Построение кривых скорости и времени

В тяговых расчетах движения поезда определяется как движение материальной точки, в которой сосредоточена вся масса поезда и к которой приложены все силы, действующие в направлении поезда и в противоположном направлении. Поэтому движение поезда можно описать математическим уравнением. Это уравнение имеет вид дифференциального уравнения первой степени и выражает зависимость, существующую в каждый момент движения поезда, между равнодействующей силой, массой и ускорением с учетом инерции вращающихся масс:

.

Для решения этого уравнения и нахождения численных зависимостей S(v), V(s), t(s) необходимо проинтегрировать данное уравнение и найти частные решения. Существует несколько методов интегрирования уравнения движения поезда: аналитический метод; численный метод; графический метод. В данной работе применяется последний метод, на основании которого был разработан способ построения диаграммы – способ МПС. Графическое интегрирование основано на замене бесконечно малых приращений скорости приращениями V и на замене в интервалах V переменной ускоряющей силы постоянной, соответствующей средней скорости в данном интервале. Графическое построение зависимости сводится к тому, что строится отрезок для каждого интервала скорости по формуле:

, м (5.1.)

где DS – конечное приращение пути, м;

V_К, V_Н – скорости, соответствующие началу и концу рассматриваемого интервала, км/ч;

- средняя величина равнодействующей силы, принимаемая неизменной в интервале скорости v, Н/кН.

Кривая скорости строится для движения поезда в одном направлении, исходя из того, что поезд отправляется со ст.А(С), проходит без остановки станцию В и делает остановку на станции С(А).

При этом надо соблюдать условие, что скорость поезда по входным стрелкам станции, на которой предусмотрена остановка, в соответствии с ПТЭ не должна превышать 50км/ч вследствие возможного приема на боковой путь для скрещивания или обгона.

По построенной кривой скорости следует проверить прохождение поездом подъема большей крутизны, чем расчетный.

На кривой скорости необходимо сделать отметки включении и выключении тяговых электродвигателей локомотива и отметки о включении и отпуске тормозов («Вкл.», «Выкл.», «Т», «О.т.»).

При построении кривой V(S) необходимо учитывать ограничение наибольшей допустимой скорости движения поезда; в курсовой работе следует ограничиться конструкционной скоростью грузовых вагонов v = 100км/ч, допустимая скорость поезда по прочности пути 100 км/ч; конструкционная скорость локомотива; наибольшая допустимая скорость по тормозным средствам определена в пункте 4.

Максимально допустимая скорость поезда при построении кривой V = f(S) должна приниматься как наименьшая из четырех перечисленных выше ограничительных скоростей. Если при построении кривой скорости поезда на спусках скорость стремится превзойти допускаемую, то необходимо применять служебное регулировочное торможение. В таких случаях рекомендуется, руководствуясь п.1.4.8.ПТР, в соответствии с которым разрешается строить кривую скорости, проводимой V = f(S) на таких спусках в виде горизонтальной линии, проводимой ниже уровня допустимой скорости на величину поправки.

Обязательно следует иметь в виду, что при выполнении тяговых расчетов необходимо стремиться к возможно более полному использованию тяговых свойств и мощности локомотива с тем, чтобы время движения поезда по перегонам было минимальным. Только в том случае может быть освоена наибольшая пропускная способность участка. Поэтому переход с режима тяги на режим холостого хода или торможения может быть оправдан лишь в случаях, когда скорость, возрастая, доходит до наибольшего допустимого значения. При построении кривой V = f(S) нужно учитывать проверку тормозов в пути следования, которая, согласно Инструкции по эксплуатации тормозов, выполняется при достижении поездом скорости 40-60км/ч на площадке или спуске; снижение скорости при этом для грузовых поездов допускается на 15-20км/ч.

При графическом построении считаем, что центр массы поезда располагается примерно посередине поезда по его длине, оси станций – в середине элементов, на которых они расположены, входные стрелки соответственно на расстоянии 425, 525, 625 и 725м от оси станции (0,5L_ПОП).

Кривая скорости изображает движение центра массы поезда, когда локомотив, например, входит на входные стрелки, центр массы поезда находится от них на расстоянии, равном половине длины поезда (0,5L_П). Это необходимо учитывать при построении криво скорости при остановке поезда на станции. В данном случае допускаемая скорость движения 50км/ч должна выдерживаться не на рубеже, где расположены стрелки, а на расстоянии (0,5L_П) от вертикальной линии, проведенной через место расположения входных стрелок на станционном элементе профиля пути.

Построение кривой скорости следует начинать от оси первой станции заданного участка. Ось станции проводим в середине элементов пути, на которой они расположены. Построение диаграммы V = f(S) производится следующим образом.

Поезд отправляется со станции А. В тяговых расчетах условно считают, что середина поезда есть его центр тяжести, совпадающий при отправлении со станции с ее осью. За ось станции прием левый край первого элемента профиля пути и спроектируем эту точку на горизонтальную ось. Так получим, что данная точка на горизонтальной оси есть центр тяжести поезда, стоящего на станции.

Построение произведем для прямого горизонтального пути станции отправления. Для вычислений скорости в функции пути используем диаграмму равнодействующих сил поезда режима тяги. В масштабе пути у отложим длину элемента профиля пути.

Учтем, что линеаризация нелинейных эмпирических функций основана на принципе малых отклонений, и поэтому шаг интегрирования принимаем по интервалу скорости не более км/ч и в процессе последующих построений надо выбирать таким, чтобы он укладывался в пределах точек сопряжения ограничений силы тяги и в то же время был бы не более 10 км/ч. Учтем также, что линеаризация допустима, если отсутствуют разрывные, неоднозначные и резко изгибающиеся характеристики.

При спуске скорость постепенно может достигнуть значительной величины. При построении кривой скорости нужно учитывать следующие факторы

а) ограничение участковой скорости;

б) ограничение конструкционной скорости;

в) переход в режим холостого хода;

г) при увеличении скорости перехода на режим торможения.

Допустим, скорость достигла 80 км/ч, а впереди элемент профиля с затяжным спуском. Переходим в режим холостого хода и производим построение при помощи диаграммы .

В тяговых расчетах применяются два основных способа графического определения времени хода поезда:

а) способ МПС – построение кривой времени по кривой скорости.

б) способ Дегтярева - графический метод засечек времени на имеющейся кривой скорости.

По имеющейся кривой скорости строится кривая времени. Построение ведется с использованием некоторого постоянного отрезка, величину которого выбирают в зависимости от принятого масштаба. Построенную зависимость используют для составления расписания движения поездов, проверки нагрева обмоток, расчета расхода топлива и электроэнергии на тягу поездов.

Построение кривой тока

Особенности расчета токов нагрузки и превышения температуры обмоток тяговых электродвигателей электровозов постоянного тока.Для проверки массысостава по нагреванию обмоток тяговых двигателей вначале строят график - тока нагрузки электровоза в функции пути. Зная соединение тяговых электродвигателей в цепи электровоза, строят график - тока двигателя в функции пути, используя график .

При построении зависимости исходные данные:токовая диаграмма электровоза , профиль пути, построенная кусочно-линейная зависимость с указанием режимов работы .

Диаграмму вычерчивают для расчетного режима, по которому построена зависимость (1). При разгоне поезда вплоть до выхода на характеристику П-ПП не используют характеристики ослабленного возбуждения для более ускоренного разгона. Поэтому переход от С к СП и к П-ПП производят только способом контактно-реостатного регулирования скорости. Переходные процессы при регулировании скорости возбуждением и параллельном соединении двигателей показаны пилообразным графиком. Скорости и токи переходов нормированы и приведены в таблицах при диаграммах .

Построение производят вначале по интервалам переходных процессов, а при выходе на естественную рабочую характеристику схемы П-СП - по интервалам скоростей. Для этого от характерных точек проводят горизонтальные линии до пересечения с графиком .В точках пересечения откладывают соответствующие значения тока. Соединив ординаты токов, получим кусочно-линейную зависимость , которую используют для расчета расхода энергии на тягу поезда и для построения зависимости . При построении по необходимо исходить из соотношения и при различных схемах соединения двигателей.

Если на ординатах графика отложить значения тока двигателей в соответствии со способом их соединения в цепи электровоза, то можно построить графическую зависимость .

7. Определение технической скорости поезда на участке

Техническая скорость движения поезда по участку в км/ч

, км/ч (7.1)

где - пройденное расстояние, км;

- время хода поезда по участку, мин.

Расчет:

По рисунку 2 определили величины и .

= 34000 м=34 км; =33 мин.