1. Исходными данными являются результаты расчетов Задачи 2.
2. Сделать заготовку для построения кривых движения поезда. Для этого на миллиметровой бумаге размечаются оси координат. По горизонтальной оси откладывается путь в масштабе 1 км – 50 мм. Вертикальных осей три: скорость движения 5 км/ч – 10 мм; время 1 мин – 10 мм; ток электровоза (масштаб определяется в Задаче 3). Под горизонтальной осью наносится профиль пути. Наносится линия, соответствующая допустимой скорости движения. Примерный вид заготовки приведен на рис.1.
3. Рассчитать и построить кривую замедления поезда на станции Б. Расчет производить методом "обратного счета" с интервалом приращения скорости 10 км/ч в следующем порядке:
- для первого шага расчета V н = 0;
- по диаграмме ускоряющих и замедляющих сил определяется значение b 0 для скорости движения V н + D V /2 (рис.2). Полученное значение без учета знака "–" заносится в табл.1;
- рассчитывается удельная замедляющая сила по формуле
| f у = b 0 + i эл, | (1) |
где i эл – уклон последнего элемента профиля, ‰.
Полученное значение заносится в табл.1;
- рассчитывается приращение времени по формуле
 .
| (2) |
Полученное значение заносится в табл.1;
- рассчитывается приращение пути по формуле;
 .
| (3) |
Полученное значение заносится в табл.1;
- рассчитывается путь на конец рассчитываемого шага по формуле
| s = s н – D s, | (4) |
где s н – путь на начало рассчитываемого шага, м. Для первого шага s н = 19600 м.
Полученное значение заносится в табл.1;
Рис.1
Рис.2
Таблица 1
| S эл, м | i эл, ‰ | Номер шага расчета | V н, км/ч | V к, км/ч | b 0, Н/кН | f у, Н/кН | D t, мин | D s, м | s, м |
| … | |||||||||
| V доп |
- рассчитывается скорость на конец рассчитываемого шага по формуле
| V к = V н + D V. | (5) |
Полученное значение заносится в табл.1;
- на графике производится построение скорости для рассчитываемого шага.
Расчет по приведенной выше методике повторяется до тех пор, пока кривая скорости не достигнет значения V доп. Скорость V к данного шага является скоростью V н следующего шага. Значение s данного шага является значением s н следующего шага.
4. Рассчитать кривые зависимостей скорости движения и времени от пути. Расчет производить в следующем порядке:
- определить режим движения поезда на рассчитываемом элементе профиля из следующих условий:
| если i эл £ -5 ‰ и V н ³ 40 км/ч Þ тяга; если i эл > -5 ‰ и V н < 40 км/ч Þ выбег; | (6) |
- по диаграмме удельных ускоряющих и замедляющих сил определяется установившаяся скорость на данном элементе профиля: по оси ординат откладывается величина уклона (‰ º Н/кН); проводится горизонтальная линия до пересечения с линией f 0 (тяга) или w ох (выбег). Абсцисса точки пересечения даст искомую скорость (на рис.3 и 4 приведен пример для положительного и отрицательного уклонов: рис.3 - режим тяги; рис.4 – режим выбега). При отсутствии точки пересечения (при больших значениях отрицательных уклонов) V уст > V доп. Полученное значение установившейся скорости заносится в табл.2 и наносится на заготовку кривых движения (рис.5).
Рис.3
Рис.4
Рис.5
- определяется приращение скорости из следующих условий:
| если V н < V уст Þ D V > 0; если V н > V уст Þ D V < 0. | (7) |
Здесь V н – скорость движения на начало шага расчета.
режим тяги:
| если V н £ V р Þ D V = 10 км/ч; если V н £ V р Þ D V = 5 км/ч; | (8) |
| если V н + D V > V р Þ D V = V р – V н; если V н + D V > V пер Þ D V = V пер – V н; | (9) |
режим выбега: D V = 5 км/ч.
Полученное значение D V заносится в табл.2;
- по диаграмме ускоряющих и замедляющих сил определяется значение f 0 для скорости движения V н + D V /2 (пример для режима тяги на рис.6). Для режима выбега по кривой w ох = f (V) аналогично вместо f 0 определяется величина w ох. Полученное значение f 0 или w ох без учета знака заносится в табл.2;
Рис.6
- рассчитывается удельная ускоряющая сила по формулам:
режим тяги
| f у = f 0 – i эл; | (10) |
режим выбега
| f у = w ох + i эл. | (11) |
Таблица 2
| № эл | S эл, м | i эл, ‰ | V уст, км/ч | Номер шага расчета | Режим | V н, км/ч | D V, км/ч | V к, км/ч | f 0 или w ох, Н/кН | f у, Н/кН | D t, мин | t, мин | D s, м | s, м |
| V у1 | тяга | s 1 | ||||||||||||
| s 2 | ||||||||||||||
| s 3 | ||||||||||||||
| s 4 | ||||||||||||||
| корректировка | ||||||||||||||
| V у1 | тяга | – | V 4 | |||||||||||
| –2 | V у2 | тяга | V 4 | |||||||||||
| … | … | … | … | … | ||||||||||
| –1 | j | выбег | Vj | tj | sj | |||||||||
| корректировка | ||||||||||||||
| –1 | j | выбег | V т | t т | s т | |||||||||
| –1 | j +1 | тормоз | V т | t т | s т | |||||||||
| … | … | … | … | … | … | … | … | … | ||||||
Если f у < 0, необходимо изменить знак D V, повторить определение f 0 или w ох и расчет f у. Полученное значение заносится в табл.2;
- рассчитывается приращение времени по формуле
 .
