Физическая сущность транспортного процесса.

Физическая сущность транспортного процесса во всех видах транспорта одинакова. Она сводится к перемещению массы тела т весом (брутто) по из­вестному пути s с определенной скоростью v.

В общем виде вес Q _брутто перемещаемой массы тела т равен сумме весов:

Q _нетто - веса груза (полезный вес на транспорте);

Q _{подвижной состав} - веса подвижного состава, включая локомотив, тягач или

буксир (мертвый вес на транспорте), Q _брутто = Q_нетто + Q_{подвижной состав.}

Отношение веса нетто к весу брутто — важнейшая характеристика для каждого вида транспорта, свидетельствующая о долевом распределении полез­ного и мертвого веса. Ею пользуются для определения преимуществ разных видов транспорта, а также степени эксплуатационно-технического совершен­ства различных типов и конструкций подвижного состава.

 

Путь характеризуется расстоянием и условиями передвижения по­движного состава. Можно выделить три основных вида пути: в сплошной од­нородной среде (воздушный и подводный путь), по поверхности воды (речные, озерные и морские пути) и по поверхности земли (рельсовые и автомобильные дороги).

Длина пути практически всегда больше кратчайшего расстояния между его начальной и конечной точками L^s_кp Отношение s / L^s_кp важная характеристика пути, свидетельствующая о степени его прямолинейности. Чем больше это отношение, тем большую работу необходимо выполнить транспорту при осу­ществлении перемещения грузов между заданными пунктами.

 

Условия, создаваемые на том или ином пути для движения подвиж­ного состава, имеют большое значение для всех видов транспорта, так как они определяют сопротивление движению, скорость и конструкцию подвижного состава.

 

Скорость v, показывающая, какой путь проходит перемещаемая масса тела за определенную единицу времени, — важнейшее качество произ­водственного процесса на транспорте.

Чтобы масса тела т весом брутто перемещалась по определенному пути с заданной скоростью, необходима соответствующая движущая сила F. Источ­ником этой силы является двигатель.

Подвижной состав на всех видах транспорта делится на активные подвиж­ные средства, которые располагают собственным двигателем и могут переме­щаться без посторонней помощи (локомотивы, самоходные суда, автомобили), и пассивные, не имеющие собственного двигателя и нуждающиеся в посторон­ней тяге (вагоны, баржи, лихтеры, автоприцепы, трейлеры). Самоходные по­движные средства транспорта в свою очередь делятся на средства, имеющие грузовые или пассажирские помещения (грузовые и пассажирские суда, ав­томобили) н. не имеющие таких помещений (локомотивы, буксиры, автотяга­чи). В соответствии с этим на всех видах транспорта различают работу подвиж­ного состава индивидуальными транспортными единицами и работу; соста­вами. В последнем случае, при раздельной тяге, планирование и анализ работы подвижного состава ведутся отдельно по тяге (буксирам, локомоти­вам, автотягачам) и по тоннажу (баржам, лихтерам, вагонам и т. д.).

Двигатель, создающий тягу, характеризуется мощностью N — количест­вом работы (в килограммометрах), производимой в единицу времени. Мощ­ность измеряется в лошадиных силах (1 л. с. =75 кгм).

где F — в кг, v' — в м/сек и v —в км/час.

Различают мощность двигателя индикаторную N_t и полезную N_пол. Отношение полезной мощности к индикаторной мощности называется коэффициентом по­лезного действия двигателя (к. п. д.):

к. п. д. = N_пол / N_t = .

Мощность и к. п. д. двигателя являются важнейшими характеристиками технических средств для всех видов транспорта.

Движущая сила F и скорость движения v находятся в следующей зави­симости:

N270 N270

F = —— и v =.

v F

Отсюда теоретически (при данной мощности): чем больше сила тяги, тем меньше скорость движения, и наоборот. Поэтому основным содержанием тя­говых расчетов для всех видов транспорта является определение пре­дельной силы, предельной скорости и соответст­вующей мощности, что в основном зависит от конструкции двигателя и качества пути со всеми условиями, которые предоставляет путь для движе­ния.

Сила F —тяговое усилие,— обеспечивающая движение массы тела m ве­сом Q _брутто, встречает противодействие сил сопротивления W. Силы сопро­тивления складываются из сопротивления твердой поверхности при двух видах движения — скольжении и качении, связанного с трением первого и второго рода, сопротивления на уклоне, сопротивлений воды и воздуха, со­противления при поворотах, сопротивления от торможения (тормозная сила) и т. д. Действие этих сопротивлений на отдельных видах транспорта различно, и не все они могут иметь место в одно и то же время.

На всех видах транспорта в разные моменты могут иметь место все три вида движения: ускоренное — при наращивании скорости, равно­мерное — при постоянной скорости и замедленное — при гашении ско­рости. Соответственно в разные моменты движения движущая сила должна быть:

при ускоренном движении F > W;

при равномерном движении F = W;

при замедленном движении F < W.

Всякое перемещение на транспорте сводится к первоначальному ускоре­нию от нулевой начальной скорости и последующему переходу к самому дви­жению с переменной скоростью и, наконец, к остановке.

Движение тела массы m выражается такой известной формулой

¹ Мощность также измеряется в киловаттах. Один международный киловатт равен 101,972 кгм или 1,360 л. с.

Выражение учитывает влияние вращающих частей, как бы увеличивающее массу тела т на определенную величину, выражаемую коэффициентом .

Движущуюся массу тела т в свою очередь можно выразить через ее вес Q _брутто и g — ускорение силы тяжести:

Произведя соответствующие замены, получим

Преобразуем это выражение, отнеся, как принято на транспорте, его эле­менты к одной тонне веса Q_брутто. Получим

 

 

Выражения - важнейшие характеристики для всех видов транспорта. Первое из них обычно обозначается через F₀ и называется удельной силой, а второе — через w₀ иназывается удельным сопро­тивлением. Удельная сила показывает, какое количество движущей силы приходится на одну тонну, а удельное сопротивление, — какое количество противодействующей силы сопротивления приходится на ту же самую тонну. Обе эти характеристики измеряются в кг/т. Таким образом, получим

Выше уже говорилось, что разность между силой тяги и силой сопротив­ления создает ускорение или замедление, что можно записать следующим об­разом:

Когда ускорение постоянно в течение некоторого времени, а скорость ме­няется от v₁ до v₂, будет иметь место

Следовательно, необходимым условием осуществления транспортирования грузов для всех видов транспорта является обеспечение такой удельной силы в каждый данный момент движения, которая отвечала бы следующим условиям:

а) при ускоренном движении действующая сила тяги больше противодей­ствующих сил сопротивления на величину ускорения

б) при равномерном движении действующая сила тяги равна противодей­ствующим силам сопротивления

в) при замедленном движении действующая сила тяги меньше противодей­ствующих сил сопротивления на величину замедления

Такова в кратком изложении физическая сущность транспортного процесса, вытекающая из теоретических основ движения тел, единых для всех видов транспорта.