Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

ГОУ ВПО - ДВГУПС

Кафедра: «Тепловозы и тепловые двигатели»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ТЕОРИЯ ЛОКОМОТИВНОЙ ТЯГИ

Выполнил:

Попов Д.И.

Хабаровск 2013

Введение

При эксплуатации, а также при определении путей перспективного развития железных дорог, возникают многочисленные практические задачи, которые решаются с помощью теории локомотивной тяги и ее прикладной части - тяговых расчетов.

Основные задачи, которые решаются с помощью тяговых расчетов, следующие:

- выбор типа локомотива и его основных характеристик;

- расчет массы состава;

- расчет скорости и времени хода поезда по перегону;

- тормозные расчеты;

- определение расхода дизельного топлива тепловозами и электрической энергии электровозами;

- определение механической работы локомотивов;

- определение температуры нагрева тяговых электрических машин.

Полученные с помощью тяговых расчетов данные служат основой для решения следующих задач:

- составления графиков движения поездов;

- разработки рациональных режимов вождения поездов;

- нормирования расхода топлива и электрической энергии на тягу поездов;

- составления графика оборота локомотивов;

- расчета пропускной и провозной способности;

- расстановки сигналов на перегонах и раздельных пунктах для обеспечения безопасной остановки перед ними;

- проектирования новых и реконструкции существующих железных дорог.

Тяговые расчеты регламентируются Правилами тяговых расчетов для поездной работы (ПТР) [1], которые являются одним из основных документов на железнодорожном транспорте. Нормы, приведенные в ПТР, обязательны для эксплуатируемых и вновь строящихся железных дорог колеи 750, 1067 и 1520 мм. ПТР для расчетов обязывает использовать Международную систему единиц (СИ), за исключением сил.

Цель данной курсовой работы научится решать следующие задачи тяговых расчетов для заданного участка железнодорожной линии и заданного вида подвижного состава:

- строить и спрямлять профиль и план пути;

- проводить анализ профиля пути и выбирать величину расчетного подъема;

- определять массу состава по выбранному расчетному подъему;

- проверять массу состава на прохождение подъемов большей крутизны, чем расчетный, с учетом использования накопленной кинетической энергии;

- проверять возможность трогания с места при остановках на расчетном подъеме;

- определять длину поезда и сопоставлять её с заданной длиной приемоотправочных путей;

- рассчитывать удельные ускоряющие и замедляющие силы для режима тяги, холостого хода и торможения;

- рассчитывать время хода поезда по участку способом равномерных скоростей.

- определять максимально допустимую скорость движения на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда;

- строить кривые скорости и времени ;

- определять техническую и участковую скорость движения поезда по участку;

- определять расход топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) локомотивом за поездку;

- определение температуры нагрева тяговых электрических машин.

- разрабатывать нормы расхода топливно-энергетических ресурсов локомотивам на поездку.

1. Построение и спрямление профиля и плана пути

1.1 Общие положения

• Отметки переломных точек hkj, м
• (1.1)
• где - конечная для j-го элемента пути отметка профиля, м;
• - начальная для j-го элемента пути отметка профиля, м;
• - уклон,;
• - длина элемента профиля пути, м.
• Таблица 1.1 - Расчёт отметок профиля пути (выполнено при помощи ms excel)

№ элемента	Sj,м	ij,‰	, м
1	2	3	4
1	1050	0	100
2	400	-2,0	99,2
3	450	-2,7	97,985
4	400	0	97,985
5	3800	9,0	132,185
6	1100	0	132,185
7	4000	-9,9	92,585
8	500	0	92,585
9	900	3,0	95,285
10	1050	0	95,285
11	350	-2,5	94,41
12	500	-3,0	92,91
13	300	-2,0	92,31
14	1300	11,5	107,26
15	950	0	107,26
16	1250	-11,9	122,135
17	500	6,0	125,135
18	1350	5,7	132,83
19	550	1,7	133,765
20	1050	0	133,765

• кривые, длина которых задается градусами центрального угла, пересчитывается в метры по формуле
• , (1.2)
• где - длина кривой, м;
• - радиус кривой, м;
• - центральный угол в градусах.
• 1.3 Спрямление профиля пути
• Спрямлять разрешается только близкие по крутизне элементы одного знака.
• Площадки могут включаться в группы с элементами, имеющими как положительный знак, так и отрицательный.
• Элемент профиля пути на остановочных пунктах, расчетный подъем, подъем круче расчетного, для которого выполняется проверка на возможность преодоления его за счет кинетической энергии, а также спуск, по которому определяется максимально допускаемая скорость движения по тормозным средствам поезда - не объединяются с другими элементами (к ним добавляется только фиктивный подъем, если на них имеется кривая).
• Проверка возможности спрямления производиться для каждого элемента действительного профиля пути, входящего в спрямляемый участок, по формуле
• i·Sj < 2000, (1.3)
• где ?i - абсолютная разность между фиктивным уклоном спрямленного элемента и действительным уклоном i-го проверяемого элемента, %;
• Sj - длина j-го элемента действительного профиля пути, входящего в спрямлённый элемент, м.
• Уклон спрямляемого участка в продольном профиле пути определяется по формуле
• , (1.4)
• где hк, hн - соответственно конечная и начальная отметка продольного профиля пути спрямленного участка, м;
• ij - уклон каждого из элементов профиля, входящих в спрямляемый участок, %;
• sj - длина каждого из элементов профиля, м;
• Sc - длина спрямленного элемента.
• Крутизна спрямленного участка в плане при наличии кривых в пределах этого элемента определяется по формулам
• , (1.6)
• (1.7)
• где Sкрi, Ri - длина и радиус кривой в пределах спрямляемого элемента, м;
• i - центральный угол кривой в пределах спрямляемого элемента, град.
• Окончательный уклон участка, спрямленный в продольном профиле и плане определяется по формуле
• (1.8)
• Знак может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, является ли уклон подъёмом или спуском. Знак - всегда положительный, так как силы сопротивления от кривых всегда направлены против движения поезда.
• Определяем элементы профиля, которые можно предварительно объединить в группы для спрямления. Это элементы: 2,3,4,8,9,11,12,13,17,18. Элементы 1,5,6,7,10,14,15,16,19 и 20 в группы для спрямления не включаются. Это элементы, на которых располагаются станции, расчетный подъём и спуск. Определим крутизну подъёма участка 2,3,4.
• Начальная отметка участка hн равна 100,0 м над уровнем моря, а конечная - 97,98 м. Длина его равна: Sc = 400 + 450 + 400 = 1250 м.
• Спрямленный уклон этого участка определяем по формуле (1.4)
• Проверим возможность такого спрямления по формуле (1.3):
• для элемента 2: |-2 + 1,61|·400 = 156 < 2000;
• для элемента 3: |-2,7 + 1,61|·450 = 490,5 < 2000.
• для элемента 4: |0 + 1,61|·400 = 644 < 2000.

