реферат. Отчет по производственной практике, научноисследовательской работе На тему Применение современных локомотивов на модернизированных участках железнодорожных линий. Подробные тяговые расчеты
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
1 РОСЖЕЛДОР Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО РГУПС) _______________________________________________________________ Кафедра: «Путь и путевое хозяйство» Отчет по производственной практике, научно-исследовательской работе На тему: «Применение современных локомотивов на модернизированных участках железнодорожных линий. Подробные тяговые расчеты» Выполнил студент группы СУВ-5-192 А.Е. Романенко Проверил старший научный сотрудник к.т.н., доцент В.Л. Шаповалов Ростов-на-Дону 2021 г 2 Содержание Введение……………………………………………………………………………3 1 Усиление мощности при модернизации железных дорог……………………4 2 Мероприятия по модернизации железнодорожных линий….……………….8 3 Обоснование модернизации участка железнодорожной линии …………………………………………………………………………………….. 14 4 Применение современных локомотивов при модернизации железнодорожной линии……………………………………………………………………………….18 5 Определение времени хода на расчетном перегоне для выбранных типов локомотивов……………………………………………………………………..21 Заключение………………………………………………………………………33 Список использованных источников…………………………………………..34 3 Введение Потребность в переустройстве (усилении мощности) трассы железнодорожной линии может возникать в связи с изменением природной окружающей среды, участка трассы, социально-экономической обстановки, отрасли, ситуации в масштабе страны. Так же целесообразность модернизации железной линии необходима для наиболее эффективного научно-технического потенциала отрасли. Усиление мощности трассы в масштабе сети железных дорог также может осуществляться в связи с возможностью научно- технического прогресса, который позволяет открывать качественно новые возможности для развития железнодорожного транспорта в целом. Главная задача усиления мощности железных дорог, находящихся в эксплуатации – это увеличение технико-экономических показателей , а также повышение мощности железнодорожной линии при необходимом росте потребных перевозок. Самый распространенный вид переустройства железнодорожных магистралей является усиление мощности для освоения увеличивающихся объемов перевозок. Проект усиления мощности железнодорожной линии начинают с нахождения лимитирующих перегонов, которые в процессе эксплуатации ограничивают пропускную способность участка трассы, находят год «исчерпания мощности» при данном состоянии участка, в последующем намечают схемы наращивания мощности при различных технических состояниях. Данные схемы предусматривают постепенное поэтапное увеличение провозной и пропускной способности, увеличение мощности отдельных устройств (например, применение более мощных локомотивов). 4 1 Усиление мощности при переустройстве железных дорог Основные задачи при проектировании переустройства железнодорожной линии с этапным наращиванием мощности заключается в следующем: 1. Увеличение скоростей движения поездов. 2. Увеличение провозной и пропускной способности трассы за счет строительства дополнительных путей, разъездов, электрификации железнодорожной линии, применения более мощных локомотивов. 3. Возможность пропуска грузовых поездов с повышенной массой состава. 4. Эффективное освоение в заданном промежутке времени возрастающих перевозок. 5. Оптимизация экономических расходов на содержание пути, перевозочных процессов, устройств и сооружений, подвижного состава и пр. 6. Увеличение конкурентоспособности железнодорожных перевозок с прочими видами транспорта. Проект переустройства железнодорожной линии представляет собой упорядоченный комплекс решений, согласно которому достигаются поставленные цели и задачи развития железнодорожной магистрали с учетом денежных вложений, трудовых ресурсов и времени, а также экономического окружения. При этом проект переустройства предполагает разработку необходимых проектных материалов и носит действенный и системно-целевой характер. Проект переустройства железнодорожных линии значительно отличается сложность и масштабом от реконструкции отдельных устройств и сооружений до многоэтапной, комплексной модернизации, развития железнодорожной станции, направления, магистрали до региональной сети железных дорог. 