ПЗ (1234784), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Квазистатика – режим, при котором к локомотивам прикладывается постоянная сила. Данный режим может применяться для расчета, сохранения и последующего использования начальных условий, например, с целью моделирования движения поезда из растянутого или сжатого состояния.
В программном комплексе «Универсальный механизм» сила тяги ограничивается силой сцепления, рассчитываемой как произведение веса локомотива, коэффициента трения между колесом и рельсом и
коэффициента использования сцепного веса и рассчитывается по формуле
(4.4)
где 
– коэффициент использования сцепного веса (используется и в режиме тяги, и в режиме торможения);
– коэффициент сцепления между колесом и рельсом;
M – масса экипажа, кг.
Коэффициент использования сцепного веса задается в модели идентификатором adhesive_weight_factor. Коэффициент сцепления задается коэффициентом трения между колесом и рельсом при создании модели пути, в редакторе макрогеометрии. По умолчанию коэффициент трения равен 0, 25. Масса экипажа задается обязательным идентификатором Mass.
При исследовании всех схем формирования будет использоваться пользовательский режим тяги, рисунок 4.20.
Рисунок 4.20 – Настройки режима тяги.
Для корректной реализации режима тяги, в пользовательском режиме, требуется создание пульта управления. Для каждых 2х секций локомотивов создается ползунок, которому присваивается идентификатор. Этим идентификатором будет являться позиция контроллера машиниста throttle_position. На каждый ползунок можно присвоить несколько однотипных идентификаторов.
Пример пульта управления для схемы формирования поезда массой 6 300 тонн показан на рисунке 4.21. В данном примере, на каждый ползунок будет присвоено по 2 идентификатора, как показано на рисунке 4.22, т.е. на каждую секцию по одному идентификатору. Шаг ползуна = 1, минимальное значение = 0, максимальное = количеству тяговых кривых, т.е. 4.
Рисунок 4.21 – Редактор пульта управления
Рисунок 4.22 – Редактор идентификаторов
Таким образом, с помощью пульта управления можно управлять тяговыми позициями в режиме моделирования.
Следующим этапом будет создание переменных, позволяющих анализировать динамику поезда. Этими переменными будут выступать силы в межвагонных соединениях, иначе продольные силы на автосцепках. Так же, для интереса, стоит добавить график реализованной силы тяги с учетом предела по сцеплению, а также график изменения скорости состава.
Во вкладке Мастер переменных требуется добавить переменные, а именно, силы в межвагонных соединениях, как показано на рисунке 4.23.
Затем эти переменные следует скопировать окно гистограмм, для построения гистограммы сил в межвагонных соединениях.
Рисунок 4.23 – Добавление переменных (сил в межвагонных соединениях)
Таким же образом, добавляются переменные реализованной силы тяги для всех локомотивов, рисунок 4.24 и переменные изменения скорости движения.
Рисунок 4.24 – Добавление исследуемых переменных (реализованной силы тяги)
Рисунок 4.25 – Добавление исследуемых переменных (скорость движения)
Заключительный шаг подготовки модели – назначение параметров моделирования, рисунок 4.26.
Рисунок 4.26 – Параметры моделирования объекта
В качестве численного метода будет использован метод Парка (Park). Также необходимо включить опцию (Расчет матриц Якоби). В качестве переменной будет выступать путь – путь, пройденный с момента начала моделирования. Значение пути, которое необходимо установить в качестве переменной, берется из файла макрогеометрии, рисунок 4.27 и равно 7200.
Рисунок 4.27 – Параметры моделирования объекта
Выполнив все этапы подготовки объекта к моделированию, можно запускать процесс интегрирования.
5 АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПОЕЗДА С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ТЯГОЙ.
Масса состава – один из важнейших показателей, влияющих на эффективность работы железной дороги. Ее увеличение в допустимых пределах позволяет повысить провозную способность линий, снизить себестоимость и повысить экономичность перевозок, улучшить использование силы тяги и мощности локомотива, снизить расход электрической энергии или топлива на тягу поездов. Чрезмерно большая масса состава может вызвать преждевременный выход из строя оборудования локомотива.
Поэтому массу грузового состава рассчитывают, исходя из полного использования силы тяги локомотива при движении по наиболее тяжелому подъему. Перед расчетом массы состава грузового поезда анализируют профиль пути на участке и выбирают наиболее тяжелый для движения поезда подъем, называемый расчетным, с учетом его крутизны и крутизны уклонов, прилегающих к нему элементов профилю пути. Если наиболее крутой подъем имеет большую протяженность, и при движении по нему скорость будет снижаться и достигнет установившегося наименьшего значения, допустимого ПТР, то такой подъем принимают за расчетный [3].
