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

Текст из файла (страница 6)

Таким образом механическая работа тягового электрического привода локомотива определяется совокупностью элементов режима ведения поезда, обусловленной особенностями плана (наличием кривых), профиля (подъемами и спусками) пути, а также скоростью поезда, зависящей от заданного времени хода и накладываемых на поезд ограничений, в том числе и не предусмотренных графиком движения.

Связь режима ведения поезда и расхода электроэнергии обусловлена зависимостью полезной механической работы от режима ведения поезда и зависимостью к.п.д. электровоза от режима его работы, задаваемого контроллером управления, и скорости движения поезда.

Экономичность режима ведения поезда на участке оценивается фактическим, в кВт·ч, или удельным расходом электроэнергии. Удельный расход электроэнергии принято относить к длине участка пути и массе состава поезда. В эксплуатации при планировании и учете расхода электроэнергии обычно пользуются удельным расходом, отнесенным к 10⁴ ткм выполненной перевозочной работы (брутто). Для сравнения экономичности различных режимов ведения поезда по одному и тому же участку пути используют удельный расход электроэнергии, определяемый как отношение расхода электроэнергии на тягу поезда к полезной механической работе электровоза. При разработке рационального режима ведения поезда с заданным временем хода по участку необходимо, анализировать соотношения связывающие фактические или удельные значения расхода электроэнергии и основные составляющие механической работы электровоза.

К.п.д. η электропоезда_э определяется как произведение к.п.д. основных звеньев тягового электрического привода: тяговых двигателей, устройств регулирования напряжения, тяговых механических передач. Значение к.п.д. звеньев тягового электрического привода непостоянны и изменяются в зависимости от подводимой к ним мощности, режимов работы, задаваемых контроллером управления, и скорости движения поезда. Влияние режимов ведения поезда на реализуемый к.п.д. электропоезда существенно.

Пуск как один из элементов режима ведения поезда, характеризуется значительными потерями электроэнергии в пусковом реостате на электровозах постоянного тока и работой при пониженном к.п.д. электровозов переменного тока. Поэтому потери энергии, возникающие при пуске, принято рассматривать и учитывать как отдельную составляющую расхода электроэнергии. Следует помнить, что при одинаковом токе тяговых двигателей сила, а следовательно и ускорение поезда при ослабленном возбуждении меньше, чем при полном, поэтому пуск при этом необходимо проводить при токе, близком к максимально допустимому по действующему ограничению, иначе увеличение времени пуска из-за уменьшения ускорения поезда может существенно ограничить время движения на выбеге с целью снижения скорости перед торможениями, а следовательно, и экономию электроэнергии. Расход электроэнергии, связанный с изменением потенциальной энергии поезда на участке и преодолением сопротивления движению от кривых, определяется профилем и планом участка пути, а также реализованным средним значением к.п.д. электровоза. Зависимость расхода электроэнергии на изменение потенциальной энергии поезда и преодоление сопротивления от кривых и режима его ведения обусловлена только фактически реализованным на участке пути средним значением к.п.д., так как соответствующие составляющие механической работы от режима ведения поезда не зависят. Влияние режима ведения поезда на расход электроэнергии рассматривается путем его распределения по основным составляющим общей полезной механической работы по перемещению поезда на участке пути. При этом составляющие расхода электроэнергии оказываются зависящими как от значений соответствующих составляющих механической работы, так и от реализованного среднего значения к.п.д. электровоза. Составляющие расхода электроэнергии являются функциями двух переменных механической работы и к.п.д., которые зависят от скорости движения, т.е. от режима ведения поезда. Таким образом, при сравнении вариантов режима ведения поезда, характеризующихся изменением составляющей механической работы, следует оценивать и изменение реализуемого к.п.д. электровоза, и его влияние на расход электроэнергии.

Расход электроэнергии А_ТВ, кВт·ч, связанный с потерями в тормозах при регулировочных торможениях на участке пути, зависит от погашенной в тормозах механической энергии поезда на вредных спусках. Значит на участках с вредными спусками значительной крутизны и протяженности снижение потерь энергии в тормозах эффективный путь экономии электроэнергии.

Таким образом, влияние оптимальной скорости и режима ведения поезда на общий расход электроэнергии электровозом проявляется через отдельные составляющие расхода, соответствующие основным слагаемым общей полезной механической работы тягового электрического привода. Затрачиваемой на передвижение поезда по участку пути при среднем реализованном значении к.п.д. При сравнении различных режимов ведения поезда с целью выбора рационального следует, помимо выполняемой механической работы, учитывать и возможные вариации среднего значения к.п.д. электропоезда.