5 Проект переустройства железнодорожной магистрали – это упорядоченный комплекс проектных решений, результатом которых достигается поставленные цели и задачи. Оценка экономического эффекта от переустройства происходит за счет соотношения полученного результата и необходимых затрат. В большинстве случаев при оценке эффективности переустройства железнодорожной магистрали принимают минимум приведенных расходов на содержание, переустройство и эксплуатацию. В нормативной документации «Указания по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте» в качестве рекомендуемых показателей экономической эффективности принимают: чистый денежный поток (дисконтированный), инвестиционные расходы, индекс доходности, внутренняя норма доходности, сроки окупаемости, бюджетная и социальная обоснованность проектов. С точки зрения технологического характера, частными показателями являются: увеличение массы состава, скорости движения поездов, сокращение времени хода поезда до остановки, а также прочими показателями при эксплуатации переустраиваемой железнодорожной линии. Самый распространенный вид переустройства железнодорожных магистралей является усиление мощности для освоения увеличивающихся объемов перевозок. Развитие устройств вагонного и локомотивного хозяйства, станций, разъездов, других хозяйств планируют исходя из необходимой провозной и пропускной способности перегонов. Данный проект предусматривает согласованную мощность элементов железнодорожной линии и всех подсистем. Более сложным случаем по сравнению с усилением мощности линии является разработка проекта развития железнодорожного направления или транспортного коридора, поскольку такие транспортные системы представляют собой одно или несколько параллельных (альтернативных для перевозки грузов 6 и пассажиров) железнодорожных сообщений (магистралей), связывающих крупные населенные пункты с развитой промышленностью. Эти магистрали, как правило, связаны соединительными железнодорожными линиями. Кроме того, к ним могут примыкать тупиковые железнодорожные линии. Разработка проектов развития железнодорожных направлений и транспортных коридоров обычно отличается большим многообразием допустимых вариантов и трудоемкостью оценки проектных решений и, как правило, отсутствием полной информации на ранних стадиях проектирования. Поэтому в традиционной (существующей) технологии разработки таких проектов исходная задача, как правило, распадается на частные задачи согласованного поэтапного повышения пропускной и провозной способности железнодорожных линий (магистралей), входящих в конкретную транспортную систему. Таким образом, формируется комплексное решение по развитию мощности данной системы. Таким образом, существующая технология проектирования усиления мощности железнодорожного направления, транспортного коридора или полигона базируется на разработке проектов развития мощности отдельных железнодорожных линий (магистралей), входящих в данную транспортную систему. Задача развития мощности региональной сети железных дорог или всей сети железных дорог России качественно отличается от разработки проектов развития рассмотренных выше транспортных систем. Одно из принципиальных отличий данной задачи состоит в необходимости формирования и обоснования трех взаимно согласованных планов для строительства новых и технического развития существующих линий и узлов данной сети дорог и для распределения перспективных транспортных потоков на сети. Эта задача характеризуется большой размерностью и сложностью описания, значительным многообразием и трудоемкостью оценки допустимых вариантов проектных решений, а также отсутствием полной информации на ранних стадиях проектирования. В связи с 7 этим разработка проекта развития определенной сети железных дорог обычно разделяется на частные задачи проектирования новых линий и поэтапного повышения мощности линий и направлений, входящих в данную сеть. 8 2 Мероприятия по усилению мощности железнодорожных линий Для увеличения провозной способности железнодорожной линии необходимо увеличить: – массу состава при заданных скоростях движения, не изменяя пропускную способность; – пропускную способность без изменения массы состава; – одновременное увеличение массы состава и пропускной способности при заданной скорости. Существует три группы мероприятий по увеличению провозной способности переустраиваемых линии по размерам затрат капитальных на реализацию проекта и степени их влияния: интенсификация перевозочной работы, реконструктивные и техническо-организационные мероприятия. Интенсификация перевозочной работы позволяет использовать и вскрывать резервы оснащения существующей железнодорожной линии за счет современных форм организации труда, более эффективного применения технических средств, использования новой техники и технологий: 1. Использование эффективных схем загрузки вагонов для увеличения погонных нагрузок. 2. Использование современных средств диагностики для уменьшения времени исследования поездов. 3. Уменьшение времени хода поездов за счет оптимизации вождения поездов, сокращение станционных и межстанционных интервалов по средствам новейших устройств для передачи и обработки информации. 4. Минимизация коэффициентов съема пассажирскими поездами грузовых в результате регулирования режима скорости поездов и пр. 5. Оптимальное сочетание допускаемых скоростей и норм массы грузовых поездов для повышения провозной способности. 