Антиплагиат. Полный отчет. Поспелов Д.Е. (Тяговые расчёты для новых схем формирования поездов), страница 3

А. Ильин, С.И.Осипов и другие. Огромный вклад в развитие тяжеловесного движения в Россиивнес Мугинштейн Л. А – заведующий отделением ВНИИЖТа, доктортехнических наук, профессор, получивший звание «Почетныйжелезнодорожник» за руководство опытной поездкой с поезда весом 42 000тонны и длиной 7 км [4].К зарубежным учёным, занимающимися вопросами и проблемамитяжеловесного вождения и продольной динамики, относятся австралийскийучёный Colin Cole, австралийский учёный Qing Wu и китайский учёный ShihuiLuo, которые в 2014 году совместно опубликовали работу « Longitudinaldynamics and energy analysis for heavy haul trains» [5].64Продольная динамика иэнергетический анализ тяжеловесных поездов – именно так названа технологияпредназначенная для тяжеловесного движения.

(TDEAS) была разработанагосударственной лабораторией тяговой мощности в Китае.1.2 Методика выполнения классических тяговых расчётовПод классической методикой подразумевается методика, применимая красчётам для схем формирования поездов, не относящихся к тяжеловесномулибо длинносоставному движениям.В целях определения порядка и методики тяговых расчетов, установленияосновных нормативов, принимаемых в расчетах, на эксплуатируемых ипроектируемых железных дорогах колеи 1520 мм приказом старшего вицепрезидента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича No 867р от 12.05.2016 г.

утверждены« Правила тяговых расчетов для поездной работы» (« Правил тяговых расчетов для поездной работы»6464ПТР).113Предыдущая редакциябыла выпущена в 1985 году[6].Поезд представляется в виде системы масс (один или нескольколокомотивов и вагоны), которые соединены упругими связями (автосцепноеустройство).

Для тяговых расчётов принимается упрощённая модель поезда, такесли принять модель в точности имитирующую реальный поезд, вычисленияполучаются неоправданно сложными. Однако, в исследовании продольнойдинамики поезда упрощение сложной модели недопустимо. В качестве моделиможно принять:1) стержень;2) упругую нить;3) систему масс со связями;4) материальную точку.При классических тяговых расчётах поезд рассматривается какматериальная точка,58расположенная в центре тяжести поезда (в середине) иконцентрирующая в себе всю массу поезда (P+Q), где Р – вес локомотива, т; Q –вес вагонного состава, т. Схематично модель поезда показана на рисунке 1.1.Рисунок 1.1 – Модель поезда в виде материальной точкиВ более точных расчётах, при исследовании условий движениядлинносоставных и тяжеловесных поездов, поезд представляется в видесистемы масс со связями.Перечень операций и примерная последовательность при выполненииклассических тяговых расчётов следующая:1) Анализ профиля пути и выбор расчётного и кинетического подъёмов,2) Спрямление и приведение профиля пути,3) Определение массы состава по расчётному подъёму,4) Проверка найденной массы состава:a) на преодоление кинетического подъёмаб) по длине приёмо-отправочных путейв) на трогание с места,5) Расчёт и построение диаграмм равнодействующих сил,6) Определение максимальной скорости движения по спускам,7) Построение кривых:а) скорости движения поезда и её анализб) времени следования по участкув) токов,8) Проверка массы состава по нагреванию тяговых электродвигателей,9) Расчёт расхода топлива тепловозами на тягу поездов.1.218Особенности расчётов при работе поездов повышенных массы идлиныНа18сети дорог широко распространено движение по вождениютяжеловесных и соединённых поездов.

В связи с этим значительно возросладлина поездов. Такие поезда занимают в каждый момент времени несколькоэлементов профиля пути, что требует обязательного учёта длины поездов притягово-энергетических расчётов. Для этого на каждом шаге интегрированияуравнения движения поезда рассчитывают средневзвешенный по массе поездауклон участка пути, на котором в данный момент времени находится поезд.Алгоритм расчёта уклона средневзвешенного по массе поезда представленна рисунке 1.2 [3].Рисунок 1.2 – Алгоритм расчета уклона, средневзвешенного по массе.В алгоритме приняты следующие обозначения: lп – длина поезда; ds – шагинтегрирования; icр.

– средневзвешенное по массе значение уклона,действующее на поезд на данном шаге интегрирования, ‰.Расчёт длины поезда ведется по выражению(1.1)где k – число секций локомотива;lл –длина одной секции локомотива, м;r – число типов вагонов, включенных в состав;– длина вагона i-го типа, м.В связи с тем, что координаты границ элементов профиля пути,допускаемых скоростей движения поезда, мест проверки действия тормозов невсегда могут быть кратными шагу интегрирования ds, необходимокорректировать ds по месту нахождения начала и конца поезда. Алгоритмомпредусмотрена коррекция ds с учётом расстояния между началом и концомпоезда, и координатами границ элементов профиля пути.

