Подвижной состав железных дорог

• 1. Введение
• 2. Исходные данные
• 3. Локомотивы
• 3.1 Описание конструкции и принципа работы заданного локомотива
• 3.2 Построение тяговой характеристики локомотива
• 4. Тяга поездов
• 4.1 Расчет массы состава и её проверка
• 4.2 Определение времени хода поезда по железнодорожному участку
• 4.1.1 Построение диаграмм удельных равнодействующих сил
• 4.1.2 Построение кривой скорости v (S)
• 4.1.3 Построение кривой времени t (S)
• 4.1.4 Расчет расходов энергоресурсов на тягу поезда
• 4.1.5 Расчет расхода электроэнергии электровозами
• 5. Локомотивное хозяйство
• 5.1 Выбор способа обслуживания поездов локомотивами и обоснование размещения пунктов смены локомотивных бригад, экипировки и технического обслуживания локомотивов
• 5.2 Расчет количества эксплуатируемых локомотивов и штата локомотивных бригад
• 5.3 Показатели эффективности использования локомотивного парка
• 5.4 Инвентарный парк депо и процент неисправных локомотивов
• 6. Вагоны и вагонное хозяйство
• 6.1 Описание четырехосного полувагона
• 6.2 Техническое обслуживание вагонов на сортировочных и участковых станциях
• 6.3 Расчет численности основных производственных рабочих
• Заключение
• Список используемой литературы

1. Введение

Железнодорожный комплекс исторически имеет особое стратегическое значение для Российской Федерации. Он является связующим звеном единой экономической системы и самым доступным транспортом для миллионов граждан.

ОАО «РЖД» является крупнейшей транспортной системой мира. ОАО «РЖД» перевозит свыше 1,3 млрд. пассажиров и 1,3 млрд. тонн грузов в год.

Железная дорога располагает различными инженерными сооружениями, техническое устройствами и средствами. Основными являются:

* Железнодорожный путь;

* Сооруженные устройства сигнализации,

* Устройства связи и вычислительной техники;

* Электро- и водоснабжения;

* Железнодорожные станции и узлы;

* Подвижной состав (локомотивы и вагоны).

2. Исходные данные

Вид локомотива: ВЛ 82 м

Тип железнодорожного участка: бесстыковой.

Таблица 1.1

Таблица 1.2 Спрямленный профиль пути

Таблица 1.3 Характеристика вагонов в составе поезда

Таблица 1.3 Локомотивное хозяйство

3. Локомотивы

3.1 Описание конструкции и принципа работы заданного локомотива

Локомотив - это тяговый подвижной состав, используемый для передвижения вагонов по рельсовой колее. На железных дорогах России эксплуатируются как электровозы, так и тепловозы.

Электровоз - это локомотив, приводимый в движение тяговыми электродвигателями, получающими электроэнергию со стационарных электростанций.

В зависимости от рода тока и величины питаемого напряжения электровозы бывают постоянного (U = 3000 В) и переменного (U = 25 000В) тока.

Описание конструкции и принципа работы локомотива ВЛ 82 м

Двухсистемные электровозы используются на тех железнодорожных магистралях, где есть стыки между участками линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, однако строительство специальной станции стыкования по тем или иным причинам невыгодно. В свою очередь двухсистемные электровозы, реализуя полную мощность в обоих режимах, отличаются повышенным весом и стоимостью электрооборудования и его эксплуатации.

Механическая часть электровоза ВЛ82м составляет две секции кузовов и четыре двухосные тележки. Каждая секция кузова опирается на две несочлененные между собой тележки. Секции между собой соединены автосцепкой СА-3. через тележки осуществляется передача тяговых усилий на кузов. Каждая тележка воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные тяговые и тормозные усилия.

Тележка

Каждая тележка состоит из:

* рамы,

* колесных пар,

* зубчатых передач,

* букс,

* рессорного подвешивания,

* тормозной системы,

* подвесок тяговых двигателей.

Рисунок 2.1 - Тележка

Подвешивание двигателя опорно-осевое. Рессорная система индивидуальная на каждую ось. Тормозная система рычажная с двухсторонним нажатием колодок на бандажи.

Рама тележки

Она предназначена для передачи и распределения вертикальной нагрузки между отдельными колесными парами (с помощью рессорного подвешивания), восприятия тягового усилия, тормозной силы, боковых усилий от колесных пар и передачи их на раму кузова.