9 Введение вышеизложенных мероприятий в той или иной степени увеличивает провозную способность трассы железнодорожной линии. Эффект, полученный при использовании данных мероприятий, не позволяет рассматривать их в качестве отдельных (этапных) технических состояний линии. Перечисленные мероприятия являются вспомогательными в условиях выбранного технического состояния. Интенсификация эксплуатационной работы, тем не менее, - положительный и требующий дальнейшего совершенствования этап развития железнодорожной линии. Относительно небольшие капитальные затраты требуются для реализации организационно-технических мероприятий. Организационно-технические мероприятия, которые повышают пропускную способность железнодорожной линии являются: 1. Повышение плотности графика движения поездов; 2. Безостановочное скрещение поездов на станциях и обгонных пунктах с большой длиной станционных путей; 3. Уменьшение расчетного времени хода поезда. Организационно-технические мероприятия по увеличению провозной способности линии сводятся к пропуску поездов повышенной массы за счет использования кинетической энергии поезда, к отмене остановок на раздельных пунктах, предшествующих перегонам с крутыми затяжными подъемами, к организации разгонного подталкивания в пределах станции или части перегона и ряд других. Основой мероприятий, носящим реконструктивный характер, является существенное изменение постоянных устройств железнодорожной магистрали. Данные мероприятия требуют больших инвестиций, занимают много времени. Для увеличения мощности и изменения технического состояния железнодорожной линии проводят следующие реконструктивные мероприятия: 1. Модернизация средств СЦБ и связи. 10 2. Эксплуатация более мощных типов локомотивов при используемом виде тяги. 3. Электрификация железнодорожной линии. 4. Строительство новых и удлинение приемо-отправочных путей на станциях. 5. Строительство двухпутных вставок, вторых путей на участке или протяжении всего переустаиваемого участка трассы. 6. Применение смягченных уклонов продольного профиля трассы или полное изменение участков трассы реконструируемой железной дороги. Схема (стратегия) развития железнодорожной линии (магистрали) должна обеспечивать системное совершенствование всего комплекса ее технического оснащения, учитывать особенности данной линии, ее эксплуатационную работу, план и продольный профиль, состояние отдельных устройств, перспективы развития полигона сети, в который входит линия, и другие факторы. Применение более совершенных устройств СЦБ (автоблокировки и диспетчерской централизации) позволяет в результате уменьшения станционных интервалов, введения пакетного графика движения поездов (частично-пакетного на однопутных линиях) повысить пропускную способность линии. При организации движения поездов пакетами может потребоваться укладка дополнительных путей на раздельных пунктах. Удлинение приемоотправочных путей позволяет повысить массу составов, как максимальную, так и среднюю. Смягчение уклонов продольного профиля на линии в целом или на отдельных ее участках может способствовать повышению массы поезда, улучшению эксплуатационных показателей дороги, снижению себестоимости перевозок. Реконструкция трассы железнодорожной линии (магистрали) на отдельных участках, например ее спрямление в местах неоправданного развития, 11 уменьшает пробег и время хода поездов, расходы на текущее содержание и ремонт пути. Пропускная способность железной дороги при электрической тяге в средних условиях рельефа на 10…15 %, а в горных – на 25…40 % выше, чем при тепловозной тяге. Различие связано с тем, что на участках с легким профилем электровозы, как правило, не имеют больших преимуществ в скорости по сравнению с тепловозами, в то время как на участках с затяжными крутыми подъемами их скорость значительно выше. В сопоставимых условиях расходы на тягу поездов при электрической тяге ниже, чем при тепловозной. Рисунок 1 Эксплуатационные расходы при электрической и тепловозной тяге. Однако расходы на содержание постоянных устройств (включающих в себя в этом случае контактную сеть, тяговые подстанции и т.п.) при электрической тяге всегда выше, чем при тепловозной (рисунок 1). 12 В связи с этим снижение себестоимости перевозок при электрической тяге по сравнению с тепловозной достигается при определенном (достаточно большом) объеме перевозок, величина которого определяется соотношением стоимости электроэнергии и дизельного топлива. Введение электрической тяги экономически наиболее эффективно: – на двухпутных магистралях большой грузонапряженности, особенно при интенсивном пассажирском движении; – на участках с большими размерами пригородного движения; – на грузонапряженных однопутных линиях со сложным профилем. Россия занимает первое место в мире по протяженности электрифицированных линий – 42,3 тыс. км из 87,2 тыс. км (рис. 1.2), за ней следуют Германия (19,2 тыс. км из 45,5), Китай (16,3 тыс. км из 71,6), Франция (14,3 тыс. км из 32,7), Индия (14,2 тыс. км из 63,5). Реконструктивным мероприятием, значительно увеличивающим мощность эксплуатируемой железной дороги, является сооружение дополнительных главных путей. Строительство второго главного пути на однопутной линии увеличивает пропускную способность железной дороги в 3…4 раза. Одновременно значительно улучшаются эксплуатационные показатели дороги: растет участковая скорость, сокращается время оборота локомотивов и вагонов и соответственно уменьшается потребность в подвижном составе, быстрее доставляются грузы и пассажиры, снижается себестоимость перевозок. На участках железных дорог с интенсивным пригородным движением, примыкающих к крупным городам, актуальна укладка третьих и четвертых главных путей. Современная концепция развития железной дороги в качестве конечного этапа, как правило, предусматривает двухпутную электрифицированную линию, оснащенную диспетчерской централизацией, с раздельными пунктами, путевое 13 развитие которых обеспечивает обращение и обработку грузовых поездов большой массы и длины. 