Проверка на спрямление для этих элементов прошла успешно, следовательно, элементы 2, 3 и 4 мы объединяем.

Определяем фиктивный подъем от кривой, находящейся на спрямленном участке по формуле

%о, (1.5)

где - длина кривой в пределах спрямленного элемента;

- радиус кривой в пределах спрямленного элемента.

%о.

Определяем суммарную крутизну спрямленного участка в рассматриваемом направлении по формуле

%о (1.6)

%о.

Определяем суммарную крутизну спрямленного участка в противоположном направлении %о.

Аналогичным образом произведем расчеты по спрямлению профиля пути и для других намеченных участков. Результаты расчетов оформим в виде таблицы.

Таблица 1.2 - Расчеты по спрямлению профиля пути

№	Профиль	План		%о	%о
		%о							Туда	Обратно
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	1050	0	100			1050	Станция А	0	0
2	400	-2,0	99,2			1250	-1,61	0,392	-1,218	2,002
3	450	-2,7	97,985
4	400	0	97,985
5	3800	9,0	132,185	1000	700	3800		0,128	9,128	-9,128
6	1100	0	132,185	900	706,5	1100		0,499	0,499	-0,499
7	4000	-9,9	92,585	450	700	4000		0,27	-9,63	10,17
8	500	0	92,585			1400	1,928	0	1,928	-1,928
9	900	3,0	95,285
10	1050	0	95,285			1050	Станция Б	0	0
11	350	-2,5	94,41	800	300	1150	-1,826	0,47	-1,826	1,826
12	500	-3,0	92,91	1000	400
13	300	-2,0	92,31
14	1300	11,5	107,26			1300			11,5	-11,5
15	950	0	107,26			950			0	0
16	1250	-11,9	122,135			1250			-11,9	11,9
17	500	6,0	125,135			1850	4,159	0	4,159	-4,159
18	1350	5,7	132,83
19	550	1,7	133,765			550			1,7	-1,7
20	1050	0	133,765			1050	Станция В	0	0

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в выбранном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива.

Принимаем расчетный подъем, равный %.

2. Определение массы состава

2.1 Определяем массы состава при движении поезда по расчетному подъему с равномерной скоростью для тепловоза 3ТЭ10 3ЭСК5

Масса состава в этом случае определятся по формуле

т, (2.1)

где- расчетная сила тяги, ;

- основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги, ;

- основное удельное сопротивление вагонов, ;

- расчетная масса локомотива, т;

- ускорение свободного падения, .

Определим основное удельное сопротивление движения локомотива в режиме тяги для звеньевого пути по формуле

, (2.2)

где - расчетная скорость локомотива,

Определяем основное удельное сопротивление состава по формуле

, (2.3)

где - доли в составе по массе четырех-, шестиосных вагонов, ;

- основное удельное сопротивление четырех-, шестиосных вагонов.

Определяем основное удельное сопротивление четырехосных вагонов

, (2.4)

где - масса, приходящаяся на одну ось вагона.

Для четырехосных вагонов т, а для шестиосных т.

т.

Полученную массу состава для дальнейших расчетов округляем в меньшую сторону до значения кратного 50 т. В нашем случае масса состава будет равна т.

2.2 Проверяем массу состава на трогание с места

Массу грузового состава проверяем на трогание с места на расчетном подъеме по следующей формуле

т, (2.6)

где - сила тяги локомотива при трогании с места,

- удельное сопротивление состава при трогании с места,

Определим удельное сопротивление состава при трогании с места по формуле

(2.7)

Для четырехосных вагонов

Для шестиосных вагонов

Определяем средневзвешенное сопротивление состава при трогании с места по формуле (2.3)

т.

Полученная масса превышает массу состава, рассчитанную по формуле (2.1), следовательно, тепловоз 3ТЭ10 сможет взять с места состав массой т. на расчетном подъеме.

Проверяем массу поезда по длине приемоотправочных путей

Длина поезда не должна превышать полезную длину приемоотправочных путей станций на участках обращения данного поезда. Длину поезда определим по следующей формуле:

 (2.8)

где - длина состава, м;

- число локомотивов в поезде;

- длина локомотива, .

Длину состава определим по формуле

(2.9)

где к - число различных групп вагонов в составе;

- число однотипных вагонов в i-й группе;

- длина вагона i-й группы, м.

Число вагонов в i-й группе определим из выражения

(2.10)

где - доля массы состава , приходящаяся на i-ю группу вагонов;

- средняя масса вагона i-й группы, м.

Длина приемоотправочных путей грузовой станции равна 1050 м.

По формуле (2.10) определяем число вагонов в составе:

четырехосных

принимаем

шестиосных

принимаем

Определяем длину вагонов

четырехосных

шестиосных

Длина поезда получилась меньше длины приемоотправочных путей, поэтому для дальнейших расчетов принимаем массу состава 7000 т.

2.3 Рассчитаем массу состава с учетом использования кинетической энергии поезда

Проверим массу состава на прохождение коротких подъемов большой крутизны, с учетом кинетической энергии, накопленной на предшествующих участках по формуле

(2.11)

где - скорость в конце проверяемого участка, ;

- скорость поезда в начале проверяемого подъема, ;

- средняя ускоряющая сила, .

Определим удельную касательную силу тяги локомотива.

(2.12)

Для определения силы тяги при средней скорости построим тяговую характеристику локомотива (рисунок 2.1).

Среднюю скорость рассматриваемого участка определим по формуле

(2.13)

По данным таблицы 2.3 [1] строим тяговую характеристику тепловоза 3ТЭ10

Из рисунка 2.1 видно, что при средней скорости сила тяги локомотива равна .

Рис. 2.1 Тяговая характеристика тепловоза 3ТЭ10

По формуле (2.2) определим основное удельное сопротивление движения локомотива при скорости .

По формулам (2.4) и (2.5) определим основное удельное сопротивление четырех- и восьмиосных вагонов при той же скорости.

Определим общее удельное сопротивление движения поезда по формуле

(2.14)

где - проверяемый подъем крутизной больше расчетного, %о.

.

.

Длина проверяемого подъема () меньше 3031,6 м, следовательно, этот подъем можно преодолеть за счет кинетической энергии, приобретенной на спусках перед этим подъемом.

Определяем массы состава при движении поезда по расчетному подъему с равномерной скоростью для 3ЭСК5

Масса состава в этом случае определятся по формуле

т, (2.1)

где - расчетная сила тяги, ;

- основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги, ;

- основное удельное сопротивление вагонов, ;

- расчетная масса локомотива, т;

- ускорение свободного падения, .

Определим основное удельное сопротивление движения локомотива в режиме тяги для бесстыкового пути по формуле

, (2.2)

где - расчетная скорость локомотива,

Определяем основное удельное сопротивление состава по формуле

, (2.3)

где - доли в составе по массе четырех-, шестиосных вагонов, ;

- основное удельное сопротивление четырех-, шестиосных вагонов.

