Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Тихонов, К. К. Выбор оптимальных параметров эксплуатации железных дорог

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.10.2023

Размер:

9.27 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 209 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

тивно оптимальной расчетной поездной погонной нагрузки при

заведомом		избытке мощности			тяги (оптимальные сочетания веса
и	скорости	поезда)	больше,	чем ограничительная		погонная нагрузка
по	тяге и	длине	путей, то	в	качестве расчетной	для определения

ходовой скорости и весовой нормы (а через нее и среднего веса по

ездов)	следует		принимать ограничительную поездную погонную
нагрузку,		зависящую у ж е от длины путей тем меньшую, чем больше
длина	(на	рис.	23 д л я тепловозов 2ТЭЗ и электровозов ВЛ60 К ) .

Отсюда следует очень важный вывод: если расчетная поездная по

гонная	нагрузка	не выступает	в качестве независимой переменной,
то для	каждого	возможного к	использованию типа локомотива (су

ществующего или перспективного) по заданному или рассчитанному предварительно характеру распределения поездных погонных нагру зок должны быть найдены при заведомом избытке мощности тяги (для коротких приемо-отправочных путей) оптимальные их величины, которые и принимают в качестве исходных данных. В расчетах ж е для каждого шага удлинения путей при данном типе локомотива опре деляют по формуле (36) ограничительную поездную погонную нагруз


ку и сравнивают ее с заданной				оптимальной. В дальнейшем				в	каждом
варианте в качестве расчетной принимают меньшую из двух								приведен
ных выше поездную погонную нагрузку . Таким образом для									каждого
заданного	типа	локомотива		при заданном		распределении			поездных
погонных	нагрузок	есть	экономически		оптимальный		уровень		расчетной
нагрузки,	если он	ниже	ограничительной		по	тяге	и длине	путей.

р„Т,	т/лог.м			1
4,90	>ч			1
4,90	>ч
485	\ \	\
485

4.80		N \	\
4.80			\\
			\\
4,75			\\
4,75			\
			\
4,70			\
4,85			\	\ \
4,85				\ \
4,60				\
4,60				\ Ч
4 55				\ Ч	\
4 55
4,50,		850	950	1050 1150 1уд, м
750		850	950	1050 1150 1уд, м
Рис.	26.	Спрямление		взаимосвязи	меж

ду оптимальной расчетной поездной по


гонной		нагрузкой и длиной		станцион
ных приемо-отправочных путей					(одно
путная		линия,	тепловозная	тяга, I I I
группа		распределений поездных			погон
ных	нагрузок,		II16 тип профиля		пути,
*'р =	9о/0 0 )

Оптимальная расчетная по-

ездная погонная нагрузка прак тически не зависит от длины станционных путей. Если для


данного		локомотива,	профиля
пути,	длины станционных пу
тей и	распределения		поездных
погонных		нагрузок	ограничи
тельная		расчетная	нагрузка

меньше оптимальной, то она ста новится и экономически наибо лее выгодной, т. е. в данных ус ловиях экономически самая вы годная наибольшая возможная по тяге весовая норма поездов.

Определенная, теперь у ж е

функциональная,		но	весьма
слабо выраженная		взаимосвязь
существует	между	оптимальной
расчетной	поездной		погонной

нагрузкой и длиной станцион ных приемо-отправочных путей при переменных параметрах тя говых средств [28]. В настоящем исследовании расчеты выполне-

ны для всех четырех групп распределений поездных погонных на

грузок. Они	показывают,	что с увеличением длины	станционных
приемо-отправочных путей		оптимальная расчетная поездная погон
ная нагрузка	несколько	уменьшается. Это дискретно	выраженное
в табл. 12 снижение на рис. 24 и 25 условно спрямлено			линейной за

висимостью так, как показано для одного		примера на рис. 26, и мате
матически формализовано уравнением
pS„T =	a ' - 6 ' / 0 T .	(37)
Величины а' и Ъ' определяют	аналогично а и Ь по формулам (34)

и (35). Так для случая, приведенного на рис. 26,

Ь' = 4 ' 9 ~ 4 ' 5 =0,0008;

1250—750

а' = 4 , 9 + 0,0008-750 = 5,5;

Ропт = 5,5 - 0,0008 / с т .

Однако на практике диапазон возможного удлинения станционных приемо-отправочных путей сравнительно ограничен, поэтому опти мальную расчетную поездную погонную нагрузку можно не принять в качестве независимой переменной, а найти ее значение (как функцию ходовой скорости), не зависящее от варьируемой степени удлинения путей.

