657

629.4 Л566

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Ю.Н. ЛИКРАТОВ

ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВА

Методические указания по выполнению курсового проекта

НОВОСИБИРСК 2008

ВВЕДЕНИЕ

Локомотивное и вагонное хозяйства — основные отрасли российских железных дорог. Продолжается техническая реконструкция тяги. Весь объем перевозок выполняется электровозами и тепловозами. Широко применяются прогрессивные методы эксплуатации, технического обслуживания и ремонтаподвижного состава. Создается мощная ремонтная и экипировочная база, оснащеннаясовременнымитехническимисредствами.Проводится интенсивнаяработапо повышениюпроизводительности труда в локомотивном и вагонном хозяйствах. В последние годы прошла реорганизация управления хозяйствами: локомотивные и вагонные депо разделились на ремонтные и эксплуатационные с соответствующими перестройками в управлениях дорог и в ОАО «РЖД». В ближайшие годы парк подвижного состава пополнится новыми электровозами, тепловозами и вагонами. Испытываетсяновыймагистральныйгрузовойвосьмиосныйэлектровоз 2ЭС5К«Ермак»переменного тока, предназначенный для заменымассовых грузовыхэлектровозовсерийВЛ80, ипостоянного тока 2ЭС6К для замены электровозов ВЛ8, ВЛ10. Изготовлены опытный магистральный грузовой тепловоз 2ТЭ25К «Пересвет» и 2ТЭ25А «Витязь» с асинхронным тяговым приводом. Одной из самых эффективных разработок является полувагон в перспективном габарите Тпр. Его применение позволяет на стандартных станционных путях разместить не 71, а 82 вагона. Тем самым резко увеличиваются возможности для роста грузопотоков, прежде всего угля. В период до 2010 г. компания планирует закупить3000такихвагонов.Впассажирскомдвижениисозданы принципиально новые виды тягового подвижного состава — электровоз ЭП2К постоянного тока и ЭП1 — переменного.

Для обеспечения безопасности движения создана Единая комплексная система управления (ЕКС) локомотивом, которая объединила имеющиеся автоматизированные системы автоведе-

3

ния (ИСАВП), управления служебным торможением (СУТП) и контролябезопасности(КЛУБ-У),облегчающиеработулокомо- тивных бригад. Модернизируется инфраструктура железных дорог. В 2006 г. на эти цели израсходовано около 80 млрд р., а в 2007 г. — инвестировано более 112 млрд р. В 2008 г. объем инвестиций компании увеличится до 405 млрд р.

1.РАСЧЕТ МАССЫ СОСТАВА

1.1.Определение массы состава по расчетному подъему

Расчетная масса состава определяется исходя из условия полного использования мощности заданного локомотива и кинетической энергии поезда в соответствии с нормами, установленными ПТР.

В зависимостиот характерапрофиляпути железнодорожного участка расчет массы состава грузового поезда выполняется:

—по расчетному (лимитирующему) затяжному подъему ip с равномерной скоростью;

—по труднейшему подъему (кинетическому) с уменьшающейся скоростью движения с использованием кинетической энергии поезда.

Массасоставапорасчетным подъемамопределяетсяпоформуле

где Fр — расчетная сила тяги данного локомотива (приведена в [1], табл. 16, 23), Н. При двойной и многократной тяге необходимо суммировать расчетные силы тяги локомотивов Fкр; P — расчетная масса локомотива [1, табл. 5, гр. «Учетная масса — максимальная»]. При двойной и многократной тяге необходимо суммировать расчетные массы локомотивов P, т; w 0 — основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги, Н/кН; w 0 —основное удельноесопротивление движению состава (груженых вагонов), Н/кН; ip — расчетный подъем, ‰ (задан в табл. А.1); g — ускорение свободного падения (g = = 9,81 м/с2).

Величины w 0 и w 0 рассчитываются с двумя знаками после запятой.

4

Основное удельное сопротивление движению локомотивов и вагонов следует определять по формулам, приведенным в табл. 1.1, для расчетной скорости движения [1, табл. 16, 23].