Определяем основное удельное сопротивление четырехосных вагонов

, (2.4)

где - масса, приходящаяся на одну ось вагона.

Для четырехосных вагонов т, а для шестиосных т.

т.

Полученную массу состава для дальнейших расчетов округляем в меньшую сторону до значения кратного 50 т. В нашем случае масса состава будет равна т.

2.4 Проверяем массу состава на трогание с места

Массу грузового состава проверяем на трогание с места на расчетном подъеме по следующей формуле

т, (2.6)

где - сила тяги локомотива при трогании с места,

- удельное сопротивление состава при трогании с места,

Определим удельное сопротивление состава при трогании с места по формуле

(2.7)

Для четырехосных вагонов

Для шестиосных вагонов

Определяем средневзвешенное сопротивление состава при трогании с места по формуле (2.3)

т.

Полученная масса превышает массу состава, рассчитанную по формуле (2.1), следовательно, 3ЭСК5 сможет взять с места состав массой 5850 т. на расчетном подъеме.

2.5 Проверяем массу поезда по длине приемоотправочных путей

Длина поезда не должна превышать полезную длину приемоотправочных путей станций на участках обращения данного поезда.

Длину поезда определим по следующей формуле

(2.8)

где - длина состава, м;

- число локомотивов в поезде;

- длина локомотива, .

Длину состава определим по формуле

 (2.9)

где к - число различных групп вагонов в составе;

- число однотипных вагонов в i-й группе;

- длина вагона i-й группы, м.

Число вагонов в i-й группе определим из выражения

(2.10)

где - доля массы состава , приходящаяся на i-ю группу вагонов;

- средняя масса вагона i-й группы, м.

Длина приемоотправочных путей грузовой станции равна 1050 м.

По формуле (2.10) определяем число вагонов в составе:

четырехосных

принимаем

шестиосных

принимаем

Определяем длину вагонов

четырехосных

шестиосных

Длина поезда получилась меньше длины приемоотправочных путей, поэтому для дальнейших расчетов принимаем массу состава 5850 т.

2.6 Рассчитаем массу состава с учетом использования кинетической энергии поезда

Проверим массу состава на прохождение коротких подъемов большой крутизны, с учетом кинетической энергии, накопленной на предшествующих участках по формуле

(2.11)

где - скорость в конце проверяемого участка, ;

- скорость поезда в начале проверяемого подъема, ;

- средняя ускоряющая сила, .

Определим удельную касательную силу тяги локомотива.

(2.12)

Для определения силы тяги при средней скорости построим тяговую характеристику локомотива (рисунок 2.1).

Среднюю скорость рассматриваемого участка определим по формуле

(2.13)

По данным таблицы 2.3 [1] строим тяговую характеристику тепловоза 3ЭСК5

Из рисунка 2.2 видно, что при средней скорости сила тяги локомотива равна .

Рис. 2.2. Тяговая характеристика тепловоза 3ЭСК5

По формуле (2.2) определим основное удельное сопротивление движения локомотива при скорости .

По формулам (2.4) и (2.5) определим основное удельное сопротивление четырех- и шестиосных вагонов при той же скорости.

Определим общее удельное сопротивление движения поезда по формуле

(2.14)

где - проверяемый подъем крутизной больше расчетного, %о.

.

.

Длина проверяемого подъема () меньше 3382,7 м, следовательно, этот подъем можно преодолеть за счет кинетической энергии, приобретенной на спусках перед этим подъемом.

3. Расчет и построение диаграмм удельных сил, действующих на поезд

Удельные ускоряющие силы в режиме тяги рассчитываются по формуле

. (3.1)

Удельные замедляющие силы в режиме холостого хода определяются по формуле

(3.2)

где - основное удельное сопротивление движения тепловозов на холостом ходу определяется по формуле

. (3.3)

Удельные замедляющие силы в режиме торможения определяются по формуле

(3.4)

где для экстренного, для полного служебного и для служебного торможений;

- удельная тормозная сила поезда от действия тормозных колодок,

Удельная тормозная сила поезда рассчитывается по формуле

 (3.5)

где - коэффициент трения колодок о колесо;

- расчетный тормозной коэффициент поезда.

Расчетный коэффициент трения при чугунных колодках определяется по формуле

(3.6)

Расчетный тормозной коэффициент определяется по формуле

(3.7)

где n - число осей в составе;

- доля тормозных осей в составе, ;

- расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось, .

Масса локомотива и его тормозные средства включаются в расчет только при наличии на участке спусков круче 20%о.

Определяем число осей в составе

.

Определим расчетный тормозной коэффициент

Рассчитываем удельные ускоряющие и замедляющие силы, и результаты расчета сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Расчет удельных равнодействующих сил тепловоза 3ТЭ10

Тяговая характеристика	Тяга	Выбег		Торможение
					экстренное	служебное
0	932000	11,76785	-1,05448	80,19	-82,59	-42,495
10	932000	11,76785	-1,06257	58,806	-61,351	-31,948
19	899500	11,321	-1,0732	48,93646	-51,67181154	-27,20358077
20	850500	10,64728	-1,07458	48,114	-50,874	-26,817
23,4	744500	9,189866	-1,07955	45,60113	-48,45017964	-25,64961282
27,5	656500	7,979933	-1,08615	43,04937	-46,01655592	-24,49187171
50	368000	4,01328	-1,13405	34,36714	-38,19214286	-21,00857143
62,5	294500	3,002712	-1,16921	31,59	-36,0446875	-20,2496875
70	265000	2,597109	-1,19324	30,294	-35,179	-20,032
80	229500	2,109012	-1,2287	28,8684	-34,3884	-19,9542
90	206000	1,785905	-1,26807	27,702	-33,927	-20,076
100	179500	1,42155	-1,31134	26,73	-33,73	-20,365

Рис. 3.1 Диаграмма удельных ускоряющих сил, построенных по данным табл. 3.1

4. Определение наибольших допустимых скоростей движения поездов по условиям торможения

4.1 Определим тормозной путь

(4.1)

где - путь подготовки тормозов действию, м;

- путь действительного торможения, м.

(4.2)

где - скорость в начале торможения, ;

- время подготовки тормозов к действию, с.

(4.3)

где и - коэффициенты, определяемые в зависимости от числа осей;

- удельная тормозная сила при скорости начала торможения.

Строим зависимость по двум точкам: и . Точка пересечения зависимости и ломаной определяет максимально допустимую скорость движения поезда на подъеме(-11,9 %), которая будет равна

Чтобы не выполнять подобные построения для каждого спуска участка, выполним аналогичные расчеты для профиля пути с %. Путь подготовки тормозов к действию при скорости в этом случае будет равен

Зная значения допускаемых скоростей на этих участках профиля пути, наносим их на диаграмму удельных сил и соединяем между собой. Эта линии будет ограничением скорости по тормозам на спусках для данного поезда (пунктирная линия на рисунке 3.1).

