Пояснительная записка. (1220336), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Рациональным называют такой режим, который в заданных эксплуатационных условиях и при строгом соблюдении всех требований эксплуатации обеспечивает наименьший удельный расход электроэнергии. Под эксплуатационными условиями обычно понимают профиль и план пути, массу поезда, его основное сопротивление движению, допустимые максимальные скорости движения, заданные времена хода и порядок пропуска поездов по перегонам. Для неодинаковых эксплуатационных условий рациональные режимы вождения поездов оказываются различными. Это не позволяет рекомендовать один режим ведения поезда, оптимально различных условий движения поезда по участку. Даже на одном и том же участке эти условия часто меняются. При электрической тяге изменяется напряжение в контактной сети. Кроме того, характеристики электрических машин конкретных локомотивов в зависимости от их технического состояния могут в определенных пределах отличаться от соответствующих паспортных характеристик.

Все это и создает главные трудности при разработке и практическом использовании рациональных режимов вождения поездов. Опыт показывает, что даже при наличии режимных карт ведения поездов, технически обоснованных для некоторых средних эксплуатационных условий, действительный удельный расход электроэнергии и топлива у различных машинистов на одних и тех же участках получается разный с отклонением как в большую, так и в меньшую сторону от установленной нормы. Хорошо технически подготовленные и глубоко понимающие энергетическую сторону работы локомотива и движения поезда машинисты умело учитывают конкретные эксплуатационные условия, грамотно используют рекомендации режимных карт на вооружение и добиваются значительной экономии электроэнергии или топлива.

Рациональный по расходу топливно-энергетических ресурсов режим ведения поезда должен предусматривать и рациональное использование мощности локомотива по условиям нагревания тягового электрооборудования или сцепления колес с рельсами на лимитирующих подъемах участка. Обычно режимы ведения поезда, рациональные по условиям использования мощности локомотивов на лимитирующих подъемах, не противоречат режимам, рациональным по расходу электроэнергии или топлива.

Профиль участков железнодорожной сети, на которых имеются ограничения в использовании мощности поездов по току, характеризуется наличием подъемов большой крутизны, но относительно небольшой протяженности. Поэтому при разработке и реализации режимов вождения поездов на таких участках очень важно наряду с реализацией наибольших сил тяги обеспечивать максимальное использование кинетической энергии движущегося поезда.

Как известно, кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, следовательно, при подходе к тяжелым элементам профиля скорость должна быть наибольшей, что дает возможность проследовать часть подъема за счет накопленной на предыдущих элементах профиля кинетической энергии поезда.

При движении по подъему скорость движения падает по мере использования кинетической энергии, а ток тяговых двигателей возрастает, однако переходить на низшие позиции необходимо только при достижении предельных значений тока тяговых двигателей и силы тяги поезда. Чтобы предотвратить боксование колесных пар, необходимо своевременно подавать песок в зону контакта колес и рельсов. Если после перехода на низшие позиции ослабления возбуждения скорость движения поезда продолжает уменьшаться, нужно переходить на полное или нормальное возбуждение. В случаях, когда после перехода со ступеней ослабленного возбуждения на полное скорость движения поезда продолжает снижаться, а нагрузка вновь достигает предельных значений, допускается кратковременный переход на более низкую зону. Движение поезда в таких условиях в соответствии не должно допускаться в течение 500 м [4].

Зачастую элементы профиля пути с трудными подъемами чередуются с элементами профиля меньшей крутизны. Такие места следует использовать для повышения скорости движения поезда и накопления кинетической энергии. Для этого целесообразно переходить на более глубокое ослабление возбуждения или высокие позиции регулирования.

Подобные условия движения в конце подъема могут оказаться рациональными с точки зрения экономии электрической энергии и топлива в том случаи, если после подъема расположена станция, на которой предусмотрена остановка поезда, или вредный спуск. Тогда снижение потерь энергии в тормозах при последующем торможении позволит получить некоторую экономию топливно-энергетических ресурсов. Изложенные рекомендации наиболее эффективны при разработке рациональных режимов вождения поездов по преодолению подъемов сравнительно небольшой протяженности. На участках, имеющих тяжелые подъемы значительной длины, по которым поезд следует с большими нагрузками продолжительное время, как правило, учитывается ограничения по нагреванию электрических машин.