Конструкция

Рама тележки представляет собой цельносварную конструкцию прямоугольной формы, состоящую из двух боковин 3, связанных между собой шкворневым (центральным) 7 и двумя концевыми поперечными брусьями 2. боковины и концевые брусья коробчатого типа выполнены сваркой из четырех листов прокатной стали М16С. К нижнему листу боковин приварены малые 11 и большие 10 буксовые кронштейны, выполненные отливкой из стали 12ГТЛ-II. На верхнем листе боковины в районе шворневой балки имеется усиливающая боковину накладка. К накладке крепят сваркой наличник под скользун опоры кузова и обечайку под масляную ванну опоры.

На внутренней стороне боковин находятся кронштейны 9 для подвесок тормозной системы, а на наружной — кронштейны 6 под гидравлический амортизатор. На концевых брусьях приварены кронштейны 12 для подвесок тормозной системы и накладка 1 под ролик противоразгрузочного устройства.

Шкворневой брус 7 коробчатого сечения с усиливающими ребрами состоит из собственно шкворневого бруса и бруса шаровой связи. В средней части шкворнявого бруса имеется овальное с коническим переходом по высоте углубление, через которое проходит шкворень, передающий тяговые тормозные усилия от рамы тележки на раму кузова. С двух сторон к шкворневому брусу приварены кронштейны 4 и 8. С нижней стороны имеются площадки для приварки кронштейнов 5.

железная дорога локомотив вагон

Рисунок 2.2 - Рама тележки

Колесная пара

Колесная пара во время работы воспринимает жестко все удары от неровностей пути как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. От конструкции колесной пары требуется обеспечение необходимой прочности всех элементов.

Колесная пара состоит из оси 5, колесных центров 4, бандажей 2, зубчатых колес 3 и бандажных колец 1.

Рисунок 2.3 - Колесная пара

Рессорное подвешивание

Состоит из листовой рессоры 1, шарнирно-подвешенной к нижней части буксы, и пружин 2, установленной между опорами. Пружина одним концом через опору опирается на конец рессоры, а другим через гайку — на стойку 3 шарнирно подвешенную на кронштейне рамы тележки.

Рисунок 2.4 - Рессорное подвешивание

Тормозная система

Для реализации тормозных усилий и обеспечения безопасности движения служит рычажная тормозная система, передающая усилия от тормозных цилиндров или от привода ручного тормоза к тормозным колодкам.

Рисунок 2.5 - Тормозная система электровоза ВЛ82м

Конструкция

Тормозные цилиндры 8 закреплены четырьмя болтами к специальному кронштейну, который приварен к шкворневому брусу рамы тележки. Тормозные колодки с помощью быстросъемных пружинных чек крепят к башмакам, которые соединены с подвесками, 1. Верхние концы средней подвески соединены с главным баланспрами 5 и 10 планками 13.14 — валики соединяющие планки с подвесками, необходимо переставить на крайние отверстия планок.

Через фигурный вырез в нижней части подвесок 1 проходят, поперечны, попарно связанные с правой и левой внешних сторон, каждой колесной пары тягами 2 регулируемой длины. Главные балансиры в нижних точках соединены тягами 7 постоянной длины.

Изменение передаточного отношения при замене чугунных колодок на композиционные производят перестановкой валиков 4 и 11 в отверстия Б и В главных балансиров 5 и 10.

Опоры кузова

Назначение — для передачи вертикальной нагрузки от кузова на тележку применяют упругие боковые опоры, расположенные по поперечной оси тележки. Наличие элементов трения в боковой опоре создает момент, демпфирующий относ и влияние тележек под кузовом.

Конструкция

Опора кузова состоит из вваренных в шкворневую балку кузова станков 5, к нему четырьмя болтами прикреплен стакан 7, который входит в другой стакан 6. Поверхности трения между обоими стаканами облицованы марганцовистыми втулками.

Стакан 6 в нижней части имеет диаметр 130 мм, который входит в соответствующую выточку опоры 4. Через шаровую поверхность опора сопрягается со скользуном 2. Между стаканом и опорой размещены шайбы 3, которыми регулируют развеску электровоза, зазор между тележкой и кузовом, размер автосцепки на высоте. Скользун размещен в масляной ванне, расположенной на боковой раме тележки, залив масла производится через маслопровод 1, для предохранения от грязи, она закрывается крышкой 9 из листовой стали. Ограничение поперечной кочки кузова осуществляется упором 10.

Рисунок 2.6 - Опора кузова

Кузов

Назначение

Кузов электровоза предназначен для размещения в нем оборудования и для передачи тягового усилия через автосцепку.

Конструкция

Кузов электровоза состоит из двух одинаковых секций обтекаемой формы, соединенных между собой автосцепкой СА-3. Сообщение между секциями осуществляется через переходной мостик. Каждая секция с одной кабиной представляет собой цельнометаллическую конструкцию, сваренную из прокатных и гнутых профилей и листов углеродной стали.