Рисунок 4.1

5. Приближенное определение времени и средних скоростей движения поезда на участке способом установившихся скоростей

Способ установившихся скоростей основан на предположении, что на протяжении каждого элемента профиля пути поезд движется с равномерной скоростью, соответствующей крутизне профиля данного элемента.

Используя данные таблицы 1.3 и по диаграмме удельных сил (рисунок 3.1) находим средние скорости движения для каждого элемента и определяем время движения по каждому элементу и по всему участку. Результаты вычислений сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Расчет времени хода поезда способом равномерных скоростей

Номера элементов j	Длина элементов	Уклон элемента %о
Ст.А 1	1,05	0	91	0,692
2	1,25	-1,218	87	0,862
3	3,8	9,128	23,4	9,744
4	1,1	0,499	92	0,717
5	4	-9,63	77	3,117
6	1,4	1,928	81	1,037
Ст. Б 7	1,05	0	91	0,692
8	1,15	-1,826	87	0,793
9	1,3	11,5	13	6,000
10	0,95	0	91	0,626
11	1,25	-11,9	72	1,042
12	1,85	4,159	50,5	2,198
13	0,55	1,7	88	0,375
Ст. В 14	1,05	0	91	0,692

Общее время нахождения поезда на участке определим по формуле

(5.1)

где - длина j-го элемента, км;

- равномерная скорость на j-ом элементе, км/ч;

- суммарное время простоя на промежуточных станциях участка, мин;

- суммарное время на разгон поезда после остановок,

- суммарное время на торможение поезда при остановках,

Ходовую скорость движения поезда определим по формуле

(5.2)

где - ходовая скорость;

- длина участка, км;

- среднее, ходовое время движения поезда по участку без учета времени стоянок поезда на промежуточных станциях и времени затраченного на разгон и замедление поезда, мин.

Техническую скорость движения поезда определим по формуле

(5.3)

Участковую скорость движения поезда определим по формуле

(5.4)

Определяем ходовую скорость движения поезда на участке по формуле (5.2)

vx = 60 ·21,75/ 28,588 = 45,64 км/ч.

Определяем техническую скорость движения поезда на участке по формуле (5.4) с учетом разгона и замедления поезда на промежуточной ст.Б.

vтех = 60 ·21,75/ (28,588 + 2 + 2 + 1 + 1) = 37,72км/ч.

Определяем участковую скорость движения поезда на участке по формуле (5.4) с учетом остановки на ст.Б

vуч = 60 ·21,75 / (28,588 + 5 + 2 + 2 + 1 + 1) = 32,96 км/ч.

Определяем длины перегонов А-Б и Б-В. Длина перегона А-Б равна:

LАБ = 1,05 + 1,25 +3,8 + 1,1 + 4 + 1,4 + 1,05 / 2 = 6,825 км,

а перегона Б-В:

LБВ = LАВ - LАБ = 21,75 - 6,825 = 14,925 км.

Все вычисления сведем в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Время и скорости движения поезда на участке А-Б-В

Перегон	Расстояние между станциями, км	Время хода, мин	Время на разгон, мин	Время на замедление, мин	Скорость, км/ч
А - Б	6,825	16,38	2	1	25	18,29	-
Б - В	14,925	12,2	2	1	73,4	49,2	-
А - В	21,75	28,588	4	2	45,64	37,72	32,96

Определим коэффициент участковой скорости

(5.5)

6. Расчёт скорости и времени хода поезда графическим методом

Строим по методике, изложенной в [1] кривую скорости методом Липеца при помощи MS Visio.

На этом графике строим при помощи кривой скорости кривую времени по методике в [1] способом Лебедева.

По кривой времени определяем время движения поезда по перегонам и в целом по участку без остановки на ст. Б:

t_АБ=15,58 мин; t_БВ=17,83 мин; t_АВ=33,42мин;

Определяем время на замедление по ст. Б

tзам = tаb - tас = 2 - 1 = 1 мин.

Для определения времени на разгон поезда по ст.Б строится кривая скорости от точки b (координата оси станции Б) до пересечения с кривой скорости при движении поезда без остановки на ст Б - точка d. Затем определяется время движения поезда через станцию Б без остановки до точки d, которое равно

tсd = t1сd + t2сd = 0,25 + 1,75 = 2,0 мин

и с учетом остановки на станции Б - tсd'= 4,3мин.

Время на разгон по ст.Б будет равно

tраз = tсd' - tсd = 4,3 - 2,0 = 2,3 мин.

Техническую и участковую скорость движения поезда определяем по формулам (5.3) и (5.4) и результаты заносим в табл. 6.2

Таблица 6.1 - Время и скорости движения поезда на участке А-Б-В

Перегон	Расстояние между станциями, км	Время хода, мин	Время на разгон, мин	Время на замедление, мин	Время стоянки на ст. Б	Скорость, км/ч
						vх	vтех	vуч
А - Б	13,650	15,58	-	1	-	83,76	78,7	-
Б - В	8,1	17,83	2,3	-	5	73,19	64,82	-
А - В	21,750	33,42	2,3	1	-	39,04	35,53	31,3

Так как станции А и В являются границами участка обращения локомотивов, т.е. остановка на этих станциях обязательна, поэтому для этих станций время на разгон и замедление поезда не определяется.

Коэффициент участковой скорости Yу для участка равен

Yу = vуч / vтех = 31,3 / 35,53 = 0,88.

Анализ результатов расчета из табл.5.2 и табл.6.2 показывает, что ошибка д приближенного метода равномерных скоростей по сравнению с точным графическим методом МПС составляет:

- по общему времени движения поезда по участку

д _t = 100(33,42 - 28,588) / 28,588 = 16,9 %;

• - по технической скорости
• д _vтех = 100(37,72 - 35,53) / 35,53= 6,16 %;
• - по участковой скорости
• д _vуч = 100(32,96 - 31,3) / 31,3 = 5,3 %.
• 7. Построение кривой тока локомотива
• Таблица 7.1 - Значения тока генератора тепловоза 3ТЭ10 в зависимости от скорости поезда.