14 3. Обоснование модернизации участка железнодорожной линии В этом разделе производится расчет потребной пропускной способности на расчетные годы эксплуатации и сопоставим этот расчет с возможностями железнодорожной линии, с техническими возможностями ее в начальном состоянии. Исходные информацией для разработки проектных решений по увеличению пропускной и провозной способности эксплуатируемой железной дороги являются материалы экономического обследования, в результате которого определяются объемы перевозок на перспективу, характеристики грузовых, пассажирских, ускоренных и сборных перевозок. С этой целью техническое обследование эксплуатируемых железных дорог производится по следующим основным направлениям: Оценка существующего технического оснащения. На этом этапе предусматриваются сбор и анализ информации по всем службам железной дороги, от работы которых зависят пропускная и провозная способности линии. Это, прежде всего техническое состояние пути и путевого хозяйства. При сборе и анализе материалов по этому вопросу необходимо обращать внимание на параметры трассы (характеристики плана и продольного профиля линии), тип и состояние верхнего строения пути, конструкции земляного полотна, состояние и тип малых водопропускных сооружений, выполнение нормативных сроков капитального и среднего ремонтов пути, ограничения скорости движения поездов и причины, их вызывающие. При изучении состояния локомотивного хозяйства необходимо выяснить мощность и состояние основных депо и других сооружений службы, число и ти- пы локомотивов, их техническое состояние, схему тягового обслуживания, перс- 15 пективы развития. По такому же кругу вопросов обследуется и вагонное хозяй- ство. Очень важным для принятия обоснованных планово-проектных решений является обследование станций и грузового хозяйства железной дороги, так как именно эти устройства довольно часто являются "узким" местом на дорогах. При обследовании необходимо установить полезную длину приемоотправочных путей, число станционных путей, оценить перерабатывающую способность сортировочных станций (с разделением по паркам приема, сортировки и отправления и т. п.). Для оценки уровня технического состояния линии обследуются также устройства энергетического хозяйства; СЦБ, связи и другие объекты. По материалам обследования производятся расчеты: - наличной пропускной и провозной способностей; - потребной пропускной и провозной способности на расчетные сроки. Обоснование заключается в определении начала года реконструкции. Для этого необходимо определить пропускную способность существующей железной дороги, которая определяется по формуле: n гр = Г i ∙10 6 ∙ γ/365∙ Q нт , (3.1) где Г i – объем перевозок в грузовом направлении на соответствующий год эксплуатации; γ – коэффициент внутригодичной неравномерности перевозок (γ = 1,1); Q нт – масса поезда нетто, определяется по формуле: Q нт = 0,65 ∙ Q бр , (3.2) где Q бр – масса поезда брутто; Q бр = q∙(l по -50), (3.3) 16 где q– средняя погонная нагрузка; Q бр =4,7 ∙(1250-50) = 5640 т, Q нт = 0,65 ∙ 5640 = 3666 т. Потребная пропускная способность определяется по формуле: сб у cб сб у у п п гр потр n n n n n n n ) ( max (3.4) где γ max –коэффициент максимального заполнения для однопутной линии, γ max = 0,8; ε n , ε y , ε сб , – коэффициенты съема грузовых поездов пассажирскими, ускоренными, сборными поездами. ε n = 1,1; ε y = 1,3; ε сб =1,2. n y , n сб , n n – количество соответственно пассажирских, ускоренных и сборных пар поездов в сутки на расчетные годы эксплуатации. n гр2 =12,3∙10 6 ∙1,1/365∙3666 = 10,1 (пп/сутки); n гр5 =19,8∙10 6 ∙1,1/365∙3666 = 16,3 (пп/сутки); n гр10 =38,1∙10 6 ∙1,1/365∙3666 = 31,3 (пп/сутки); n гр15 =60,6∙10 6 ∙1,1/365∙3666 = 49,8 (пп/сутки). 7 , 14 2 2 ) 2 , 1 2 3 , 1 2 1 , 1 1 ( 8 , 0 1 , 10 ) 2 ( потр n (пп/сутки); 1 , 24 3 3 ) 2 , 1 3 3 , 1 3 1 , 1 2 ( 8 , 0 3 , 16 ) 5 ( потр n (пп/сутки); 2 , 44 3 4 ) 2 , 1 3 3 , 1 4 1 , 1 3 ( 8 , 0 3 , 31 ) 10 ( потр n (пп/сутки); 9 , 68 4 5 ) 2 , 1 4 3 , 1 5 1 , 1 4 ( 8 , 0 8 , 49 ) 15 ( потр n (пп/сутки). 17 По полученным значениям возможной и заданной расчетной пропускной способности строится график определения года реконструкции. Рисунок 3.1 – График определения года переустройства Как видно из графика переустройство железнодорожной линии необходима через 6,5 лет эксплуатации. 