При работе электрической машины в ней возникают электрические, механические, магнитные и добавочные потери мощности, вызывающие нагрев ее частей. Температура нагрева зависит от этих потерь, продолжительности нагревания и интенсивности охлаждения. Потери возрастают с увеличением мощности, а при неизменном напряжении с увеличением тока нагрузки. Интенсивность охлаждения зависит от количества, проходящего через машину охлаждающего воздуха и от температуры окружающей среды.

Максимально допустимые температуры в электрических машинах ограничены нагревостойкостью изоляционных материалов.

Эксплуатация электрических машин с температурами выше допустимых вызывает преждевременное старение изоляции и влечет за собой выход машины из строя. Номинальными мощностями электрических машин локомотивов установлены мощности часового и продолжительного режимов.

Подъемы значительной крутизны, но небольшой протяженности преодолеваются поездом за сравнительно небольшое время, и электрические машины не успевают нагреться до максимально допустимой температуры, хотя токи при этом могут превышать номинальные значения. Если же подъем затяжной, то продолжительное движение с большими нагрузками вполне может вызвать нагрев обмоток электрических машин сверх допустимых норм. В таких случаях переходят на более низкие ступени ослабления возбуждения или даже используют режим полного возбуждения.

Как и в случаях ограничения по току, весьма эффективным является использование кинетической энергии поезда, поскольку это позволяет уменьшить токовые нагрузки и тем самым снизить нагрев электрических машин в процессе движения по подъему. Особенно важно иметь, большую скорость перед подъемом, начинающимся после вредного спуска, что позволяет проследовать часть подъема на выбеге.

На нагревание обмоток электрических машин, а следовательно, мощности поездов большое влияние оказывает режим ведения поезда. Из практики известны случаи, когда применение оптимальных режимов вождения поездов, разработанных и уточненных во время тягово-эксплуатационных испытаний, позволило организовать устойчивое вождение поездов массой, превышающей расчетные значения. В ходе этих испытаний следует разрабатывать и корректировать лучшие режимы вождения поездов.

Режим движения поезда определяется соотношением всех действующих на поезд сил, который состоит из следующих режимов:

- пуск, включающий разгон поезда до выхода на выбранную ходовую характеристику локомотива;

- движение под током (при включенных тяговых двигателях) на ходовых позициях контроллера машиниста;

- выбег – движение при выключенных тяговых двигателях;

- регулировочное торможение – подтормаживание поезда на крутых спусках для поддержания его скорости на заданном уровне;

- торможение для снижения скорости перед предупредительными сигналами и остановками.

Режим ведения поезда можно характеризовать, с одной стороны, скоростью движения или ее изменением во времени, а с другой затратами электроэнергии, которые зависят как от полезной механической работы тягового электрического привода, затраченной на движение поезда, так и от потерь энергии при ее преобразовании тяговом приводе локомотива.

Режим ведения поезда, связанный с выполнением механической работы тяговым электрическим приводом по передвижению поезда (пуск, движение под током), в зависимости от соотношения силы тяги и сопротивления движению направлен на увеличение механической энергии или поддержание ее неизменной. При движении на выбеге, подтормаживание на крутых спусках и торможении поезда для снижения скорости приобретенная поездом механическая энергия частично или полностью теряется. Кинетическая энергия поезда в начале и конце участка равна нулю. Поэтому результирующую механическую работу тягового электрического привода на заданном участке пути можно представить в виде суммы составляющих

_, (4.1)

где А_ПЭ, А_КР, А₀ – механическая работа, затраченная соответственно на изменение потенциальной энергии поезда, на преодоление сил сопротивления движению от кривых и сил основного сопротивления движению поезда;

А_ТВ, А_ТС – механическая энергия, потерянная в тормозах соответственно при регулировочных торможениях на вредных спусках, при торможении поезда для снижения скорости движения и остановки.

Механическая работа А_ПЭ, затраченная соответственно на изменение потенциальной энергии поезда, определяется массой поезда и разностью высот над уровнем моря конца и начала участка пути, т.е. равна разности значений его потенциальной энергии в конце и начале участка. Механическая работа А_ПЭ не зависит от скорости движения, а следовательно, и от режима ведения поезда.

