Расчеты массы состава и длины поезда

Расчет массы состава при установившемся движении. При проектировании новых железных дорог массу состава, как правило, определяют из условия равномерного движения поезда с расчетной скоростью vp на руководящем подъеме, т.е. наиболее крутом подъеме неограниченного протяжения (см. гл. 3). При этом сила тяги локомотива равна суммарному сопротивлению движению поезда, Н,

откуда масса состава, т

Если перейти от основного удельного сопротивления движению локомотива и вагонов к средневзвешенному сопротивлению поезда w0 согласно формуле (2.8), то масса состава

Однако для определения величины щ нужно знать массу состава, т. е. искомую величину. Поэтому формулу (2.29) можно использовать только принимая w0 а . Расчет по этой формуле дает несколько завышенный результат по сравнению с формулой (2.28), и, хотя погрешность составляет менее 1%, при больших значениях массы состава эта погрешность может быть сопоставима с требуемой точностью расчетов (согласно ПТР масса составов грузовых поездов принимается с округлением до 50 т).

Значения расчетной скорости vp и расчетной силы тяги грузовых локомотивов F*(р) в соответствии с нормами ПТР приведены в приложении 3.

В Правилах тяговых расчетов указано также, что для определения массы состава при проектировании новых железных дорог и электрификации действующих линий силу тяги электровозов следует принимать на 5%, а тепловозов на 7% меньше расчетной, предусмотренной Правилами. С учетом этого указания в приложении 4 приведены значения массы составов грузовых поездов при различных руководящих уклонах, рассчитанные по формуле (2.28) применительно к четырехосным вагонам на роликовый подшипниках при массе, приходящейся на ось q0 = 17,5 т, и для условий движения по бесстыковому пути.

Определим массу состава, которую тепловоз 2ТЭ116 может провести по бесстыковому пути на руководящем уклоне = 15%.

Значение расчетной силы тяги р), Н, расчетную скорость vp, км/ч, и расчетную массу локомотива Р, т, примем по таблице приложения 3

Основное удельное сопротивление движению локомотива определим по формуле (2.3)

Разница в результатах расчетов по формулам (2.28) и (2.29) составляет 14 т (0,5%). С учетом округления массы состава до 50 т следует принять Q = 2600 т.

Расчет массы состава при неустановившемся движении. На существующих железных дорогах, особенно строившихся давно, наряду с затяжными подъемами встречаются короткие, но более крутые подъемы, которые могут оказаться труднейшими для преодоления их поездом. По таким подъемам движение может быть неустановившимся, и тогда расчетную массу состава целесообразно определять методом подбора.

По крутизне подъема, меньшей, чем самый крутой подъем на участке, рассчитывают массу состава Q, по формуле (2.28) или (2.29) (принимая wa = ), и для состава данной массы определяют скорость движения поезда на перегоне. Если скорость поезда в конце труднейшего подъема vK, (на рис. 2.11,а — это подъем с уклоном 11,2%с) больше расчетной, то массу состава увеличивают на несколько сотен тонн до значения Q2 и вновь определяют скорость поезда. При vk2 > vp принимают еще большее значение массы состава (результаты указанных расчетов иллюстрирует рис. 2.11,а). Если в результате очередной попытки скорость в конце труднейшего подъема оказывается меньше расчетной скорости, то следует соответственно уменьшить массу состава. Так поступают до тех пор, пока конечная скорость будет равна расчетной. Чтобы ограничиться, как правило, тремя попытками, можно построить по трем значениям vK график зависимости vK(Q) (см Рис 2.11,6), и, отложив на оси ординат значение расчетной скорости для данного типа локомотива, по оси абсцисс определить расчетную массу состава.

Масса состава при неустановившемся движении поездов в большой степени зависит от условий накопления кинетической энергии поезда на участках, предшествующих расчетному подъему. Так, если скорость поезда в конце спуска 8,6%о или на подъеме 1,2%с ограничена значением 60 км/ч (см. штриховую линию на рис. 2.11,о), то расчетная масса состава окажется меньше, чем в случае, когда нет ограничения скорости. Следовательно, для обеспечения больших значений массы грузовых поездов путейцам необходимо создать на участках, предшествующих расчетным подъемам, возможность реализации максимальных скоростей движения поездов. Ограничения скоростей на этих участках особенно нежелательны.

Проверка массы состава по условию трогания с места, Масса состава, т, который может быть тронут локомотивом с места, определяется по формуле, аналогичной (2.29):

Предусмотренная Правилами тяговых расчетов указанная проверка массы состава заключалась в сопоставлении значений QTp и Q. Когда в вагонном парке было большое число вагонов с подшипниками скольжения, у которых сопротивление при трогании с места wTp в 3—4 раза превышало сопротивление w0 при движении с расчетной скоростью vp на руководящем подъеме, тогда в определенных условиях (в частности, при пологих р) могло иметь место неравенство Qw < Q. В этих случаях на эксплуатируемых линиях приходилось ограничивать норму массы составов величиной 0тр либо при трогании поезда в сторону подъема на станциях, расположенных на соответствующих уклонах, необходимо было использовать дополнительный локомотив (толкач).

В настоящее время все вагоны оснащены роликовыми подшипниками, при которых wTp и лишь в поездах с локомотивами, у которых расчетная скорость vp < 25 км/ч, и при этом масса вагонов, приходящаяся на ось q0, меньше 20 т, сопротивление wTp незначительно больше сопротивления w0. Однако и в этом последнем случае, как показывают расчеты, масса состава Отр при трогании поезда с места даже на руководящем подъеме Ок(тр) оказывается больше массы состава Q.

Следовательно, при проектировании новых железных дорог проверка массы состава по условию трогания с места потеряла смысл.

Проверка массы поезда по длине приемоотправочных путей. Согласно п. 15.26 Правил технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) [49] длины грузовых поездов должны соответствовать полезной длине приемоотправочных путей на станциях. При этом согласно ПТР учитывается допуск 10 м на установку поезда в пределах полезной длины приемоотправочных путей.

Изыскания и проектирование железных дорог. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 288 с..