пз (1224828), страница 4

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

Текст из файла (страница 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.

4.3 Режимы вождения поездов при ограничении их масс 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.

4.4 Влияние режимов вождения поезда на составляющие механической работы

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

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

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

в) выбег – движение при выключенных тяговых двигателях;

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

д) 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 АПЭ, АКР, А0 – механическая работа, затраченная соответственно на изменение потенциальной энергии поезда, на преодоление сил сопротивления движению от кривых и сил основного сопротивления движению поезда;

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

Механическая работа АПЭ, 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 АПЭ 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 АКР 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 wо, 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 wо 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 АМ 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 АТВ в тормозах поезда при регулировочном торможении на вредных спусках определяются суммой произведений требуемой тормозной силы Вiна длину соответствующего уклона Si. 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 iвj – абсолютное значение j-го вредного уклона, о/оо;

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

mл – масса локомотива, т;

mс – 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 Атв 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 АТС, при снижении скорости, в том числе и до остановки, равны разности кинетической энергии поезда в момент начала торможения АНТ и в конце торможения АКТ, работы А0 по преодолению силы основного сопротивления движению и работы АПЭ, затраченной на изменение потенциальной энергии поезда на участке торможения. Они зависят от начальной скорости и, следовательно, от режима ведения поезда.

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.

4.5 Влияние режимов вождения поездов на расход электроэнергии

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. 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.

Характеристики

Список файлов ВКР