МОГИЛА_УП

общего вагонопотока, включаемого в полносоставные поезда, составит

пс = 49,3 %, а в полновесные поезда – пв = 50,7 %.

Согласно формулам (4.77) и (4.78), количество полносоставных и полновесных поездов3 для принятого вагонопотока составит

Наибольшая длина поездов, измеряемая в физических вагонах, сос-

Вариант 2

Для расчета массы поезда по предлагаемой методике прежде всего определим по формуле (5.2) ограничительную погонную нагрузку:

3 В знаменателе формул расчета Nпс и Nпв стоит число 100, так как доля вагонопотока на гистограмме измеряется в процентах.

111

Расчетная масса поезда, удовлетворяющая как силе тяги локомотива, так и длине станционных путей, в этом случае составит

Q Po ( c n л 10) 5, 99 (1050 33 10) 6032 т.

Из гистограммы следует, что в поездах с погонными нагрузками в группировке от 5,75 до 6,25 т следует 6,7 % вагонопотока. Поскольку ограничительная погонная нагрузка, составляющая около 6,0 т/м, оказалась в середине этой группировки, то можно считать, что первая половина вагонопотока этой группировки, т. е. 3,35 % проследует в полносоставных поездах, а вторая – в полновесных. В результате из заданных 3000 вагонов в полносоставных поездах проследуют

Количество полносоставных поездов в этом варианте расчета соста-

Таким образом, во втором варианте расчета размеры движения сократились на 3 поезда в сутки или более чем на 1000 поездов за год. Естественно, что для иной гистограммы распределения вагонопотоков и других значений расчетных подъемов разница в размерах движения может измениться в большую или меньшую сторону.

5.2.Проверка возможности реализации расчетной массы поезда по местным техническим и природно-климатическим факторам

Методика нормирования массы поезда, изложенная в подразд. 5.1, основана на оптимизации использования силы тяги и длины станционных путей при заданной величине расчетного подъема. Нормативы силы тяги локомотивов и основных удельных сопротивлений подвижного состава, используемые в расчетах и приведенные в ПТР, установлены для среднеэксплуатационных условий с температурами наружного воздуха в диапазоне от –10 до +20 С и скоростями ветра, не превышающими 5 м/с, а сила тяги тепловозов по мощности дизеля – для нормального атмо-

112

сферного давления 760 мм рт. ст. = 1013 гПа и температуры наружного воздуха +20 С. Однако в практике эксплуатации железных дорог местные природно-климатические условия в разные периоды года могут значительно отличаться от принятых среднеэксплуатационных. Так, например, летние температуры могут превышать +40 С, а зимние – достигать

–60 С. На отдельных железнодорожных участках и направлениях массу поезда могут ограничивать и ряд других технических и природноклиматических факторов, которые действуют постоянно в течение года или периодически. К ним относятся следующие факторы:

кривые участки пути малого радиуса, расположенные на расчетных подъемах;

гололед, бураны, снежные заносы и т. п.; низкие температуры воздуха в зимний период;

высокие температуры наружного воздуха и уровень атмосферного давления летом, отличный от среднеэксплуатационного;

значительные ветровые нагрузки в определенные периоды года; сложные условия трогания и разгона поездов после их остановки

на трудных подъемах или непосредственно перед ними;

ограничения по нагреву тяговых двигателей и генераторов локомотивов;

ограничения по допустимым усилиям в автосцепке на разрыв и на сжатие;

ограничения по условиям безопасного торможения с использованием автотормозов.

На каждом участке на выбор нормы массы поезда могут оказывать влияние один или несколько из перечисленных факторов, поочередно, или одновременно. Поэтому помимо расчета массы поезда для среднеэксплуатационных условий по формулам (5.3) или (5.5), как это рекомендуется ПТР или справочником [12], выполняется расчет массы с учетом дополнительных факторов на каждом из участков. Затем проводится сравнение расчетных значений массы, полученных для среднеэксплуатационных условий, с величинами массы, учитывающими дополнительные местные природно-климатические и технические факторы.

Если эти факторы действуют на поезд не одновременно, то для каждого из них будет получен свой вариант массы поезда. При одновременном воздействии нескольких факторов это должно быть учтено в расчете уровня массы поезда. Например, увеличение сопротивления движению при сильном ветре и одновременно низких температурах учитывается сразу от обоих факторов.

