Силы, действующие на поезд

На движущийся поезд действуют силы, разнообразные по величине, направлению и времени действия. Для удобства расчетов все внешние силы, оказывающие влияние на дви­жение поезда, объединяют в три группы и обозначают: F - сила тя­ги; W- cилы сопротивления движе­нию; В- тормозные силы.

Сила тяги создается двигателем локомотива во взаимодействии с рельсами, приложена к движущим колесам и всегда направлена в сторону движения поезда. Ее значе­ние регулируется в широких преде­лах машинистом, ведущим поезд. Значения силы тяги при различ­ных скоростях движения определяют по тяговым характеристикам локомотивов графическим взаимностям силы тяги от скорости.

Значения силы тяги ограничены силой сцепления колес с рельсами (боксованием), мощностью двигателей и максимально допустимой частотой вращения якорей двигателей (конструкционной скоростью).

Помимо ограничений, нанесенных на графики тяговых характеристик электровозов и тепловозов, сущест­вует еще ограничение, связанное с нагревом обмоток тяговых двигате­лей. Степень нагрева обмоток зави­сит от продолжительности работы двигателей под той или иной нагруз­кой и от температуры наружного

воздуха, используемого для охлаждения двигателей.

Возможность реализации макси­мальной мощности тяговых двигате­лей по условиям нагрева их обмоток проверяется специальными расчета­ми.

Для получения максимальной силы тяги при трогании поезда с места и его разгоне по двигателям пропускается большой величины ток, при котором выделяется огромное количество тепловой энергии. Так как процесс разгона поезда является кратковременным (1-2мин.)

то обмотка двигателей не успевают перегреваться, а с увеличением скорости движения уменьшается подаваемый в двигатель ток, а значит, уменьшается тепловыделение в обмотках.

В поездной практике часто бывают случаи длительного движения с тяжелым поездом, когда реализуется большая сила тяги, а значит по двигателем пропускается большой ток (движение по затяжным подъемам). В этих случаях, чтобы не перегреть двигатели ток должен быть ограничен до определенной величины в зависимости работы под этим током. Различают два режима работы двигателей – часовой и продолжительный. При часовом режиме по двигателю пропускают максимальный ток, который в течение часа не перегреет тяговые двигатели выше нормы ( С). При продолжительном режиме пропускается максимальной величины ток, который не перегревает обмотки двигателя в течение неограниченного времени. При этом можно быть уверенным, что потребляемый двигателями локомотива ток не перегревает их обмотки независимо от времени езды по затяжному подъему. Силу тяги, полученную в этом режиме работы двигателей, обычно называют расчетной, и скорость, соответствующую этой силе тяги, так же расчетной. Для грузовых тепловозов расчетная скорость составляет 20-25 км/ч, а для электровозов – 43-47км/ч.

Отсюда следует, что электровоз обеспечит прохождение трудных подъемов поездами одинаковой массы за меньшее время, чем тепловоз. В этом его главное преимущество.