Расчетное среднее значение к.п.д. электропоезда, реализованного на участке пути, можно определить как отношение полезной механической работы тягового электрического привода к механическому эквиваленту затраченной электрической энергии при рассматриваемом режиме ведения поезда.

4.3 Принцип выбора оптимальной скорости грузового поезда

Оптимальную скорость грузового поезда определяют для заданного времени хода по перегонам. Это очень сложная задача, решение которой несколько упрощается, если имеется кривая скорости движения в функции пути, соответствующая заданному времени хода поезда. Эта кривая может быть получена тяговыми расчетами или записана на ленту регистрирующего скоростемера поезда, а затем совмещена с приведенным профилем участка. При этом формирование рационального режима ведения поезда сводится к совершенствованию исходного режима, т.е. к его изменениям, направленным на сокращение расхода электроэнергии или топлива при сохранении заданного времени хода.

Снижение расходов электроэнергии можно достичь уменьшением механической работы поезда и потерь энергии при её преобразованиях на поездах. Значительное сокращение механической работы можно было бы получить за счет увеличения времени хода по перегонам участка. Однако при этом некоторые составляющие эксплуатационных расходов могут возрасти настолько, что их увеличение не будет компенсироваться полученной экономией электроэнергии. В некоторых случаях увеличение времени хода поездов невозможно по условиям требуемой пропускной способности участков.

Уменьшить механическую работу электропоезда можно снижением средней скорости движения поезда, скорости выхода поезда на уклоны с вредными спусками, уменьшением неравномерности скорости движения, скорости начала торможения поезда, применяемого для снижения его скорости движения, в том числе и перед остановками.

Снизить среднею скорость движения при заданном времени хода поезда невозможно. Уменьшение неравномерности скорости дает заметный эффект в экономии электроэнергии на равнинных участках пути с относительно редкими остановками поездов. При изменении режима для выравнивания скорости движения следует учитывать изменение к.п.д. электропоезда, чтобы возможное повышение потерь электроэнергии на поезде было меньше её экономии от выравнивания скорости.

Потери энергии в тормозах поезда пропорциональны длине вредных спусков или квадрату скорости начала торможения. Для уменьшения этих потерь следует в приделах возможного снижать скорость поезда при выходе его на уклоны с вредными спусками и скорость движения в начале торможения. Это достигается увеличением времени движения электропоезда с выключенными тяговыми двигателями перед такими уклонами или торможения. Допустимость таких снижений скорости движения определяется возможностью ее повышения на другой части перегона для обеспечения заданного времени хода поезда, а целесообразность разницей между экономией электроэнергии благодаря снижению потерь в тормозах и увеличением их расхода за счет движения с повышенной скоростью на не которой части участка или перегона.

Уменьшение скорости движения поезда в момент начала его торможения перед остановкой или предупреждением о снижении скорости также способствует экономии электроэнергии, но приводит к увеличению времени хода при работе локомотива с отключенными тяговыми двигателями перед торможением. Снижение скорости начала торможения особенно эффективно в зоне высоких скоростей движения, где значительная экономия энергии сопровождается относительно небольшим увеличением времени хода поезда.

Скорость движения поезда при выходе его с вредного спуска оказывает значительное влияние на расход энергии. Если непосредственно за вредным спуском не требуется снижение скорости поезда, то она при его выходе с такого спуска должна быть равна максимально допустимой или достаточно близкой к ней. При таком выходе с вредного спуска поезд имеет максимально возможный запас кинетической энергии, которая в дальнейшем в значительной мере может быть использована на преодоление сопротивления движению поезда. Такой режим ведения поезда целесообразен и в том случаи, когда на вредных спусках применяется электрическое торможение. Если же поезд выходит с вредного спуска со скоростью меньше допустимой, то в его тормозах будет неоправданно погашена часть кинетической энергии, что при дальнейшем движении поезда повлечет за собой соответствующее повышение расхода энергии или топлива. Экономия времени на подходе к подъему и в начале подъема позволяет более свободно выбирать режим ведения поезда на остальной части перегона и более широко использовать на электровозах позиции регулирования скорости, соответствующие максимальным значениям кпд.