7. Д И Н А М И К А И З М Е Н Е Н И Я П О Е З Д Н Ы Х П О Г О Н Н Ы Х Н А Г Р У З О К
Специальные исследования			[28] и	статистические	данные	показы
вают,	что погонные	нагрузки	груженого подвижного		состава	хотя и
растут с течением времени, но очень медленно (на 0,2—0,3%						в год).
Существенно не влияет на этот			рост и увеличивающаяся доля			шести-
осных	и д а ж е восьмиосных вагонов. Объясняется это тем, что по со
ставу	грузопотока,	определяющему		степень использования		грузо

подъемности вагонов, погонные нагрузки имеют тенденцию к сниже нию. Так, в девятой пятилетке статическая нагрузка вагона (в двух

осном исчислении)			увеличится в среднем на 250 кг,			а погойная нагруз
ка	нетто	примерно	на	0,25 : 14,5 = 0,017 т/пог. м. Если учесть,			что
в 1970 г. средняя			погонная нагрузка		груженого	вагонопотока	была
равной 4,88 т/пог.м,			то увеличение последней в 1975 г. до4,92 т/пог. м
составит		всего лишь 0,82% за пятилетку, или 0,164% за год. Учиты
вая	это,	в расчетах		среднесетевого	характера	поездные погонные

нагрузки с достаточной степенью точности можно принимать постоян ными, особенно если они рассчитаны по заданным на некоторую перс пективу составу грузопотока и структуре вагонного парка .

Однако в отдельных конкретных случаях состав грузопотока и соответствующая ему структура вагонного парка могут существенно меняться и тогда поездные погонные нагрузки могут повлиять на ре шение задачи.

Д и н а м и ку изменения ,во времени поездных погонных нагрузок можно установить, сопоставляя гистограммы эмпирического или параметры теоретического распределений их на расчетном направле нии по пятилетним периодам. Темп роста в перспективе средневзве шенной (математического ожидания) поездной погонной нагрузки по направлениям движения в функции времени можно принять пря


молинейным. На необходимость учета изменения			поездных	погон
ных	нагрузок во времени показывают не только		соответствующие
параметры, но и признак в исходной информации			а 1 0 : если а 1 0	= 1,
учет	необходим; если	а 1 0 = 0, то поездные погонные нагрузки		при
нимают постоянными.		Динамика изменения в перспективе средневзве

шенной поездной погонной нагрузки, установленная тем или иным спо


собом,	аппроксимируется уравнением
		pt=p*0		+ Ap*t,				(38)
где р* •— средневзвешенная			(математическое ожидание)				перспектив
	ная расчетная поездная погонная нагрузка года						/,	т/пог.м;
Ро — средневзвешенная			расчетная		поездная	погонная		нагрузка,
Ар*	соответствующая		исходному		периоду,	т/пог.м;
	— ежегодный	прирост средневзвешенной				поездной		погонной
t	нагрузки	(обычно	в	пределах 0,0006—0,00012				т/пог.м);
	— расчетный	год эксплуатации			(целочисленное значение).

При заданных по пятилетним периодам гистограммах эмпириче ского или параметрах теоретического распределения поездных погон ных нагрузок устанавливают аппроксимированную линейную зави

симость динамики

изменения

перспективе

оптимальной

расчетной

и соответствующей

ей средней

р с р

поездных

погонных

нагрузок:

pnt=pl

+ bpnt;

(39)

р ? р

= р с

о Р + А р с р

(40)

где р"; ptp — соответственно оптимальная

расчетная

и средняя

по

ездные

погонные

нагрузки

года

т/пог.м;

PS; Рор

— т о ж е

исходного

периода;

Ар н ; Д р с р

— ежегодный

прирост

соответственно

оптимальной

рас

четной и средней поездных погонных нагрузок,

т/пог.м.

Величины р " И р£Р, а также

А р н и А р с р

связаны между собой

сто

хастической

зависимостью

[см. формулу

(16)].

Если

темп

прироста

в перспективе оптимальной расчетной и средней поездных

нагрузок

установить невозможно, то с достаточной для практических

целей

точ

ностью можно воспользоваться

следующими

зависимостями:

А р н « ^ А р * ;

(41)

где dx и d%—эмпирические

А р с р

d2 Ар*,

(42)

коэффициенты

пропорциональности

темпа

роста в перспективе соответственно оптимальной рас

четной и средней для нее поездных

погонных

нагрузок,

зависящие от параметров распределения, вида тяги, ус

ловий расчета при переменных или заданных параметрах

тяговых

средств.

