Рішення гальмівної задачі

Перед тим, як приступити до побудови кривих швидкості і часу ходу поїзда по дільниці, необхідно вирішити гальмівну задачу, яка полягає в визначенні максимально допустимої швидкості руху поїзда по найбільш крутому спуску дільниці при заданих гальмівних засобах і прийнятому гальмівному шляху1. Ця задача в курсовій роботі розв’язується графічним способом.

Повний (розрахунковий) гальмівний шлях

де S_п – шлях підготовки гальм до дії, на протязі якого гальма поїзда умовно

приймаються недіючими (від моменту встановлення ручку крана машиніста в гальмівне положення до включення гальм поїзда), м;

S_д – дійсний гальмівний шлях, на протязі якого поїзд рухається з діючими в повну силу гальмами (кінець шляху S_п співпадає з початком шляху S_д), м;

Рівняння (33) дозволяє знайти допустиму швидкість як величину, що відповідає точці перетину графічних залежностей підготовчого шляху S_п і дійсного гальмівного шляху S_д від швидкості руху поїзда в режимі гальмування.

За даними розрахункової таблиці питомих рівнодіючих сил будуємо по точках залежність питомих сповільнюючих сил при екстреному гальмуванні від швидкості ω_0х+b_г=ƒ(V), а поруч, справа, встановлюємо у відповідних масштабах систему координат V−S (рис. 5).

Осі швидкостей V в обох системах координат повинні бути паралельні, а осі питомих сил (ω_0х+b_г) і шляху S повинні лежати на одній прямій. Масштаби

для графічних побудов при гальмівних розрахунках варто вибирати з табл. 3.

Розв’язуємо гальмівну задачу наступним чином. Від точки О′ вправо на

осі S відкладаємо значення повного гальмівного шляху S_г, який слід приймати рівним: на спусках крутизною до 6‰ включно – 1000 м, на спусках крутизною більше 6‰ – 1200 м.

На кривій ω_0х+b_г=ƒ(V) відмічаємо точки, які відповідають середнім значенням швидкостей вибраного швидкісного інтервалу 10 км/год (тобто точки, що відповідають 5, 15, 25, 35, … км/год). Через ці точки з точки М на осі ω_0х+b_г, що відповідає крутизні самого крутого спуску дільниці i_г (полюс побудови), проводимо промені 1, 2, 3, 4 і т. д.

Побудову кривої V=ƒ(S) починаємо з точки О, оскільки нам відоме кінцеве значення швидкості при гальмуванні, рівне нулю. З цієї точки проводимо (за допомогою лінійки і трикутника) перпендикуляр до променя 1 до кінця першого інтервалу, тобто в межах від 0 до 10 км/год (відрізок ОВ). Із точки В проводимо перпендикуляр до променя 2 до кінця другого швидкісного інтервалу від 10 до 20 км/год (відрізок ВС); з точки С проводимо перпендикуляр до променя 3 і т. д. Початок кожного наступного відрізку співпадає з кінцем попереднього. В результаті отримуємо ламану лінію, яка являє собою графічно виражену залежність швидкості загальмованого поїзда від пройденого шляху (або, інакше кажучи, залежність шляху, пройденого поїздом в режимі гальмування, від швидкості руху).

На цей же графік варто нанести залежність підготовчого гальмівного шляху від швидкості

для складу довжиною від 200 до 300 осей

де i_г – крутизна ухилу, для якого розв’язується гальмівна задача (для спусків зі знаком мінус),‰;

b_г – питома гальмівна сила при початковій швидкості гальмування V_поч, Н/кН;

Число осей в складі

Побудову залежності підготовчого гальмівного шляху S_п від швидкості виконуємо по двох точках, для чого розраховуємо значення S_п при V_поч =0 (в цьому випадку S_п =0) і при V_поч =V_к.

Вважаємо, що загальмований поїзд рухається зліва направо. Графічну залежність між S_п і V_поч будуємо в тих же вибраних масштабах.