18 4 Применение современных локомотивов для этапного наращивания мощности. Железная дорога - это важнейшая отрасль экономики, "кровеносная система", без которой представить современную экономику невозможно. Развитая сеть железных дорог, наличие собственного производства локомотивов, вагонов делают любую экономику мира сильнее. После развала СССР у России осталось не очень богатое наследство. Например, Луганский тепловозостроительный завод теперь находится в Украине, а производства локомотивов для пассажирских составов в СССР и вовсе не было и по нашим дорогам составы водили чехословацкие ЧС разных моделей. А уж про скоростные локомотивы и вовсе не стоить упоминать. К середине 2000-х в России образовалось два холдинга: "Трансмашхолдинг" и Группа "Синара", которые смогли наладить производство новых моделей, причем они смогли поставить для ОАО «РЖД» практически весь спектр необходимой техники. Так же на российском рынке совсем недавно появилась "Первая локомотивная компания", которой так же по силам занять свою нишу для некоторых видов продукции. При разработке проекта переустройства железнодорожной линии широко применяют современные локомотивы для этапного наращивания мощности. Рассмотрим данные локомотивы подробнее. В 2011 г. Новочеркасский Электровозостроительный вагонный завод выпустил новый современный более скоростной по сравнению с эксплуатируемыми ЭП1, ЭП1М и ЧС пассажирский локомотив ЭП20. 19 Электровоз снабжен асинхронным двигателем, что упрощает его эксплуатацию, двухсистемный. Данный тип локомотива используется на высокоскоростных магистралях, на сегодняшний день выпущено всего 60 экземпляров. Основные технические характеристики электровоза: сила тяги на максимальной скорости составляет 115 кН, скорость длительного режима – 100 км/ч, сила тяги длительного режима – 147,1 кН, максимальная скорость движения – 200 км/ч. С 2008 года по настоящее время широко эксплуатируется пассажирский электровоз, работающий на постоянном токе марки ЭП2К, производимы Коломенским заводом. Данный тип локомотивов широко используется на Октябрьской и Западно-Сибирской железных дорогах. Подобные локомотивы ранее в России не выпускались, закупались за рубежом. Основные технические характеристики электровоза: сила тяги на максимальной скорости составляет 91 кН, скорость длительного режима – 91 км/ч, сила тяги длительного режима – 161 кН, максимальная скорость движения – 160 км/ч. Одним из самых массовых электровозов стал электровоз марки ЭС5К, выпускаемый на Новочеркасском электровозном заводе. С 2004 г. было выпущено всего 1200 экземпляров. Основные технические характеристики электровоза: сила тяги на максимальной скорости составляет 91 кН, скорость длительного режима – 51 км/ч, сила тяги длительного режима – 423 кН , максимальная скорость движения – 110 км/ч. Данный электровоз предназначен для грузовых составов, для эксплуатации требуется контактная сеть переменного тока, выпускается в четырех модификациях. В 2010 г. на Уральском заводе Железнодорожного машиностроения в тесном сотрудничестве с компанией Simens был разработан новый электровоз постоянного тока с асинхронным двигателем марки 2ЭС10 «Гранит». В массовое производство вошел с 2012 г. На сегодняшний день выпущено более 150 экземпляров подобных электровозов. Его тяговая способность в 1,5 раза выше предшественника ВЛ11. Основные технические характеристики электровоза: 20 скорость длительного режима – 55 км/ч, сила тяги длительного режима – 538 кН, максимальная скорость движения – 120 км/ч. В 2017 г. прошел промышленные испытания и был рекомендован к массовому производству электровоз марки 2ЭВ120 «Князь Владимир». Локомотив был разработан совместно с канадской фирмой Bombardier. Он предназначен для вождения тяжеловесных грузовых составов массой более 8000 т, главная особенность – двухсистемность, эксплуатируется как на участках с постоянным, так и переменным током. Основные технические характеристики электровоза: скорость длительного режима – 52,8 км/ч, сила тяги длительного режима – 600 кН, максимальная скорость движения – 120 км/ч. Одним из новейших магистральных тепловозов является тепловоз марки 2ТЭ25КМ «Пересвет», двухсекционный грузовой. Производится на Брянском машиностроительном завод. Эксплуатируется как на постоянном, так и переменном токе, при ширине коле 1520 мм. Локомотив дешев в эксплуатации и обслуживании по сравнению с предшественниками. Основные технические характеристики тепловоза: максимальная конструкционная скорость – 110 км/ч, мощность двигателя – 3600*2 л.с., масса тепловоза – 226 т., высота кабины 5,05 м, нагрузка от колесной пары на рельс – 225,5 кН. Одним из новых тепловозов Российского производства является двухсекционный грузовой магистральный локомотив марки 2ТЭ25А «Витязь» для ширины коле 1520 мм. В дипломном проекте на тему «Проект переустройства однопутной железнодорожной линии с подробными тяговыми расчетами» был произведен анализ графика этапного наращивания мощности с заменой действующих тепловозов на более новые локомотивы. При этом электрификации железнодорожной линии не требовалось. 