При наличии данных Арн и Л р с р коэффициенты пропорционально сти темпа роста поездных погонных нагрузок для исходной информа

ции определяют	из формул (41)	и	(42):
	d1==2	и	d 2 =	Ар*
	Ар*			Ар*
Если в расчетах оптимальных параметров эксплуатации							желез
ных дорог изменение поездных погонных				нагрузок	во времени		можно
не учитывать, то в исходной информации				величины	Ар*; dt;	d2	прини
мают равными	нулю . В среднесетевых			условиях	можно	принимать

в расчетах по формулам (41) и (42) следующие значения				коэффициентов:
Переменные параметры тяговых средств:
электрическая тяга			0,88	0,92
тепловозная	тяга	средств:	0,93	0,96
Заданные параметры тяговых		средств:
электровозы	постоянного	тока .	0,98	1,00
электровозы	переменного	тока .	1.0	1.0
тепловозы			0,98	0,98

Г Л А В А IV	МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
	ПРОВОЗНОЙ И ПРОПУСКНОЙ
	СПОСОБНОСТИ ЛИНИИ

1. П О Т Р Е Б Н А Я П Р О В О З Н А Я С П О С О Б Н О С Т Ь

Различают потребную провозную способность только для грузо вых перевозок (грузопровозную) и полную (приведенную) с учетом пассажирского движения . В качестве исходных данных, характери зующих грузовое и пассажирское движение, задают четыре значения грузопотока — в исходный период и по пятилетиям (всего за 20 лет) — в тоннах нетто в год отдельно туда и обратно и размеры пассажирского движения в парах поездов в среднем в сутки, одинаковые в четном и не четном направлениях.

Д л я исходного периода данные берут в	отчетах о выполненном объе
ме перевозок за предшествующий год, а	для перспективы — в пред
варительных технико-экономических изысканиях или планах . Перс
пективные грузопотоки можно определять также на основании стати
стического прогнозирования экстраполяцией отчетных данных за

прошлый, не менее как 15—20-летний период времени или	эксперт
ным порядком. Объем грузовых перевозок в рассматриваемом	направ

лении или размеры пассажирского движения для того или иного

расчетного периода времени (расчетный год) определяют по

форму

лам:

грузопоток

r t

= r 0

Aft";

(43)

размеры пассажирского

движения

где

меры

пассажирского

движения в парах

поездов

Га, ппос

за сутки

t года;

— то ж е в

исходный период;

А/7"; Annctm—

прирост

соответственно

грузопотока

или

разме

ров пассажирского движения к исходному периоду

за t лет.

Если грузопоток или размеры пассажирского

движения возраста

ют прямолинейно,

то п — 1 и т =

1. Тогда темп

роста перевозок по

стоянный: для грузовых перевозок АГ в год и для

пассажирского

дви

жения

А п п с пар

поездов

сутки.

Если

п >

1 или m >

то

темп

роста

перевозок

возрастающий

(кривая

загнута

вверх);

п <

или

m<i

темп

роста

затухающий

Г,

млй.т

(кривая загибается вниз). Еже

годный

темп

роста

грузопотока

размеров

пассажирского

движения

в общем

случае

соответственно

со

ставляет:

•

пАПп-1;

(45)

dnT

(46)

п с

Общий

характер

темпа

роста

грузопотока,

отражающий

потреб

ную

провозную

способность

линии

для

грузовых

перевозок,

приведен

на

рис.

27.

Рис .

27.

Ожидаемый

рост

объема

Расчетный

грузопоток

или

раз

меры

пассажирского

движения

за

грузовых

перевозок

в функции

вре

мени

год

определяются,

таким

образом,

по

формулам (43) и

(44),

в которых

величины АГ;

Аппс;

п;

— коэффициенты

аппроксимирующих

функ

ций. Д л я данных условий их определяют методом наименьших

квадра

тов следующим образом. Формулу (43),

положив

Гг — Г 0

Г,

мож

но

представить

как

Т =

Д Г Л

Логарифмируя,

получим

1пТ =

1п АГ

nlnt,

или

в более общем

виде

у =

а-\-

пх,

где

у =

ЫГ;

а =

1пАГ;

x =

\nt.

При

прямолинейной

зависимости

в общем

случае

„ _

22/.

(47)

= 2У—

(48)

Значение

N — количество

наблюдений

— в формулах

(47)

(48)

на

единицу

меньше,

чем

количество

заданных

точек

функций

ПС

и щ , т. е. в данной задаче равно четырем.

