Тяговая характеристика локомотива.

Тяговая характеристика локомотива – это зависимость силы тяги локомотива от скорости движения, F_k(V).

Из механики известно, что мощность Р определяется произведением вращающего момента на частоту вращения – Р=М х n. Зная образование силы тяги, это же выражение обозначим как Р=F_k x V, где мощность Р измеряется в Вт, сила тяги F_к – в Н, скорость движения V – в м/с. В тяговых расчетах мощность Р выражается в кВт, сила тяги F_к – в кН, скорость движения V – в км/ч, поэтому формула будет иметь вид: Р=F_к х V / 3,6, кВт.

Из этого выражения следует, чтобы возить больше и быстрей, необходимы мощные локомотивы. Это необходимо для преодоления крутых затяжных подъемов поездами большей массы и сохранением высокой скорости движения. Но при этом при следовании по спускам и площадкам не требуется большой силы тяги, и мощность локомотива будет недоиспользована.

На тепловозах устанавливать дизели большой мощности не возможно из-за их больших габаритов и большого веса. Поэтому на тепловозах скорость движения по расчетным подъемам около 25 км/ч. Если же необходимо сократить время движения увеличением скорости движения, то необходимо понизить силу тяги, а значит уменьшить массу состава.

 

Чтобы использовать мощность локомотива в полном объеме на различных профилях, необходимо Р_к = F_к х V = Сonst.

Такая графическая зависимость между силой тяги и скоростью движения для тепловозов будет иметь вид параболы и осуществляется автоматически.

Тяговая характеристика локомотива имеет ограничение силы тяги по сцеплению колес колесных пар с рельсами и ограничение силы тяги по максимальной скорости движения.

Переход с участка характеристики зависимости силы тяги ограниченной сцеплением колес колесных пар с рельсами от скорости движения F_{к сцеп} (V) на тяговую характеристику у тепловозов осуществляется при скорости 12-20 км / ч, у электровозов – при скорости 45-60 км / ч.

У электровозов мощность электродвигателей можно увеличивать в нужный момент за счет получения дополнительной электроэнергии из контактной сети для увеличения величины электрического тока, а, значит, и силы тяги.

При протекании электрического тока происходит нагрев обмоток тяговых электродвигателей. Тепло от тяговых электродвигателей отводится вентиляторами. При длительной работе электродвигателей с большими токами мощность вентиляторов может оказаться недостаточной. Может произойти

перегрев обмоток тяговых электродвигателей, разрушение изоляции и, как

следствие, короткое замыкание и пожар. Чтобы этого не произошло, необходимо регулировать величину силы тока в зависимости от времени работы электродвигателей под этим током.

Различают два режима работы электродвигателей – часовой и продолжительный (длительный).

При часовом режиме по электродвигателю пропускают максимальный электрический ток, который в течение часа не перегреет электродвигатель при нормальной вентиляции выше нормы (145^оС).

При продолжительном режиме пропускается максимальной величины электрический ток, который не перегревает электродвигатель в течение неограниченного времени. При испытаниях электродвигателей за продолжительный период считается промежуток времени равный 6 часам.

Сила тяги, полученная при продолжительном режиме работы тяговых электродвигателей, называется расчетной F_{к р}, а скорость, соответствующая этой силе тяги, также называется расчетной V_р

Для грузовых тепловозов расчетная скорость V_р =20-25 км /ч, а для грузовых электровозов ^_ V_р =43-47 км /ч. Отсюда вывод: электровозы обеспечивают прохождение трудных подъемов поездами одинаковой массы за меньшее время, чем тепловозы. В этом главное преимущество электровозов.

 

Режимы движения поезда.

Поезд может находиться в трех режимах движения: в режиме тяги, когда у локомотива создается сила тяги; в режиме выбега, когда у локомотива нет силы тяги, и поезд движется за счет запасенной кинетической энергии (по инерции); в режиме торможения, когда создается тормозная сила.

Если силу тяги F_к, силы сопротивления W_к, силу торможения В_т поделить на вес поезда (масса умноженная на ускорение свободного падения m*g), то получим, соответственно, удельную силу тяги , удельную силу сопротивления , удельную тормозную силу .

Удельная ускоряющая сила в общем случае f_y=f_x-w_k-в_m. Для режима тяги f_y=f_x-w_k; для режима выбега f_y= -w_k; для режима торможения f_y= -w_k-в_m.

При движении поезда ускоряющая сила изменяется в связи с изменением режимов работы локомотива, плана и профиля пути. Наиболее общим случаем является ускоренное или замедленное движение и только в частных случаях – равномерное.

Ускоренное движение можно получить как в режиме тяги, так и в режиме выбега или торможения при следовании на спусках, когда составляющие от веса поезда окажутся больше сил сопротивления движению или суммы сил сопротивления движению и тормозной силы.

Равномерное движение наступает при равенстве этих сил.

Замедленное движение может быть и в режиме тяги при следовании по подъему, когда сила тяги окажется меньше сил основного и дополнительного сопротивлений движению.

При f_y > 0 – ускоренное движение, f_y = const > 0 равноускоренное

При f_y < 0 – замедленное движение, f_y = const < 0 равнозамедленное

При f_y = 0 – равномерное движение

 

К.П.Д локомотивной тяги.

Для электрической тяги К.П.Д. определяется произведением , где

- К.П.Д. электростанции (тепловая, атомная, гидравлическая); у гидроэлектростанции к.п.д. выше;

- К.П.Д. повышающего трансформатора, установленного на электростанции;

- К.П.Д. линии высоковольтной передачи (ЛЭП);

- К.П.Д. тяговой подстанции;

- К.П.Д. контактной сети;

- К.П.Д. электровоза.