21 4 Определение времени хода на расчетном перегоне 4.1 Параметры расчетного перегона Таблица 4.1 – Уклоны продольного профиля расчетного перегона в направлении «туда» и «обратно» № п/п i «туда» , ‰ l, м i «обратно» , ‰ 1 2 3 4 1 -0,7 800 0,7 2 3,4 900 -3,4 3 -0,3 800 0,3 4 -2,1 600 2,1 5 1,9 800 -1,9 6 -3,1 400 3,1 7 -2,3 600 2,3 8 -1,1 1000 1,1 9 2,6 1000 -2,6 10 -1,0 500 1,0 11 -1,9 500 1,9 12 0,4 600 -0,4 13 3,5 500 -3,5 14 4,5 400 -4,5 15 9,9 500 -9,9 16 6,0 800 -6,0 17 2,1 900 -2,1 18 4,4 800 -4,4 22 Продолжение таблицы 4.1 1 2 3 4 19 5,3 600 -5,3 20 7,9 800 -7,9 21 4,0 400 -4,0 22 5,6 600 -5,6 23 8,6 500 -8,6 24 10,1 500 -10,1 25 5,0 600 -5,0 4.2 Определение времени хода на расчетном перегоне Время хода на расчетном перегоне для различных локомотивов определяется методом установившихся скоростей. Покилометровое время хода поездов при различных видах тяги определяется по приложению [4]. Таблица 4.2 – Покилометровое время хода поезда при тепловозе 3М62П № п/п i, ‰ l, м t, мин t туда , мин i, ‰ l, м t, мин t обратно , мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 -0,7 800 0,67 0,536 0,7 800 0,77 0,616 2 3,4 900 1,27 1,143 -3,4 900 0,67 0,603 3 -0,3 800 0,67 0,536 0,3 800 0,77 0,616 4 -2,1 600 0,67 0,402 2,1 600 1,07 0,642 5 1,9 800 0,90 0,720 -1,9 800 0,67 0,536 6 -3,1 400 0,67 0,268 3,1 400 1,27 0,508 7 -2,3 600 0,67 0,402 2,3 600 1,07 0,642 8 -1,1 1000 0,67 0,670 1,1 1000 0,90 0,900 9 2,6 1000 1,07 1,070 -2,6 1000 0,67 0,670 23 Продолжение таблицы 4.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -1,0 500 0,67 0,335 1,0 500 0,77 0,385 11 -1,9 500 0,67 0,335 1,9 500 0,90 0,450 12 0,4 600 0,77 0,462 -0,4 600 0,67 0,402 13 3,5 500 1,27 0,635 -3,5 500 0,67 0,335 14 4,5 400 1,49 0,596 -4,5 400 0,67 0,268 15 9,9 500 2,40 1,200 -9,9 500 0,67 0,335 16 6,0 800 1,73 1,384 -6,0 800 0,67 0,536 17 2,1 900 1,07 0,963 -2,1 900 0,67 0,603 18 4,4 800 1,49 1,192 -4,4 800 0,67 0,536 19 5,3 600 1,73 1,038 -5,3 600 0,67 0,402 20 7,9 800 2,20 1,760 -7,9 800 0,67 0,536 21 4,0 400 1,27 0,508 -4,0 400 0,67 0,268 22 5,6 600 1,73 1,038 -5,6 600 0,67 0,402 23 8,6 500 2,30 1,150 -8,6 500 0,67 0,335 24 10,1 500 3,00 1,500 -10,1 500 0,67 0,335 25 5,0 600 1,49 0,894 -5,0 600 0,67 0,402 20,737 12,263 Итого: t т + t обр = 33,0 мин Таблица 4.3 – Покилометровое время хода поезда при тепловозе 2ТЭ116 № п/п i, ‰ l, м t, мин t туда , мин i, ‰ l, м t, мин t обратно , мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 -0,7 800 0,60 0,480 0,7 800 0,68 0,544 2 3,4 900 1,10 0,990 -3,4 900 0,60 0,540 3 -0,3 800 0,60 0,480 0,3 800 0,68 0,544 4 -2,1 600 0,60 0,360 2,1 600 0,94 0,564 24 Продолжение таблицы 4.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 1,9 800 0,80 0,640 -1,9 800 0,60 0,480 6 -3,1 400 0,60 0,240 3,1 400 1,10 0,440 7 -2,3 600 0,60 0,360 2,3 600 0,94 0,564 8 -1,1 1000 0,60 0,600 1,1 1000 0,80 0,800 9 2,6 1000 0,94 0,940 -2,6 1000 0,60 0,600 10 -1,0 500 0,60 0,300 1,0 500 0,68 0,340 11 -1,9 500 0,60 0,300 1,9 500 0,80 0,400 12 0,4 600 0,68 0,408 -0,4 600 0,60 0,360 13 3,5 500 1,10 0,550 -3,5 500 0,60 0,300 14 4,5 400 1,26 0,504 -4,5 400 0,60 0,240 15 9,9 500 2,24 1,120 -9,9 500 0,60 0,300 16 6,0 800 1,44 1,152 -6,0 800 0,60 0,480 17 2,1 900 0,94 0,846 -2,1 900 0,60 0,540 18 4,4 800 1,26 1,008 -4,4 800 0,60 0,480 19 5,3 600 1,44 0,864 -5,3 600 0,60 0,360 20 7,9 800 1,81 1,448 -7,9 800 0,60 0,480 21 4,0 400 1,10 0,440 -4,0 400 0,60 0,240 22 5,6 600 1,44 0,864 -5,6 600 0,60 0,360 23 8,6 500 2,04 1,020 -8,6 500 0,60 0,300 24 10,1 500 2,48 1,240 -10,1 500 0,60 0,300 25 5,0 600 1,26 0,756 -5,0 600 0,60 0,360 17,910 10,916 Итого: t т + t обр = 28,8 мин 25 Таблица 4.4 – Покилометровое время хода поезда при электровозе 2ЭВ120 № п/п i, ‰ l, м t, мин t туда , мин i, ‰ l, м t, мин t обратно , мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 -0,7 800 0,60 0,480 0,7 800 0,64 0,512 2 3,4 900 0,79 0,711 -3,4 900 0,60 0,540 3 -0,3 800 0,60 0,480 0,3 800 0,64 0,512 4 -2,1 600 0,60 0,360 2,1 600 0,74 0,444 5 1,9 800 0,70 0,560 -1,9 800 0,60 0,480 6 -3,1 400 0,60 0,240 3,1 400 0,79 0,316 7 -2,3 600 0,60 0,360 2,3 600 0,74 0,444 8 -1,1 1000 0,60 0,600 1,1 1000 0,70 0,700 9 2,6 1000 0,74 0,740 -2,6 1000 0,60 0,600 10 -1,0 500 0,60 0,300 1,0 500 0,64 0,320 11 -1,9 500 0,60 0,300 1,9 500 0,70 0,350 12 0,4 600 0,64 0,384 -0,4 600 0,60 0,360 13 3,5 500 0,79 0,395 -3,5 500 0,60 0,300 14 4,5 400 0,84 0,336 -4,5 400 0,60 0,240 15 9,9 500 1,03 0,515 -9,9 500 0,60 0,300 16 6,0 800 0,90 0,720 -6,0 800 0,60 0,480 17 2,1 900 0,74 0,666 -2,1 900 0,60 0,540 18 4,4 800 0,84 0,672 -4,4 800 0,60 0,480 19 5,3 600 0,90 0,540 -5,3 600 0,60 0,360 20 7,9 800 0,97 0,776 -7,9 800 0,60 0,480 21 4,0 400 0,79 0,316 -4,0 400 0,60 0,240 22 5,6 600 0,90 0,540 -5,6 600 0,60 0,360 23 8,6 500 1,00 0,500 -8,6 500 0,60 0,300 24 10,1 500 1,28 0,640 -10,1 500 0,60 0,300 26 Продолжение таблицы 4.4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 25 5,0 600 0,84 0,504 -5,0 600 0,60 0,360 12,635 10,318 Итого: t т + t обр = 22,9 мин Исходя из расчета поэлементного времени хода поезда по заданному перегону, доказана целесообразность перехода с действующего локомотива 2ТЭ10М на более мощный локомотив 2ЭВ120 «Князь Владимир». 