МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра «Локомотивы»

Индивидуальное задание

Тяговые расчеты для магистральных железных дорог

Москва - 2014

ЗАДАНИЕ 1. АНАЛИЗ И ПОДГОТОВКА ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Основным документом каждой железнодорожной линии является продольный профиль, содержащий данные о расположении ее на местности: план линии, отметки высот точек перелома профиля над уровнем моря, крутизна и длина уклонов, расположение кривых, их радиусы, длины, расположение станций (или остановочных пунктов), переездов, искусственных сооружений. Продольные профили могут быть подробными и сокращенными - разница состоит в масштабах изображения. Подробный профиль железных дорог вычерчивают в масштабе 100 мм/км, сокращенный - 20 мм/км.

При неизменном режиме работы локомотива и постоянном весе поезда его скорость может изменяться на каждом элементе профиля в зависимости от характера уклона и величины сопротивления движению поезда. В этой связи тяговые расчеты производят для каж­дого элемента профиля пути в отдельности. Для сокращения объема вычислений действительный продольный профиль пути обычно подвергают предварительной подготовке, состоящей из трех операций:

- анализу профиля пути заданного участка и выбору расчетного подъе­ма;

--группировке небольших по длине элементов и эквивалентной замене каждой группы элементов профиля одним суммарным (при соблюдении правил спрямления);

- замене всех без исключения кривых участков пути "фик­тивными" подъемами.

2.ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ПОДЪЕМА

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения элемент заданного вариантом профиля пути (приложение 1), на котором, как правило, достигается расчетная (равномерная) скорость движения локомотива с составом.

Расчетным принимается один из самых крутых элементов профиля, имеющий часто наибольшую длину. Данный подъем не может быть пройденным за счет использования кинетической энергии, нако­пленной поездом на предыдущих элементах профиля без снижения скорости до уровня расчетной.

3. ПОДГОТОВКА ПРОФИЛЯ ПУТИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТОВ

При выполнении тяговых расчетов, связанных с движением поезда, число элементов действительного (заданного) продольного профиля пути уменьшают за счет группировки небольших по длине элементов и эквивалентной замене каждой группы элементов профиля одним суммарным. Одновременно все кривые, находящиеся на пути, спрям­ляют в плане, заменяя их фиктивными подъемами.

Помимо сокращения объема вычислений предварительная под­готовка профиля (спрямление) в ряде случаев позволяет уменьшить неизбежные погрешности тяговых расчетов. Представим, при движе­нии грузового поезда его вагоны одновременно могут находиться на нескольких коротких элементах профиля. В этом случае нет смысла учитывать самостоятельное влияние сопротивления движению поезда каждого из этих элементов, а целесообразно объединить их в один суммарный.

Крутизна уклона суммарного профиля i’_c%₀представляет собой отношение разности отметок высот (Н_к– Н_н) крайних точек к его длинеS_с, увеличенное в 1000 раз

, (1)

где Н_к– Н_н- разность отметок высоты головки рельса в конце и нача­ле суммарного участка над уровнем моря, м;

S_с– суммарная длина спрямляемых элементов профиля, м;

%о - промилле (тысячная часть числа), т. е. 1 %о = 0,001.

При отсутствии отметок высот крутизна суммарного профиля определяется по следующей формуле (%о)

, (2)

где 1, 2, … n– номера спрямляемых элементов.

Для избежания больших погрешностей при тяговых расчетах, например, при определении времени хода поезда по участку, необхо­димо провести проверку допустимости замены группы элементов действительного профиля одним суммарным. Данная проверка прово­дится для каждого (i-ого) в отдельности элемента действительного профиля, входящего в спрямляемый участок по формуле (м)

. (3)

При анализе профиля пути все кривые участки пути заменяют фиктивными подъемами по формуле %о:

, (4),

а при задании их центральными углами :

, (5)

где 1, 2, … j– номера кривых участков пути, находящихся на спрямляемом участке;

S_кр– длина кривой в пределах спрямленного участка, м;

R– радиус кривой, м;

 - центральный угол кривой радиусом R_i, град.

Окончательная крутизна уклона спрямленного участка с учетом кривых (приведенный уклон), %о

. (6).

Знак перед определяется характером уклона спрямленного участка: подъем - "+", спуск - "-".

Величина фиктивного уклона , заменяющего действие дополнительного сопротивления от кривых, всегда положительна.

Основные правила спрямления:

1. Спрямлению подлежат рядом лежащие элементы профиля, имеющие одинаковый знак и небольшую длину. Площадки (0%о) могут быть спрямлены с уклоном любого знака.

2. Расчетный и проверяемые подъемы, а также раздельные пунк­ты (станции) спрямлению не подлежат.

3. Проверка возможности спрямления производится по (3) для каждого элемента действительного профиля, входящего в спрямляе­мый участок.

4. Дополнительное сопротивление, возникающее при движении поезда в кривых, учитывается фиктивными подъемами, величина которых определяется по (4).

1) определим суммарный уклон без учета кривых по (2):

4+5+6: ic’=(6*350+4.8*650+0*400)/350+650+400=-3.73 %₀

2) проверяем по (3) возможность спрямления для каждого дейст­вительного элемента профиля:

350<2000/|3.73-6|=881 м

650<2000/|3.73-4.8|=1869 м

400<2000/|3.73-0|=400 м

Во всех трех случаях условие проверки выполняются;

10+11: ic’=(3.5*400+11*700)/400+700=-8.27 %₀

400<2000/|8.27-3.51|=419.28 м

700<2000/|8.27-11|=732.6 м

13+14: ic’=(4*350+3.5*400)/350+400=+3.73 %₀

350<2000/|3.73-4|=740.7 м

400<2000/|3.73-3.5|=8695.65 м

3) определим величину фиктивного подъема от кривых по (4):

4, 5: ic”=700/(350+650)*(250/650+500/1000)=+0.62%₀;

7: ic”=700/700*(600/1400)=+0.43%₀;

9: ic”=700/1750*(800/1000)=+0.32%₀;

15: ic”=700/1050*(250/650)=+0.26%₀;

4) величина приведенного уклона суммарного участка:

4+5+6: ic=-3.73+0.62=-3.11%₀

7: ic=+8+0.43=+8.43%₀

9: ic=-10+0.32=-9.68%₀

15: ic=+0.26%₀

5) результаты расчета заносим в таблицу 1.

Таблица 1

Расчет спрямления профиля

№ п/п	Действительный профиль							Спрямленный профиль						Проверка
	S, м		I, %0		R, м		Sкр, м	I, %0			S, м	№ п/п
1	1150		0					0			1150	1
2	2000		+7					+7			2000	2		рассчет
3	600		+3					+3			600	3
4	350		-6		650		250
5	650		-4.8		1000		500	-3.11			1400	4
6	400		0
7	700		+8		1400		600	+8.43			700	5		провер
8	300		0					0			300	6
9	1750		-10		1000		800	-9.68			1750	7
10	400		-3.5								1100
11 12 13 14 15		700 1000 400 350 1050		-11 0 +3.5 +4 0		650	250		-8.27 0 -3.73 +0.26	1000 750 1050			8 9 10 11

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

1. В соответствии с заданным преподавателем вариантом направления движения поезда (прил. 1) выбрать расчетный и проверяемые подъемы на продольном профиле пути. Приведен­ные в прил. 1 профили пути соответствуют движению поезда от ст. А до ст. В (нечетный вариант). При четном варианте поезд движется от ст. В к ст. А; в этом случае приведенные в прил.1 знаки уклонов следует заменить на обратные, а элементы профиля

расположить в таблице в соответствии с нумерацией, приведенной в скобках, т.е. в верхней строке таблицы расположить ст. В и т.д.

2. Сгруппировав смежные элементы профиля, подлежащие спрям­лению, определить по (2) суммарные уклоны без учета сопротивления от кривых.

3. Используя (4) и (6), определить величины фиктивных подъе­мов от кривых и приведенных уклонов.

4. Результаты расчетов занести в таблицу, аналогичную табл. 1.

5. Используя полученные данные, нанести на миллиметровую бумагу спрямленный профиль пути в масштабе 1 км:20 мм.

ЗАДАНИЕ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА (МАССЫ) СОСТАВА ГРУЗОВОГО ПОЕЗДА С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