В тех случаях, когда расчетная масса поезда, полученная с учетом местных факторов, окажется меньше, чем определенная для среднеэксплуатационных условий, возможно принятие одного из следующих решений:

113

разработки организационно-технических мероприятий, направленных на устранение причин, вызывающих ограничения нормы массы поезда;

усиления тяги за счет подталкивания, кратной тяги, использования трехсекционных локомотивов вместо двухсекционных и др.;

ограничения массы поездов (и возможно ходовой скорости) в оперативной эксплуатационной работе (на период неблагоприятных климатических условий) без изменения графиковой нормы массы поезда;

установления двух вариантов графиковой нормы массы с разработкой двух вариантных графиков движения. Один из таких графиков, например на летнее время, строится по нормам массы и скорости хода поездов, найденным по среднеэксплуатационным условиям работы, а второй – на зимнее время с учетом снижения норм массы и скорости движения в условиях низких температур;

установления нормы массы и времени хода с учетом местных условий на весь период действия утвержденного графика движения поездов.

Следует иметь в виду, что ограничение унифицированной нормы массы по местным техническим или природно-климатическим условиям на отдельном участке или направлении вызывает потери средств по станциям перелома нормы массы.

Ниже рассмотрена методика учета влияния различных местных при- родно-климатических и технических факторов при расчете нормы массы поездов.

Наличие кривых малого радиуса на расчетном подъеме оказы-

вает двоякое влияние на массу поезда. Во-первых, в таких местах появляется сопротивление движению поезда, зависящее от радиуса кривой. Это сопротивление учитывается при спрямлении профиля пути и входит как составляющая часть в приведенную величину расчетного подъема. Во-вторых, в кривых с радиусом менее 500 м у электровозов и менее 800 м у тепловозов снижается коэффициент сцепления колес с рельсами, в результате чего уменьшается сила тяги локомотивов по сцеплению. Влияние кривых малого радиуса в таких случаях учитывается с помощью коэффициента kкр . Его величина определяется для элек-

тровозов по формуле kкр (250 1,55R) /(500 1,1R) , а для тепловозов

– kкр 3,5R /(400 3R) , где R – радиус кривой, м.

Из рис. 5.4, представляющего эти зависимости, следует, что влияние коэффициента kкр на силу тяги локомотивов по сцеплению довольно зна-

чительно. Так, например, сила тяги у тепловозов на расчетном подъеме в кривой радиусом 300 м снижается на 20 %, а у электровозов – на 14 %.

114

Поэтому правилами тяговых расчетов в таких случаях рекомендуется при определении нормы массы поезда по формуле (4.6) расчетную касательную силу тяги электровозов находить как

где Fкр – касательная расчетная сила тяги локомотива при расчетной скорости; Fктрк – касательная сила тяги при трогании поезда с места;

Fкразк – касательная сила тяги при трогании с разгоном поезда на трудных подъемах и перед ними.

Первые два значения сил тяги для разных серий локомотивов приведены в соответствующих таблицах ПТР [8], а третье значение для электровозов определяется по пунктирным линиям силы тяги по сцеплению на их тяговых характеристиках. Это относится ко всем сериям электровозов, так как у них расчетная сила тяги на подъемах ограничивается силой сцепления колес с рельсами.

У тепловозов расчетная сила тяги определяется ограничениями по дизелю или тяговой передаче. Поэтому воздействие кривых малого радиуса для тепловозов учитывается только в случаях, когда расчетная сила тяги по сцеплению с учетом кривых малого радиуса оказывается меньше, чем расчетная сила по дизелю или передаче, т. е. если

ги Н определяется по формуле

115

Fксцк 1000 к kкр Мл g , (5.6)

где k – коэффициент сцепления тепловоза при соответствующей расчетной скорости, определяемый по формуле (4.10); Мл g – расчетный

вес локомотива, кН.

Таким образом, наличие кривых малого радиуса на расчетных подъемах, участках разгона и учет их влияния согласно методике ПТР может привести к заметному (в ряде случаев на 15–20 %) снижению графиковой нормы массы поезда. Следует отметить, что такой подход к решению задачи имеет некоторые недостатки.

На взгляд автора, их можно зачастую избежать, если принять во внимание, что, во-первых, протяженность кривых малого радиуса значительно меньше длины расчетных подъемов или трудных участков разгона, что не учитывается в ПТР. В результате этого сила тяги снижается только в пределах длины кривых. Во-вторых, ПТР не учитывает, что кривые малого радиуса могут располагаться в начале расчетных подъемов, поэтому поезд проследует их с использованием кинетической энергии. Такие кривые не окажут никакого влияния на массу поезда, а изменят лишь только время движения по расчетному подъему. В определенной мере это касается длины и мест расположения кривых на участках трогания и разгона поездов.