Силы сопротивления движению от кривых участков обычно считают не зависящими от скорости. Они зависят то радиуса кривой, ее длины и длины поезда. Следовательно, при обычно принимаемом допущении, что сопротивление движению от кривой не зависит от скорости, считаем условно механическую работу А_КР не зависящей от режима ведения поезда.

Сила основного сопротивления движению действует на поезд при всех режимах движения поезда. Поэтому механическая работа А₀, затрачиваемая на преодоление сил основного сопротивления движению поезда, равна работе этой силы на всем рассматриваемом участке пути. Силу удельного основного сопротивления движению поезда в зависимости от скорости определяют по эмпирическим формулам для удельных значений сил, действующих на входящие в рассматриваемый поезд единицы подвижного состава. Поэтому для поезда с конкретной составностью зависимость w_о, Н/кН, от V, км/ч, в общем, виде может быть аналитически представлена выражением.

, (4.2)

где a, b, с – коэффициенты, зависящие от типа локомотива, режима его работы (тяга, выбег, торможение), типа единиц подвижного состава в поезде и использование их грузоподъемности.

Механическая работа А₀, затраченная на преодоление сил основного сопротивления движению, зависит от режима ведения поезда, так как величина w_о определяется скоростью. Движение поезда на отдельных перегонах может быть равномерным, ускоренным или замедленным. Соответственно механическую работу А₀ можно представить как сумму механических работ А₀^', А₀^'' по преодолению силы основного сопротивления при движении с постоянной и изменяющейся скоростью. Полная механическая работа по преодолению основного сопротивления движению, равна сумме А₀^' и А₀^'', обычно составляет значительную часть общей механической работы А_М тягового электрического привода при высоких скоростях на участках с преимущественно равнинным профилем пути. Механическая работа А₀ зависит от скорости движения и, следовательно, от заданного времени хода поезда по участку.

Вредными называют такие спуски на участке пути, на которых по условиям безопасности движения необходимо применять регулировочное торможение для поддержания скорости поезда на уровне максимально разрешенной. Началом вредного спуска считают то место уклона, где скорость поезда достигает максимального допустимого значения, что вызывает необходимость применения регулировочного торможения. Вредный спуск заканчивается там, где крутизна уклона меньше численного значения основного удельного сопротивлению движению, соответствующего максимально разрешенной скорости поезда или равна ему. Длина вредного спуска зависит от скорости подхода к участку пути, где расположен этот спуск.

Потери механической энергии А_ТВ в тормозах поезда при регулировочном торможении на вредных спусках определяются суммой произведений требуемой тормозной силы В_iна длину соответствующего уклона S_i. Тормозную силу определяют исходя из поддержания средней скорости поезда на вредном спуске. Близкой к максимально допустимой по безопасности движения при механическом торможении

(4.3)

где i_вj – абсолютное значение j-го вредного уклона, ^о/_оо;

w_ср – средне значение основного удельного сопротивления движению поезда, Н/кН;

m_л – масса локомотива, т;

m_с – масса состава поезда, т.

Электрический тормоз локомотива имеет устойчивую характеристику, и его эффективность не зависит от времени, как это имеет место при механическом торможении. Поэтому его применение при регулировочных торможениях позволяет поддерживать скорость поезда на вредных спусках практически постоянной и весьма близкой к максимально допустимой.

Как видим, потери механической энергии А_тв зависят от режима ведения поезда и при заданном профиле пути тем меньше, чем выше скорость движения на вредных спусках и короче тормозной путь. Уменьшение потерь в тормозах при движении по вредным спускам обычно достигается при таком режиме ведения поезда, когда после подхода к вредным спускам с минимально возможной скоростью осуществляется движение на выбеге до максимально разрешенной скорости, а затем производится регулировочное торможение до окончания вредного спуска. Потери механической энергии в тормозах А_ТС, при снижении скорости, в том числе и до остановки, равны разности кинетической энергии поезда в момент начала торможения А_НТ и в конце торможения А_КТ, работы А₀ по преодолению силы основного сопротивления движению и работы А_ПЭ, затраченной на изменение потенциальной энергии поезда на участке торможения. Они зависят от начальной скорости и, следовательно, от режима ведения поезда.

Характеристики

Список файлов ВКР