Окончательно формулы для определения коэффициентов п и ЛГ , аппроксимирующих выражение (43), после всех подстановок примут вид:

	4		4	4
4^\пИпГ—				V l n ^ 2 l n r
	1		1	1 _
	4 2 On О 3			, 2
	4 2 On О 3
	1
	(	4		4 4
АГ = ехр	(	1		3

Величину Г находят следующим образом:

Г\ — Г0	= Г-i,	Г 3	Г0 = Г 3;
Г2 Г0	= Г 2 ,	Гц	Го — г'4.

(49)

(50)

В формулах (49) и (50) суммируются натуральные логарифмы, соответствующие величине Г. Величина t соответствует заданному го ду роста перевозок. Точно так ж е определяют величины п я т для характеристики темпа роста пассажирского движения:

4			4	4
4 2 In i 1п л п С			—21пt	21 п	"пс
т = —!—л			4	42	;		(51)
т = —!—л	2 (in о 2		— * — п		;		(51)
4	2 (in о 2		2>.)
	1
А и п с = ехр	1	/ 4		2	1 п t		(52)
		2 In пПС—т		2	1 п t
Пример. Аппроксимируем	4	\ 1		1	=	fi	(t) кривую
Пример. Аппроксимируем	непрерывной зависимостью ft					fi	(t) кривую

роста в перспективе объема грузовых перевозок при следующих исходных дан ных:

Год эксплуатации	Г р у з о п о т о к , млн. т нетто
Исходный	Г0	=	] 2
5	Гъ	=	17
10	Г 1 0	= 21
15	/"i5 = 24
20	Г20	= 26

		Решение	приведено в табл. 13
		Расчет элементов формул (49)			Т а б л и ц а 13
		Расчет элементов формул (49)			и (50)
t, лет	Заданный	г = г , - г 0	In t	I n f	(In <)2	In t • 1 п Г
t, лет	г р у з о п о т о к	г = г , - г 0	In t	I n f	(In <)2	In t • 1 п Г
0	12.10»	0
5	17-Ю6	5-10»	1,6094	15,4250	2,5902	24,8250
10	21-10е	9-10»	2,3026	16,0128	5,3020	36,8711
15	24.10е	12-10»	2,7081	16,3005	7,3338	44,1434
20	26-10»	14-10»	2,9957	16,4547	8,9742	49,2933
—	—	—	9,6158	64,1930	24,2002	155,1328
			9,6158	64,1930	24,2002	155,1328

4-155,1328—9,6158-64,1430

			4-24,2002 —9.61582		= 0,7526;

АГ =	ехр	64,1430—0,7526-9,6158		exp (14,2389) = 1,52710е tn		нетто	в год.
		4

	Блок-схема построения		аппроксимирующих		функций Г; и и" с	приведена на
рис.	28.
Из-за сравнительно			незначительного		влияния расчетного		объема

и темпа изменения грузовых и пассажирских перевозок на величину параметров технических средств, обеспечивающих эксплуатацию же лезных дорог в оптимальном режиме, сколько-нибудь значительной точности исходных данных не требуется. Если объем перевозок на более или менее дальнюю перспективу нельзя определить д а ж е ори ентировочно, достаточную степень надежности расчетов можно по лучить и при неопределенности исходной информации. Намечают лишь возможные пределы изменения расчетного грузопотока в перспек

тиве так, как	показано	на рис.	29, рассчитывают два	варианта:
по верхнему и	нижнему	пределу	предположительного	изменения

объема грузопотока в функции времени. Если конечные решения (оп тимальные параметры перспективной эксплуатации железных дорог) при этом близки, то уточнения исходной информации не требуется. Если ж е решения разные и несовместные (достаточно расходящиеся, не объединяемые ближайшим общим стандартом или кратным значе

нием найденных параметров), то обосновывают							возможность		сужения
пределов		перспективного		грузопотока (заштрихованной				площади).
Так	поступают до тех пор, пока				не установят такие пределы, в кото
рых	величина		действительного		грузопотока		не влияет	на	конеч-
Выборка		и за	Восстановление		вычисление	•	Вычисление
сылка исходной
			рабочих		\1п(ГгГ0)		lint
информации			ячеек
	i						Расчет
Вычисление			Расчет		Вычисление

	I(lnt)z		l[lnt	lnfft-r0)J	4Ulnt)z-(Unt)z		-UntUn(rt-r0)

	Расчет		Расчет		Расчет		Засылка	новых
	8gJlU4UHbl		aJM^hnllnf		4 Г		исходных данных\
							и повторение
	п		4				расчета

Рис. 28. Блок-схема расчета				на ЭВМ параметров		аппроксимирующей			функции
r t и	nf

ные

результаты

расчета.

