содержание

                                                                         

Введение………………………………………………………………………2                                                                      

1. Расчет массы состава…………………………………………………..3
1. Определение массы состава по расчётному подъёму………...3
2. Проверка рассчитанной массы состава на преодоление кинетического подъёма…………………………………………5                           
3. Проверка расчетной массы состава по длине приёмоотправочных путей……………………………………...7                                       
4. Проверка расчетной массы состава на трогание с места……...8
2. Локомотивное хозяйство……………………………………………….9
1. Расположение пунктов смены локомотивных бригад…………9
2. Размещение пунктов технического обслуживания (ПТОЛ)….10
3. Составление расписания движения поездов…………………..11
4. Составление ведомости оборота локомотива…………………11
5. График оборота локомотивов (ГОЛ)…………………………..11
6. Определение основных показателей работы локомотивов…..12
7. Расчет контингента локомотивных бригад и основные показатели их работы…………………………………………...16
8. Расчет программы ремонта инвентарного парка

локомотивов…………………….……………………………….17

3. Вагонное хозяйство…………………………………………………….21
1. Расчет основных показателей использования грузовых

вагонов………………………………………………………...…21

2. Расчет количества вагонов, проходящих текущий отцепочный ремонт (ТР-1 и ТР-2) за сутки………………………………….23
3. Определение количества ремонтных мест и рабочей силы для ТР-1 и ТР-2………………………………………………………24
4. Расчет параметров вагоносборочного участка (ВСУ)………...25
5. Определение эффективности использования производственных площадей и поточных линий…………………………………...28

Приложение А…………………………………………………………………30

Приложение Б…………………………………………………………………31

Приложение В…………………………………………………………………32

Приложение Г…………………………………………………………………33

Список использованной литературы………………………………………...34                                               
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

     Тяговые расчёты являются прикладной частью теории тяги поездов и позволяют решать многочисленные практические задачи, возникающие при проектировании и эксплуатации железных дорог. К числу важнейших задач относятся:

• определение массы грузовых составов при заданном типе локомотива в соответствии с профилем и скоростью движения;
• определение необходимых параметров локомотива для обеспечения заданной пропускной и провозной способности участка;
• выбор наиболее рационального размещения станций, остановочных и раздельных пунктов при проектировании железных дорог;
• определение параметров системы энергоснабжения при электрификации железной дороги: размещение тяговых подстанций и определение их мощности, расчёт тяговой сети и другое.

     На  железнодорожном транспорте России методы производства тяговых расчётов и необходимые для их выполнения нормативы регламентируются Правилами тяговых расчётов (ПТР) для поездной работы.

     В настоящее время тяговые расчёты  выполняются преимущественно на ЭВМ по имеющимся программам в банках ВЦ и на кафедрах. Однако для математической формулировки задач необходимо понимать физическую сущность явлений, сопровождающих процесс движения поезда, и знать основные приёмы и способы тяговых расчётов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расчет  массы состава.

1.1. Определение массы состава по расчётному подъёму.

                  

     Расчетная масса состава определяется исходя из условия полного использования  мощности заданного локомотива и  кинетической энергии поезда в соответствии с нормами, установленными ПТР.

     В зависимости от характера профиля  пути железнодорожного участка расчет массы состава грузового поезда выполняется:

- по  расчетному затяжному подъему с равномерной скоростью;

-по  труднейшему подъему (кинетическому) с уменьшающейся скоростью движения с использованием кинетической энергии поезда.

     Массу состава по расчетному подъему определим  по формуле:

                                       Q=                                  (1.1)

где 52300 кгс – расчётная сила тяги данного локомотива (приведена в [1], табл. 16), для удобства расчетов выразим в Ньютонах:52300 кгс = 512887,8 Н; = 192 т – расчётная масса локомотива (приведена в [1], табл. 5, гр. «Учетная масса – максимальная»); – основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги, Н/кН; – основное удельное сопротивление движению состава (гружёных вагонов), Н/кН; = 8, 6 ‰ – расчётный подъём (задан в исходных данных); g = 9,81 м/– ускорение свободного падения.

     Основное удельное сопротивление движению локомотива по бесстыковому пути определим по формуле:

                              =1,9+0,008+0,00025,                                        (1.2)

где  – скорость электровоза (приведена в [1], табл. 16).

     = ≃2,54 (Н/кН).

