Антиплагиат. Полный отчет. Поспелов Д.Е. (Тяговые расчёты для новых схем формирования поездов), страница 8

В случае если массы обоих поездоводинаковы, то эпюра продольных сил будет иметь вид20представленный нарисунке 3.10.Рисунок 3.10 – Схема распределенной тяги ЛСЛСМаксимальная масса грузового поезда с локомотивом в головеограничивается критической нормой массы, а длина поезда ‒ длинойстанционных путей. В соответствии с этим соединенный поезд имеет массу неболее двух критических масс и длину ‒ не более двух длин станционных путейучастка обращения.

В2этом случае максимальные продольные силынаблюдаются в голове каждого поезда. Они равны между собой (F1 = F2).Каждый локомотив как бы везет только свой поезд. Такая схема формированиярациональна при равенстве масс поездов критической массе на участке.В случае, если массы объединенных поездов20не равны, то при одинаковыхсилах тяги локомотивов в хвосте первого поезда наблюдается область сжатиявагонов (20рис. 3.11).Рисунок 3.11 – Схема распределенной тяги ЛСЛС при неравенстве масс объединенныхпоездов.Формирование поездов неодинаковой массы рационально, если критическаямасса на участке меньше ограничения по длине станционных путей. В этомслучае длина первого поезда равна полезной длине приемоотправочных путей.Схема формирования поездадороге.

В2220ЛССЛ с 1979 г. реализуется на Московскойпоездах, сформированных по схеме2ЛССЛ продольные силы в составепоезда распределяются в соответствии с эпюрой на рис. 3.12.2Рисунок 3.12 – Схема распределенной тяги ЛССЛ при равенстве масс20объединенныхпоездов.При формировании поезда по схеме ЛССЛ наблюдается сжатие вагонов вовтором составе.

Для уменьшения сжатой части поезда целесообразно усилить20тягу в голове поезда и уменьшить в хвосте. Это повысит устойчивость противвыдавливания вагонов, уменьшит сопротивление движению и воздействие напуть.20Принципиально важным при определении тяговых усилий локомотивов впоезде с распределенной тягой является условие: каждый локомотив тянет своючасть состава и преодолевает сопротивление от уклонов, находящихся подсоответствующей частью состава, и основное сопротивление движению вагоновсвоей части состава при определенной скорости движения поезда.2При дальнейшем увеличении массы и длины поездов до 19 тыс.

т и до 840осей целесообразно использование схем формирования поездов срасположением второго локомотива в последней трети состава по схемеЛССЛС.Специальная схема формирования грузового поезда ЛССЛС выгодносочетает ряд технико-экономических преимуществ. Для участков, на которыхкритическая норма массы существенно превышает максимальные массынаходящихся в обращении поездов с длиной, равной длине станционных путей,появляется возможность двумя локомотивами вести поезд из трех составов.Длина каждого из них равна длине станционных путей. При регулярномобращении таких поездов достигается существенная экономия локомотивов илокомотивных бригад. При этом относительно невелика доля сжатой частисостава и несложна организация формирования и расформирования такихпоездов.

Впервые формирование таких поездов использовалось на направленииГудермес ‒ Астрахань2Северо-Кавказской дороги[28].Вариант размещения локомотивов при использовании схемы ЛССЛС наодной из дорог при организации обращения поездов массой 18 тыс. т показанна рис. 3.13.2Рисунок 3.13 – Схема формирования поезда ЛССЛС2кой тяговых сцепов в голове и последней трети поездамассой 18 тыс. т с постанов2Этот вариант успешно прошел испытания, и вождение поездов такой массыбыло освоено машинистами, обслуживающими данный участок. В процессеиспытаний был отвергнут вариант формирования поезда массой 18 тыс.

т, вкотором в голове поезда находился сцеп из четырех секций ВЛ80С, а впоследней трети – из двух секций. Расчет показывает, что при этом значительновозрастает сила тяги в головном сечении состава за первым локомотивом, а этоснижает устойчивость состава поезда и его техническую надежность. Дляравномерного распределения продольных сил в таком поезде болееблагоприятно расположение двух секций в голове и сцепа из четырех секций впоследней трети поезда. Этими соображениями руководствовались приформировании поездов массой 24 и 30 тыс. т.