Значення S_п, розраховане для швидкості, що рівна конструкційній швидкості локомотива (V_к приведена в [4]), відкладаємо в масштабі вправо від вертикальної осі О'_V на «рівні» тієї швидкості, для якої підраховувалось значення S_п (тобто навпроти швидкості, що рівна V_к). Отримуємо точку К, з’єднуємо її з точкою O ' (оскільки при V_поч =0 маємо S_п0 =0). Точка N перетину ламаної лінії АBCDEFGHIP з лінією О'_К позначає максимально допустиму швидкість руху поїзда на найбільш крутому спуску дільниці при даному розрахунковому гальмівному шляху S_г.

Результати вирішення гальмівної задачі необхідно враховувати при побудові кривої швидкості руху поїзда V=f(S) з тим, щоб ніде не перевищити швидкості, яка допускається по гальмах, тобто щоб поїзд міг бути завжди зупинений на відстані, яка не перевищує довжини повного гальмівного шляху.

Отримала результати після розв’язання гальмівної задачі V_доп=74км/год; S_п=342м; S_д=858м.

9 ПОБУДОВА КРИВИХ ШВИДКОСТІ V=ƒ(S), ЧАСУ

ХОДУ ПОЇЗДА t=ƒ(S), СТРУМУ I_г =ƒ(S)

Побудова кривих виконується методом А. І. Ліпеца (Міністерства шляхів сполучення).

У відповідності з ПТР при виконанні тягових розрахунків поїзд розглядається як матеріальна точка, в якій зосереджена вся його маса і до якої прикладені зовнішні сили, діючи на реальний об’єкт (поїзд). Умовно приймають, що ця матеріальна точка розташована в середині поїзда

Крива швидкості будується для руху поїзда в одному (заданому) напрямку, виходячи з того, що поїзд відправляється зі ст. А(Е), проходить без зупинки станцію К і робить зупинку на ст. Е (А). При цьому потрібно дотримуватись умови, що швидкість поїзда по вхідних стрілках станції, на якій передбачена зупинка, у відповідності з ПТР не повинна перевищувати 50 км/год внаслідок можливого прийому на бокову колію для схрещування або обгону.

За побудованою кривою швидкості варто перевірити проходження поїздом підйому більшої крутизни, ніж розрахунковий (вище така перевірка виконувалась аналітично).

На кривій швидкості необхідно робити відмітки про включення і виключення тягових електродвигунів локомотива і відмітки про включення і відпуск гальм («Вкл.», «Викл.», «Г», «В.г»).

При побудові кривої V=ƒ(S) необхідно врахувати обмеження найбільшої допустимої швидкості руху поїзда; в курсовій роботі варто приймати наступні обмеження:

– конструкційна швидкість вантажних вагонів 100 км/год;

– найбільша допустима швидкість поїзда за міцністю колії 100 км/год;

– конструкційна швидкість локомотива;

– найбільша допустима швидкість при рішенні гальмівної задачі.

Максимально допустима швидкість руху поїзда при побудові кривої V=ƒ(S) повинна прийматися як найменша з чотирьох перерахованих вище обмежуючих швидкостей.

Якщо при побудові кривої швидкості поїзда на спусках швидкість намагається перевищити допустиму, то необхідно застосовувати службове регулювальне гальмування. У таких випадках рекомендується керуватися п. 1.4.8 ПТР, у відповідності з яким дозволяється будувати криву швидкості V=ƒ(S) на таких спусках у вигляді горизонтальної лінії, яка проводиться нижче рівня допустимої швидкості на величину поправки ∆V.

При графічних побудовах та аналітичних розрахунках необхідно мати на увазі критерій, який покладено в основу вирішення задачі проходження поїзда по заданій дільниці: забезпечення мінімального часу руху (і, таким чином, освоєння найбільшої пропускної спроможності), а також забезпечення найменших витрат енергоресурсів.

У першому випадку повністю використовуються тягові можливості локомотива, який переважно рухається в режимі тяги. Перехід з режиму тяги на режим холостого ходу або гальмування може бути виправданий лише у

випадках, коли швидкість, збільшуючись, доходить до найбільшого допустимого значення.

При побудові кривої V=ƒ(S) потрібно враховувати перевірку гальм на шляху прямування, яка згідно з «Інструкцією по експлуатації гальм» виконується при досягненні поїздом швидкості 40…60 км/год на площадці або на спуску; зниження швидкості при цьому для вантажних поїздів допускається на 15…20 км/год.