Основное удельное сопротивление движению состава определяется как

где w04 и w08 — основное удельное сопротивление движению вагонов, соответственно 4-осных и 8-осных, Н/кН; 04 и 08 — весовые доли в составе соответствующих вагонов (задаются в процентах в задании к курсовой работе, которые надо перевести в доли).

Осевая нагрузка вагонов (в табл. 1.1) рассчитывается по формуле

где qjбр — средняя масса брутто соответствующих вагонов (принимается из табл. А.1), т; пj — осность соответствующих типов вагонов.

Подставляя полученные значения удельного сопротивления движению вагоновв выражение(1.2), найдемосновное удельное сопротивление движению состава.

После этого по формуле (1.1) определяется масса состава. Полученное значение округляем согласно [1] кратно 50 т в большую или меньшую сторону.

5

1.2. Проверка рассчитанной массы на преодоление кинетического подъема

После определения массы состава при следовании по расчетному подъему сравномернойскоростьюеепроверяютнавозможность прохождения более крутого кинетического (скоростного, инерционного) iк подъема с учетом использования кинетической энергии при движении с замедляющейся скоростью аналитическим способом.

Аналитический способ проверки заключается в том, что определяют длину подъема, которую поезд должен преодолеть в режиме тяги сиспользованием кинетической энергии при снижении скорости от наибольшей в начале скоростного подъема vн до расчетной в конце его (vн = vp) и сравнивают ее с длиной этого подъема (Sк). Для повышения точности расчета интервал изменения скорости следует брать равным 10 км/ч.

Длину пройденных отрезков пути определяют по формуле

где 4,17 — коэффициент, учитывающий ускорение поезда, км/ч2; vкj, vнj — скорость поезда в конце и начале задаваемого интервала скорости на проверяемом кинетическом подъеме, км/ч; (fк – wк)j — средняя удельная равнодействующая сила, приложенная к поезду в пределах выбранного интервала скорости, Н/кН.

Скорость в начале кинетического подъема определяется известными в тяговых расчетах методами в зависимости от крутизны элементов, расположенных перед этим подъемом, и в курсовой работе скорость в начале кинетического подъема принимается, исходя из анализа профиля пути в пределах 60…80 км/ч.

Удельная сила тяги определяется выражением

где Fк — сила тяги, определяемая по тяговым характеристикам с точностью до 500 Н для средней скорости интервала vcp j ([1], с.92–127дляэлектровозов—пожирнымкривым;с.223–240для тепловозов —по кривым наибольшей позиции контроллера), Н.

6

Средняя скорость для выбранного интервала движения

Удельнаязамедляющаясиласкоростейнаходитсяпоформуле

где w0 , w0 — основные удельные сопротивления движению локомотива и состава, определяемые для средней скорости интервалов по формулам, приведенным выше, Н/кН; iк — кинетический подъем (если имеется кривая, то приведенный кинетический подъем), ‰.

Интервалы скорости в формуле (1.4), для которых определяется пройденный путь, принимаются от большего значения к меньшему, например 70–60, 60–50 и т.д., при необходимости до расчетной скорости. Отрезки пути, полученные за время снижения скорости в каждом интервале, суммируют и сравнивают с длиной кинетического подъема, т.е.

Если условие (1.8) выполняется (необязательно считать до расчетной скорости), то можно сделать вывод: «Поезд с локомотивом серии … и массой состава Q = … преодолевает кинетический подъем крутизной iк = … и длиной Sк = … при изменении скорости от vн = … до vк = … км/ч». Массу состава следует считать определенной, так как скорость в конце проверяемого подъема получилась равной или несколько более расчетной скорости для данной серии локомотива.

В случае невыполнения неравенства (1.8) необходимо уменьшить массу состава.