Основным элементом, несущим все виды нагрузок является его рама. Продольные балки скреплены межу собой буферными брусьями, двумя шкворневыми коробчатого сечения и двумя балками двутарного сечения. К шкворневым балкам приварены обечайки с впрессованными в них шкворнями центральных опор и стаканы боковых опор. В буферный брус вварена коробка для автосцепки. Передача силы тяги осуществляется через раму кузова электровоза.

Боковые стенки кузова представляют собой каркас из прокатных и гнутых профилей.

С одного конца кузова размещена кабина машиниста. Стены, пол и потолок кабины имеют тепловую и звукоизоляцию.

Каждая секция электровоза оборудована осветительным прожектором и буферными сигнальными фонарями, расположенных на лобовой стенки кузова.

В машинном помещении расположены каркасы под вспомогательные машины и аппаратуру. Проход в кузове односторонний. Со стороны прохода к аппаратам осуществляется через задвижные щиты и двери.

Выход на крышу предусмотрен по лестнице, расположенной в трансформаторном отсеке, через люк на крыше.

Расположение оборудования

Электрическое и пневматическое оборудование располагается в кабинах. кузовах, под кузовами и на крышах обеих секций электровоза.

В кабинах обоих кузовов расположение оборудования одинаково. Со стороны машиниста в кабине электровоза расположен пульт управления, в который вмонтированы контроллер, кнопочные выключатели, рукоятка бдительности локомотивной сигнализации, панель измерительных приборов. На панели установлены приборы для контроля напряжения в контактном проводе и на тяговом двигателе и тока тягового двигателя, манометры для контроля давления в главных резервуарах, тормозной магистрали, тормозных цилиндрах и уравнительном резервуаре, указатель позиции главного контроллера и сигнальные лампы.

Со стороны машиниста расположены скоростемер, кран машиниста, кран вспомогательного тормоза, кнопки: Свисток, Тифон, Песок, электропневматический клапан локомотивной сигнализации.

Со стороны помощника машиниста в кабине установлены: панель измерительных приборов контроля работы аккумуляторной батареи, давления воздуха в трубопроводах цепи управления и аппаратов, кнопочный выключатель, колонка ручного тормоза, ящик для поездной документации, дешифратор и фильтр локомотивной сигнализации.

Между постами машиниста и помощника под столом кабины установлен калорифер, служащий для предотвращения замерзания лобовых стекол. Под коробкой прожектора расположены два вентилятора. На поперечном стекле кабины размещены электрическая и пневматическая фотосхемы, громкоговоритель, переговорное устройство радиостанции.

В центральной части секции электровоза установлен блок тягового трансформатора с радиаторами охлаждения. Трансформатор расположен так, что нижняя часть бака вместе с радиатором находится ниже уровня пола кузова.

В торцевом отсеке кузова установлены мотор-вентилятор для обдува двух тяговых двигателей, компрессор для подъема токоприемника, панели с приборами и аппаратами распределительного щита.

На крыше электровоза расположены токоприемники, дроссель помехоподавления, разъединитель, главный выключатель, разрядник, антенна и главные резервуары. Токоведущие шины выполнены из трубы и установлены на опорных изоляторах.

Под кузовом электровоза установлены аккумуляторная батарея, заземляющая штанга, розетка для подсоединения переносных ламп, светильники для освещения ходовых частей. На торцевой стенки расположены розетки межсекционного соединения, розетки для питания тяговых двигателей от сети депо, заряда аккумуляторных батарей, розетки вспомогательных машин, штепсельного соединения амперметровых проводов и коробка с зажимами резервирования расщепителя фаз.

Все основное оборудование скомпановано в отдельные блоки.

Рисунок 2.7 - Расположение оборудования на электровозе

Рисунок 2.8 - Расположение оборудования на крыше электровоза

Подготовка электровоза к пуску

Перед пуском электровоза главную рукоятку контроллера машиниста в рабочей кабине переводят в нулевое положение, реверсивную — в положение, соответствующее нужному направлению движения.

В нерабочей кабине электровоза все кнопки управления должны быть выключены и механически заблокированы в выключенном состоянии, главная рукоятка и реверсивный вал контроллера машиниста установлены на нулевой позиции. Блокировочное устройство тормозов должно находиться в отключенном положении Рукоятку режимного переключателя воздухораспределителя и указатель переключателя на магистральной части переводят в положения, соответствующие установленным МПС для данной дороги Перед ведением поезда необходимо, убедиться в исправности контроллера машиниста, кранов тормоза и клапанов песочниц, на 2-й и 3-й. позициях произвести опробование движения электровоза в обоих направлениях, проверить действие электропневматических клапанов песочниц при движении в обоих направлениях и ручного клапана при движении вперед. .