Учитывая эти факторы, автор считает, что массу поезда следует определять по расчетной силе тяги локомотива Fкр , а затем производить

проверку возможности ее реализации на основе тягового расчета на реальном профиле пути с учетом длины и места расположения кривых малого радиуса. При этом следует учитывать снижение силы тяги по сцеплению только в пределах кривой. Если принятая к расчету норма массы поезда не обеспечивает выхода поезда с руководящего подъема с расчетной скоростью, то норму массы необходимо уменьшить на 50 т и повторить проверку. Следовательно, в данном случае масса поезда устанавливается тяговыми расчетами в несколько этапов.

Эта задача легко решается в случае использования программы тяговых расчетов «Искра» [13].

Снижение нормы массы поездов из-за уменьшения силы тяги по сцеплению на расчетных подъемах в ряде случаев можно предотвратить, если принять меры к увеличению скорости входа поездов на такие подъемы. Это может быть достигнуто за счет устранения причин постоянно действующих ограничений скорости на части перегона от начала расчетного подъема до предшествующей подъему станции, включая и ее станционные пути.

116

Гололед, бураны, снежные заносы и другие особо неудовлетворительные условия в зимний период времени также приводят к сни-

жению сцепления колес локомотивов с рельсами. В таких случаях прежде всего должны быть рассмотрены возможные организационно-техничес- кие меры, направленные на уменьшение степени влияния этих условий на величину коэффициента сцепления и на сокращение продолжительности их воздействия. К ним относятся меры повышения эффективности использования песка, подаваемого под колеса локомотива, организация своевременной очистки главных путей от снега, устранения оледенения проводов контактной сети и др. Если эти меры не решат проблему, то в зависимости от особенностей участка расчетный коэффициент сцепления локомотивов следует уменьшить до величины, соответствующей результатам опытных поездок, но не более чем на 15 % от значений, полученных по формулам (4.9) и (4.10) и рекомендуемых в ПТР для расчета коэффициентов сцепления в нормальных условиях движения поездов.

Период времени, в течение которого действуют уменьшенные нормы коэффициента сцепления локомотивов и степень его снижения, устанавливаются начальником дороги по согласованию с ОАО «РЖД». На этот период времени в оперативном порядке должны быть снижены нормы массы поездов, а при достаточно большой продолжительности таких периодов – построены вариантные графики движения.

В таких случаях на железных дорогах следует предпринять органи- зационно-технические меры, обеспечивающие временное изменение нормы массы транзитных поездов в границах участков со сложными метеорологическими условиями. Должны быть выбраны технические станции, на которых целесообразно изменять состав поездов, при необходимости выделены дополнительные маневровые локомотивы и составительские бригады; определены станционные пути, на которых будут накапливаться отцепленные вагоны, установлен порядок формирования поездов из таких вагонов и обработки перевозочных документов, а также порядок пополнения поездов на станциях увеличения их массы.

Низкие температуры наружного воздуха (см. подразд. 4.2) приво-

дят к увеличению основного сопротивления движению, величина которого

пример, при температуре t –60 С и скорости движения 40 км/ч основное удельное сопротивление грузовых вагонов увеличивается на 6 %

117

оказывает решающее влияние на уровень нормы массы поезда для заданной серии локомотива. Степень же влияния каждого из слагаемых различна и зависит от соотношения их величин. Так, если принять ip 10 ‰,

а" 1,4 (при скорости V 43,5 км/ч), то доля основного сопротивле-

0 p

В данном случае масса поезда только на 12,3 % будет зависеть от основного удельного сопротивления вагонов, а на 87,7 % – от величины расчетного подъема. Примерно такие соотношения характерны для многих железнодорожных направлений.

температуры до такого крайне низкого уровня приводит к росту основного удельного сопротивления вагонов всего на 13,0 – 12,3 = 0,7 % и соответствующему снижению расчетной массы поезда.

Так, если масса поезда для нормативных температурных условий была установлена 4000 т, то при температуре –60 С она снизится всего на 28 т.

На железных дорогах России немного участков, где температура снижалась бы до таких крайне низких значений, а также учитывая небольшое влияние низких температур на массу поезда, можно считать, что в большинстве случаев нет необходимости принимать во внимание влияние температуры наружного воздуха на норму массы поездов.

Однако этого нельзя сказать о нормировании времени хода поездов в таких условиях. Это объясняется тем, что на легких элементах профиля удельный вес основного удельного сопротивления резко повышается как за счет меньших значений уклонов, так и за счет роста скорости движения на этой части профиля пути. Особенно это заметно на участках профиля с уклонами, близкими к нулю. Так, например, прирост доли основного

Такое изменение доли основного удельного сопротивления на легких элементах профиля не отражается на норме массы, но требует учета при нормировании ходовой скорости движения по перегонам при разработке графиков движения на зимний период времени.