Точка кривой скорости	Скорость, км/ч	Режим движения	IГ, А	Точка кривой скорости	Скорость, км/ч	Режим движения	IГ, А
0	0	Т-ПП	5750	21	56	ТР	0
1	10	Т-ПП	5060			Т-ОП2	3750
2	20	Т-ПП	4750	22	59	Т-ОП2	3625
3	25	Т-ПП	4625	23	65	Т-ОП2	3500
4	25	Т-ПП	4625			ТР	0
5	35	Т-ПП	3250	25	53	ХХ	0
ПП-OП1	39	Т-ПП	3050			Т-ОП2	3875
		Т-ОП1	3800	ОП2-ОП1	42	Т-ОП2	4250
6	45	Т-ОП1	3450			Т-ОП1	3510
7	51	Т-ОП1	3200	26	40	Т-ОП1	3750
8	40	Т-ОП1	3740	27	32	Т-ОП1	4180
9	30	Т-ОП1	4300	28	45	Т-ОП1	3470
ОП1-ПП	28	Т-ОП1	4500	29	47	Т-ОП1	3300
		Т-ПП	3750	30	60	Т-ОП1	3000
10	26	Т-ПП	3870			ТР	0
11	35	Т-ПП	3200	32	54	ХХ	0
ПП-OП1	38	Т-ПП	3060			Т-ОП1	3130
		Т-ОП1	3800	33	54	Т-ОП1	3130
12	47	Т-ОП1	3375			ТР	0
13	57	Т-ОП1	3020	36	25	ХХ	0
ОП1-ОП2	57	Т-ОП1	3020			Т-ОП1	4000
		Т-ОП2	3520	37	25	Т-ОП1	4000
14	67	Т-ОП2	3375			ТР	0
15	72,5	Т-ОП2	3270
		ТР	0



Рис. 7.1. Токовая характеристика тягового генератора ГП311Б тепловозов 2ТЭ10М(У), 3ТЭ10М(У,С)

8. Определение расхода топлива тепловозами и электрической энергии электровозами

8.1 Расход топлива тепловозами

Фактический (натурный) расход дизельного топлива тепловозом на заданном участке в кг определяется по формуле

Е = У G_i Дt_i + g_хt_х, (8.1)

где G_i - расход топлива тепловозом на i-ой позиции контроллера машиниста n_к в зависимости от скорости движения, для 3ТЭ10 на максимальной позиции G_max = 25,2 кг/мин;

Дt_i - время работы дизеля на i-ой позиции контроллера машиниста, время движения в тяге

Дt_тяги = 28,34 мин.

g_х - расход топлива тепловозом на холостом ходу, g_х = 1,14 кг/мин;

t_х - суммарное время движения поезда в режиме холостого хода, при торможении и на стоянке, t_х =10,08 мин.

Е = 25,2·28,34 + 1,14·10,08=725,65 кг.

Для сравнения расхода топлива различными сериями локомотивов и для разработки норм расхода топлива рассчитывается удельный расход топлива, затраченный на единицу транспортной продукции.

Единицей продукции на железнодорожном транспорте является перевозочная работа, выраженная в 10 тыс. тонно-километрах брутто (10⁴ т·км брутто), или пробег локомотивов, выраженный в 100 локомотиво-километрах (10² л·км).

Удельный натурный расход топлива, затраченный на единицу перевозочной работы определяется по формуле

е = 10000·Е / m_cL, (8.2)

где е - удельный расход топлива; кг/10⁴ т·км брутто;

m_c - масса состава, m_c = 7000 т;

L - длина участка, L = 21,75 км.

е = 10000·725,65 / 7000·21,75 = 47,661 кг/10⁴ т·км брутто,

Топливо характеризуется различными значениями теплоты сгорания. Для сравнения тепловой ценности, например, угля и дизельного топлива, введено понятие условного топлива. Теплота сгорания 1 кг условного топлива принимается равной 29307 кДж (7000 ккал), что соответствует теплоте сгорания каменного угля и антрацита с невысоким содержанием балласта. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг, поэтому эквивалент (коэффициент) перевода дизельного топлива в условное топливо будет равен 1,45. По теплотворной способности 1 кВт·ч равен 3600 кДж (860 ккал) или эквивалентен 122,8 г условного топлива (1 кг.у.т = 8,143 кВт·ч).

Условный удельный е_у расход топлива

е_у = 1,45 · 47,661 = 69,108 кг.у.т/10⁴ т·км брутто.

9. Проверка тяговых машин локомотивов на нагрев

9.1 Общие сведения

Нагревание тяговой электрической машины локомотива зависит от величины тока, проходящего через её обмотки. Чем больший ток проходит через ее обмотки, тем сильнее нагреваются ее части.

При малом нагреве изоляции ее изоляционные свойства сохраняются долго, а при высоких температурах происходит интенсивный процесс ее старения и потери изоляционных свойств.

При рассмотрении процессов нагревания тяговых электрических машин используется не температура этой машины, а превышение её температуры над температурой окружающего воздуха.

Наибольшую силу тяги при расчете массы состава принимают с учетом ограничения по коммутации тяговых электродвигателей или по сцеплению колес с рельсами. Однако, кроме этих ограничений, на электроподвижном составе необходимо учитывать ограничение по нагреванию ТЭД.

Расчетная температура наружного воздуха t_нв определяется по данным метеорологических станций как средняя многолетняя (не менее чем за 5 лет)

В том случае, когда температура оказывается летом менее +15єС, а зимой ниже нуля, за расчетную температуру берется соответственно +15єС и нуль.

В курсовом проекте температуру наружного воздуха в момент отправления поезда со станции принимаем равной t_нв = +15єС.

Для тяговых электродвигателей ГОСТ 2582-81 устанавливает продолжительный и часовой режимы работы. Продолжительный режим определяется наибольшим током, при котором работа в течение неограниченного времени при номинальном напряжении не вызывает превышения предельно допустимых температур. Часовой режим определяется наибольшим током, при котором работа электродвигателя от холодного состояния в течение 1 ч при номинальном напряжении не вызывает предельно допустимых температур.

Для тяговых генераторов устанавливаются продолжительные режимы при наименьшем и наибольшем напряжении.

Проверка электрических машин тепловозов на нагрев делается только в том случае, если на труднейших подъемах вводится ограничение скорости движения поезда ниже расчетной скорости тепловоза.

Если расчетное превышение температуры окажется выше допустимого, необходимо принять следующие меры к снижению температуры:

- изменить режим ведения поезда;

- ввести остановку на промежуточной станции для охлаждения тяговых электрических

машин;

- уменьшить массу состава.

9.2 Аналитический метод расчета нагревания тяговых электрических машин

Проверка на нагревание выполняется на основании кривых тока I_Г=f(S) или I_Д=f(S) и кривой времени t = f(V). Проверка производится по формуле

, (9.1)

где ф - температура нагрева (остывания) обмоток, єС;

ф₀ - начальное превышение температуры для расчетного промежутка времени, єС;

ф_?- установившаяся температура, єС;

Дt - интервал времени, в течение которого по обмоткам протекает неизменный средний ток,

при условии, что Дt/T ? 0,1 мин;

Т - тепловая постоянная времени, мин.

Т и ф_? определяются в зависимости от тока тягового электродвигателя по тепловым характеристикам, приведенным на рисунке 9.1.

Значения среднего тока в интервале Дt для тепловоза определяются по формулам:

I_Гср = (I_Гн + I_Гк) / 2, (9.2)

I_Дср = I_Гср / а, (9.3)

где I_Гн, I_Гк, I_Дн, I_Дк - токи в начале и конце интервала Дt,

а - число параллельных цепей соединения тяговых электродвигателей.

Полученные по формуле (9.1) значения перегрева ф для каждого отрезка кривой тока будут являться начальным перегревом для следующего отрезка.

