ПЗ ВКР (1234832), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 3.1 – Удельный расход электроэнергии по сериям электровозов

за 12 месяцев 2015 г

По таблице 3.2 и рисунку 3.1 видно, что за 2015 год электровозы серии 3ЭС5К израсходовали меньше электроэнергии, чем электровозы серии ВЛ80С. Это происходит за счет применения рекуперативного торможения. Вследствие чего происходит отдача части электроэнергии в контактную сеть, а так же из-за уменьшения время движения по участку, что достигается за счет высокой оперативности подтормаживания на спусках рекперативным торможением.

В таблице 3.3 представлены средние показатели сравниваемых систем торможения при эксплуатации электровозов серии 3ЭС5К и ВЛ80С с составами массой 4800 тонн на участке Хабаровск – Облучье.

Таблица 3.3 – Показатели сравниваемых систем электрического торможения

Показатели	Серия электровоза
	ВЛ80С	ЭС5К
Расчетная скорость локомотива, км/ч	43,5	49,9
Масса состава, тонн	4800	4800
Время хода по перегону, мин.	177,5	175
Расход электроэнергии на вспомогательные нужды, кВт∙ч	992,8	1037,7
Расход электроэнергии на тягу поезда, кВт·ч	28123	20685
Рекуперация электроэнергии, кВт∙ч	0	7483
Экономия тормозных колодок, руб.	5800	5800
Расходы на собственные нужды, руб.	2148	2055
Расход на тягу поезда, руб.	58214	42817
Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/т.км	1484	1092
Экономический эффект от применения электрического торможения, руб.	0	15489

По данным таблицы 3.3 видно, что применение рекуперативного торможения по сравнению с реостатным, на участке Хабаровск – Облучье, позволяет получить экономический эффект 15489 руб. Экономический эффект достигается возвратом электроэнергии в контактную сеть (15397 руб.), а так же снижением расхода электроэнергии на собственные нужды (93 руб.) связано с уменьшением время хода по перегону на 2,5 мин. Уменьшение время хода по перегону объясняется большим быстродействием применения подтормаживания рекуперативной системы торможения по сравнению с реостатной системой [9].

Проведеное технико-экономическое сравнение систем электрического торможения показывает явное приемущество рекуперативной системы над реостатной системой.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИИ ТОРМОЗНЫХ КОЛОДОК

Целью данного разделя выпускной квалификационной работы является определение экономии количества тормозных колодок от пременения рекуперативного торможения на рассматриваемом участке Хабаровск – Облучье.

Электрическое торможение поездов (реостатное и рекуперативное), имеющее высокую стабильность в большом диапазоне скоростей, получило широкое применение на электрическом подвижном составе. При его применении снижаются эксплуатационные затраты за счет сокращения расхода тормозных колодок, повышения скорости движения поездов, уменьшения износа бандажей колесных пар. К тому же повышается безопасность движения, улучшается условия работы оборудования в связи со значительным уменьшением чугунной пыли от истирания тормозных колодок.

Число тормозных колодок, сберегаемых на участках рекуперативного торможения, определяется в соответствии с [9] по формуле

(4.1)

где ∑Аn – энергия, погашаемая электрическим торможением на вредных уклонах, кВт.ч;

Pиз – удельный расход энергии на износ тормозной колодки на 1мм, кВт.ч, Риз = 7,78 кВт.ч;

Н – толщина новой тормозной колодки, мм, Н = 50мм;

Нmin – наименьшая допускаемая толщина тормозной колодки, мм, Нmin = 14 мм.

Энергию, погашаемую электрическим торможением на вредных уклонах, вычисляем по формуле [9]

(4.2)

где ∑Арг – электроэнергия, рекуперируемая электровозами на расчетном участке при торможении, кВт.ч;

ηис – коэффициент полезного использования рекуперации;

ηр – коэффициент полезного действия на вредных уклонах, ηр = 0,75.

Коэффициент использования рекуперируемой электроэнергии определяется по формуле [9]:

(4.3)

где β – коэффициент пропорциональности при переменном токе, β = 1,03;

α – доля используемой рекуперируемой энергии, независящей от загрузки линии, α = 0,76;

γз – коэффициент заполнения пропускной способности, γз = 0,91.

