Исходные данные и задание на курсовую работу

И.В. Катосонов

ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ ДЛЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ

ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ

Учебно-методическое пособие к курсовой работе

по дисциплине «Тяга поездов» для студентов специальности

190701 – «Организация перевозок и управление на транспорте

(железнодорожный транспорт)»

Челябинск

УДК 629.423 (075.8)

К 29

Катосонов И.В. Тяговые расчеты для поездной работы при электрической тяге: учеб.-метод. пособие к курсовой работе по дисциплине «Тяга поездов» – Челябинск: ЧИПС, 2008. – 72 с.

Содержатся исходные данные, задание на курсовую работу и методические указания по выполнению тяговых расчетов для поездной работы при электрической тяге. В приложениях приведены необходимые нормативные данные и сведения из ПТР, представленные в Международной системе единиц СИ.

Пособие оформлено в соответствии с ГОСТ 2.105 – 95 ЕСКД «Об­щие требования к текстовым документам» и предназначено для студентов всех форм обучения специальности 190701 – «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожный транспорт)».

Печатается по решению научно-методического совета Челябинского института путей сообщения.

Автор: И.В. Катосонов, ст. преподаватель кафедры

электротехнических дисциплин Челябинского

института путей сообщения (ЧИПС).

Рецензенты: М.В. Щипицын, первый зам. нач. службы

движения Южно-Уральской железной

дороги – филиала ОАО «РЖД»;

В.Л. Федяев, канд. техн. наук, зав. кафедрой

электротехнических дисциплин Челябинского

института путей сообщения (ЧИПС).

© Челябинский институт путей сообщения (ЧИПС), 2008

Содержание

Введение............................................................................................................ 4

1 Общие положения........................................................................................ 5

1.1 Содержание работы................................................................................... 5

1.2 Точность расчетов...................................................................................... 5

1.3 Оформление курсовой работы................................................................... 6

2 Исходные данные и задание на курсовую работу.................................. 8

2.1 Общие данные.............................................................................................. 8

2.2 Индивидуальные данные............................................................................. 8

2.3 Задание........................................................................................................ 11

Краткое описание заданного локомотива, его основные

технические данные и характеристики................................................ 12

4 Подготовка профиля пути для выполнения тяговых расчетов........ 15

4.1 Анализ продольного профиля пути и выбор расчетного подъема........ 15

4.2 Спрямление и приведение профиля пути................................................. 15

5 Расчет массы состава и ее проверки...................................................... 19

5.1 Определение критической массы состава.............................................. 19

5.2 Проверка массы состава по условию трогания поезда с места.......... 20

5.3 Проверка массы состава по размещению на станционных путях...... 21

Расчет и построение диаграммы удельных равнодействующих

(ускоряющих и замедляющих) сил......................................................... 23

Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках

(решение тормозной задачи).................................................................... 26

8 Построение кривых движения поезда................................................... 31

8.1 Построение кривой скорости движения поезда.................................... 31

8.2 Построение кривой времени движения поезда...................................... 39

9 Определение скорости и времени хода поезда по перегонам........... 41

9.1 Определение технической, участковой скорости и времени хода

поезда по перегонам........................................................................................ 41

10 Определение расхода энергоресурсов на тягу поездов..................... 42

10.1 Построение кривых тока........................................................................ 42

10.2 Расчет полного и удельного расхода электроэнергии......................... 42

11 Оценка полученных результатов тяговых расчетов......................... 46

Список использованных источников........................................................ 47

Приложение А. Пример оформления титульного листа............................ 48

Приложение Б. Основные технические данные электровозов.................. 49

Приложение В. Расчетные тяговые характеристики электровозов.......... 50

Приложение Г. Токовые характеристики электровозов............................ 60

Приложение Д. Пример выполнения графика тяговых расчетов.............. 69

Введение

Тяговые расчеты являются прикладной частью теории тяги поездов, с помощью которых решаются многочисленные практические задачи, возникающие при эксплуатации и проектировании железных дорог.

