Построение характеристик электровозов

 

Параметры тягового оборудования электровоза определяют по известной величине касательной мощности локомотива. Длительна мощность на валу тягового электродвигателя электровоза

 

,

 

где - количество тяговых электродвигателей;

- КПД зубчатой передачи, .

Мощность, потребляемая от сети в длительном режиме (кВт) для электровозов постоянного тока

 

,

 

для электровозов переменного тока

 

,

 

где - мощность, затрачиваемая на привод вспомогательного оборудования;

- КПД соответственно преобразователя и трансформатора.

Типовая мощность трансформатора ( )

 

,

 

где - коэффициент мощности трансформатора.

Тип тяговых электродвигателей и их электромеханические действительную механическую характеристику, а также типы трансформатора и выпрямителя в зависимости от мощности и рода службы электровоза выбирают по соответствующим каталогам и справочникам.

Методика определения передаточного числа зубчатой пары тягового привода и методика расчета и построения зависимостей касательной силы тяги и касательной мощности от скорости движения не отличаются от методики расчета тех же зависимостей для тепловоза с электрической передачей.

КПД электровоза

 

.

 

Расчет экономических характеристик

Методика расчета характеристик силы тяги в зоне ограничения по мощности теплового двигателя для автономных локомотивов с различными типами передач мощности рассмотрены в п.4 и п. 6 этого раздела.

Сила тяги локомотива в зоне ограничения по сцеплению в соответствии с правилами производства тяговых расчетов

 

,

 

где F_сц – наибольшая сила тяги локомотива, допускаемая по условиям сцепления колес с рельсами, кН;

Р_сц – сцепной вес локомотива (нагрузка, передаваемая от движущих колес на рельсы), кН.

 

 

где П – нагрузка от движущей колесной пары на рельсы, кН;

m - число движущих колесных пар локомотива (равное количеству тяговых электродвигателей);

- расчетный коэффициент сцепления.

Правилами тяговых расчетов для поездной работы установлены следующие эмпирические формулы для определения :

 

1) электровозы постоянного тока:

 

;

 

2) электровозы переменного тока:

 

;

 

3) тепловозы серии ТЭ10:

 

;

 

4) остальные тепловозы (производства стран СНГ)

 

.

 

Здесь – скорость движения локомотива, км/ч.

Зависимость касательной мощности локомотива от скорости движения строят на основании тяговой характеристики по формуле:

 

, кВт.

 

КПД автономного локомотива

 

,

 

где - часовой расход топлива, кг/ч;

- теплота сгорания топлива, ккал/кг, для дизельного топлива равна 42500 кДж/кг.

Часовой расход топлива

 

,

где - соответственно удельный расход топлива ( ) и мощность первичного двигателя локомотива, кВт;

- то же, для двигателя, вспомогательных машин и механизмов

Величины и определяют по графикам удельного расхода топлива в соответствии с режимами работы двигателей.

Для тепловозов с электрической передачей мощность первичного двигателя в зависимости от режима его работы определяют по тепловозной характеристике ( см. кривую 3, на рисунке 50). Для тепловоза с гидропередачей и приводом вспомогательных машин и механизмов от первичного двигателя .

На основании приведенных соотношений для каждого значения определяют величины ( ) и .

 

 

Заключение

Резервы повышения качества транспортных услуг и пропускной способности на железных дорогах должны постоянно выявляться и использоваться в полном объеме.

Основные усилия по повышению конкурентоспособности следует направлять на решение финансовых проблем и ликвидацию на сети мест, ограничивающих пропускную способность.

В настоящее время более 50% всех расходов на линиях и в железнодорожных узлах приходится на эксплуатацию и обслуживание устройств СЦБ. Здесь в относительно короткие сроки можно получить большую экономию за счет внедрения современных технических устройств.

В то же время наблюдается значительное повышение капитальных и эксплуатационных затрат на верхнее строение пути. Таким образом, одновременно с возрастанием окупаемости расходов на обновление устройств СЦБ через несколько лет должны заметно увеличиться расходы на верхнее строение пути. В связи с этим основные мероприятия по повышению экономической эффективности при краткосрочном и среднесрочном планировании должны быть направлены на обновление устройств СЦБ, а при долгосрочном - на верхнее строение пути.

Автоматизация

Насколько экономическая эффективность железнодорожной сети может быть повышена за счет автоматизации, проще всего оценить по количеству оборудования, которым можно управлять с одного рабочего места. Количество оборудования в этом случае целесообразно измерять в напольных устройствах, которыми в системах СЦБ являются, например, стрелочный перевод, сигнал или рельсовая цепь.

На постах механической централизации один человек может обслуживать до 10 напольных устройств. Современные посты позволяют одному человеку обслуживать до 200 напольных устройств. Поскольку неиспользуемые пути и стрелочные переводы (на сети до 30%) следует исключить из систем управления, в этом случае появляется значительный потенциал, который может быть использован для повышения экономической эффективности.

Пути повышения эффективности железных дорог за счет совершенствования технических средств в области СЦБ известны. Это, прежде всего, системы микропроцессорной централизации и управления движением на базе радиосвязи на нижнем уровне автоматизации, а также системы управления эксплуатационной работой, способные распознавать и разрешать конфликтные ситуации и сосредоточенные в семи центрах управления эксплуатационной работой, на верхнем уровне.

Проблематичной в настоящее время является не столько техническая реализуемость этих систем, сколько их экономическая эффективность, так как, несмотря на высокий рационализаторский эффект, она оказывается зачастую очень низкой из-за больших капитальных затрат. Здесь можно отметить некоторые факторы, снижающие капитальные затраты в системе управления движением на базе радиосвязи:

· стандартные интерфейсы;

· отказ от напольных сигналов;

· отказ от прокладки кабельной сети;

· отказ от напольных устройств контроля свободности пути.