Наименьшую допустимую ПТР скорость движения по подъему называют расчетной скоростью, а реализуемую при этом локомотивом силу тяги – расчетной силой тяги. На расчетном подъеме учитывают дополнительное сопротивление движению от спрямленного подъема и кривых, которые заменяют фиктивными подъемами в пределах спрямленного элемента.
За расчетный подъем принимают тот из полученных приведенных элементов, на котором дополнительное сопротивление от кривой наибольшее. При этом массы поездов для разных направлений движения оказываются различными.
При движении поезда по расчетному подъёму с установившейся расчетной скоростью расчетная сила тяги Fкр уравновешивает силы основного и дополнительного сопротивлений движению.
На рисунке 5.1 показана схема сил, действующих на поезд при движении на подъеме.
Рисунок 5.1 – Схема действия сил на расчетном подъёме.
Расчетная сила тяги и расчетная скорость определяют массу состава на данном участке и, следовательно, влияют на технико-экономические показатели работы дорог.
На участке Смоляниново – Находка, наиболее сложным является участок от Анисимовки до тоннеля, именно этот подъем и будет расчётным при моделировании. Вид исследуемого участка в анимационном окне показан на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 – Макрогеометрия участка Анисимовка – тоннель (изометрия YZX)
5.1 Исследование схемы формирования поезда массой 12 600 тонн
При любой скорости движения UM Simulation, автоматически определяет силы сопротивления движению и, при необходимости строит график. Для поезда массой 12 600 тонн график сопротивления показан на рисунке 5.3
Рисунок 5.3 – График сил сопротивления движению при скорости 36 км/ч
Ниже, на рисунке 5.4 представлен график зависимости пройденного пути от времени моделирования.
Рисунок 5.4 – Зависимость пройденного пути от времени моделирования
Максимальная сила тяги, реализованная с учетом предела по сцеплению, равна 235,5 кН, для каждой секции, на максимальной (4) позиции контроллера машиниста. График изменения реализованной силы тяги представлен на рисунке 5.5.
Рисунок 5.5 – Реализуемая сила тяги
Ввиду большого количества переменных, силы показаны в виде гистограмм для большей информативности. Для каждой автосцепки показана максимальная сила, которая была зафиксирована, и сила в текущий момент времени.
Рисунок 5.6 – Гистограмма максимальных сил
На рисунке 5.6 показаны максимальные усилия, которые были зафиксированы в межвагонных соединениях. Стоит подчеркнуть, что максимальные усилия возникали в разные моменты времени для каждой автосцепки. Максимальное значение равно 1,12 МН, на 74 межвагонном соединении. Зафиксировано оно в промежуток времени, когда одна половина состава находилась на подъеме, а другая на площадке, рисунок 5.7.
Рисунок 5.7 – Гистограмма в момент максимального усилилия на 74 автосцепке
Рисунок 5.8 – Гистограмма сил (движение состава в S – образных кривых)
На рисунке 5.9 показан график изменения скорости поезда в головной и хвостовой части. Максимальная скорость достигла 55,9 км/ч в головной части состава на отметке 2700 км участка Анисимовка – тоннель. В конце участка скорость упала до 51 км/ч. Таким образом, скорость поезда не падает ниже расчетной.
Рисунок 5.9 – График скорости.
5.2 Исследование схемы формирования поезда массой 18 000 тонн
Задача, которая стояла, для данной схемы формирования – определить скорость с которой необходимо заезжать на подъём участка Анисимовка – тоннель, чтобы в конце участка скорость не упала ниже расчетной.
Для того чтобы пропустить строенный поезд поэтому участку потребовалось бы около 90 MВт мощности, при том что тяговые подстанции имеют по два трансформатора по 45 МВт.
График сопротивления движению поезда, при скорости движения 40 км/ч поезда массой 18 000 тонн показан на рисунке 5.10
Рисунок 5.10 – График сопротивления движению поезда массой 18 00 тонн
Максимальное значение продольных усилий равно 1,25 МН, на 148 межвагонном соединении. Зафиксировано оно, как и в прошлом примере, в промежуток времени, когда одна половина состава находилась на подъеме, а другая на площадке, рисунок 5.11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