     Основное удельное сопротивление движению состава по бесстыковому пути определим по формуле:

                               + ,                                             (1.3)

где и основное удельное сопротивление движению 4-осных и 8-осных вагонов, Н/кН; – весовые доли в составе соответствующих вагонов (заданны в исходных данных).

     Основное удельное сопротивление движению 4-осных вагонов на роликовых подшипниках найдем по формуле, Н/кН:

                               =0,7+                                            (1.4) где – осевая нагрузка 4-осных вагонов, которая рассчитывается по формуле:

     =,                                                      (1.5)

где средняя масса брутто 4-осных вагонов (задана исходными данными),= 4 – осность вагонов.

     ==17,5 (т).

Основное удельное сопротивление движению 4-осных вагонов на роликовых подшипниках найдем по формуле 1.4:

     =0,7+≃1,22 (Н/кН).

Основное  удельное сопротивление движению 8-осных  вагонов на роликовых подшипниках  найдем по формуле, Н/кН:

                               =0,7+                                       (1.6) где – осевая нагрузка 8-осных вагонов, которая рассчитывается по формуле 1.5 (но для 8-осных вагонов):

     ==17,5 (т),

соответственно основное удельное сопротивление движению 8-осных вагонов будет равно:

     =0,7+1,23 (Н/кН),

теперь  можно найти  основное удельное сопротивление движению состава по бесстыковому пути формула 1.3:

     + ≃1,23 (Н/кН).

     Масса состава по расчётному подъёму определяется с точностью до 50 тонн [1]формула 1.1:

     Q=5101,4 ≃ 5100 (т). 

     1.2. Проверка рассчитанной массы на преодоление

     кинетического подъема. 

     После определения массы состава при следовании по расчетному подъему с равномерной скоростью ее проверяют на возможность прохождения более крутого кинетического подъема с учетом использования кинетической энергии при движении с замедляющейся скоростью аналитическим способом.

     Аналитический способ проверки заключается в том, что определяют длину подъёма, которую поезд должен преодолеть в режиме тяги с использованием кинетической энергии при снижении скорости от наибольшей в начале скоростного подъёма до расчётной в конце его ( ) и сравнивают ее с длиной этого подъема ().

       Длину пройденных отрезков пути определяем по формуле:             

                                  =(1.7)

где 4,17 – коэффициент, учитывающий ускорение поезда, км/; – скорость поезда в конце и начале задаваемого интервала скорости на проверяемом кинетическом подъеме, км/ч; – средняя удельная равнодействующая сила, приложенная к поезду в пределах выбранного интервала скорости, Н/кН.

     Скорость  в начале кинетического подъема  принимается, исходя из анализа профиля  пути ([1] стр.110-111).

     Удельная  сила тяги определяется выражением:

     ₌                                                                                         (1.8)

где _– сила тяги, определяемая по тяговым характеристикам с точностью до 500 Н для средней скорости интервала, чтобы определить силу вычислим среднюю скорость для выбранного интервала движения:

     ν_срj = ,                                                      (1.9)

 ν_срj = =60 (км/ч),

зная среднюю  скорость выберем значение :_{=14400 кгс =141215,76 Н}≃141000 Н ([1] стр.111). Далее вычислим удельную силу тяги (формула 1.8):

     ₌ ≃2,72 (Н/кН).

     Удельная  замедляющая сила скоростей находится  по формуле:

     =,                                          (1.10)

где основные удельные сопротивления движению локомотива и состава, определяемые для средней скорости интервалов по формулам 1.2 и 1.3, Н/кН; =13,5 ‰ – кинетический подъём (значение из исходных данных).

     Согласно  формулы 1.2:

=1,9+0,008∙+0,00025= 3,28 (Н/кН) - для средней скорости.

     Согласно  формулы 1.4:

=0,7+ 1,59 (Н/кН) - для средней скорости.

     Согласно  формулы 1.6:   

=0,7+1,48 (Н/кН) - для средней скорости.

     Т.о. согласно формулы 1.3:   

=1,59∙0,1+1,48∙0,91,49 (Н/кН) - для средней скорости =>

=15,06 (Н/кН)

     По  полученным расчетам находим длины пройденных отрезков пути формула 1.7:        

     =506,89 (м);

     =439,30 (м);

     =40,21 (м).

     Отрезки пути, полученные за время снижения скорости в каждом интервале, просуммируем и сравним с длиной кинетического  подъёма:

     ∑=506,89+439,30+40,21= 986,4≃987 (м)               (1.11)

     Найденная ∑>– условие выполняется.