Полученная в результате расчета наибольшая на заданном участке температура перегрева не должна превышать величины

ф_max = ф_доп + t_нв (9.4)

Рассчитаем температуру перегрева обмотки якоря ТЭД ЭД-118А тепловоза 3ТЭ10, используя кривые тока и времени в приложении 7, а также значения тока генератора из таблицы 7.1. Температура наружного воздуха t_нв = 15єС. Начальная температура двигателей равна ф_о = 20єС.

Разбиваем кривую тока на отрезки, в которых выполняется условие Дt / T? 0,1. Находим среднее значение тока генератора на каждом отрезке. Определяем значение тока ТЭД для каждого отрезка. Для этого делим ток генератора на 6, так как в силовую цепь генератора включено параллельно 6 тяговых двигателей (а = 6). Находим по кривой времени Дt для каждого отрезка. По рис 9.1 определяем тепловые характеристики Т и ф_?для каждого отрезка.

Все расчеты оформляем в виде табл.9.1.

Таблица 9.1 - Расчет температуры перегрева обмоток якоря ТЭД ЭД-118А

отрезок	Iгср	Iдср	Дельта t	Т	t/T	тау.беск	тау
0--3	5187,00	864,50	1,30	37,00	0,0351	150,00	24,56
3--4	4625,00	770,83	1,80	35,00	0,0514	125,00	29,85
4--ПП	3822,00	637,00	0,80	31,00	0,0258	87,00	30,43
ОП1--7	3480,00	580,00	1,20	28,50	0,0421	78,00	31,48
7--8	3475,00	579,17	1,20	27,50	0,0436	78,10	33,11
8--ОП1	4125,00	687,50	3,70	32,00	0,1156	104,00	38,82
ПП--11	3475,00	579,17	2,70	28,50	0,0947	78,10	36,16
11--ПП	3125,00	520,83	0,30	27,75	0,0108	68,00	33,99
ОП1--13	3425,00	570,83	1,25	28,00	0,0446	77,80	38,20
13--ОП1	2962,00	493,67	0,05	27,50	0,0018	62,00	38,41
ОП2--15	3400,00	566,67	0,65	27,90	0,0233	77,20	40,65
15--21	0,00	0,00	2,9	20,30	0,1429	0,00	38,83
21--23	3625,00	604,17	0,25	30,00	0,0083	83,00	47,47
23--25	0,00	0,00	1,35	20,30	0,0665	0,00	45,49
25--ОП2	4062,00	677,00	2,45	31,85	0,0769	98,00	54,81
ОП1-27	3875,00	645,83	0,30	31,56	0,0095	93,00	53,42
27--29	3787,00	631,17	1,20	31,45	0,0382	87,00	49,06
29--30	3187,00	531,17	0,40	27,83	0,0144	70,00	48,25
30--32	0,00	0,00	1,00	20,30	0,0493	0,00	42,20
32--33	3125,00	520,83	2,40	27,65	0,0868	68,00	47,59
33--36	0,00	0,00	0,90	20,30	0,0443	0,00	44,49
36--37	4000,00	666,67	2,2	31,70	0,0694	97,00	48,04



По формуле (9.2) находим максимально допустимую температуру нагрева обмоток двигателя для класса изоляции В

ф_max = 120 + 15 =135 єС.

На участке АВ эта температура была превышена (ф= 160 єС) следовательно нужно изменить режим движения либо осуществить прицепку второго локомотива в начале расчетного подъема, так как уменьшение массы поезда не рационально.

10. Нормирование расхода топлива и электроэнергии локомотивам на поездку

10.1 Нормы и их классификация

Рациональное ведение хозяйства любого подразделения локомотивного хозяйства немыслимо без хорошей организации топливо - и энергоиспользования, без правильного определения потребности энергоресурсов, соответствующих данному уровню технического развития, организации технологического процесса перевозок и задаваемому объему перевозочной работы.

Основой для такого определения являются нормы расхода топлива и электрической энергии (ТЭР), отражающие технико-экономические показатели подвижного состава и его использования, особенности пути и ряд других факторов, определяющих эффективность энергоиспользования.

Нормой расхода топлива или электрической энергии называется плановая мера, определяющая максимально допустимую величину расхода ТЭР на единицу транспортной продукции.

В зависимости от своего назначения нормы делятся на плановые (групповые) и технические (индивидуальные).

Плановые (групповые) нормы устанавливаются для определения потребности в энергоресурсах в целом по подразделению локомотивного хозяйства (ОАО «РЖД», дорога, отделение, депо).

Плановые нормы устанавливаются в кг условного топлива (кг.у.т.) или в кВт·ч на единицу перевозочной работы.

Технические (индивидуальные) нормы устанавливаются для каждой серии локомотивов зависимости:

- от участка обращения локомотива,

- вида работы,

- массы состава,

- типа вагонов,

- метеорологических условий

Технические нормы устанавливают ежемесячно для тепловозов в килограммах натурного топлива, а для электроподвижного состава в кВт·ч на следующие виды работ:

- на 10 тыс. т-км брутто при следовании во главе поезда, двойной тягой или при подталкивании. Работа исчисляется по массе состава брутто, без учета массы локомотива. Работа моторвагонного состава и дизель-поездов определяется исходя из их расчетной паспортной массы.

- на 100 локомотиво-км одиночно следующих локомотивов или при возвращении толкачей;

- на 1 час маневровой работы, производимой в парках и на горочных путях сортировочных станций, на промежуточных станциях и подъездных путях депо;

- на 1 час простоя в депо или на станционных путях в ожидании работы.

10.2 Основные расчетные формулы

В основе расчета норм расхода ТЭР локомотивом за поездку стоит инструкция ЦТ/2564.

Расчет норм расхода ТЭР на поезд выполняется по формулам:

- для тепловозов

n = nо Км Ki Kф+ 100 ZДnТ / L + nх, (10.1)

- для электровозов

е = ео КмKi Kф + 100 ZДеТ / L + есн, (10.2)

где n_о, е_о - исходная норма, определяемая по топливно-энергетическому паспорту локомотива (ТЭПЛ), кг(кВт·ч)/104т·км брутто;

К_м - коэффициент влияния степени грузоподъёмности вагонов;

K_i - коэффициент трудности нормируемого участка;

K_ф - температурный коэффициент нормируемого периода;

Z - число остановок, предусмотренных графиком на 100 поездо·км; Дn_Т Де_Т - затраты

топлива и электроэнергии на восстановление кинетической энергии, потерянной при торможении до остановки, отнесенные к 10 тыс. т·км брутто;

L - длина участка, км;

е_х - расход топлива на холостую работу дизеля, кг/10⁴т·км брутто;

е_сн - затраты электроэнергии на собственные нужды электровоза, кг(кВт·ч)/10⁴т·км брутто.

ТЭПЛ представляют собой аналитическую зависимость величины удельного расхода топлива или электрической от массы поезда, сформированного из четырехосных грузовых вагонов массой 70 т, (для пассажирских вагонов массу принимают равной 56 т) и технической скорости движения поезда по прямому горизонтальному пути.

Уравнение топливно-энергетического паспорта локомотива имеет следующий вид:

- для тепловозов

, (10.3)

- для электровозов

,

Коэффициенты уравнения ТЭПЛ для тепловоза 3ТЭ10: S = 12,334, R = 0,077, T = 310,246

Для электровоза 3ЭСК5: S = 44,325, R = 0,415, T = 993,375

Для тепловоза 3ТЭ10 уравнение имеет вид:

, (10.5)

Для электровоза 3ЭСК5 уравнение имеет вид:

, (10.6)

Расчеты по формулам (10.5) и (10.6) представлены в таблице 10.1 и 10.2 на рисунке 10.1.

Таблица 10.1 - Топливно-энергетический паспорт тепловоза 3ТЭ10, кг / 10 тыс. ткм брутто

Скорость км/ч	Масса состава, т
	1000	2000	3000	4000	5000	6000
10	16,210	14,659	14,142	13,880	13,724	13,621
20	20,087	16,984	15,950	15,425	15,115	14,908
30	23,963	19,310	17,758	16,971	16,505	16,195
40	27,840	21,635	19,567	18,516	17,896	17,482
50	31,716	23,960	21,375	20,062	19,286	18,769
60	35,593	26,285	23,183	21,608	20,677	20,056
70	39,469	28,611	24,991	23,153	22,067	21,344
80	43,346	30,936	26,799	24,699	23,458	22,631
90	47,222	33,261	28,607	26,245	24,848	23,918
100	51,099	35,586	30,376	27,790	26,239	25,205



Рис. 10.1. Топливно-энергетический паспорт тепловоза 3ТЭ10

Таблица 10.2 - Топливно-энергетический паспорт электровоза 3ЭСК5, кг / 10 тыс. ткм брутто

Скорость км/ч	Масса состава, т
	1000	2000	3000	4000	5000	6000
10	58,4088	53,44188	51,7863	50,958	50,462	50,131
20	72,4925	62,55875	59,2475	57,592	56,599	55,936
30	86,5763	71,67563	66,7088	64,225	62,735	61,742
40	100,66	80,7925	74,17	70,859	68,872	67,548
50	114,744	89,90938	81,6313	77,492	75,009	73,353
60	128,828	99,02625	89,0925	84,126	81,146	79,159
70	142,911	108,1431	96,5538	90,759	87,282	84,964
80	156,995	117,26	104,015	97,393	93,419	90,77
90	171,079	126,3769	111,476	104,03	99,556	96,576
100	185,163	135,4938	118,938	110,66	105,69	102,38

Рис. 10.2. Топливно-энергетический паспорт тепловоза 3ЭСК5

Коэффициент влияния степени использования грузоподъёмности вагонов рассчитывается по формуле

(10.6)

где м = m_о /17,5; m_о - масса, приходящаяся на ось вагона, т; vт - техническая скорость движения поезда по участку, км/ч.

Расчеты по формуле (10.6) приведены в табл. 10.3 и показаны на рис. 10.2.

Таблица 10.3. Значения коэффициента использования грузоподъемности вагонов Кm = f(vт, mо)

Нагрузка на ось mо, т	Техническая скорость vт, км/ч
	25	40	45	50	55	60	65	70	80	90
6	1,448	1,565	1,605	1,644	1,683	1,723	1,762	1,801	1,880	1,958
8	1,277	1,350	1,375	1,399	1,423	1,448	1,472	1,496	1,545	1,594
10	1,175	1,221	1,237	1,252	1,267	1,283	1,298	1,314	1,344	1,375
12	1,107	1,135	1,145	1,154	1,163	1,173	1,182	1,192	1,210	1,229
14	1,058	1,074	1,079	1,084	1,089	1,094	1,099	1,105	1,115	1,125
16	1,022	1,028	1,030	1,032	1,033	1,035	1,037	1,039	1,043	1,047
17,5	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
20	0,971	0,963	0,961	0,958	0,955	0,953	0,950	0,948	0,943	0,938
22	0,952	0,940	0,935	0,931	0,927	0,923	0,919	0,915	0,906	0,898
24	0,937	0,920	0,915	0,909	0,903	0,898	0,892	0,887	0,876	0,865
25	0,930	0,912	0,905	0,899	0,893	0,887	0,881	0,875	0,862	0,850

Таблица 10.4 - Значения коэффициента трудности участка Ki при mо = 17,5 т/ось

iэ,	Техническая скорость, км/ч
%	0	10	20	30	40	50	60	70	80
0	1	1	1	1	1	1	1	1	1
0,25	1,18175	1,1701	1,15845	1,1468	1,13515	1,1235	1,11185	1,1002	1,08855
0,5	1,3635	1,3402	1,3169	1,2936	1,2703	1,247	1,2237	1,2004	1,1771
0,75	1,54525	1,5103	1,47535	1,4404	1,40545	1,3705	1,33555	1,3006	1,26565
1	1,727	1,6804	1,6338	1,5872	1,5406	1,494	1,4474	1,4008	1,3542
1,25	1,90875	1,8505	1,79225	1,734	1,67575	1,6175	1,55925	1,501	1,44275
1,5	2,0905	2,0206	1,9507	1,8808	1,8109	1,741	1,6711	1,6012	1,5313
1,75	2,27225	2,1907	2,10915	2,0276	1,94605	1,8645	1,78295	1,7014	1,61985
2	2,454	2,3608	2,2676	2,1744	2,0812	1,988	1,8948	1,8016	1,7084
2,5	2,8175	2,701	2,5845	2,468	2,3515	2,235	2,1185	2,002	1,8855
2,75	2,99925	2,8711	2,74295	2,6148	2,48665	2,3585	2,23035	2,1022	1,97405
3	3,181	3,0412	2,9014	2,7616	2,6218	2,482	2,3422	2,2024	2,0626
3,5	3,5445	3,3814	3,2183	3,0552	2,8921	2,729	2,5659	2,4028	2,2397
4	3,908	3,7216	3,5352	3,3488	3,1624	2,976	2,7896	2,6032	2,4168



Рисунок 10.2 - График коэффициента К_м, учитывающий влияние на норму расхода топлива и электрической энергии средней массы вагона на одну ось

Коэффициент трудности нормируемого участка рассчитывается по формуле

Ki = 1 + (0,705 - 0,00452 Vт)(0,375 + 0,0375 mо) iэ, 0.8)

где iэ - эквивалентный уклон нормируемого участка, ‰.

При mо = 17,5 т/ось формула (10.8) принимает вид

Ki = 1 + (0,727 - 0,00466 Vт)iэ,(10.9)

Значения коэффициента Ki, рассчитанного по формуле (10.9), приведены в таблице10.4 и на рисунке 10.3.

