МОГИЛА_УП

Анализ формул (4.61) и (4.62) позволяет сделать вывод, что с увеличением массы поезда растет потребный рабочий парк вагонов в связи с тем, что увеличивается время в движении, время простоя вагонов на технических станциях под накоплением, время расформирования и формирования поездов, а также время их технического обслуживания в приемоотправочных парках.

Однако в большинстве случаев экономический эффект, связанный с сокращением размеров движения поездов за счет увеличения их массы (сокращение расходов на парке локомотивов, топливе или электроэнергии, а также локомотивных бригадах и др.), превышает затраты, вызванные ростом парка вагонов. Это объясняется следующим:

скорость движения уменьшается в меньшей пропорции, чем возрастает масса поезда;

рабочий парк вагонов, связанный со временем их движения, составляет всего примерно четверть общего парка вагонов;

увеличение массы поездов приводит к сокращению размеров движения, уменьшению числа скрещений и обгонов поездов, что в определенной мере компенсирует влияние снижения ходовой скорости на уровень участковой;

удельный вес прироста времени простоя под накоплением в общем времени простоя вагонов транзитных без переработки и с переработкой на технических станциях бывает сравнительно небольшим.

4.7.Зависимость показателей использования локомотивов от массы, длины и скорости движения поездов

Основными показателями использования локомотивов являются среднесуточный пробег, производительность и эксплуатируемый парк [2]. Для заданной схемы участков обращения локомотивов и локомотивных бригад (рис. 4.16) время, затрачиваемое на обслуживание одной пары поездов л , измеряемое в часах, определяется по формуле

где Vy – участковая скорость движения поездов на участке обращения локомотивов; tтех – сумма времени стоянок поезда одного направления на технических станциях, расположенных внутри участка обращения локомотивов (в данном примере – это станции Б, В и Г); tос и tоб – время нахождения локомотива на станциях А основного и Д оборотного депо.

81

Рис. 4.16. Схема участков обращения локомотивов и локомотивных бригад

Среднесуточный пробег локомотива, км/сут, определяется как

где Кп – коэффициент потребности локомотивов на одну пару поездов,

Из формулы (4.66) следует, что с увеличением скорости движения и средней массы грузовых поездов, эксплуатируемый парк локомотивов уменьшается.

Так как средняя масса поезда в значительной степени зависит не только от мощности локомотива, но и от длины приемоотправочных путей, то сокращение парка локомотивов также возможно за счет более эффективного использования протяженности станционных путей, в том числе и путей, имеющих длину более установленного стандарта.

82

Увеличение массы поезда при заданном типе локомотива на двухпутных линиях приводит к некоторому снижению уровня ходовой и участковой скоростей движения. Однако темп снижения скорости значительно ниже, чем темп прироста массы поезда, поэтому в конечном итоге эксплуатируемый парк локомотивов будет сокращаться. Степень влияния роста массы поезда на участковую скорость уменьшается также и потому, что при этом снижаются размеры движения поездов, а следовательно, число обгонов грузовых поездов пассажирскими, а на однопутных линиях – и число скрещений.

Таким образом, как на двухпутных, так и на однопутных линиях при заданном типе локомотива для сокращения парка эксплуатируемых локомотивов при наличии резерва силы тяги и длины станционных путей следует повышать массу поездов за счет соответствующего сокращения уровня скорости, а не наоборот.

4.8.Влияние массы и скорости движения поездов на потребное количество локомотивных бригад

На участке обращения локомотивов (рис. 4.16) может находиться один или несколько участков обращения локомотивных бригад. Потребное количество бригад для одного участка их обращения определяется по формуле

простоев поезда в одном направлении на попутных технических станциях, расположенных между станциями оборота бригады; 30,4 – среднее

число дней в месяце; д – коэффициент, учитывающий дополнительное

количество бригад, для подмены находящихся в отпусках, а также больных, выполняющих общественные обязанности и др. В приближенных расчетах этот коэффициент может быть принят равным 1,13; Tмес – нор-

ма среднего числа рабочих часов одной бригады в течение месяца, ч (для каждого месяца рассчитывается отдельно в зависимости от числа рабочих, выходных и праздничных дней и продолжительности рабочей

недели (40 часов), предусмотренной Конституцией РФ; tп и tс – соот-

ветственно среднее время работы локомотивной бригады при приеме и сдаче локомотива на конечных станциях участка обращения. (Если в пункте оборота бригада не отдыхает, то время работы исчисляется от времени ее прибытия с поездом одного направления до момента отправления в обратном направлении).

83

Общее потребное количество локомотивных бригад определяется как их сумма по всем участкам обращения бригад, входящих в участок обращения локомотивов.

Как следует из формул (4.66) и (4.67), характер зависимости количества локомотивных бригад от массы и скорости движения поездов аналогичен зависимости эксплуатируемого парка локомотивов от тех же факторов и, следовательно, методы воздействия на число бригад посредством массы и скорости движения являются такими же, как и для локомотивов.