В конце 2007 г. схемаформирования поезда ЛССЛС была использована на Западно-Сибирскойжелезной дороге при проведении опытной поездки с поездом 18 тыс. т нанаправлении Алтайская ‒ Карасук ‒ Иртышская. С учетом особенностейпрофиля в голове и в последней трети состава были использованы двачетырехосных локомотива, соединенных по системе СМЕТ.

Благодаря этомубыли сэкономлены локомотивные бригады.22Схема формирования экспериментального поезда массой 42 тыс. тЛ3ССЛ4ССЛ4 ССЛ3С приведена на рис. 3.14.2Рисунок 3.14 – Схема формирования поезда массой 42 тыс. т2Опыт показал, что благодаря рациональному выбору количества секцийчетырех используемых локомотивов удалось выровнять распределениепродольных сил вдоль состава поезда. Движение поезда происходило плавно,без рывков и ударов на участке с достаточно сложным профилем пути[29].Сжатая часть состава в поездах с распределенной тягой появляется каквынужденная, когда по схеме ЛССЛС двумя локомотивами ведут три поезда длядостижения значительного экономического эффекта или, когда дляподталкивания поезда применяют схему ЛССЛ.2Таким образом, наличие сжатой части весьма желательно, так как приправильном и согласованном управлении тягой локомотивов в составе поездаона позволяет компенсировать продольно-динамические силы при случайныхвозмущениях, не допуская ударного взаимодействия больших масс в составепоезда.

Это подтверждено измерениями продольно-динамических сил виспытаниях поездов повышенных массы и длины на Московской,Кавказской и ряде других дорог.2Северо-2От схемы формирования поезда и режима вождения, для конкретногоучастка зависит величина продольных сил. Поэтому важно подобратьоптимальную схему формирования, чтобы увеличить пропускную способность,но при этом инфраструктура должна полностью соответствовать и быть готова кпропуску тяжеловесных поездов конкретной массы.4 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПОЕЗДА В ПРОГРАММЕ«УНИВЕРСАЛЬНЫЙМЕХАНИЗМ»Программный комплекс Универсальный механизм (UM) предназначен длямоделирования динамики и кинематики плоских и пространственныхмеханических систем, так же для автоматизации процесса исследованиямеханических объектов, которые могут быть представлены системой абсолютнотвердых76или упругих тел, связанных посредством кинематических и силовыхэлементов.С76помощью комплекса вычисляются следующие величины:1.

Угловые и линейные координаты, скорости, ускорения2. Активные силы и моменты3. Силы реакцииКомплекс УМ состоит из двух автономных программ, связь между которымиосуществляется через внешние файлы.Для описания объектов используется программа UM Input. Также спомощью это программы описываются структуры и параметры модели.Программа описания – многопроектная среда, т.е. в ней возможноодновременно работать с несколькими моделями[30].

Интерфейс программыпоказан на рисунках 4.1 и 4.2Рисунок 4.1 – Интерфейс программы UM Input (подготовка модели)Рисунок 4.2 – Интерфейс программы UM Input (описание объекта)Для численного анализа уравнений движения предназначена программа UMSimulation. Она выполняет численное интегрирование уравнений движения спараллельным отображением результатов в виде анимации и графиков.Импортирует структуру механической системы из файла input.dat, а уравнениядвижения синтезирует на каждом шаге при численно-итерационном выводеуравнений или из файла umtask.dll при символьном синтезе. Интерфейспрограммы показан на рисунке 4.3.Рисунок 4.3 – Интерфейс программы UM Simulation (моделирование)УМ включает в себя следующие модули:UM Subsystems–дополнительный интегрированный модуль длямоделирования механических систем с большим числом степеней свободы.UM Automotive – дополнительный модуль для моделирования динамикиавтомобиля.UM Caterpillar – дополнительный модуль для моделирования гусеничныхэкипажей.UM Loco – дополнительный интегрированный модуль, предоставляющийспециальные инструменты и возможности для моделирования рельсовыхэкипажей;UM Experiments – дополнительный модуль многовариантных расчетов.UM Cluster – служба распределенных вычислений–расширяетфункциональность модуля многовариантных расчетов.