     Вывод: поезд с локомотивом серии  ВЛ80^р и массой состава Q=5100 тонн преодолевает кинетический подъём крутизной i_к =13,5‰ и длиной   =950 м при изменении скорости от 80 км/ч до 59 км/ч. Масса состава определена верно. 

     1.3. Проверка расчетной массы состава по длине

     приёмоотправочных путей. 

     Длина поезда на участках обращения не должна превышать полезной длины путей раздельных пунктов (с учётом допуска 10 м на неточность

установки поезда), то есть

          l_п ≤l_поп,                                                      (1.12)

     Длина поезда определяется из выражения:

  l_п = l_c + m_лl_л +10,                                              (1.13)

где l_c – длина состава, м; m_л =1– число локомотивов; l_л– длина локомотива, м.

     Длина состава равна:

     l_c = l₄n₄ + l₈n₈,                                                (1.14)

где n_i – число однотипных вагонов в составе; l_j– длина вагонов cсоответствующего типа [1,табл.12].

     Количество  вагонов по типам определяется по формуле:

     =,                                                    (1.15)

где – средняя для однотипной группы масса вагона (= 70 т; =140 т; – доля (по массе) однотипных вагонов в составе (=0,1; =0,9),

= ∙0,1=7,29 (у.в.);

= ∙0,9=32,79 (у.в.).

     Найдем  длину состава (формула 1.14):

l_c =14∙7,29+20∙32,79≃758 (м).

     Соответственно  длина поезда, согласно формулы 1.13 равна:

l_п =758+1∙33+10=801 (м).

     l_поп= 1250 м (согласно исходным данным)=> l_п< l_поп, отсюда вывод: поезд массой Q=5100 т с локомотивом серии ВЛ80^р размещается на приёмоотправочном пути длиной l_поп=1250 м. Масса состава определена верно. 

1.4. Проверка расчетной массы состава на трогание

поезда  с места.

    

     Одним из трудных режимов работы локомотива, когда используется его полная мощность и максимальные токи в тяговых двигателях, является трогание на остановочных пунктах (станциях).

     Масса состава при трогании определяется по формуле:

     = – P,                                                (1.16)

где = 69080 кгс=677443,38 Н– сила тяги локомотива при трогании с места ([1] табл.17); – удельное сопротивление поезда при трогании с места (на площадке), Н/кН; – крутизна элемента участка пути одной из станций, наиболее трудного при трогании,.

     Удельное  сопротивление движению определяется по формуле:

                   =  + ,                                         (1.17)

где – удельное сопротивление движению при трогании поезда с места поезда с 4-осными или 8-осными вагонами, Н/кН.

     Для вагонов с подшипниками качения:

     =                                                          (1.18)

где – нагрузка на ось 4-осного или 8-осного вагона, рассчитанная по формуле 1.5,

= =1,14 (Н/кН);

= =1,14 (Н/кН),

вычислим  удельное сопротивление движению по формуле 1.17:

=1,140,1+1,14∙0,9 =1,14 (Н/кН),

= – 192≃32077 (т).      

Сравним массу состава  =32077 тонн с расчетной массой Q =5100 тонн:

> Q, то есть трогание поезда с места с массой состава Q =5100 т локомотивом серии ВЛ80^р возможно на всех раздельных пунктах данного участка. 

2. Локомотивное  хозяйство.

 

     На  заданном участке принимается кольцевой  способ обслуживания поездов локомотивами при сменном способе обслуживания локомотивов бригадами, который  является основным на железных дорогах  России. Длина участка обращения  локомотивов при этом ограничивается наибольшим допустимым временем непрерывной  работы локомотивных бригад. 

2.1. Расположение пунктов смены локомотивных бригад. 

     Необходимость организации промежуточных пунктов  смены локомотивных бригад на участках А-Б и А-В определяется исходя из времени следования поездов по этим участкам.

     Время следования поезда по участку устанавливается  по заданной протяженности участков и участковой скорости: 

      Для четного направления:=, =,

                  (2.1)

     Для нечетного направления:=, =,

где  , – участковые скорости в четном и нечетном направлениях, км/ч (исходные данные).

     Вычислим:

     Для четного направления:=≃8,2 (ч.), =≃10,8 (ч.);

                 

     Для нечетного направления:==8,4 (ч.), ==6,4 (ч.).