| (12) |
Полученное значение заносится в табл.2;
- рассчитывается время на конец рассчитываемого шага по формуле
| t = t н + D t, | (13) |
где t н – время на начало рассчитываемого шага, мин.
Полученное значение заносится в табл.2;
- рассчитывается приращение пути по формуле;
| .
| (14) |
Полученное значение заносится в табл.2;
- рассчитывается путь на конец рассчитываемого шага по формуле
| s = s н + D s, | (15) |
где s н – путь на начало рассчитываемого шага, м.
Полученное значение заносится в табл.2;
- рассчитывается скорость на конец рассчитываемого шага по формуле
| V к = V н + D V. | (16) |
Полученное значение заносится в табл.2;
- на графике производятся построения времени и скорости для рассчитываемого шага.
Расчет по приведенной выше методике повторяется до тех пор, пока кривая скорости не достигнет конца рассчитываемого элемента профиля или выйдет за его пределы. Скорость V к данного шага является скоростью V н следующего шага.
Если кривая достигла конца рассчитываемого элемента профиля, то аналогичным образом производится расчет для следующего элемента профиля.
Если кривая вышла за пределы элемента профиля, то делается графо-аналитическая корректировка скорости (рис.5). Результаты заносятся в табл.2 под грифом "корректировка". Аналогично делается корректировка времени.
В табл.2 и рис.5 приведен пример корректировки скорости на конец первого элемента профиля при условии, что он пройден поездом за четыре шага (в реальности число шагов может быть большим).
Если в режиме тяги на каком-либо шаге расчета скорость движения поезда достигает V доп, то необходимо перейти в режим выбега. Определить величину V уст по кривой w ох = f (V) и продолжать расчет по изложенной выше методике.
Если в режиме тяги на каком-либо шаге расчета скорость движения поезда превысит V доп, то необходимо перейти в режим выбега. Графо аналитическим методом скорректировать путь при условии, что V к = V доп. Определить величину V уст по кривой w ох = f (V) и продолжать расчет по изложенной выше методике.
Если в режиме тяги или выбега на каком-либо шаге расчета скорость движения поезда достигает V уст, то до конца элемента профиля поезд движется с неизменной скоростью, равной V уст. Приращение времени в этом случае рассчитывается по формуле
 ,
| (17) |
где D s определяется графо-аналитическим методом как расстояние, оставшееся до конца рассчитываемого элемента профиля.
Если на каком-либо шаге расчета в режиме выбега скорость движения поезда достигнет V доп, то до конца текущего элемента профиля поезд движется в режиме торможения со скоростью, равной V доп–5. Графо-аналитическим методом определяется расстояние D s до конца элемента профиля, а затем приращение времени по формуле
 .
| (18) |
Расчет по приведенной выше методике продолжается до тех пор, пока кривая движения поезда не пересечет кривую замедления, рассчитанную в п.3. Для снижения расхода электроэнергии перед торможением следует перейти в режим выбега. Точка перехода в режим выбега выбирается исходя из скорости движения и уклона. Если скорость движения выше 60 км/ч и уклон не более 2 ‰, то переход в режим выбега производится с начала 10 элемента профиля. Если указанное условие не соблюдается – то примерно за 500 м до пересечения с кривой замедления.
После этого делается корректировка последнего шага расчета, чтобы точка, соответствующая концу шага, совпадала с кривой замедления. Пример корректировки приведен на рис.7 и табл.2. Из табл.1 в табл.2 переносятся величины скоростей, величины D t и величины s. Величина времени в режиме торможения вычисляется аналогично заполнению табл.2.
Рис.7
5. Оформить задачу. Оформление необходимо производить на листах бумаги формата А4. Оформление допускается как рукописное, так и компьютерное с распечаткой. Оформленная задача должна содержать:
- титульный лист с номером варианта;
- исходные формулы с пояснениями;
- примеры расчетов по каждой формуле;
- таблицы рассчитанных величин;
- диаграмму удельных ускоряющих и замедляющих сил;
- кривые движения поезда (без тока электровоза).