4.9.Зависимость расхода топлива или электроэнергии от массы и скорости движения поездов

Расход дизельного топлива или электроэнергии на тягу поезда по участку зависит от величины механической работы, которую выполняет локомотив, преодолевая основное и дополнительное сопротивления движению от уклонов, кривых участков пути, стрелочных переводов на станционных путях и сил инерции массы поезда, противодействующих его ускорению.

Величина механической работы и, следовательно, расход топлива или электроэнергии определяется массой поезда, скоростью его движения, длиной участка и сложностью профиля пути.

В эксплуатационных условиях расход дизельного топлива или электроэнергии нормируется на измеритель перевозочной работы 10000 ткм брутто, что для конкретного участка и поезда может быть выражено [29] формулой

где Aт – удельный расход топлива на измеритель перевозочной работы; G – расход дизельного топлива (электроэнергии) на перемещение поезда по участку Lm, кг (кВт ч); Qбр – масса поезда, т.

Разделив числитель и знаменатель в уравнении (4.68) на время хода поезда по участку, получим

где gт – расход топлива (электроэнергии) за 1 час движения поезда по участку; Vx – ходовая скорость движения поезда на участке.

Знаменатель формулы (4.69) представляет производительность локомотива за 1 час его движения по участку. Очевидно, что для снижения расхода топлива или электроэнергии необходимо повышать производи-

84

тельность локомотива. Но, как было доказано в подразд. 4.5, это можно сделать для заданного типа локомотива увеличением массы поезда за счет соответствующего снижения скорости движения при прочих неизменных параметрах железнодорожного участка.

В тех же случаях, когда скорость движения на отдельных отрезках профиля ограничивается условиями состояния пути и, следовательно, не зависит от требований полного использования силы тяги локомотива, его производительность может быть увеличена устранением причин ограничения скорости. Последнее является важной мерой экономии, не только топливно-энергетических ресурсов, но также мерой сокращения расходов, связанных с содержанием локомотивов, локомотивных бригад и затрат, пропорциональных уровню механической работы сил торможения.

4.10.Зависимость провозной способности от массы и скорости движения поездов

Провозная способность железнодорожной линии измеряется количеством тонн груза, которое может быть перевезено в одном или обоих направлениях движения за определенный период времени (сутки или год). Она является важнейшим параметром, характеризующим техническую оснащенность железнодорожной линии, и определяется как

Гсут Q*бр nгрмах ,

где Q*бр – средняя масса поезда брутто, т; – отношение средней массы поезда нетто к брутто; nгрмах – максимальное число поездов, которое

может быть пропущено в течение суток.

Максимальное количество поездов, пар поездов, по существу, является наличной пропускной способностью линии и может быть определено для однопутной линии по формуле

где – доля времени суток, снимаемая пропуском пассажирских поездов, предоставлением «окон» в графике и по другим причинам; Tпер – период

графика, измеряемый в приведенной формуле в часах.

Если допустить, что средняя ходовая скорость на ограничивающем перегоне равна среднеходовой на участке, то пропускную способность можно выразить формулой

85

Как было показано в подразд. 4.5, произведение массы поезда на скорость, присутствующее в формуле (4.70), выражает производительность локомотива, и чем она больше, тем выше уровень провозной способнос-

ти. В тех случаях, когда масса и скорость движения поезда взаимосвязаны через мощность локомотива, увеличивать его производительность можно только за счет увеличения массы поезда, но не скорости.

В случаях, когда такой зависимости нет, целесообразно увеличение обоих параметров. Например, когда скорость можно повысить за счет устранения ограничений по состоянию пути, искусственных сооружений и т. п., а массу поезда – за счет улучшения использования длины станционных путей.

4.11.Зависимость размеров движения от массы и длины грузовых поездов

Значительная часть задач, связанных с выбором лучших вариантов организации перевозок, с проектированием новых железнодорожных линий и усилением провозной способности существующих, требует достаточно точного определения плановых или проектных размеров движения грузовых поездов. К таким задачам относятся, например, расчет количества поездов для построения графика движения, оптимизация норм массы и скорости движения поездов, поиск наиболее выгодных вариантов расстановки локомотивов на полигонах сети железных дорог, решение проблемы целесообразности перевода линии на электрическую тягу, определение эффективности удлинения станционных путей и многие другие.

В практических условиях организации перевозок фактическая масса грузовых поездов имеет два ограничения:

по длине приемоотправочных путей; силе тяги локомотива на расчетном подъеме.

86

Поэтому поезд, сформированный на технической станции, может быть отправлен на участок либо полносоставным, либо полновесным. При этом, естественно, полносоставные поезда будут неполновесными, и наоборот, полновесные – неполносоставными. Эти факторы определяют фактические средний состав и среднюю массу поезда, от которых зависят размеры движения.

По условиям параллельного графика движения для всех грузовых поездов норма ходовой скорости в нем (независимо от фактической массы) закладывается одинаковой и определяется силой тяги локомоти-

ва для установленной нормы массы поезда. Средняя масса поезда на участке (направлении) и норма массы по величине различны.