Подставляя численные значения в формулу (5.3), получим:

Произведем расчет для участка Хабаровск – Облучье формуле (4.2), где электроэнергию, рекуперируемую электровозом, возьмем из тягового расчета:для электровоза 3ЭС5К:

∑Арг = 3044,98 кВт.ч.

Рассчитаем число тормозных колодок по формуле

Исходя из стоимости тормозной колодки по данным на 2016 год 400 рублей выявим экономический эффект при рекуперативном торможении:

Данные расчетов по формулам (4.1-4.3) представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Расчет экономии тормозных колодок

Количество локомотивов	ηис	∑Аn, кВт.ч	∑nтк, шт	ηэф, руб
2	0,97	4185,5	15	6000
4		623,2	3	1200
Итого	–	4808,7	18	7200

Из таблицы 4.1 видно, что при использовании для рекуперации электровоза 3ЭС5К по участку Хабаровск – Облучье позволяет экономить 18 тормозных колодок, что в денежном эквиваленте соответствует 7200 рублей.

Применение рекуперативного торможения повышает безопасность движения. Автоматические тормоза поезда находятся в резерве в постоянно готовности к действию. Кроме того, уменьшается износ тормозных колодок благодаря снижению числа механических торможений.

5 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА ВЕДЕНИЯ ПОЕЗДА

5.1 Оценка эффективности работы локомотива

К важнейшим тягово-энергетическим показателям локомотивов относятся масса и скорость поездов (а, следовательно, и производительность локомотивов), расход электроэнергии или топлива на тягу поездов, коэффициент полезного действия. Эти показатели тесно связаны с пропускной и провозной способностями, участковой скоростью, среднесуточным пробегом и оборотом подвижного состава, а также потребным парком локомотивов и вагонов для освоения объема перевозок. Особое значение имеют масса и скорость поездов, поскольку они определяют наивыгоднейший способ организации перевозок, определяют основные параметры локомотивов. Как правило, оптимальные значения массы и скорости поездов устанавливать таким образом, чтобы обеспечивались минимальные годовые приведенные расходы.

Такие важные результирующие показатели работы дорог, как эксплутационные расходы, себестоимость перевозок и производительность труда, зависят от степени использования мощности локомотивного парка и его тягово-энергетических показателей.

Применение в практике вождения поездов оптимальных режимов управления локомотивом позволяет решать весьма важную проблему улучшения использования его мощности путем повышения массы поездов и скоростей движения без значительных капиталовложений на приобретение новых более мощных локомотивов. Наряду с этим использование рациональных режимов управления локомотивом оказывает определяющее влияние на уровень расходования топливно-энергетических ресурсов.

Обычное стремление к максимальному использованию мощности локомотивов означает реализацию максимальных значений силы тяги. Оптимальное регулирование силы тяги представляет собой главную цель и содержание рациональных режимов вождения поездов. Причем условия работы локомотива характеризуются непрерывным изменением силы тяги и скорости движения. Такой режим работы локомотива вызывается непрерывным изменением профиля и плана пути, различным уровнем допускаемых скоростей, а также необходимостью остановок поездов на раздельных пунктах. Кроме того, мощность локомотивов непостоянна при различных скоростях, что определяется формой тяговых характеристик. Особенно меняется мощность электрических машин локомотивов в зависимости от реализуемой скорости. Увеличение средних скоростей движения поездов обычно вызывает повышение удельного расхода электроэнергии или топлива, так как при этом возрастает основное сопротивление движению и потери энергии в тормозах. Наибольший экономический эффект от улучшения использования мощности локомотивов получают тогда, когда увеличение средних скоростей движения сопровождается совершенствованием режимов вождения поездов для рационального использования электроэнергии или топлива.

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, оптимальных для всех практически встречающихся 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 и 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 карт режимов 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. Передовые хорошо технически подготовленные и глубоко понимающие энергетическую сторону работы локомотива и движения поезда машинисты умело учитывают конкретные эксплуатационные условия, быстро принимают правильные 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.

5.2 Рациональные режимы вождения поездов на участках с ограничением использования мощности по условиям сцепления

Обычно профиль участков железнодорожной сети, на которых имеются ограничения в использовании мощности локомотивов по сцеплению, 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 током тяговых двигателей, а следовательно, и силой тяги локомотива предельных значений. 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 позицию. Движение поезда в таких условиях в соответствии с ПТР не должно допускаться на протяжении 500 м.

Характеристики

Список файлов ВКР