После прицепки электровоза к составу должно быть произведено полное опробование автотормозов согласно действующей инструкции ЦТ-ЦВ-ЦНИИ/4440 по эксплуатации тормозов подвижного состава.

Пуск и движение электровоза

При трогании электровоза с составом главной рукояткой контроллера в режиме ручного пуска набирают 4 — 5 позиций и выжидают в течение времени, необходимого для приведения в движение всего состава. Затем прибавляют по одной позиции так, чтобы ток двигателя не превышал 750 А. Для предотвращения боксования электровоза кнопкой «Песок» кнопочного выключателя или кнопкой Импульсная подсыпка песка под колесные пары периодически небольшими порциями подают песок. Песок подается и при срабатывании реле боксования.

Разгон электровоза осуществляют, передвигая главную рукоятку из нулевого положения в положение ФП с последующим передвижением ее в положение РП, а затем опять в ФП и т. д. При каждом передвижении главной рукоятки из положения ФП в положение РП происходит переход вала главного контроллера на очередную позицию. Фиксация осуществляется на положении как ФП, так и РП.

Нахождению главного контроллера электровоза на ходовой позиции соответствует загорание лампы ХП на пульте машиниста; номер позиции определяется указателем позиции. Ходовыми позициями являются 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29 и 33-я. На этих позициях возможны длительная езда электровоза и ослабление возбуждения тяговых двигателей. Скорость набора позиций зависит от состояния пути, его профиля, веса поезда и определяется машинистом по показаниям амперметров. Продолжительный ток поддерживается в пределах 350 — 450 А.

Для уменьшения скорости движения необходимо перейти на более низкие ступени ЭКГ, Для быстрого и полного снятия силы тяги главную рукоятку необходимо установить в нулевое положение (отключаются линейные контакторы тяговых двигателей). При перегрузке тяговых двигателей, определяемой по амперметрам, необходимо перейти на более низкие ходовые ступени до полного устранения перегрузки.

Если при езде в режиме ослабленного возбуждения тяговых двигателей начинается боксование электровоза и не прекращается при подаче песка под колесные пары, следует уменьшить или снять полностью ослабление возбуждения двигателей, перейти на более низкие ходовые ступени напряжения. При подъезде к особенно тяжелым местам по условиям сцепления колес с рельсами для предотвращения боксования нужно или уменьшить ослабление возбуждения, или на некоторое время включить кнопку «Импульсная подсыпка песка» .

Для исключения подсыпки песка при проезде стрелок рельсовых путей рекомендуется выключать кнопку «Автоматическая подсыпка песка» на КУ 225 и 226.

Остановка и прекращение работы локомотива

Подъезжая к месту остановки, рукоятку контроллера нужно перевести в нулевое положение и привести в действие пневматический тормоз.

В случае снятия напряжения с контактного провода главную рукоятку контроллера ставят в нулевое положение, а если это происходит на подъеме, состав немедленно затормаживают.

После прибытия в депо бригада должна полностью осмотреть электровоз. Перед уходом с электровоза локомотивная бригада должна выполнить следующее:

* затормозить электровоз ручным тормозом;

* все кнопки кнопочных выключателей в кабине выключить и заблокировать ключом;

* выпустить воздух из тормозной системы и перекрыть блокировочное устройство тормозов;

* разобщительный кран воздухораспределителя закрыть, спускным клапаном выпустить воздух из запасного резервуара;

* перекрыть резервуар токоприемника, предварительно зарядив его до давления напорной магистрали;

* из резервуаров-сборников выпустить конденсат;

* выключить рубильник аккумуляторной батареи на распределительном щите.

Ключ от электровоза, ключи от кнопочных выключателей и реверсивную рукоятку контроллера передать дежурному по депо.

Рисунок 2.9 - Силовая электрическая цепь электровоза переменного тока

3.2 Построение тяговой характеристики локомотива

Тяговая характеристика представляет собой графическую зависимость силы тяги локомотива от скорости движения с учетом допускаемых ограничений. Построение тяговой характеристики, выполняется в два этапа.

Первый этап — расчет касательной силы тяги и построение кривой F_к (v).

Второй этап — наложение ограничений на кривую F_к (v) по конструкционной

скорости локомотива и по условию сцепления колес с рельсами.

Расчет касательной силы тяги для электровозов выполняется по формуле

F_к = mF_кл, (2.1)

Где:

m — количество тяговых электродвигателей, равное числу колесных пар электровоза;

F_кл - сила тяги, развиваемая одним тяговым электродвигателем, кН.

Рисунок 2.6 - Характеристика электродвигателя НБ-407 электровоза ВЛ82м

Таблица 2.1 — Расчетные значения v, F_кл, F_к

С использованием численных значений таблицы 1.1 строим зависимость F_к (v). При построении принимаем следующие масштабы: сила тяги F_к - 50 кН = 10 мм; скорости v - 1 км/ч = 1 мм.

На построенную кривую F_к (v) наносят ограничения по конструкционной скорости локомотива и по сцеплению колес с рельсами.

Устойчивость движения локомотива определяется соблюдением основного закона локомотивной тяги, который гласит: «Сила тяги локомотива по численной величине не должна превосходить силу сцепления колес с рельсами» . Сила тяги по сцеплению колес с рельсами для электровозов рассчитывается по формуле:

(2.2)

Где: Р_{сц — сцепной вес локомотива, кН,}

Р_сц = 2П*m, (2.3)

здесь 2П — осевая нагрузка, кН/ось; - коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами, определяется для электровоза ВЛ82м по формуле:

(2.4)

Таблица 2.3 Расчетные значения и F_сц

4. Тяга поездов

Тяга поездов — это отраслевая наука, изучающая управляемое движение поездов.

Основной задачей теории тяги является исследование и расчет движения поезда. Движение поезда по железнодорожному участку выражается в виде дифференциального уравнения, которое устанавливает зависимость скорости, длины пройденного пути и времени движения от величины действующих на поезд сил.

4.1 Расчет массы состава и её проверка

Масса состава Q является одним из важнейших экономических показателей железнодорожного транспорта, так как его величина определяет пропускную и провозную способность железных дорог, потребность поездных локомотивов, расход электроэнергии на тягу поездов, приведенные затраты по перевозкам и т. д.

Расчет массы состава выполняется с учетом движения поезда по расчетному подъему с равномерной скоростью, равной расчетной скорости локомотива, работающего на полную мощность:

(3.1)

Где:

— расчетная сила тяги локомотива, Н;

g — ускорение свободного падения, м/с² (величину g следует принимать раной 9, 8 м/с^2);

— крутизна расчетного подъема, %₀;

— основное удельное сопротивление движению движущегося в режиме тяги локомотива, Н/кН;

— основное удельное сопротивление движению состава, Н/кН.

+г* (3.2)

Где:

б, г - доля 4 — и 8-осных вагонов в составе;

 — основное удельное сопротивление движению 4 — и 8-осных вагонов, Н/кН.

Численные значения, и определяются при скорости движения поезда, равной расчетной скорости локомотива (v = v_{р), по формулам, представленным в таблице 3.1 Величина расчетной скорости принимается из п. 2.1.1.}

В таблице 3.1 q_{04 и q08 - осевые нагрузки 4 — и 8-осных вагонов, кН/ось,}

(3.3)

Где: и — масса 4 — и 8-осных вагонов, т.

кН/ось; кН/ось.

Таблица 3.1 Расчет ,

=0,2*1,347+0,8*1,289= 1,3006

=4000 т После расчета массы состава необходимо проверить ее на преодоление поездом кинетического подъема. Кинетический подъем i_к представляет собой элемент профиля пути, имеющий максимальную крутизну и относительно малую длину (1,5−2,5 км).

Масса состава считается определенной только при соблюдении условия SS_к, т. е. длина пути S, проходимая поездом по кинетическому подъему, должна быть больше или равна длине кинетического подъема S_к с учетом изменения скорости движения поезда в начале и в конце подъема:

(3.4)

Где: v_к и v_н — конечная и начальная скорости соответственно перед кинетическим подъемом и в конце его, км/ч.

Начальную скорость поезда рекомендуется принимать равной v_н = 80 км/ч; конечная скорость должна быть равна расчетной скорости локомотива: v_к = 50,5 км/ч;

— w_к — удельная равнодействующая сила поезда в тяговом режиме, Н/кН,

-w_к= (3.5)

Величины F_к, и определяем для средней скорости принимаемого интервала — от v_к до v_н:

(3.6)

=65,3 км/ч Таблица 3.2 Расчет ,

=0,2*1,509+0,8*1,456=1,467

-w_к = = - 4,62 Н/кН.

S = 4, 17* = 4,17*833,3= 3474,8 м.

Полученная длина пути, проходимая поездом по кинетическому подъёму больше длины кинетического подъёма (3474,8 > 1500), следовательно, масса состава считается определённой и равна 4000 т.

4.2 Определение времени хода поезда по железнодорожному участку

Время хода поезда по железнодорожному участку определяется методом МПС, сущность которого выражается в решении уравнения движения поезда графическим способом. Графический способ решения уравнения рассчитанной ранее массы состава ведется в следующей последовательности:

* расчёт таблицы и построение диаграмм удельных равнодействующих сил поезда для режимов тяги (f_к - w_к) v, холостого хода w_ох (v) и служебного торможения (0,5b_т + w_ох) v;

* построение кривой скорости v (S);

* построение кривой времени t (S).