Наибольшее влияние на величину К.П.Д. электрической тяги оказывает значение К.П.Д. электростанции.

Для тепловой тяги К.П.Д. определяется произведением:

= 0,35 0,40 – К.П.Д. дизеля;

= 0,94 0,95 – К.П.Д. генератора;

= 0,99 – К.П.Д. выпрямительной установки (только для тепловозов с генератором переменного тока и тяговыми электродвигателями постоянного тока).

= 0,915 – К.П.Д. тяговых электродвигателей.

= 0,975 – К.П.Д. зубчатой передачи.

= 0,88 0,92 – К.П.Д. вспомогательных затрат.

 

Локомотивное хозяйство.

Локомотивное хозяйство железных дорог включает в себя:

- основные локомотивные депо;

- оборотные депо и пункты оборота локомотивов;

- экипировочные устройства;

- сооружения и устройства энергетического хозяйства;

- склады топлива;

- устройства водоснабжения;

- базы запаса локомотивов;

- восстановительные поезда;

- специализированные ремонтные мастерские.

Основное локомотивное депо имеет приписной парк локомотивов для выполнения поездной и вне поездной работы, а также необходимые технические средства для ремонта и обслуживания локомотивов. Наименование депо – локомотивное, электровозное, паровозное, тепловозное, мотор-вагонное – присваивает президент ОАО «РЖД».

Оборотное депо и пункты оборота локомотивов не имеют приписного парка локомотивов и предназначены для экипировки, технического обслуживания и мелкого ремонта локомотивов. Объем работ по обслуживанию локомотивов устанавливают в зависимости от местных условий и типа обращающихся локомотивов.

Экипировочные устройства предназначены для снабжения локомотивов песком, топливом, водой, смазочными и обтирочными материалами.

Склады топлива и устройства водоснабжения на электрифицированных участках служат для снабжения топливом и водой тепловозов, а может и паровозов, работающих на этих же или примыкающих участках, а также для обслуживания производственных предприятий транспорта и работников железной дороги.

Энергетическое хозяйство объединяет электростанции, принадлежащие железным дорогам, понизительные и тяговые подстанции, контактную сеть, линии питания и электропередачи и наружные электросети. Основным подразделением энергетического хозяйства является дистанция электроснабжения.

Базы запаса локомотивов создают для хранения и технического надзора за состоянием локомотивов, содержащихся в запасе ОАО «РЖД».

Восстановительные поезда формируют для ликвидации последствий аварий и крушений. Эти поезда оснащают подъемным оборудованием и тяговыми средствами и размещают в пунктах, установленных ОАО «РЖД».

Специализированные мастерские организуют, как правило, для ремонта различного оборудования (станков, электродвигателей, кранов) и узлов подвижного состава (например, колесных пар), для нужд всей железной дорогой.

Управление локомотивным хозяйством организовано по территориально-отраслевому принципу. Железнодорожная сеть разделена на дороги, являющиеся основными административно-хозяйственными единицами железнодорожного транспорта. Железные дороги, в свою очередь, разделены на отделения – основные линейные хозяйственные подразделения. Управление железной дороги и отделения дороги руководят производственно-хозяйственной и финансовой деятельностью подчиненных им предприятий и подразделений.

Оперативно-техническое руководство осуществляется по отраслевому принципу, для чего в управлениях железных дорог организованы службы локомотивного хозяйства, а в отделениях – отделы локомотивного хозяйства.

С октября 2003 года произошло реформирование МПС РФ. Создано ОАО «Российские железные дороги», куда вошли подразделения железнодорожного транспорта непосредственно связанные с перевозочным процессом. Оставшиеся подразделения железнодорожного транспорта переданы Федеральному агентству по железнодорожному транспорту Министерства транспорта РФ.

В ОАО «РЖД» для руководства отраслевыми хозяйствами имеются департаменты, например, департамент локомотивного хозяйства, или, например, департамент управления перевозками.

Департамент локомотивного хозяйства разрабатывает технические задания на проектирование перспективных типов локомотивов, оформляет заказы на постройку новых локомотивов, составляет задания на разработку и проектирование устройств и оборудования локомотивного хозяйства. Для обеспечения плана перевозок департамент локомотивного хозяйства совместно с департаментом управления перевозками составляет планы размещения локомотивного парка по железным дорогам, разрабатывает нормы использования локомотивов, технические мероприятия по управлению использования локомотивов и обеспечению безопасности движения и организует выполнение этих мероприятий.

Департамент локомотивного хозяйства разрабатывает правила и технологические процессы ремонта локомотивов, модернизация отдельных узлов и деталей, участвует в разработке норм расхода топлива, энергии, материалов на тягу поездов и ремонт, а также выполняет другие работы, предусмотренные действующими положениями и приказами ОАО «РЖД».

Служба локомотивного хозяйства железной дороги осуществляет техническое руководство предприятиями и организациями локомотивного хозяйства железной дороги, и разрабатывает мероприятия по совершенствованию технологии, внедрению передового опыта, развитию локомотивного хозяйства и повышению безопасности движения поездов.

Локомотивный отдел отделения железной дороги организует работу подчиненных предприятий и контроль за их деятельностью; организует труд локомотивных бригад, обеспечивает выполнение норм пробега локомотивов между обслуживаниями и ремонтами, а также нормирование расхода топлива и электроэнергии. На особо крупных отделениях железной дороги могут создаваться отделы электроснабжения и электрификации.

Ответственность за обеспечение поездов локомотивами, оперативное регулирование локомотивным парком и выполнение норм его использования возложена на департамент управления перевозками, службы управления перевозками и отделы перевозок отделений железной дороги.