Следовательно, такие важнейшие технико-экономические показатели как размеры движения поездов и ходовая скорость в графике движения определяются разными значениями массы поезда: размеры движения –

средневзвешенной массой или средним составом поезда (длиной поез-

да, измеряемой в вагонах), а скорость движения – нормой массы поезда, закладываемой в график движения.

Нередко в технической литературе и в практике организации перевозок понятие норма массы отождествляется с понятием средняя масса, что приводит к серьезным ошибкам и неправильным выводам, в частности при расчете размеров движения поездов.

Исходной базой для расчета размеров движения поездов служат: общий суточный вагонопоток на участке в рассматриваемом направлении движения nо , ваг.; полезная длина приемоотправочных путей с , м;

средняя длина физического вагона на заданном участке или железнодорожном полигоне в , м; принятая норма массы поезда Qн , т; а также

гистограмма распределения вагонопотока по погонной нагрузке, с указанием ограничительной нагрузки, разделяющей общий вагонопоток на две части, одна из которых следует в полносоставных поездах, а другая

– в полновесных (методика определения ограничительной нагрузки приведена в подразд. 5.1).

Если принять величину полносоставного поезда, ваг., mc c n л 10 ,

в

то количество таких поездов определится как отношение количества вагонов, следующих в полносоставных поездах, к количеству вагонов в одном полносоставном поезде

87

где n – количество локомотивов в составе поезда; л – длина локомотива, м; пс – доля вагонопотока, следующего в полносоставных поездах от общего суточного вагонопотока, пс рассчитывается по гистограм-

ме распределения вагонопотока как сумма частостей (вероятностей) значений группировок от нулевой до группировки, указывающей ограничительную погонную нагрузку. Так, например, если на гистограмме (рис. 4.2, б) ограничительная нагрузка Po = 4,25 т/пог. м, то доля вагоно-

потока, следующего в полносоставных поездах, будет равна (0,5 + 1,4 +

+4,6 + 7,8 + 16,6) : 100 = 0,31. В расчете учтено, что на гистограмме измеряется в процентах.

Количество полновесных поездов можно определить как отношение суммарной массы всех вагонов, включаемых в эти поезда, к норме массы поезда, т. е.

ровки гистограммы на соответствующую погонную нагрузку в пределах от ограничительной погонной нагрузки до максимальной.

Общее количество полносоставных и полновесных поездов составит

Следует иметь в виду, что во всех случаях расчета размеров движения поездов должно соблюдаться равенство

пс пв 1.

Для примера, представленного на гистограмме (рис. 4.2, б), эти сла-

лах (4.71)–(4.73) следует поставить число 100.

После расчетов размеров движения могут быть определены: средняя масса поездов, т

88

Рмин

граммы на соответствующие им значения погонных нагрузок или иначе –

средневзвешенная погонная нагрузка P* , т/пог. м.

Из формулы (4.73) следует, что размеры движения поездов можно определить через средние значения погонной нагрузки и массы поезда

При известном годовом грузообороте в заданном направлении Гн ,

т нетто в год, и коэффициенте использования грузоподъемности вагонов размеры движения поездов могут быть определены по формулам

Для расчета размеров движения через среднюю массу поезда необходимо установить аналитическую зависимость между средней массой и нормой массы поезда. Она может быть получена, если приравнять размеры движения поездов, полученные по формулам (4.73) и (4.77), т. е.

Отсюда средняя масса поезда составит

89

Умножив числитель и знаменатель этого уравнения на длину полно-

Выражение, заключенное в скобки в формуле (4.80), представляет собой коэффициент , несколько больший единицы, показывающий во сколько раз средняя длина поезда меньше длины полносоставного поезда, ограниченного полезной длиной приемоотправочных путей. С его увеличением сокращаются средняя длина и средняя масса поездов, что вызывает рост потребных размеров движения.

В целях установления количественных взаимосвязей между нормой массы, средней массой, средней длиной поездов и размерами их движения в нижеследующем примере приведены расчеты средней массы, средней длины и числа поездов в зависимости от перечисленных факторов для трех принципиально различающихся вариантов гистограмм распределения вагонопотоков по погонной нагрузке (см. рис. 4.2, а, б, в).

Вариант на рис. 4.2, а характеризует вагонопоток в основном с небольшими осевыми и погонными нагрузками. Это, как правило, вагонопотоки со значительным количеством порожних и комбинированных поездов. Средняя погонная нагрузка в этом варианте составляет 3,07 т/м.

Вариант (см. рис. 4.2, б) со средней погонной нагрузкой 4,67 т/м характерен для вагонопотоков с разнообразными грузами, дающими большой спектр осевых и погонных нагрузок.

Вариант (см. рис. 4.2, в) со средней погонной нагрузкой 5,89 т/м характерен тем, что в нем преобладают вагонопотоки в основном с тяжелыми массовыми грузами. Такими, как каменный уголь, руда, лес, минеральные строительные материалы, нефтепродукты и др. Такие вагоно-

90