У другому випадку намагаються повністю використовувати накопичену кінетичну енергію, частіше рухаються в режимі холостого ходу. При цьому час руху по дільниці може бути значно більшим, аніж у першому випадку.

При графічних побудовах вважаємо, що центр маси поїзда розташовується приблизно посередині поїзда по його довжині, осі станцій – в середині елементів, на яких вони розташовані, вхідні стрілки – відповідно на відстані 425, 525, 625 і 775 м від осі станції (l_пвід/2).

Крива швидкості зображує рух центра маси поїзда. Коли локомотив, наприклад, входить на вхідні стрілки, центр маси поїзда знаходиться від них на відстані, рівній половині довжини поїзда (l_п /2). Це необхідно враховувати при побудові кривої швидкості при зупинці поїзда на станції. У даному випадку допустима швидкість руху 50 км/год для точки, яка зображує центр маси поїзда, повинна витримуватись не на границі, де розташовані стрілки, а на відстані (l_п /2) від вертикальної лінії, що проведена через місце розташування вхідних стрілок на станційному елементі профілю колії.

Побудову кривої швидкості необхідно починати від осі першої станції заданої дільниці. Варіанти управління рухом поїзда при підході до станції, на якій передбачена зупинка, ілюструються кривими.

При побудові кривої часу t=ƒ(S) варто мати на увазі, що ця крива зростаюча. Тому, щоб не мати справи з дуже великим листом паперу, при досягненні ординати, яка рівна 10 хв, криву часу варто обірвати, точку обриву знести по вертикалі вниз на вісь абсцис і продовжувати побудову кривої часу знову від нуля. Таким чином, крива часу через кожні 10 хв обривається.

Після точок перетину кривої t=f(S) з осями роздільних пунктів записуються часи ходу поїзда між двома сусідніми роздільними пунктами (з точністю до 0,1 хв), а також загальний час ходу поїзда по дільниці (наприклад, t_АК=15,2хв,t_КЕ=18,6хв,t_АЕ=33,8хв). Побудовані графічні залежності повинні бути позначені (V=ƒ(S),t=ƒ(S),I_г=ƒ(S)). Криві швидкості і часу ходу поїзда будуються на листі міліметрового паперу, в нижній частині якого потрібно розташувати заданий профіль і план дільниці, над ними – спрямлений профіль, за яким будується крива швидкості. Крім цього, внизу необхідно вказати кілометрові позначки (проти осі першої станції дільниці ставиться нульова кілометрова позначка). Криві швидкості і часу, які є результатом графічного інтегрування рівняння руху поїзда, а також діаграм рівнодіючих сил, що являються основою для такого інтегрування, повинні будуватись добре заструганим твердим олівцем тонкими, але чіткими лініями.

При побудові кривої струму слід користуватись кривою швидкості V=ƒ(S) і струмовою характеристикою I_г = ƒ(V) генератора заданого локомотива.

У період зрушення з місця і розгону поїзда значення струму I_г слід приймати у відповідності з обмеженнями по зчепленню або по пусковому струмові. Після виходу на автоматичну характеристику величина струму визначається по кривій I_г = ƒ(V) з урахуванням режиму роботи тягових електродвигунів (ПП, ОП1, ОП2, ОП3). Значення струму Iг визначається для швидкостей, які відповідають першій і кінцевій точкам кожного відрізка кривої V=ƒ(S).

При швидкостях, що відповідають переходу з одного режиму роботи тягових електродвигунів на інший, необхідно визначати два значення струму (для обох режимів роботи) і обидва значення нанести на планшет (у цих місцях, тобто при швидкостях, при яких відбуваються переключення режимів роботи, на кривій I_г = ƒ(S) струм змінюється «стрибком»). Навколо кожної із цих точок ставиться умовна позначка режиму роботи тягових двигунів (ПП, ОП1, ОП2,ОП3).

Нанесені таким чином на графік точки з’єднуються прямими лініями, котрі і утворюють графічну залежність I_г = ƒ(S).

У місцях виключення струму криву обривають і проводять вертикально вниз до нуля. Включення струму показується вертикальною лінією від нуля до значення струму, яке відповідає швидкості руху поїзда в даній точці шляху.