1.3. Проверка расчетной массы состава по длине приемоотправочных путей

Притепловознойиэлектровознойтяге,когдаимеетсявозможность работы по системе многих единиц, и в особенности при вождении длинносоставных и тяжеловесных поездов, масса состава часто ограничивается полезной длиной приемоотправочных путей станций и раздельных пунктов. Длина поезда на участках обращения не должна превышать полезной длины

7

путей раздельных пунктов (с учетом допуска 10 м на неточность установки поезда), т.е.

Приемоотправочный путь по длине выбирается наименьшим

где lc — длина состава, м; mл — число локомотивов (задается); lл — длина локомотива [1, табл. 12], м.

где nj — число однотипных вагонов в составе; lj —длина вагонов соответствующего типа [1, табл.12].

На практике длина состава принимается в условных вагонах. Количество вагонов по типам определяется по формуле

где qjбр — средняя для однотипной группы масса вагона (приведена в задании),т; j — доля (по массе) однотипных вагонов в составе (принимается из задания).

Если после выполнения расчетов условие (1.9) выполняется, то делается вывод: «Поезд массой Q = … с локомотивом … размещается на приемоотправочном пути длиной lпоп = …». В этом случаемассасоставанаданномэтапе считается определенной.

Если длина поезда окажется больше длины приемоотправочныхпутей, тонеобходимоуменьшитьмассусоставадо величины, ограниченной длиной приемоотправочных путей:

где nj lп lпоп —количествовагоновопределеннойосности,на lj

которое нужно уменьшить длину состава; lj, qjбр — соответственно длина, м, и масса брутто, т, выбранного типа вагона.

1.4. Проверка расчетной массы состава на трогание с места

Одним из трудных режимов работы локомотива, когда используется его полная мощность и максимальные токи втяговых

8

двигателях, является трогание на остановочных пунктах (станциях).

Масса состава при трогании определяется по формуле

где Fк тр — сила тяги локомотива при трогании с места ([1], для

электровозов — табл. 17, для тепловозов — табл. 24), кгс; wтр — удельное сопротивление поездапритроганиисместа(наплощадке), Н/кН; iтр — крутизна элемента участка пути одной из станций, наиболее трудного для режима трогания, ‰.

Удельное сопротивлениедвижению определяетсяпо формуле

где wтрi — удельное сопротивление движению при трогании с места поезда с 4-осными или 8-осными вагонами, Н/кН.

где q0i — нагрузка на ось 4-осного или 8-осного вагона, рассчитанная по формуле (1.3).

Массу состава, полученную по формуле (1.14), сравнивают с расчетной массой, полученной по формуле (1.1). Обычно для новых локомотивов масса состава, полученная по формуле (1.14), значительно превышает расчетную массу. Делается вывод о возможности трогания поезда на всех раздельных пунктах данного участка.

2. ЛОКОМОТИВНОЕ ХОЗЯЙСТВО

На заданных участках принимается кольцевой способ обслуживания поездов локомотивами при сменном способе обслуживания локомотивов бригадами, который является основным на железных дорогах Российской Федерации. Длина участка обращения локомотивов при этом ограничивается наибольшим допустимым временем непрерывной работы локомотивных бригад.

В курсовом проекте все расчеты нужно проводить для работы локомотивов на заданном участке обращения.

Пример схемы обслуживания участков локомотивами и локомотивными бригадами приведен на рис. 2.1.

9

Четное

— станция ремонтного депо;

— станция оборота локомотивов, где расположено ПТОЛ;

— пункт смены локомотивных бригад;

—оборот локомотива на участке обращения;

—заход локомотивов в депо на ремонт;

—оборот локомотивных бригад

Рис. 2.1. Пример схемы обслуживания участков локомотивами и локомотивными бригадами

2.1. Расположение пунктов смены локомотивных бригад

Необходимость организации промежуточных пунктов смены локомотивных бригад на участках А—Б и А—В определяется исходя из времени следования поездов по этим участкам.

Время следования поезда по участку устанавливается по заданной протяженности участка и участковой скорости.

где vуч,vунч — участковые скорости в четном и нечетном направлениях, км/ч, берутся из табл. А.1.

1 0