4.1.1 Построение диаграмм удельных равнодействующих сил

Для построения диаграммы необходимо предварительно рассчитать величины удельных равнодействующих сил для режимов тяги, холостого хода и служебного торможения. Расчёты ведутся на ЭВМ, в которую вводим информацию из следующего макета данных.

Таблица 3.3 Макет данных

Результаты расчетов удельных сил ЭВМ выдает в виде распечатки, которая содержит:

графа 1 — принятые скорости движения;

графа 2 — величины силы тяги локомотива;

графа 3−6 — удельные равнодействующие силы поезда соответственно в режимах тяги, холостого хода, служебного и экстренного торможения.

По данным граф 1 и 3, 1 и 4, 1 и 5, на листе миллиметровой бумаги, строятся диаграммы (f_к — w₀) v; w_0X (V); (0,5b_Т + w_0X) V. Масштабы при построении: удельные силы 1 Н/кН = 6 мм; скорости 1 км/ч = 1 мм.

Диаграмма представлена на рисунке 3.1

4.1.2 Построение кривой скорости v (S)

Построение кривой скорости ведется с учетом следующих положений:

1. Выбор режима движения поезда.

Режим тяги используется при отправлении поезда со станции и при движении по подъемам и небольшим спускам. Холостой ход применяется в случаях, когда дальнейшее использование режима тяги ведет к превышению максимально допустимой скорости, а также перед включением и при отпуске тормозов. Максимально допустимая скорость движения поезда в основном ограничивается техническим состоянием железнодорожного пути, а на крутых спусках — тормозными средствами поезда. При построении кривой скорости примем v_ДОП = 80 км/ч. Режим торможения используется при необходимости остановки поезда на станции и для снижения скорости в случае достижения максимально допустимой величины.

2. Определение места нахождения точки П - " полюса построения" .

Точка П, численная величина корой соответствует крутизне элемента, где находится поезд, всегда определяется на оси абсцисс.

3. Определение характера наклона строящихся отрезков кривой скорости v (S).

Характер наклона строящихся отрезков кривой v (S) при движении поезда в режимах тяги или холостого хода определяется сравнением действительной скорости поезда с равномерной. Если действительная скорость поезда меньше равномерной, то движение поезда ускоренное и кривая V (S) направлена вверх. При обратном соотношении скоростей, движение поезда будет замедленным, а кривая V (S) будет направлена вниз. Когда же имеет место равенство сравниваемых скоростей, линия V (S) проводится горизонтально до конца рассматриваемого элемента. Равномерная скорость на каждом элементе профиля пути определяется следующим образом. На оси абсцисс фиксируют точку П — «Полюс построения», затем из точки П проводится вертикальная прямая до пересечения с диаграммой удельных сил выбранного режима движения поезда. Точка пересечения проецируется на ось V и определяется искомая величина равномерной скорости. Если пересечения вертикальной линии с указанной диаграммой нет, то равномерная скорость принимается равной максимально — допустимой, т. е.80 км/ч. При движении поезда по последнему элементу профиля пути (станция К), с целью более точной его остановки, обязательно используется режим служебного торможения. При этом кривую строят в обратном направлении движения поезда, т. е. от начала оси станции К до пересечения с кривой V (S) прямого направления.

4.1.3 Построение кривой времени t (S)

Кривая времени t (S) строится на том же чертеже, что и кривая скорости V (S). Построение кривой времени сводится к следующему: на кривой скорости выделяют первый отрезок 0 — 1 и его середину проецируют на ось t. Полученную на оси точку t соединяют с началом оси V лучом, а перпендикуляр восстановленный к этому лучу, переносят в точку О оси станции, А и чертят отрезок 0 — 1'. Причем точка 1' должна находится на одной вертикали с точкой 1 кривой скорости V (S). Далее, взяв на кривой V (S) отрезок 1 — 2 поступают аналогично. Кривая t (S) имеет нарастающий характер, поэтому, с целью ограничения чертежа по высоте, её обрывают на уровне 10 минут и дальнейшее построение продолжают снова с оси S.

График кривой скорости представлен на рисунке 3.2.

Анализ кривой скорости v (S)

Поезд отправляется со станции, А и начинает движение в режиме тяги от 0−8, при этом происходит возрастание скорости до 80 км/ч. На это было затрачено 5,3 мин и пройдено 3350 метров.

Далее поезд притормажывает от 8−10, на этом участке пути затрачено 0,3 мин. Скорость равна 60 км/ч и пройдено 700 метров.