Шаг интегрирования,после сравнения, принимают равным наименьшему из этих расстояний. Расчётсредневзвешенного по массе поезда уклона iср производят по формуле(1.2)где – масса части поезда, находящейся на j-ом элементе профиля пути, т;– масса поезда, т;n – число элементов профиля пути на которых находится поезд.В свою очередь:(1.3)где – масса одной секции локомотива, т;k – число секций локомотива;– масса состава, т.Подъём, на котором разрешается трогание такого поезда можно определитьпо эмпирической формуле, рекомендованной ВНИИЖТом:(1.4)18При теоретическом исследовании динамики сверхдлинных поездовприходится решать систему дифференциальных уравнений, число которыхможет достигать 300-400.53Это требует значительных затрат машинного времени.Поэтому целесообразно уменьшить количество уравнений, описывающихдвижение системы с сохранением необходимой точности решения [7].53Рисунок 1.3 – Дискретная модель эквивалентной системы поездаОписание движения с помощью укороченной системы дифференциальныхуравнений имеет вид:(1.5)Таким образом, это позволяет проводить исследования переходных режимовдвижения сверхдлинных поездов, содержащих очень большое количествовагонов.1.3 Энергооптимальный тяговый расчет движения поездаОдним из важнейших показателей качества выполнения поездной работы нажелезных дорогах являются удельные расходы топливно-энергетическихресурсов (ТЭР) на тягу поездов.

Эти величины в значительной степениопределяются выбором рациональных режимов управления движением сучетом массы и длины поездов, плана и профиля пути, условий пропускапоездопотока, тяговых и тормозных характеристик локомотивов, данных осопротивлениидвижению вагонов и, что особенно важно, с учетом заданного времени ходапоезда на перегоне, участке или направлении железной дороги. [8].Общепринятый на железных дорогах тяговый расчет основывается на решениидифференциальных уравнений движения поезда.5Система имеет вид:(1.6)где m – масса поезда;t, s(t), v(t) – время, пройденный путь и скорость соответственно;S – длина участка,v0 – заданная скорость в начале участка;F(t) – сила тяги локомотива;В(t) – сила торможения состава;W(s(t), v(t)) – сила сопротивления движению.Время движения поезда из начального пункта в конечный определяетсяреализуемыми силами тяги и торможения.В5результате определяются максимальная скорость движения поезда исоответствующее минимальное время ходатягу поезда достигает максимума.5Тmin, при которых расход ТЭР на5На практике используется метод подбора приемлемых значений F(t) и В(t)путем выполнения пошаговых вариантных расчетов с помощью уравнений (1.6)до тех пор, пока расчетные значения времени хода не приблизятся к заданному.Поскольку выбор режимов F(t) и В(t) и их реализация на практике машинистамисущественно неоднозначны и сопровождаются в ряде случаев повышеннымрасходом энергии на тягу поездов, естественным образом возникает задачаопределения среди множества допустимых режимов управления поездом таких,которые обеспечили бы выполнение заданных условий движения поезда приминимальном расходе энергии на тягу.С учетом этого в развитие и дополнение традиционного тягового расчета(1.6) ставится задача разработки нового энергооптимального тягового расчета –ЭТР сцелью определения режимов управления движением поезда между5начальным и конечным пунктами участка за заданное время, с минимальным5расходом энергии на тягу и с учетом плана и профиля пути, длины состава, типаи загруженности вагонов, тяговых и тормозных характеристик локомотива,ограничений скорости движения.В общем виде5параметры поезда, профиля пути, условий движения,заданное время хода, расход энергии на тягу определяют систему уравнений(1.7)В5системе (1.7) по сравнению с системой (1.6) имеются дополнительныечлены: Т – заданное время хода, S и v1 – длина пути и конечная скорость, A(Т) –расход энергии на прохождение поездом участка пути длиной S.Решение этой системы обеспечивает в каждом конкретном случаеполучение зависимостей F(s) и В(s), при реализации которых в ручном илиавтоматизированном режиме управления поезд движется со скоростью v(s).

Приэтом будут выполнены все определенные в (1.7) условия и обеспеченминимальный расход энергии на тягу поезда.(1.8)5Теоретические оценки эффективности энергооптимальных траекторийдвижения поезда были проверены в ходе специальных опытных поездок научастках постоянного и переменного тока Московской и Горьковской железныхдорог.5При этом экспериментально полученные результаты расходаэлектроэнергии сопоставлялись с данными энергооптимальных тяговыхрасчетовВ результате у машинистов, управлявших локомотивами в соответствии срассчитанными с помощью ЭТР режимами, при аналогичных условияхдвижения с поездами такой же массы на том же участке железной дороги расходэнергии на тягу по сравнению с поездками без рекомендаций ЭТР снизился на 5– 10%.5Эффективность использования рассчитанных с помощью ЭТРэнергооптимальных траекторий проверялась на Юго-Восточной, Октябрьской,Южно-Уральской, Западно-Сибирской и Забайкальской железных дорогах.