Порядок и технология выполнения этих расчетов на железнодорожном транспорте установлены «Правилами тяговых расчетов для поездной работы» (ПТР) [1], последняя редакция которых утверждена Министерством путей сообщения в 1980 г. и была издана официально в 1985 г. Ввиду того, что упомянутые «Правила тяговых расчетов» уже стали библиографической редкостью, в настоящем пособии приведены основные исходные нормативы и сведения из ПТР в объеме, необходимом для выполнения учебной работы.

Курсовая работа завершает изучение дисциплины «Тяга поездов» студентами специальности «Организация перевозок и управление на железнодорожном транспорте», позволяет применить полученные теоретические сведения и закрепить первоначальные навыки выполнения тяговых расчетов для поездной работы.

Цель данной работы – проверка возможности работы заданного локомотива с расчетной массой с учетом всех ограничений при условии получения минимального времени хода.

Курсовая работа выполняется по индивидуальным заданиям и состоит из двух частей.

Первая часть заключается в изучении принципа действия и общего устройства конкретного, заданного для обслуживания движения поездов на участке, типа локомотива.

Вторая, основная часть работы состоит в выполнении тяговых расчетов, связанных с определением режимов и параметров механики движения поезда (действующих на него сил, скорости движения и времени хода по участку) и затрат на его движение.

Выполняя курсовую работу, студент должен чётко усвоить физические и математические основы и взаимосвязь решаемых задач. Для этого, кроме данного пособия, необходимо изучить соответствующие разделы курса по специальной литературе [2; 3; 4] и конспектам лекций [5].

Для сдачи экзамена по дисциплине «Тяга поездов» требуется не только знание материала, охватываемого курсовой работы, но и усвоение всех теоретических и прикладных вопросов программы по этой дисциплине.

Общие положения

1.1 Содержание работы

Курсовая работа должна состоять из пояснительной записки с таблицами расчетов, графиков полученных зависимостей, рисунков и схем.

В пояснительной записке должно быть представлено следующее: содержание; введение; исходные данные для выполнения курсовой работы; краткое описание заданного локомотива, его основные технические данные и характеристики; анализ продольного профиля пути и выбор расчетного подъема; спрямление и приведение профиля пути; определение критической массы состава и ее проверки; расчет и построение диаграммы удельных равнодействующих (ускоряющих и замедляющих) сил; определение допустимых скоростей движения поезда на спусках; построение кривых движения поезда; определение технической, участковой скорости и времени хода поезда по перегонам; построение кривых тока; расчет полного и удельного расхода электроэнергии; оценка полученных результатов тяговых расчетов для обоих вариантов движения поезда по участку; список использованных источников.

В курсовой работе должны быть выполнены следующие графики и схемы: схема общего устройства электровоза (в продольном разрезе); расчетная тяговая характеристика локомотива; диаграмма удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда; графическое решение тормозной задачи; токовая характеристика электровоза; график тяговых расчетов.

1.2 Точность расчетов

При выполнении расчётов достаточна точность вычислений, представленная в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Точность расчетов при выполнении курсовой работы

Величина	Обозначение	Единица измерения	Точность определения при выполнении расчетов
Скорость	V	км/ч	Один знак после запятой
Время	t	мин	Один знак после запятой

Продолжение таблицы 1.1

Расстояние	S	м	Один знак после запятой
Полные силы	Fк, , , Bт	Н	С округлением до 500 Н
Удельные силы	fк, , , bт	Н/кН	Два знака после запятой
Уклоны	i	‰	Один знак после запятой
Масса состава	mс	т	С округлением до 50 т
Ток	I	А	С округлением до 10 А
Коэффициент трения	φкр	–	С тремя знаками после запятой
Удельный расход электроэнергии	a	кВт∙ч/104 т∙км брутто	Один знак после запятой

1.3 Оформление курсовой работы

При оформлении курсовой работы необходимо соблюдать ГОСТ 2.105-95 «Общие требования к текстовым документам» и стандарт предприятия (УрГУПС) [7], в том числе:

– курсовая работа должна быть написана на одной стороне нелинованных листов белой бумаги формата А4 (210х297 мм), аккуратно, разборчиво, без сокращения слов. Допускается использование средств печати вычислительной техники с соблюдением формата А4. На каждой странице необходимо оставить поля: слева не менее 30 мм; справа не менее 10 мм; сверху не менее 15 мм; и снизу не менее 20 мм. Обозначать поля рамкой не рекомендуется;

– материал курсовой работы следует излагать с необходимыми пояснениями существа, методики и результатов решения задач. Основные результаты работы изложить в разделе «Оценка полученных результатов тяговых расчетов»;

– нумерация страниц сквозная, начиная с титульного листа. В нумерацию включаются все страницы, содержащие какую-либо информацию (исходные данные, графики и т.д.). Номер страницы указывается внизу листа по центру;

– нумерация иллюстраций, формул и таблиц должна выполняться по единому образцу – либо в виде сквозной нумерации по всему документу, либо в пределах каждого раздела. В первом случае указывается только порядковый номер, во втором случае в нумерацию включается номер раздела и порядковый номер внутри раздела;

– графическая часть тяговых расчётов выполняется карандашом или тушью на миллиметровой бумаге, имеющей высоту листа 297 мм.

При изображении графических зависимостей следует:

– на каждом графике иметь нулевую абсциссу и нулевую ординату;

– оси координат выделить по сравнению с сеткой более толстой линией;

– на осях координат проставить буквенные обозначения откладываемых величин с соответствующими размерностями;

– на оси координат нанести числовые обозначения шкалы в соответствии с принятыми масштабами изображения величин.

Расчёты нужно сопровождать достаточно подробными пояснениями. Расчётные формулы приводить вначале в общем виде с расшифровкой принятых буквенных обозначений, после чего следует подставить в формулу числовые величины, произвести вычисления и записать результат. При этом необходимо проставить для рассчитанных величин их размерность.

На титульном листе работы необходимо указать название дисциплины, группу, фамилию и инициалы студента и др. (см. приложение А). Содержание, задание и исходные данные следует поместить в начале работы, а список использованных источников в конце.

Курсовая работа обязательно подписывается студентом с указанием даты.

Студент сдаёт выполненную курсовую работу рецензенту для проверки и обязан до защиты работы внести в неё исправления по замечаниям преподавателя. При этом не следует переписывать работу или отдельные её разделы и производить исправления по написанному тексту. Все исправления должны быть сделаны на обратной стороне предыдущего листа напротив того места, где допущена ошибка. Стирать и зачёркивать замечания рецензента запрещается. После выполнения каких - либо исправлений и получения нового результата, следует, если это требуется, внести соответствующие поправки и в дальнейшие расчёты.

Курсовая работа, выполненная студентом не по своему варианту и без соблюдения выше изложенные положения, к защите не допускается.

Исходные данные и задание на курсовую работу

2.1 Общие данные

2.1.1 Участок А-В имеет звеньевой путь.

2.1.2 Оси станций расположены посередине станционных путей на следующих элементах профиля пути:

– ось станции А расположена в начале первого элемента;

– ось станции Б расположена в середине элемента №11;

– ось станции В расположена в конце последнего элемента.

2.1.3 Полезная длина станционных путей – 1250 м.

2.1.4 Допустимая скорость движения по состоянию путей:

– по перегонам…………..80 км/ч;

– по станциям……………60 км/ч.

2.1.5 Путь приема поезда:

а) для 1-го варианта движения поезда:

– промежуточная станция Б – на главный путь станции;

– конечная станция – на главный путь станции;

б) для 2-го варианта движения поезда:

– промежуточная станция Б – на боковой путь станции;

– конечная станция – на главный путь станции.

2.1.6 Допустимый тормозной путь при экстренном торможении – 1200 м.

2.1.7 Расчетный тормозной коэффициент грузового поезда – 0,33.

2.1.8 Тормозные колодки – композиционные.

2.2 Индивидуальные данные

2.2.1 Состав – грузовой, сформированный из четырехосных и восьмиосных вагонов с роликовыми подшипниками. Доля (по массе) восьмиосных α₈ и четырехосных α₄ вагонов в составе поезда

(2.1)

где N – порядковый номер студента по списку.

(2.2)

2.2.2 Масса в тоннах, приходящаяся на ось четырехосных и восьмиосных вагонов определяется по формулам:

(2.3)

(2.4)

2.2.3 Начальные условия:

– начальная километровая отметка участка S₀, км

(2.5)

– скорость движения поезда в начале участка V₀ = 0 км/ч;

– начальное значение времени движения поезда t₀ = 0 мин.

2.2.4 Время стоянки на промежуточной станции Т_ст, мин

(2.6)

2.2.5 Серия электровоза выбирается по таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Распределение серий электровозов по списочным номерам

студентов

Серия электровоза	Номер по списку студента
ВЛ8
ВЛ10
ВЛ10У
ВЛ11 (две секции)
ВЛ11 (три секции)
ВЛ22М
ВЛ23
ВЛ80Т
ВЛ80К
ВЛ80С
ВЛ85

2.2.6 Данные о продольном профиле и плане пути приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Продольный профиль и план пути

Станция

Длина,

Номер участка пути

или

м

0 и 1

2 и 3

4 и 5

6 и 7

8 и 9

элемент

Уклон,

Кривая, м

Уклон,

Кривая, м

Уклон,

Кривая, м

Уклон,

Кривая, м

Уклон,

Кривая, м

пути

‰

Rкр

Sкр

‰

Rкр

Sкр

‰

Rкр

Sкр

‰

Rкр

Sкр

‰

Rкр

Sкр

станция А

+2,5

–

–

+2,0

–

–

+1,5

-2,5

–

–

-1,0

–

–

0,0

–

–

-1,0

-2,0

–

–

+1,5

–

–

+4,0

-2,0

-2,0

–

–

-4,0

+6,0

–

–

+6,0

–

–

0,0

–

–

+1,0

0,0

–

–

-9,0

-7,0

+1,5

–

–

+3,0

–

–

+3,0

–

–

+4,0

-4,0

–

–

+9,0

+8,0

–

–

-7,0

–

–

-6,0

–

–

-7,0

–

–

-4,0

–

–

-3,0

–

–

-3,0

+4,0

–

–

-3,0

–

–

+9,0

–

–

-1,0

-9,0

–

–

-8,0

–

–

+5,0

–

–

-2,0

-2,0

–

–

+6,0

–

–

+4,0

–

–

+3,0

–

–

+11,0

–

–

+10,0

–

–

+4,0

–

–

+3,0

–

–

+10,0

–

–

станция Б

-2,0

–

–

-2,0

–

–

-1,0

–

–

+2,5

–

–

+2,0

0,0

–

–

+1,0

+5,0

–

–

+2,0

0,0

–

–

+4,0

–

–

+3,0

–

–

+7,0

–

–

+6,0

–

–

-5,0

–

–

-11,0

-10,0

–

–

-2,0

-2,0

–

–

0,0

–

–

+4,3

–

–

+4,0

–

–

0,0

–

–

-4,0

–

–

+3,0

+3,0

–

–

+3,0

–

–

-4,0

–

–

+3,0

–

–

+4,0

–

–

-9,0

–

–

-8,0

-1,0

–

–

+2,0

+8,0

-1,0

-2,0

–

–

+9,0

–

–

+9,0

–

–

+4,0

–

–

+5,0

–

–

+3,0

–

–

0,0

-3,0

–

–

-8,0

–

–

0,0

–

–

0,0

–

–

+1,0

–

–

-5,0

–

–

-4,0

–

–

станция В

0,0

–

–

0,0

–

–

0,0

–

–

0,0

0,0

–

–

Примечание – Участки 0, 2, 4, 6 и 8 – движение от ст. А к ст. В; участки 1, 3, 5, 7 и 9 – движение от ст. В к ст. А (знаки уклонов поменять на обратные).

2.3 Задание

2.3.1 Тяговые расчеты должны быть выполнены в двух вариантах:

– 1-й вариант – без остановки на промежуточной станции;

– 2-й вариант – с остановкой на промежуточной станции.

2.3.2 Тяговые расчеты должны быть произведены с наибольшим использованием тяговых свойств электровоза и допустимых скоростей движения поезда по участку с целью получения наименьших значений перегонных времен хода.

2.3.3 Методика выполнения тяговых расчетов и используемые при этом нормативные данные должны соответствовать «Правилам тяговых расчетов для поездной работы».