На отрезке 10−12 поезд движется в режиме холостого хода, и набирает скорость до 64 км/ч, на него затрачено 2,9 мин., и пройдено 2400 метров;

На отрезке 12−14, поезд начинает двигаться в режиме тяги, набирает скорость до 80 км/ч за 1 минуту и пройдено 1250 метров;

На отрезке 14−17, поезд начинает торможение, скорость при этом равна 50 км/ч на это затрачивается 1,3 мин. и пройдено 750 метров;

На отрезке 17−20, поезд движется на холостом ходу, достигая скорости 80 км/ч на это затрачивается 2,2 мин. и пройдено 2200 метров;

На отрезке 20−23, поезд тормозит, при этом скорость 50 км/ч на это затрачивается 0,8 мин. и пройдено 1250 метров;

На отрезке 23−26, поезд движется на холостом ходу, достигая скорости 80 км/ч на это затрачивается 2,4 мин. и пройдено 2400 метров;

На отрезке 26−27, поезд притормаживает до 70 км/ч за 0,2 мин на 300 метров;

На отрезке 27−29 поезд продолжает, как и ранее идти на холостом режиме, в течение 0,6 мин. и проходит 1250 метров;

На отрезке 29−32 поезд тормозит до 50 км/ч за 0,7 мин. и проходит расстояние равное 1300 метров;

На отрезке 32−36 поезд идет в режиме холостого хода, но в связи с проходимым подъемом, скорость равна 50,8 км/ч за 2,6 мин. и проходит расстояние равное 2850 метров;

На отрезке 36−38 поезд начинает набирать скорость, двигаясь в режиме тяги, до 80 км/ч за 1,5 мин., и проходит 1600 метров;

На отрезке 38−42 поезд идет в режиме холостого хода и из-за преодоления затяжного подъема, его скорость достигает 40 км/ч за 1,2 мин. и проходит расстояние равное 1450 метров;

На отрезке 42−44, поезд движется на тяговом режиме, до 60 км/ч в течение 4,3 мин. и преодолевает расстояние 3800 метров;

На отрезке 44−45, поезд идет на холостом ходу, до скорости 50 км/ч, за время равное 0,3 мин и проходит расстояние равное 350 метрам;

На отрезке 45−46, поезд снова идет на тяговом режиме набрав скорость до 60 км/ч за 2,6 мин и проходит 2400 метров;

На отрезке 46−47 поезд переключается на холостой ход и из-за длительного подъема теряет скорость до 50 км/ч, за 0,6 мин при пройденном расстоянии 700 метров;

На отрезке 47−50 поезд включает тяговый режим, набирая скорость до 70 км/ч за 1,7 мин. и при расстоянии 1950 метров;

Затем поезд от 50 — 56, т. е. прибывая на станцию К, движется в режиме служебного торможения преодолевая при этом 2400 метров за 3,8 мин.

Итак, общее время движения поезда по участку составило 37,6 мин.

В заключении необходимо рассчитать среднюю участковую скорость

Где:

— длина заданного железнодорожного участка, км.; = 34 100 км

= 54,41 км/ч

4.1.4 Расчет расходов энергоресурсов на тягу поезда

Перевозочная работа, измеряемая в тонно-километрах, по физической природе является энергетическим параметром (показателем). В структуре эксплуатационных расходов локомотивного хозяйства затраты на энергию для тяги поездов составляют примерно 50%. Поэтому эффективное использование энергоресурсов для тяги поездов определяет качество работы железных дорог, а энергосберегающие технологии перевозочного процесса имеют первостепенное значение.

4.1.5 Расчет расхода электроэнергии электровозами

Полный расход электроэнергии электровозом на перемещение поезда по заданному участку определяется

А = А_т + А_сн, (3.7)

Где:

А_т - расход электроэнергии в режиме тяги, кВт*ч;

А_сн — расход электроэнергии на собственные нужды электровоза, кВт*ч.

Расход электроэнергии на тягу определяется по формуле:

(3.8)

Где: U_э — напряжение на пантографе электровоза, В, принимается при переменном токе =25 000 В; - ток электровоза переменного тока при средней скорости движения на рассматриваемом отрезке скорости.

Величина тока электровоза определяется по токовой характеристике при средней скорости рассматриваемого отрезка кривой v (S)

Расчетные значения суммы I_{dа, ?t}

Таблица 3.4

= 167 938,83 кВт*ч

Расход электроэнергии на собственные нужды электровоза переменного тока принимается:

(3.9), 167 938,83= 5038,2

167 938,83+5038,2=172 976,9 кВт*ч

В заключении, после определения величины, А выполняется расчёт удельного расхода электроэнергии электровозом:

(3.10)

Где: а — удельный расход электроэнергии, Вт*ч/ (т*км брутто); (Р+Q) — масса поезда, т; - длина заданного железнодорожного участка, км.