Высокие температуры наружного воздуха (выше +20 С) и пониженное атмосферное давление (ниже 1013 гПа) вызывают сниже-

ние мощности дизелей тепловозов, что приводит к соответствующему уменьшению силы тяги. Значение силы тяги при нормировании массы и

118

скорости движения поездов при атмосферных условиях, отличающихся от стандартных, определяются по формуле

где Fko – сила тяги тепловоза при стандартных атмосферных условиях, определяется по тяговым характеристикам; R t – коэффициент, учиты-

вающий снижение мощности дизеля от изменения температуры наружного воздуха; R р – коэффициент, учитывающий снижение мощности ди-

зеля от изменения атмосферного давления.

Значения коэффициентов для разных серий тепловозов и различных значений температуры и давления наружного воздуха приводятся в соответствующих таблицах ПТР. Так, для наиболее распространенных на сети дорог России тепловозов серии 2ТЭ10 и ряда других наибольшее значение, равное 0,1, коэффициент R t достигает при температуре воз-

духа 40 С и более, а коэффициент R p – значение, равное 0,115, – при

давлении воздуха 904 гПа. Следовательно, при неблагоприятных условиях эти два фактора, воздействуя одновременно, снижают силу тяги тепловоза на 21,5 %. В конечном итоге это приведет к соответствующему снижению как массы поезда, так и ходовой скорости движения.

В зависимости от уровня летних температур, величины атмосферного давления, продолжительности периодов раздельного или совместного их воздействия в каждом конкретном случае должно приниматься решение о том, чтобы учитывать эти факторы с целью корректировки расчетной нормы массы и скорости для разработки нормативного графика движения поездов, или проводить их корректировку только в процессе оперативной работы в периоды наиболее неблагоприятных климатических условий.

Расчетные атмосферные условия для летнего периода, также как и для зимнего, на каждом участке устанавливает управление железной дороги на основе многолетних метеорологических данных.

Дополнительное сопротивление движению поездов от встреч-

ного и бокового ветра учитывается при нормировании массы и скорости, если на рассматриваемом железнодорожном участке длительное время преобладают ветры со скоростями от 6 до 12 м/с. В этом случае, на основе многолетних данных метеослужбы железной дорогой устанавливаются наиболее характерные по скорости ветра периоды времени. Для принятых периодов времени с учетом дополнительной силы сопротивления от встречного или бокового ветра определяется основное удельное сопротивление движению, по которому устанавливается участковая норма массы поезда, служащая основой для расчета времени хода и построения вариантного графика движения, она выполняется после утверждения унифицированной нормы массы.

119

Следует подчеркнуть, что влияние ветра на норму массы поезда более значительно, чем влияние низких температур воздуха. Так, например, если при скорости движения поезда 40 км/ч из-за снижения температуры воздуха до –60 С основное удельное сопротивление увеличивается на 6 %, то при ветре от 6 до 12 м/с оно возрастает на 9–12 %. Чем меньше скорость движения поезда, тем большее влияние оказывает ветер на общее сопротивление движению поезда. Поскольку скорости движения поездов на расчетных подъемах (особенно при тепловозной тяге) значительно меньше, чем среднеходовые, то и воздействие ветра одинаковой силы при движении поездов по расчетным и труднейшим подъемам будет более заметно, чем при движении на легких элементах профиля.

При нормировании массы поезда по формуле (4.6) основное удельное сопротивление с учетом ветра определяется по формуле (4.28) с использованием коэффициента kв , который показывает, во сколько раз

увеличивается основное удельное сопротивление в зависимости от скорости ветра.

Если же на рассматриваемом участке, кроме значительных ветровых нагрузок, наблюдаются и низкие температуры, то величина основного удельного сопротивления, н/кН, с учетом обоих факторов определится по формуле

щие увеличение основного удельного сопротивления от ветра и низких температур и определяемые по соответствующим таблицам ПТР.

несколько значений нормы массы поезда с целью составления вариантных графиков движения на разные периоды времени года.

Скорости ветра, превышающие 12 м/с, проявляются периодически и занимают, как правило, незначительную часть времени года. Поэтому их нецелесообразно учитывать в процессе нормирования массы и скорости движения поездов при разработке графика движения. Но это необходимо делать в оперативной эксплуатационной работе с целью корректировки массы и времени хода поездов в периоды возникновения особо неблагоприятных условий. Для таких случаев должны быть заблаговременно рассчитаны и утверждены главные параметры грузовых поездов и доведены до сведения диспетчерского аппарата железных дорог и работников, связанных с организацией формирования и пропуска поездов по участкам.

Учет влияния ветра силой от 12 до 30 м/с на массу и скорость движения поездов производится также с помощью коэффициента kв . Однако расчет этой величины для высоких скоростей выполняется несколько

120