27 5 Подробные тяговые расчеты 5.1 Вывод основного удельного сопротивления состава Эта формула выводиться в том случае, когда в составе имеются вагоны разных типов. Сначала определяется основное удельное сопротивление движению различных единиц подвижного состава по эмпирическим формулам, которые приводятся в ПТР. Основное сопротивление вагонов определяется экспериментально и приводится к формуле: 0 2 ) ( q V d V c b a i o , кгс/тс (5.1) где V – скорость движения, км/ч; a,b,c,d – эмпирические коэффициенты, зависящие от типов вагонов и конструкции ходовых частей; q 0 – нагрузка на ось вагона, тс/ось. Для определения q 0 определяют вес вагона брутто: ãð T âã q q q , (5.2) где q Т – вес тары вагона, тс; - коэффициент использования грузоподъемности вагона; q гр – расчетная грузоподъемность вагона, тс. îñ âã o n q q , (5.3) где n ос – число осей в вагоне. Средневзвешенное основное удельное сопротивление движению вагонного состава определяется по формуле: j j k i ) ( 0 1 0 , (5.4) 28 При наличии в составе 4- и 6-осных вагонов величина: 6 ) 6 ( 0 4 ) 4 ( 0 0 , (5.5) где 6 4 è - удельное содержание (в долях единицы) 4- и 6-осных вагонов в составе по весу, определяемое по выражениям: 4 4 6 6 4 4 4 q q q , (5.6) 4 4 6 6 6 6 6 q q q , (5.7) 1 6 4 , (5.8) где 8 6 4 , , - удельное соотношение 4- и 6-осных вагонов в составе по количеству (в долях единицы); Для построения графика зависимости ) ( 0 V f определяют основное удельное сопротивление для скоростей, начиная с V = 10 км/ч, с интервалами 10 км/ч, а так же для скоростей, при которых резко изменяется очертание кривой ) (V f F K 5.2 Определение веса состава при различных уклонах При проектировании железных дорого вес состава определяется из условия равномерного движения поездов с расчетно-минимальной скоростью на руководящем уклоне i p . Равномерное движение устанавливается на достаточно напряженных подъемах. При равномерном движении сила тяги локомотива уравновешивается полным общим сопротивлением, что позволяет вес поезда брутто определять по формуле: p p P K i i P F Q 0 0 ) ( , тс (5.9) 29 где F K(P) – расчетная сила тяги локомотива при расчетно-минимальной скорости, кгс; P – расчетный вес локомотива, тс; 0 - основное удельное сопротивление локомотива при движении в режиме тяги, кгс/тс; 0 - средневзвешенное основное удельное сопротивление состава при движении, кгс/тс; 1 0 и 11 0 - рассчитываются для значения V p(min) расчетно-минимальной скорости. Для построения графика зависимости веса поезда Q и его длины l n от руководящего уклона определяют вес поезда и его длину для нескольких значений i p , причем длина поезда определяется по формуле: 10 j j ëîê n l n l l , м (5.10) где l лок – длина локомотива, м; l j – длина вагона по оси автосцепки каждой группы однотипных вагонов, м; n j – число вагонов данной группы в составе; 10 – запас на точность остановки поезда, м. Количество вагонов каждой группы в составе определяется по формуле: j j j q Q n , (5.11) где j - доля (по весу) состава, приходящаяся на данную группу однотипных вагонов; q j – вес брутто вагона, тс; Q – вес состава брутто, тс. На основе выполненных расчетов строят графики зависимостей: Q=f(i p ) и l n =f(i p ), (5.12) 30 После построения графика определяется вес полного груза в составе Q n и соотношении брутто к весу нетто : ) ( j ãð j j n q n Q , тс (5.13) 5.3 Построение диаграммы удельных равнодействующих сил Диаграмма равнодействующих сил – это графическая зависимость между удельными силами, равнодействующими на поезд при различных режимах его движения и скоростью. По этой диаграмме удобно анализировать картину движения поезда в данный момент в различных режимах на площадке и на любом уклоне. Диаграммы строят для условий движения поезда на площадке, поэтому при подсчете удельных сил сопротивления позволяет лишь основное средневзвешенное сопротивление движения поезда 0 и x 0 При построении диаграммы удельных равнодействующих сил положительные равнодействующие силы откладываются влево от оси координат, а вправо – отрицательные. Весь дальнейший расчет определения удельных равнодействующих сил производиться в табличной форме (таблица 5.1). 31 Таблица 5.1 - Определение удельных равнодействующих сил 3М62П V Fk w`o P*w`o w"o Q*w"o P*w`o+Qw" Fk-Wo fk-wo w`x Pw`x Wx wox U Ukp bt bt+wox 0,5bt+wox 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 62600 1,90 380,0 0,944 4437,87 4817,87 57782,13 11,79 2,40 480,00 4917,87 1,00 0,3 0,27 81 82,00 41,50 10 52400 2,03 406,0 0,990 4651,45 5057,45 47342,55 9,66 2,55 509,00 5160,45 1,05 0,3 0,198 59,4 60,45 30,75 20 50200 2,22 444,0 1,075 5052,68 5496,68 44703,32 9,12 2,76 552,00 5604,68 1,14 0,3 0,162 48,6 49,74 25,44 30 48500 2,47 494,0 1,174 5517,79 6011,79 42488,21 8,67 3,05 609,00 6126,79 1,25 0,3 0,14 42,12 43,37 22,31 40 47000 2,78 556,0 1,295 6088,03 6644,03 40355,97 8,24 3,40 680,00 6768,03 1,38 0,3 0,126 37,8 39,18 20,28 50 45600 3,15 630,0 1,439 6763,41 7393,41 38206,59 7,80 3,83 765,00 7528,41 1,54 0,3 0,116 34,71 36,25 18,89 60 40100 3,58 716,0 1,605 7543,92 8259,92 31840,08 6,50 4,32 864,00 8407,92 1,72 0,3 0,108 32,4 34,12 17,92 70 26900 4,07 814,0 1,794 8429,56 9243,56 17656,44 3,60 4,89 977,00 9406,56 1,92 0,3 0,102 30,6 32,52 