Использование стандартных интерфейсов, принятых в европейских системах (таких, как ERTMS и GSM/EIRENE), расширяет рынок сбыта для изготовителей и повышает конкурентоспособность потребителей. ERTMS обеспечивает европейской железнодорожной промышленности ведущее положение на мировом рынке. Ни в Японии, ни в США в настоящее время нет действующей зрелой системы. Остается ожидать, сможет ли МСЖД сделать открытые интерфейсы железнодорожных систем объектом конкретных международных соглашений. Железные дороги Германии будут содействовать этому, последовательно внедряя европейские стандарты и стандарты de facto.

Сочетание известных системных преимуществ железных дорог перед другими видами транспорта с новыми технологиями открывает широкие возможности для их дальнейшего развития. Это можно показать на ряде примеров:

· новые материалы и современные технологии позволяют изготавливать более легкий и в то же время дешевый подвижной состав. Высокопрочные нержавеющие стали, алюминиевые сплавы и композиционные материалы, армированные волокнами, широко используются в конструкции кузовов подвижного состава. При их производстве применяются профильные прессы, сварочные роботы и модульные конструкции. Расчеты методом конечных элементов позволяют разрабатывать структуры для различных нагрузок. Важное значение имеет облегчение каркаса кузова, что позволяет устанавливать в вагоне дополнительное оборудование, повышающее уровень комфорта. Последнее относится в основном к вагонам поездов дальних сообщений. В пригородном сообщении вагоны с облегченным кузовом дают возможность уменьшать мощность, а следовательно, и массу тягового привода с сохранением заданной величины ускорения при разгоне и замедления при торможении;

· современные разработки в области ходовой части и рессорного подвешивания позволяют создавать новые конструкции подвижного состава, снижающие нагрузки на путь. Мощные подшипники качения не только создают оптимальные условия для работы колесных пар, но и позволяют реализовать ходовую часть с независимо вращающимися колесами. Подшипники используются в сочетании с износостойкими резинометаллическими или металлопластмассовыми шарнирами направляющих поводков. На базе ходовой части с несвязанными колесами создают сочлененный подвижной состав и вагоны с пониженным уровнем пола;

· силовая электроника позволяет создавать новые системы тягового привода, в том числе с асинхронными трехфазными тяговыми двигателями. Преимущества последних заключаются в том, что они имеют высокую частоту вращения, обладают более выгодным отношением массы к мощности и требуют меньше затрат на техническое обслуживание. В результате этого появляется возможность упрощения конструкции тягового подвижного состава. Трехфазный тяговый привод позволяет реализовать рекуперативный тормоз без особого усложнения электрической схемы. И наконец, схема с промежуточным звеном постоянного напряжения позволяет использовать асинхронные трехфазные тяговые двигатели с другими системами тягового электроснабжения. Для этого требуются изменения лишь во входных звеньях схемы;

· новая система торможения с электронным управлением позволяет ускорить срабатывание тормозов поезда и за счет этого уменьшить длину тормозного пути. Кроме того, с помощью поездной информационной шины, необходимой для передачи данных при управлении торможением, она позволяет контролировать целостность состава. Система EBAS ускоряет процесс формирования поездов на сортировочных станциях;

· разработанная автосцепка Z-AK в сочетании с системой торможения с электронным управлением ускоряет процесс формирования грузовых поездов на сортировочных станциях и дает возможность его автоматизации. Для пассажирских моторвагонных поездов она позволяет реализовать современные технологии организации движения. Одна из них заключается в том, что на узловых станциях короткие поезда, приходящие с ответвлений, объединяются в один состав. Этот длинный поезд идет до следующей узловой станции, где расцепляется, а короткие поезда направляются на нужные ответвления;

· современные устройства управления движением и техника связи позволяют более гибко организовывать эксплуатационный процесс, совершенствовать методы вождения поездов с учетом местных условий вплоть до автоматизации управления. Эти устройства базируются на высокопроизводительных ЭВМ, которые могут в непрерывном режиме рассчитывать режимы оптимального ведения поезда, имеют запоминающие устройства с большим объемом памяти, в которых содержатся все необходимые данные о линиях и графиках движения. Современные средства коммуникации обеспечивают надежную беспроводную связь между поездами, а также связь поездов с системами определения их местоположения и постами централизации. В качестве примеров такой техники можно назвать: электронное расписание движения поездов, энергосберегающий метод ведения поездов, управление движением поездов по радио), автоматическую локомотивную сигнализацию на базе радиосвязи, автоматическое ведение поезда по показаниям сигналов. Дальнейший прогресс в этой области сделает подвижной состав более «интеллектуальным», что позволит пользоваться более простой и дешевой инфраструктурой. Рассмотренные технические решения не дают полной картины современного уровня техники, однако они показывают, что в этих областях существует большой потенциал, который может быть использован для удовлетворения современных и перспективных запросов клиентуры. В то же время существует опасность того, что динамичный рынок транспортных услуг не даст железным дорогам достаточно времени для необходимых преобразований.

До сих пор железные дороги могли влиять на разработку подвижного состава. В настоящее время фирмы-изготовители поставляют подвижной состав, готовый к эксплуатации и с гарантией надежности на весь срок службы. Международные концерны должны стать системными фирмами, однако им еще не хватает производственного опыта, чтобы действительно быть таковыми. Разделение железных дорог на предприятия, занимающиеся инфраструктурой и перевозками, таит в себе опасность снижения эффективности /5/.

⇐ Предыдущая891011121314151617

Поделиться: