2.5 Пути повышения силы тяги по сцеплению

Величина силы тяги по сцеплению во многих случаях ограничивает расчетный вес поезда. Поэтому повышение силы тяги по сцеплению является важной практической задачей.

1-й способ: применение электровозов с большим числом движущих осей. Замена 6-ти осных локомотивов на 8-ми осные локомотивы позволяет повысить силу тяги по сцеплению на 33%. Дальнейшим развитием этого способа является применение кратной тяги, когда в поезда ставят два или три локомотива.

2-й способ: увеличение нагрузки на движущую ось локомотива. Локомотивы с нагрузкой 25 т на ось имеют силу тяги по сцеплению на 8,7% выше, чем локомотивы с нагрузкой на ось 23 т.

3-й способ: Повышение коэффициента сцепления. Для этой цели при движении поезда по наиболее крутым подъемам машинист подает мелкий сухой кварцевый песок под движущие колеса локомотива. Запас песка на локомотиве хранится в песочных бункерах. Песок поступает к движущим колесам через песочные трубы и при помощи сжатого воздуха распыляется по поверхности головки рельса. Наилучшие условия сцепления достигаются, когда слой песка на поверхности рельса имеет толщину 0,02÷0,3 мм.

2.6 Определение расчетного веса состава

Максимально возможный вес состава, который может провести локомотив данной серии на определенном участке железной дороги, называется расчетным. Расчетный вес является нормой для формирования составов грузовых поездов. Правильный выбор весовой нормы имеет решающее значение для высокопроизводительной и бесперебойной работы железных дорог.

В большинстве случаев вес поезда выбирается из условия движения поезда по наиболее крутому и затяжному подъему на рассматриваемом участке железной дороги. Этот подъем называют расчетным (i_р). Учитывается также дополнительное сопротивление движению от кривых на расчетном подъеме.

Возможность движения поезда на расчетном подъеме определяется следующими условиями:

1. локомотив должен реализовать расчетную силу тяги F_кр, которая является максимально возможной;

2. поезд должен двигаться с установившейся скоростью, равной расчетной v_р, которая является минимально допустимой.

Сопротивление движению поезда на расчетном подъеме определяется по следующей формуле:

(2.15)

Если поезд движется с установившейся скоростью, то расчетное сопротивление движению поезда W_р равно значению расчетной силы тяги F_кр. После элементарных преобразований получаем соотношение:

(2.16)

Формула (2.16) позволяет определить расчетный вес состава, если поезд движется по расчетному подъему с установившейся скоростью v_р и локомотив развивает при этом расчетную силу тяги F_кр. Когда длина расчетного подъема невелика (до 2 км) и поезд подходит к началу подъема i_р с достаточно большой скоростью, то за время движения по расчетному подъему, скорость поезда не успевает снизиться до v_р, а сила тяги локомотива не успеет возрасти до F_кр. Следовательно, тяговые свойства локомотива недоиспользуются и расчетный вес состава можно принять несколько большим, чем получается по формуле (2.16). Для этого случая расчетный вес состава определяют методом последовательных приближений.

Опытные машинисты водят поезда, вес которых на 10÷20% превышает установленную норму. Искусство вождения тяжеловесных поездов требует от машиниста содержания локомотива в отличном состоянии, превосходного владения техникой управления локомотивом, досконального знания профиля участка, обеспечения максимального разгона поезда перед подъемами, умелого использования песка для увеличения коэффициента сцепления на наиболее трудных подъемах.

При работе тягового электродвигателя его обмотки нагреваются за счет потерь энергии в самих обмотках, а такие под влиянием магнитных потерь в стали, трения в подшипниках и других элементах. Особенно интенсивный нагрев происходит при движении по расчетному подъему, когда тяговый электродвигатель потребляет ток больше номинального. На затяжных подъемах (длиной более 20 км) возникает опасность нагрева обмоток тяговых электродвигателей свыше температуры, которую допускает изоляция обмотки. В этих условиях расчетный вес состава принимают меньшим, чем получается по формуле (3.16).

Длина поезда не должна превышать полезной длины приемоотправочных путей на участке обращения данного поезда. Это необходимо для того, чтобы обеспечить возможность скрещивания встречных поездов (на однопутных участках) и обгона попутных поездов. Стандартная длина приемоотправочных путей установлена 1250, 1050 и 850 м. Если длина поезда, вес которого соответствует формуле (2.16), превышает длину приемоотправочных путей, то расчетный вес поезда необходимо соответственно уменьшить.

В порядке исключения на грузонапряженных участках железных дорог может быть организовано движение поездов, длина которых превышает полезную длину приемоотправочных путей. Длинносоставные поезда следуют по участку баз остановок для обгонов. Если возникает необходимость остановки такого поезда на станции, то часть вагонов, отцепляют и переставляют на другой приемоотправочный путь. Организации движения поездов повышенного веса является важным резервом увеличения производительности железнодорожного транспорта.