=1000*1, 207=1207,7 Вт*ч/ (т*км брутто)

5. Локомотивное хозяйство

На российских дорогах локомотивы обслуживают поезда в пределах железнодорожных участков, на которых имеются станции с основным и оборотным депо. Участок железнодорожной линии, ограниченный станциями с основным и одним оборотным депо называются тяговым плечом. Железнодорожный участок, ограниченный станциями с оборотными депо, называется участком обращения. Два и более участка обращения, на которых эксплуатируются локомотивы, приписанные к двум и более основным депо, называются зоной обслуживания. На перечисленных участках локомотивы могут обслуживать поезда плечевым и кольцевым способом. Сущность плечевого способа состоит в том, что локомотив после выхода с территории основного депо на станцию обслуживает на тяговом плече только одну пару поездов и после отцепки от состава следует на территорию основного депо. При кольцевом способе локомотив после выхода с территории основного депо обслуживает на участке обращения поочередно несколько пар поездов и возвращается в основное депо только при наступлении срока очередного вида ремонта.

Все локомотивы, находящиеся в эксплуатации, обслуживаются локомотивными бригадами, нормированное время работы которых составляет 7−8 часов.

Учитывая, что действительное время работы бригады между станциями основного и оборотного депо часто превышает нормированное, необходимо предусмотреть пункты смены бригад на промежуточных станциях.

Во время работы локомотив расходует материалы, которые необходимо периодически пополнять: песок, различные масла и другое. Чтобы обеспечить локомотивы необходимыми материалами, на железнодорожных участках предусматриваются экипировочные устройства.

Техническое состояние локомотива в процессе эксплуатации изменяется. Оно ухудшается вследствие постепенного изнашивания и даже поломок отдельных деталей и механизмов. Для предупреждения появления дефектов в работе локомотива ему периодически проводят техническое обслуживание первого ТО-1 и второго ТО-2 объемов. ТО-1 проводят локомотивными бригадами при каждой приемке и сдаче локомотива в пунктах смены. ТО-2 выполняется слесарями комплексной бригады на специально оборудованном стойле на территории основного депо, а при необходимости и в оборотных депо.

5.1 Выбор способа обслуживания поездов локомотивами и обоснование размещения пунктов смены локомотивных бригад, экипировки и технического обслуживания локомотивов

На выбор способа обслуживания поездов локомотивами влияют:

* расположение на железнодорожном участке станции с основным депо;

* количество примыканий к станции с основным депо;

* тип станции;

* коэффициент транзитности поездов и другие факторы.

Станция с основным депо, А является участковой, коэффициент транзитности поездов К_{тр = 0, 9.}

Основываясь на характеристике способов обслуживания поездов локомотивами, исходных данных бланка задания и учитывая выше перечисленные факторы, выбираем плечевой способ обслуживания поездов локомотивами.

Размещение пунктов смены локомотивных бригад устанавливается в зависимости от места постоянного жительства членов локомотивных бригад, нормы времени непрерывной работы локомотивных бригад и протяженности участка работы локомотива.

Основные пункты смены локомотивных бригад размещаются в местах их постоянного жительства, т. е. на станциях с основным и оборотными депо. Необходимость устройства пунктов смены бригад на промежуточных станциях определяется с учетом нормы непрерывной работы бригад и длиной участков обслуживания локомотивными бригадами по формуле:

(4.1)

Где:

n_{i — число промежуточных пунктов смены бригад на каждом железнодорожном участке, примыкающем к станции с основным депо;}

L_{i — длина каждого железнодорожного участка, км;}

L_{БР. i — длина железнодорожного участка, обслуживаемого локомотивной бригадой, км,}

(4.2)

Где:

— средняя участковая скорость движения поезда на железнодорожном участке, км/ч;

— норма времени непрерывной работы локомотивной бригады (7…8ч); - вспомогательное время работы бригады от момента явки на работу до отправления поезда, ч;

— вспомогательное время работы бригады от момента прибытия в пункт смены до момента сдачи локомотива, ч; для среднесетевых условий можно принять = 1 ч; = 0, 7 ч.

= 38* (8 — 1 — 0,7) = 239 км

— 1 = 1,58 — 1= 0,58 = 1,-1 = 2, 59−1 = 1,59 = 2.

Для снабжения локомотивов песком и другими материалами на территории основного депо предусматривают экипировочное устройство. Необходимость размещения экипировочных устройств в оборотных депо и на приемо-отправочных путях станции с основным депо определяется допустимыми пробегами локомотивов по запасам песка и других материалов. Пробег локомотивов по запасам песка определяется по формуле: