ВВЕДЕНИЕ

Локомотивное хозяйство является одним из важных в железнодорожной отрасли России, от его эффективной и устойчивой работы зависят четкий ритм перевозок и экономическое благополучие ОАО «РЖД», качество обслуживания грузоотправителей и пассажиров.

Хозяйство находится в процессе реформирования, результатом которого должно стать решение целого ряда системных проблем и значительный рост эффективности работы. Эффективность локомотивного комплекса характеризуется следующими показателями:

– готовностью локомотивного парка и бригад выполнять в полном объеме перевозки по всей сети;

– производительностью локомотивов и бригад;

– надежностью локомотивного парка в эксплуатации и безопасностью его работы;

– технологической эффективностью и экономичностью хозяйства;

– укомплектованноcтью локомотивных бригад.

Cистемные проблемы, которые негативно влияют на безопасность перевозок и производственно-экономическую деятельность Компании:

– не выполнены работы по недопущению сверхурочной работы локомотивных бригад, a это дополнительные расходы в размере около полумиллиарда рублей. Причины роста сверхурочной работы –непроизводительные потери, следование пассажиром, «переотдыхи» в пунктах оборота;

– вторая проблема являетcя cледствием первой – недоукомплектованность машинистами, несовершенство системы подготовки;

– третья проблема – низкое качество ремонта и высокий уровень рекламационной работы;

– четвертая проблема – это несоблюдение условий эксплуатации локомотивов, перепробег локомотивов.

На низкое техническое состояние локомотивного парка оказывают влияние следующие факторы:

– неудовлетворительные условия пропуска поездов и повышенные нагрузки на локомотив из-за отказов и неустойчивой работы элементов инфраструктуры;

– сбои в работе устройств автоматической локомотивной сигнализации, которые приводят к нарушениям режима ведения поездов и длительной езде на скоростях ниже расчетных;

– невыполнение межпоездных интервалов при вождении грузовых поездов;

– пятая проблема – неэффективное использование локомотивов;

– шестая проблема – низкое качество локомотивов отечественного производства. И сегодня ОАО «РЖД» переходит на новые принципы взаимоотношений с производителями железнодорожной техники, то есть по европейским стандартам.

В основу заложены комплексные показатели безопасности, эксплуатационной готовности и стоимости жизненного цикла технических средств, которые будут определять техническую политику Компании во взаимоотношениях с разработчиками и производителями.

Производители новых локомотивов должны будут привести их характеристики в соответствии с теми, что утверждены в технических условиях. При выпуске новых партий локомотивов необходимо провести модернизацию, основанную на инновационных технологиях, позволяющую максимально увеличить межремонтные пробеги и снизить затраты на эксплуатацию [2].

Проблем в локомотивном хозяйстве очень много. От их грамотного решения зависит не только стабильная работа Компании, ее высокий имидж, но и социально-экономическое благополучие всех тружеников железнодорожной отрасли. Oчевидно, что в вопросах организации эксплуатации и ремонта имеются колоссальные резервы, многие из которых лежат в плоскости рационализации производственных процессов. Четкая программа действий на текущий год и ее реализация позволит существенно повысить надежность и эффективность работы хозяйства.

И, наконец, самая важная задача - принять все меры по обеспечению безопасности движения поездов. Обеспечение безопасности движения с безусловной гарантией сохранности жизни и здоровья пассажиров, перевозимых грузов и высокого уровня сервисного обслуживания является главной качественной оценкой работы ОАО «РЖД».

При эксплуатации, а также при определении путей перспективного развития железных дорог многочисленные практические задачи решаются с помощью теории локомотивной тяги и ее прикладной части – тяговых расчетов [1].

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 [1].

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, 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 обязывают использовать Международную систему единиц (СИ), за исключением сил [1].

1 ПОСТРОЕНИЕ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ

Вертикальный разрез земной поверхности по трассе железнодорожной линии называется продольным профилем железнодорожного пути (профиль пути).

Вид железнодорожной линии сверху или, как принято говорить, проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом железнодорожной линии (производят спрямление профиля пути) [1].

Элементами профиля пути являются уклоны (подъёмы и спуски) и площадки (горизонтальный элемент, уклон которого равен нулю). Граница смежных элементов называется переломом профиля. Расстояние между смежными переломами профиля пути образует элемент профиля.

На профиле пути отмечают крутизну и протяженность элемента, высоты (отметки) переломных точек над уровнем моря, оси раздельных пунктов, границы станций и километровые отметки.

На плане пути наносят радиусы (углы) и длины кривых и прямых участков пути и их месторасположение [1].

Действительный профиль пути, состоящий из комбинаций различных спусков, подъемов и кривых, настолько сложен, что пользование им крайне затруднительно, поэтому его упрощают. Упрощение заключается в замене его условным профилем – спрямленным.

Решить этот вопрос помогает инерция поезда, благодаря которой незначительное изменение профиля он проходит без заметного изменения скорости, что позволяет «спрямить» профиль, т. е. заменить большое число мелких элементов пути меньшим числом более длинных, что даже делает расчеты более точными, приближая их к условиям действительного движения.

Спрямление профиля состоит из двух операций:

– спрямление в продольном профиле, путем объединения группы элементов пути, лежащих рядом и имеющих близкую друг к другу крутизну;

– спрямление в плане путем замены кривых фиктивным подъемом в пределах спрямляемых элементов [3].

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) [3].

В дипломном проекте используется режимная карта участка Талдан – Сковородино, которая получена в ходе преддипломной практики.

План и профиль пути представлен в графической части дипломного проекта.

2 ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ПОДЪЕМА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СОСТАВА

2.1 Общие положения

Определение массы состава производится для решения одной из следующих задач:

– расчёта наибольшей (критической) массы состава, соответствующей данному локомотиву, плану и профилю пути (на расчетном подъёме);

– определения массы состава, соответствующей наибольшей провозной способности дороги, измеряемой количеством перевезённых грузов в год;

– определения массы состава, соответствующей наименьшей стоимости перевозок [4].

2.2 Выбор расчетного подъёма

Расчётный подъём – это наиболее трудный для движения в выбранном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива.

Если наиболее крутой подъём участка достаточно длинный, то он принимается за расчетный.

Если же наиболее крутой подъём имеет небольшую протяжённость и ему предшествуют спуски и площадки, на которых поезд может развить высокую скорость, то такой подъём не может быть принят за расчётный, так как поезд преодолеет его за счёт накопленной кинетической энергии.

В этом случае за расчетный подъём следует принять подъём меньшей крутизны, но большей протяженности [4].

По заданному в дипломном проектировании профилю выбираем расчетный подъем i= +8,6 протяженностью S= 1500 м.

2.3 Определение массы состава при движении поезда
по расчетному подъёму с равномерной скоростью

Масса состава в тоннах на расчетном подъеме определяется по формуле

, (2.1)

где F_кр – расчетная сила тяги, Н;

– основное удельное сопротивление локомотивов в режиме тяги, кгс/т;

– основное удельное сопротивление вагонов, кгс/т;

m_л и m_с – расчетные массы соответственно локомотива и состава, т;

i_р – расчетный подъем, ‰;

g – ускорение свободного падения (коэффициент для перевода кгс/т в Н/кН), 9,81 м/с².

Основное удельное сопротивление локомотивов на бесстыковом пути в режиме тяги определяется по формуле [1]

. (2.2)

Основное удельное сопротивление состава определяется по формуле

, (2.3)

где ₄ – доля в составе по массе четырёхосных вагонов;

– основное удельное сопротивление четырёхосных вагонов.

Таблица 2.1– Основные расчетные характеристики локомотива

Серия локомотива	Vр, км/ч	Fкр, Н (кгс)	mл, т	Fктр, Н (кгс)	lл, м	Vконстр. , км/ч
3ЭС5К** «Ермак»	49,9	634000 (64600)	288	932000 (95000)	52,5	110

**– часовой режим.

Основное удельное сопротивление движению груженных четырехосных на роликовых подшипниках вагонов при массе, приходящейся на одну ось m_вo, определяется по формуле [1]

, (2.6)

_{Находим массу состава:}

т.

Полученную массу состава для дальнейших расчетов округляем в меньшую сторону до значения, кратного 50 или 100 т. В нашем случае масса состава будет равна m_с = 6100 т.

2.4 Проверка массы состава на трогание с места на расчётном подъёме

Рассчитанная масса грузового состава должна быть проверена на трогание с места на расчётном подъёме по формуле [1]

, (2.7)

где F_ктр – сила тяги локомотива при трогании с места, Н;

w_тр – удельное сопротивление состава при трогании с места, кгс/т.