Т а к ж е

при

неопределенности

исходных

данных устанавливают и воз

можные расчетные

размеры

пас

сажирского движения . Если гру

зопотоки на отдельных участках

направления

заданы

несколько

отличными,то в качестве расчет

ных для всего направления мож

но

принять

средневзвешенные

по

длине

участков

значения

2 Гi h

(53)

:=1

где

— грузопоток

участка

Рис. 29.

Предположительные

границы

т нетто

год;

расчетного грузопотока:

2 — ми

/ г

— длина

участка

км;

/ — максимально

возможная;

— количество

участков

нимально возможная

пределах

расчетного

направления .

Полную потребную провозную способность линии t года эксплуа

тации

определяют

по

формуле

ГГ

= (Го + Л / Г )

365

{пТ

+ А « п с Г)

еГ

(Г0 Т

/ у д

а л )

р с р ,

(54)

где

е"с

— коэффициент

съема

грузовых

поездов

пассажирским

в функции времени (года /);

РсР

— средневзвешенная

поездная

погонная

нагрузка,

соот

ветствующая переменной расчетной рх

[см. формулу

(17)].

2. П О Т Р Е Б Н А Я П Р О П У С К Н А Я С П О С О Б Н О С Т Ь

Потребную пропускную способность линии для грузового движе

ния

рассчитывают

по следующей

формуле:

п г р

Г.0 + АПп

/ggs

3 6 5 ф 1 ' о С Т + ^ - % ) Р С р '

где

ф* — средневзвешенное отношение веса

нетто

к весу

брутто

гру

женого

вагонопотока.

формулах

(54)

(55)

принимают рср

= / (рх),

когда

расчетная

поездная погонная нагрузка рх

выступает в качеств независимой

пере

менной,

величина

рх

задана на

определенном,

особо

найденном,

оп

тимальном уровне,

тогда вместо

р с р = / (рх)

в формулу

вводят

сред-

нюю поездную погонную нагрузку в функции времени [см. формулу (40)]. В частном случае в формуле (40) величина А/? с р может быть рав на нулю . Полная потребная пропускная способность равна

		Щ = п? + гГпГ + гсбпсб,			(56)
где е с б	— коэффициент		съема	грузовых поездов сборным	поездом;
псб	— размеры	движения		сборных поездов.
Величины е о б и		пс5	обычно существенно не влияют на		конечное

решение и поэтому их принимают на некотором среднем для перспек тивных условий уровне как постоянные (не зависящие от времени).

3. В Ы Б О Р Н А П Р А В Л Е Н И Я , О П Р Е Д Е Л Я Ю Щ Е Г О Р А С Ч Е Т Н Ы Й Г Р У З О П О Т О К
В отличие от принятой системы, когда расчетным считается	направ
ление наибольшего грузопотока, в данной работе направление	расчет

ного грузопотока определено по наибольшим (в четную и нечетную стороны) размерам грузового движения . Объясняется это тем, что на большей части реальных линий перспективный грузопоток в обоих направлениях движения примерно одинаков, степень ж е использо вания грузоподъемности вагонного парка, определяемая составом (характером) грузопотока, различна и нередко на направлении мень

ших размеров грузопотока больше груженых вагонов и большие раз
меры движения и наоборот. Д л я определения пропускной способно
сти расчетным	в таком случае служит направление меньшего грузо
потока. Таким	образом, в качестве определяющего признака для нап


равления расчетного грузопотока принята не величина его, а									потреб
ные размеры движения грузовых поездов.
Расчеты при этом ведутся отдельно для четного и нечетного									направ
лений. Д л я разных расчетных							периодов эксплуатации выбирают в ка
честве	расчетного			грузопоток			в на
правлении либо «туда», либо «об
ратно».	Чтобы		установить,			какой
из них rj или Г ? б р				в тот или			иной
период	будет		расчетным,			нужно
сравнить соответствующие размеры
движения .		Грузопоток,			соответст
вующий большим размерам движе
ния, считается расчетным. Расчеты
программой			предусмотрены				для
каждого года на перспективу в 20
лет от исходного года эксплуата
ции. Д л я		срока		более	20 лет		рас
четным	считается			грузопоток,			быв
ший расчетным на 20 год. На рис.
30 приведены			кривые		грузо- и по-
ездопотоков.			Сплошной			кривой n		Q n ~

^Рис. 30. Определение направления,

выделены расчетные в разные пеограничивающего потребную про-

риоды грузопотоки.

пускную способность линии

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 209 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