     Для каждого участка выбираем максимальное время следования – участок Б-А  t= 8,2 ч, участок А-В t=10,8 ч. Т.о. на каждом участке по одному пункту смены локомотивных бригад (ст. Г и Д). 
 

     2.2. Размещение пунктов технического обслуживания (ПТОЛ). 

     Для поддержания локомотивов в исправном  состоянии при сменном способе  их обслуживания локомотивными бригадами  важнейшую роль играет техническое  обслуживание ТО-2 (технический осмотр), периодичность которого устанавливается  исходя из условий эксплуатации и  протяженности плеч обращения при  безусловном обеспечении безопасности движения, но не реже, чем через 48-72 ч. Продолжительность

ТО-2 устанавливается  указаниями МПС и для грузового электровоза ВЛ80^р равна  1,0 ч.

     При кольцевом способе обслуживания поездов локомотивами ТО-2 целесообразно  выполнять в пунктах оборота (Б  и В), а также экипировку локомотивов песком и смазочными материалами. При этом необходимо учитывать, что пробег локомотивов между экипировками ограничивается необходимостью пополнения запасов песка и смазочных материалов.

     Наибольший  пробег локомотива между пунктами снабжения песком Lп составит:

     Lп  = ∙,                                                       (2.2)

где 0,9 – коэффициент, учитывающий 10%-ный ''страховой'' остаток песка в бункерах; - расчетная вместимость песочных бункеров, =4,0 м³ (равна ВЛ80^к, табл. 2.1 [2]); Q - масса состава (расчетные данные), т; - удельная норма расхода песка, м³/1млн. ткм брутто (равна  ВЛ80^к, табл. 2.2 [2]).

Lп = ∙1412 (км)

     Т.о  целесообразно разместить экипировочные устройства в пунктах оборота на конечных станциях (Б и В).

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

3. Составление расписания движения поездов.

 

       Для составления расписания движения  поездов (приложение А) на участке используются данные табл. Б1 [2]. Время прибытия поездов на участковые станции определяется путем прибавления времени следования поезда по участку (Б-А, А-В, В-А, А-Б) к времени отправления поездов с участковых станций. Время стоянки поездов на станции основного депо А принимаю равным 30 мин.  

4. . Составление ведомости оборота локомотива.

 

     Расписание  движения поездов является исходным документом при

составлении ведомостей работы локомотивов, приписанных  к основному депо А. При составлении ведомостей (приложения Б, В) предусмотрено наиболее рациональное использование локомотивов при выполнении заданных размеров движения.  

5. График  оборота локомотивов (ГОЛ).

 

     График является планом работы всех подразделений локомотивного

хозяйства. Для построения графика оборота  локомотивов предварительно разрабатыается сетка графика, состоящая из 24 вертикальных делений, соответствующих суточному числу часов, и горизонтальных строк, каждая из которых соответствует суткам работы одного локомотива. На сетке графика по горизонтальным строкам прямой линией обозначено время следования локомотива с поездом от станции основного депо до пункта оборота и обратно. В начале и конце отрезка, изображающего следование поезда указано время отправления и прибытия локомотива с поездом на станции; над отрезками проставлены номера поездов. 

6. Определение основных показателей  работы локомотивов.

 

Для оценки работы линейных звеньев локомотивного  хозяйства введены

количественные (объемные) и качественные показатели.

Количественные  показатели:

- пробег локомотивов,  лок.-км;

- объем перевозок (работа локомотива), т∙км брутто;

- работа локомотивов,  лок.-ч.

Качественные  показатели:

- скорости движения, км/ч;

- средняя масса  поезда брутто, т;

- среднесуточный  пробег, км/ч/сут;

- оборот локомотива, ч/сут;

- производительность  локомотива, т∙км брутто/ сут;

- полный оборот  локомотива, ч;

- коэффициент  потребности локомотивов;

- время полезной работы, ч/сут;

- время работы  локомотива в чистом движении, ч;

- бюджет времени локомотива, ч. или %.

     Годовой пробег локомотивов, обслуживающих заданный участок обращения, км,

    Lг = 365(LБ-А+LА-В) 2n,                                           (2.3)

где LБ-А, LА-В – длины заданных участков (исходные данные); n – размеры движения, пар поездов/сутки (табл. Б1 [2]).

Lг = 365(320+420) 2∙11=5942200 (км).