10.3 Расчет эквивалентного уклона участка

Эквивалентным уклоном участка длиной L называется такой однородный уклон этого участка, на котором механическая работа по передвижению поезда равняется механической работе при движении по реальным уклонам этого участка с теми же средними скоростями.



Рисунок 10.3 - График коэффициента трудности участка Ki

Величина эквивалентного уклона определяется по формуле

iэ = [? ijsj + 12?б + ?|(iв - wв)| sв ] /L, (10.9)

где ij и sj - соответственно величины действительных (не спрямленных) уклонов, ‰ и длина, м;

?б - сумма центральных углов всех кривых элементов пути, градусы;

iв - величина вредного спуска, ‰, т.е. спуска на котором поезд может ускоряться в режиме холостого хода и на котором производится торможение поезда;

wв - основное удельное сопротивление на вредном спуске, Н/кН;

sв - длина вредного спуска, м;

L - длина участка, м.

Длина вредного спуска, т.е. та часть спуска, на котором производится торможение поезда, определяется с помощью тяговых расчетов. Если тяговые расчеты не проводились, то к вредным спускам можно относить все спуски круче 6 ‰ и в расчет принимать 0,7 их длины.

При определении величины эквивалентного уклона необходимо учитывать и кинетическую энергию поезда, накапливаемую при прохождении спусков. Величина поправки, которая вычитается из полученного уклона, определяется уравнением

Дiк = 0,22 - 0,0227 iэ2. (10.10)

При отрицательном эквивалентном уклоне Дi_к в расчет не принимают.

При использовании спрямленного профиля вместо ?i_js_j + 12? б вводится сумма произведений спрямленных элементов ?i_сs_с.

Определим эквивалентный уклон участка, приведенного в таблице 10.5.

Таблица 10.5 - Спрямлённый профиль участка

iс, ‰	0	-1,2	9,13	0,5	-9,63	1,93	0	-1,83	11,5	0	-11,9	4,16	0
sс, м	1050	1250	3800	1100	4000	1400	1050	1150	1300	950	1250	1850	1050

Расчеты по определению эквивалентного подъема приведены в виде таблицы 10.6.

Расчеты по определению эквивалентного подъема приведены в виде таблицы 10.6. Для тепловоза и электровоза эквивалентные подъемы примерно равны 0,422 ‰

Основное удельное сопротивление движению на вредном спуске рассчитывается при скорости V_в, равной допускаемой скорости движения на этом спуске по формулам (3.2) - (3.3).

С учетом кинетической энергии поезда эквивалентный уклон участка будет равен:

iк = 0,22 - 0,0227 (1,52)2 = 0,167%;

iэ = 1,52- 0,167=1,353%.

Таблица 10.6 - Расчетная таблица для определения эквивалентного подъема участка

Подъемы и площадки	Спуски	В том числе вредные спуски
iс,	sс,	iсsс	iс,	sс,	iсsс	iс,	sс,	Vв,	Wв,	|(iв - wв)| sв
‰	м		‰	м		‰	м	км/ч	Н/кН
0	1050	0	-1,2	1250	-1500
9,13	3800	34694	-9,63	4000	-38520	-9,63	4000	75	2,45	28720
0,5	1100	550	-1,83	1150	-2104
1,93	1400	2702	-11,9	1250	-14875
0	1050	0
11,5	1300	14950
0	950	0
4,16	1850	7696
0	1050	0
У	13550	60592		7650	-56999					28720
iэ = (60592 - 56999 + 28720) / (13550+ 7650) = 1,52 ‰

Температурный коэффициент для средних условий эксплуатации определяется по формулам:

- для тепловозной тяги

Kф = 1,039 - 0,0026 t, (10.11)

- для электрической тяги

Kф = 1,066 - 0,0044 t, (10.12)

где t - температура наружного воздуха.

Удельный расход электроэнергии на собственные нужды электровозов определяются по формуле

ев = 10000 асн Т / mс Vт,(10.13)

где асн - средний расход электроэнергии на собственные нужды, асн =6,75 кВт·ч/мин;

Т - общее время движения электровоза по участку, мин.

Удельный расход топлива на холостую работу дизеля определяется по формуле

n_x = 10000К_хG_х / m_с V_т, (10.14)

где G_х - часовой расход топлива в кг, G_х = 60·g_x, g_x = 1,14 кг/мин - минутный расход;

К_х - коэффициент холостого хода, выраженный отношением времени холостой работы дизеля к общему времени хода.

Величина К_х для усредненных расчетов может быть определена по формуле

Кх = 0,775 - 0,0096 Vт - 0,00427(Vт - 11,5) iэ. (10.15)

Удельные расходы топлива, связанные с восстановлением кинетической энергии поезда, потерянной в процессе торможения до остановки ДеT, для средних условий эксплуатации определяются в зависимости от массы состава и скорости начала торможения по формулам:

- для тепловозов и для электровозов

ДnT = (0,0353 + 7,47 /mс) Vт - 0,42, (10.16)

ДеT = (0,125 + 15,22 /mс) Vт - 1,56. (10.17)

Определяем исходную норму

- тепловоз 3ТЭ10



- электровоз 3ЭСК5

Определяем коэффициент влияния степени грузоподъемности вагонов, предварительно определив значение м

м = m_о / 17,5 = 22,02 / 17,5 = 1,258,

- тепловоз 3ТЭ10

,

- электровоз 3ЭСК5

.

Определяем коэффициент трудности участка

- тепловоз 3ТЭ10

Kiт = 1 + (0,705 - 0,00452 · 37,72)(0,375 + 0,0375 · 22,02)1,353 = 1,868,

- электровоз 3ЭСК5

Kiэ = 1 + (0,705 - 0,00452 · 52,07)(0,375 + 0,0375 · 22,02)1,353 = 1,762.

Находим температурный коэффициент

- тепловоз 3ТЭ10

Kфт = 1,039 - 0,0026·15 = 1,

- электровоз 3ЭСК5

Kфэ = 1,066 - 0,0044·15 = 1.

Определяем коэффициент холостого хода дизеля

Кх = 0,775 - 0,0096 · 37,72 - 0,00427(37,72 - 11,5) 1,353 = 0,26.

Рассчитываем удельный расход топлива на холостую работу дизеля и электроэнергии на собственные нужды

- тепловоз 3ТЭ10

Gх = 60 gх = 60 · 1,14 = 68,4 кг,

nх = 10000 · 0,26·68,4 /(7000 · 37,72) = 0,67 кг/104 т·км брутто,

- электровоз 3ЭСК5

ев = 10000 ·6,75·25,15/ 5850 ·52,07=5,57 кВт·ч/104 т·км брутто.

Определяем удельный расход топлива на возмещение потерь при торможении поезда до остановки

- тепловоз 3ТЭ10

ДnТ = (0,0353 + 7,47 /7000)·37,72- 0,42 = 0,95 кг/10 4 т·км брутто,