Позволяет проводитьпараллельные расчеты на многих компьютерах с обменом данными полокальной или глобальной сети.UM FEM – дополнительный модуль для описания моделей, включающих какабсолютно твердые, так и упругие тела.UM Train и UM Train 3D – дополнительные модули для расчета продольнойдинамики поезда, в том числе в трехмерной постановке.UM Ballast – дополнительный модуль для расчета динамики балластнойсреды в плоской постановке.UM Rail\Wheel Wear – дополнительный модуль для прогнозирования износапрофиля железнодорожного колеса.4.1 Создание модели поезда с распределенной тягой, при различныхсхемах формирования.В качестве локомотивов будут использованы магистральные электровозыпеременног о тока 2ЭС5К (2 ‒ количество секций, Э ‒ грузовой электровоз, С ‒секционный, К - коллекторный тяговый п73ривод) «Ермак».Данные электровозы эксплуат ируются на железных дорогах,26электрифицированных на однофазном переменном токе номинальногонапряжения 25 кВ и частоты 50 Гц, разработанный для замены электровозовсерий ВЛ60 и ВЛ80.

Имеют формулу ходовой части –262о−2о. РазработаныВсероссийским НИИ электровозостроения (ВЭлНИИ) в Новочеркасске,собираются на Новочеркасском электровозостроительном заводе и реализуютсяс 2004 года компанией «Трансмашхолдинг» [31].Локомотив состоит из двух115одинаковых секций, каждая из которых115имеет сголовной стороны кабину управления, а с хвостовой – межсекционный переход.Масса электровоза – 192 т, длина по осям автосцепок – 35 000 мм.На участке Смоляниново – Находка Дальневосточной железной дорогиэлектровозы 2ЭС5К формируют в четырёхсекционном исполнении сиспользованием двух двухсекционных локомотивов в голове поезда, а также, вкачестве толкача, двух двухсекционных локомотивов в хвосте поезда.Схема формирования поезда массой 6300 тыс. тонн изображена на рисунке4.4.

Это реально эксплуатируемая схема формирования с распределённой тягой,которая применяется на участке Смоляниново – Находка.Рисунок 4.4 – Схема формирования поезда при постановке локомотивов в голове ихвосте состава.Далее, на рисунках 4.5, 4.6 и 4.7 показаны экспериментальные схемыформирования, которые нужно исследовать.Рисунок 4.5 – Схема сдвоенного поезда массой 12 тыс. тоннРисунок 4.6 – Схема сдвоенного поезда массой 14 тыс. тоннРисунок 4.7 – Схема строенного поезда массой 18 тыс.

тоннПервым этапом при выполнении моделирования будет создание моделипоезда в программе UM Input c помощью мастера создания модели поезда.Прежде чем приступить к данному этапу требуется провести еще однуоперацию. Дело в том, что в программном комплексе «Универсальныймеханизм» нет требуемой модели локомотива 2ЭС5К, поэтому примоделировании будет использоваться модель локомотива ВЛ80С, с тяговойхарактеристикой 2ЭС5К.Для того, чтобы изменить тяговые характеристики локомотива требуется впрограмме UM Input открыть объект, которым будет являться секция локомотиваВЛ80С. Далее открыть вкладку шарнирная сила и, выбрать список тяговыххарактеристик, как показано на рисунке 4.8.Рисунок 4.8 – Окно задания силы тяги.На оси абсцисс задается сила тяги, а на оси ординат скорость. Множительоси Y, устанавливается равным 0,5 так как тяговая характеристика, для каждойсекции задается отдельно, и в численном виде, на каждую секцию она заданакак при двухсекционном исполнении.

Поэтому для каждой секции, в программеUM Input, необходимо установить такой множитель.Вид редактора тяговых характеристик показан на рисунке 4.8. Всеготребуется задать 4 тяговые кривые. Для величин скоростей движения, значениекоторых выходят за границы абсцисс введенных точек, применяетсяэкстраполяция. Поэтому, следует доводить тяговые характеристики доограничений (по скорости, мощности или сцеплению) либо до нуля с указаниемкак минимум двух точек с соответствующей ординатой (чтобы в конце кривойполучился отрезок, лежащий на линии ограничений или на оси абсцисс).Рисунок 4.9 – Окно редактора кривых (Тяговая характеристика 2ЭС5K)Теперь, в окне мастера создания поезда для каждой схемы формированиязадается необходимое количество экипажей.