17,22 80 20000 4,62 924,0 2,004 9420,34 10344,34 9655,66 1,97 5,52 1104,00 10524,34 2,15 0,3 0,097 29,16 31,31 16,73 90 15000 5,23 1046,0 2,238 10516,26 11562,26 3437,74 0,70 6,23 1245,00 11761,26 2,40 0,3 0,093 27,98 30,38 16,39 100 11200 5,90 1180,0 2,493 11717,31 12897,31 -1697,31 -0,35 7,00 1400,00 13117,31 2,68 0,3 0,09 27 29,68 16,18 45,8 46000 2,99 597,5 1,376 6466,94 7064,40 38935,60 7,95 3,64 727,59 7194,54 1,47 0,3 0,12 35,9 37,36 19,42 Таблица 5.2 - Определение удельных равнодействующих сил 2ТЭ116 V Fk w`o P*w`o w"o Q*w"o P*w`o+Qw" Fk-Wo fk-wo w`x Pw`x Wx wox U Ukp bt bt+wox 0,5bt+wox 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 49680 1,90 262,2 1,089 2721,64 2983,84 46696,16 17,70 2,40 331,20 3052,84 1,16 0,318 0,27 85,97 87,13 44,14 10 43135 2,03 280,1 1,137 2843,10 3123,24 40011,76 15,17 2,55 351,21 3194,31 1,21 0,318 0,198 63,05 64,26 32,73 22,5 39760 2,28 314,2 1,259 3148,63 3462,84 36297,16 13,76 2,82 389,81 3538,44 1,34 0,318 0,156 49,56 50,90 26,12 30 38500 2,47 340,9 1,344 3359,28 3700,14 34799,86 13,19 3,05 420,21 3779,49 1,43 0,318 0,14 44,71 46,14 23,79 37 37600 2,68 369,9 1,435 3586,71 3956,64 33643,36 12,75 3,29 453,49 4040,20 1,53 0,318 0,13 41,33 42,86 22,20 49 36180 3,11 429,2 1,618 4045,81 4475,03 31704,97 12,02 3,78 521,55 4567,36 1,73 0,318 0,117 37,13 38,86 20,30 60 29700 3,58 494,0 1,817 4543,47 5037,51 24662,49 9,35 4,32 596,16 5139,63 1,95 0,318 0,108 34,39 36,34 19,14 70 20500 4,07 561,7 2,024 5059,65 5621,31 14878,69 5,64 4,89 674,13 5733,78 2,17 0,318 0,102 32,48 34,65 18,41 80 15300 4,62 637,6 2,255 5636,57 6274,13 9025,87 3,42 5,52 761,76 6398,33 2,43 0,318 0,097 30,95 33,38 17,90 90 11700 5,23 721,7 2,510 6274,21 6995,95 4704,05 1,78 6,23 859,05 7133,26 2,70 0,318 0,093 29,7 32,40 17,55 100 9200 5,90 814,2 2,789 6972,57 7786,77 1413,23 0,54 7,00 966,00 7938,57 3,01 0,318 0,09 28,66 31,67 17,34 43,5 36800 2,90 400,6 1,530 3824,53 4225,10 32574,90 12,35 3,54 488,63 4313,16 1,64 0,318 0,122 38,86 40,49 21,06 32 Таблица 5.3 - Определение удельных равнодействующих сил 2ЭВ120 V Fk w`o P*w`o w"o Q*w"o P*w`o+Qw" Fk-Wo fk-wo w`x Pw`x Wx wox U Ukp bt bt+wox 0,5bt+wox 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 60700 1,90 349,6 1,624 4384,45 4734,05 55965,95 19,41 2,40 441,60 4826,05 1,67 0,5 0,27 135 136,67 69,17 10 51000 2,03 373,5 1,686 4552,56 4926,08 46073,92 15,98 2,55 468,28 5020,84 1,74 0,5 0,198 99 100,74 51,24 20 49000 2,22 408,5 1,815 4899,78 5308,26 43691,74 15,15 2,76 507,84 5407,62 1,88 0,5 0,162 81 82,88 42,38 30 48100 2,47 454,5 1,961 5294,43 5748,91 42351,09 14,68 3,05 560,28 5854,71 2,03 0,5 0,14 70,2 72,23 37,13 39,7 47600 2,77 509,6 2,135 5764,50 6274,15 41325,85 14,33 3,39 623,45 6387,96 2,21 0,5 0,126 63,18 65,40 33,81 53,2 38400 3,28 603,7 2,430 6561,75 7165,46 31234,54 10,83 3,98 731,54 7293,29 2,53 0,5 0,113 56,51 59,04 30,78 60 25300 3,58 658,7 2,602 7026,35 7685,07 17614,93 6,11 4,32 794,88 7821,23 2,71 0,5 0,108 54 56,71 29,71 70 16000 4,07 748,9 2,884 7786,31 8535,19 7464,81 2,59 4,89 898,84 8685,15 3,01 0,5 0,102 51 54,01 28,51 80 11600 4,62 850,1 3,199 8637,60 9487,68 2112,32 0,73 5,52 1015,68 9653,28 3,35 0,5 0,097 48,6 51,95 27,65 90 8800 5,23 962,3 3,548 9580,22 10542,54 -1742,54 -0,60 6,23 1145,40 10725,62 3,72 0,5 0,093 46,64 50,36 27,04 100 6800 5,90 1085,6 3,931 10614,16 11699,76 -4899,76 -1,70 7,00 1288,00 11902,16 4,13 0,5 0,09 45 49,13 26,63 43,3 46500 2,90 532,8 2,208 5960,83 6493,59 40006,41 13,87 3,53 649,98 6610,81 2,29 0,5 0,122 61,12 63,42 32,85 33 Заключение Исходя из технико-экономических показателей и увеличения грузонапряженности железнодорожных линий, требуется использование более мощных локомотивов. При эксплуатации более мощных локомотивов необходимо переустройство земляного полотна (усиление) и верхнего строения пути, с переходом на бесстыковой путь. Данные мероприятия позволят эксплуатировать мощные локомотивы с необходимым экономическим эффектом. Анализ времени хода поезда и тяговые расчеты для локомотивов доказали эффективность применения новых, более мощных локомотивов. Главным преимуществом применения более мощных локомотивов является значительное снижение времени хода состава на расчетном перегоне 34 Список использованных источников 1 Экономические изыскания и основы проектирования железных дорог : учебник для вузов / Б.А. Волков, И.В. Турбин, А.С. Никифоров [и др.] ; под ред. Б.А. Волкова. – М. : Транспорт, 1990. 2 Изыскания и проектирование железных дорог : учебник для вузов ж.- д. трансп. / И.В. Турбин, А.В. Гавриленко, И.И. Кантор [и др.] ; под ред. И.В. Турбина. – М. : Транспорт, 1989. 3 СП 119.13330.2012. Железные дороги колеи 1520 мм. Актуализированная редакция СНиП 32-01-95 (с изменением N 1). – М., 2012. 4 Ревякин, А.А. Изыскания и проектирование железных дорог : учебное пособие / А.А. Ревякин, А.Н. Опацких. – Ростов н/Д : Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2017. 5 Опацких, А.Н. Тяговые расчеты : учебно-методическое пособие / А.Н. Опацких, Р.И. Попов. – Ростов н/Д : Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2012. |