При передвижении поезда по участку пути сила тяги электропоезда и скорость изменяется в широких пределах, что сопровождается изменением его к.п.д. согласно соответствующим характеристикам. Для экономии электроэнергии желательно, чтобы поезда как можно большее времени работали с максимальным кпд. Однако максимальный кпд. соответствует одной определенной точке на тяговых характеристиках поезда, которая не всегда совпадает с требуемыми по условиям движения значениями силы тяги и скорости. Поэтому при выборе рационального режима ведения поезда, помимо анализа составляющих механической работы, следует оценивать и изменения реализуемого среднего значения кпд локомотива. Особое внимание необходимо уделять оценки влияния позиций контроллера управления, на расход электроэнергии, учитывая при этом кпд электропоезда и основное удельное сопротивление движению.

Рассмотрев методику этой оценки. Сначала находятся установившиеся скорости движения поезда при различных ступенях регулирования и разных элементах приведенного профиля пути. Установившейся скорости движения соответствует равенство силы тяги и силы полного сопротивления движению поезда W, Н. в зависимости от скорости для различных выбранных уклонов.

Далее зависимости W(V) для выбранных уклонов наносятся на тяговые характеристики локомотива. Точки их пересечения с тяговыми характеристиками и определяют установившиеся скорости движения. Для оценки и сравнения расхода электроэнергии на различных позициях регулирования скорости электропоездов целесообразно использовать удельный расход электроэнергии, отнесенный к 1 ткм перевозочной работы, кВт∙ч/ткм

, (4.4)

За 100 % для каждого уклона принимают удельный расход энергии при наименьшей скорости движения, соответствующий полному возбуждению тяговых двигателей. Переход на высшие ступени регулирования возбуждения сопровождается повышением скорости и увеличением удельного расхода энергии. Последнее происходит, несмотря на повышение кпд электропоезда, так как увеличение основного сопротивления движению оказывает на расход энергии большее влияние, чем увеличение электропоезда.

Однако повышение к.п.д. электропоезда все же заметно ограничивает увеличение удельного расхода электроэнергии, так как уменьшается удельный расход на изменение потенциальной энергии.

При работе поезда на трудных элементах профиля пути возможно буксование его колесных пар. Для оценки потерь энергии связанных с буксованием, необходимо знать силу трения и скорость скольжения, а также время или путь, на котором происходит буксование.

При ведении поезда по участку машинист должен, исходя из конкретных условий движения, быстро и правильно выбирать режим, обеспечивающий заданное время хода при наименьшем расходе электроэнергии. В этих случаях следует руководствоваться следующими общими принципами выбора рационального режима ведения поезда, вытекающими из выполненного анализа его влияния на расход электроэнергии. При электрической тяге после трогания поезда с места его разгон ведут при реализации высокой силы тяги. При движении по участкам с равнинным профилем пути и относительно редкими остановками режим ведения должен обеспечивать наименьшие колебания скорости при использовании позиций, соответствующих наиболее высоким значениям к.п.д. локомотива.

При подходе поезда к подъемам следует заблаговременно увеличивать силу тяги поезда и скорость, чтобы во время входа на подъем поезд имел максимальный запас кинетической энергии. При движении поезда по подъему по мере уменьшения его скорости и увеличения силы тяги переходят на низшие позиции регулирования, но не ниже расчетной. В этом случаи целесообразно использовать позиции регулирования в зависимости от крутизны и протяженности подъемов. Если крутизна и протяженность подъемов достаточно большие, то желательно не допускать продолжительной работы на высоких позициях регулирования при токе, большем соответствующего расчетной скорости и расчетной силе тяги.

При подходе к уклонам с вредными спусками или к местам, где необходимо применение торможения поезда для снижения его скорости движения, в том числе и перед остановками, тяговые двигатели отключают с тем, чтобы получить наименьшую возможную при заданном времени хода скорость выхода на уклон, или скорость начала торможения. Для большего снижения скоростей и соответствующего сокращения потерь энергии в тормозах повышают (в пределах возможного) скорости движения на другой части перегона. Последнее торможение поезда на вредном спуске выполняется с таким расчетом, чтобы скорость поезда при выходе его с этого уклона была равна или достаточно близка к максимально допустимой.

Кроме того, для выбора оптимальной скорости необходимо знать тяговую характеристику локомотива.

Тяговой характеристикой локомотива называют графическую зависимость касательной силы тяги от установившейся скорости движения при различных режимах работы тяговых машин (двигателей и генераторов) в пределах ограничений по надежности, устойчивости и безопасности движения.

Характеристики

Список файлов ВКР