Тягово-эксплуатационные испытания с динамометрическим вагоном, страница 9

Качеству применяемого песка должно уделяться серьез­ное внимание, в противном случае громадные затраты на его заго­товку, транспортировку, подготовку и подачу на локомотив оказы­ваются неэффективными и вместо улучшения сцепления приводят лишь к повышению сопротивления движению и засорению балласт­ного слоя.

3. Влияние режимов вождения поездов на использование топлива

3.1. Энергетика движения поездов

Тяговые электрические приводы магистральных тепловозов с электрической передачей в процессе преобразова­ния подводимой к ним электроэнергии совершают определенную механическую работу, затрачиваемую на передвижение поезда. Во всех звеньях тягового электрического привода: преобразователь­ных установках (тепловозах с передачей переменно-постоянного тока), тяговых двигателях и тяговых передачах – происходит частичная потеря подводимой энергии. На тепловозах дополнительно имеют место потери энергии в дизельном двигателе и главных генераторах.

Полезная механическая работа тяговых электрических приво­дов локомотивов в тяговом режиме затрачивается на преодоление сил сопротивления движению поезда и на изменение его потенци­альной и кинетической энергии. При торможении поезда меха­ническая энергия движущегося поезда преобразуется в тепловую.

Основное сопротивление движению поезда, обусловленное внут­ренним трением в узлах подвижного состава, силами взаимодей­ствия подвижного состава и пути, естественным сопротивлением воздуха, зависит от конструкции подвижного состава и пути, составности поезда, использования грузоподъемности вагонов. Эта сила возрастает с повышением скорости движения, вызывая уве­личение механической работы тягового электрического привода.

Дополнительное сопротивление движению поезда обусловлено наличием уклонов и кривых, т. е. планом и профилем пути. Меха­ническая работа тяговых электрических приводов, затрачиваемая на преодоление сопротивления движению, обусловленного наличи­ем кривых, зависит от радиуса этих кривых, длины поезда, длины кривой и в общем случае от скорости движения.

Изменение потенциальной энергии поезда определяется про­дольным профилем пути участка. При ускоренном и равномерном движении поезда по подъемам его потенциальная энергия увели­чивается за счет механической работы тягового электрического при­вода, а при замедленном движении поезда и за счет перехода час­ти его кинетической энергии в потенциальную. Движение поезда по спускам сопровождается уменьшением запасенной потенциаль­ной энергии. При этом в зависимости от конкретных условий движения и режимов работы локомотивов потенциальная энергия по­езда может переходить в кинетическую (ускоренное движение), расходоваться на преодоление сил сопротивления движению и га­ситься в механических тормозах.

Кинетическая энергия поезда пропорциональна квадрату ско­рости движения и его приведенной массе. При ускоренном движе­нии поезда на любых элементах профиля пути она увеличивается за счет механической работы тягового электрического привода, а во время движения по спускам – и за счет перехода потенциаль­ной энергии в кинетическую. При замедленном движении поезда на выбеге его кинетическая энергия расходуется на преодоление сил сопротивления движению. В случае движения на подъемах она мо­жет переходить в потенциальную энергию поезда. При механическом торможении поезда оставшаяся часть кине­тической энергии гасится в тормозах. После прохождения по­ездом участка между двумя остановками его кинетическая энергия равна нулю.

Расход топлива зависит от полезной механической работы тягового электрического привода, затрачен­ной на передвижение поезда. Одним из важнейших факторов, влияющих на объем механической работы тягового элек­трического привода, является режим ведения поезда на участке. Поэтому целесообразна оценка влияния элементов режима веде­ния поезда на отдельные составляющие механической работы тя­гового электрического привода локомотива и соответствующие им значения расхода топлива. Она существенно помогает в отыскании резервов экономии топ­лива и определении рациональных путей их практического исполь­зования.

3.2. Влияние режимов вождения поездов на расход топлива

Связь режима ведения поезда и расхода топлива обусловлена: во-первых, зависимостью выполненной полезной механической ра­боты от режима ведения поезда; во-вторых, присущей первичному двигателю – дизельной установке – зависимостью его эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала, т. е. от положения рукоятки контрол­лера управления; в-третьих, зависимостью к. п. д. главного генера­тора и тягового электрического привода от режимов их работы, также задаваемых контроллером управления.

Для определения расхода топлива на перемещение поезда по участку используют паспортные зависимости расхода топлива ло­комотивом конкретного типа за 1 мин (Gт, кг/мин) от скорости движения и положения рукоятки контроллера управления, приве­денные в ПТР. Суммарный расход топлива на перемещение поез­да складывается из расхода топлива при работе дизельной установ­ки под нагрузкой (режим тяги) и расхода топлива при работе ди­зельной установки на холостом ходу (режим выбега или механиче­ского торможения).

Экономичность ведения поезда на участке характеризуется пол­ным или удельным, например, отнесенным к массе поезда, расхо­дом топлива. Однако, чтобы сравнить влияние различных режимов ведения поезда по одному и тому же участку пути, следует анали­зировать удельный расход топлива, определяемый как отношение полного расхода топлива к полезной механической работе тягово­го электрического привода локомотива, затраченной на перемеще­ние поезда по участку.

Оценка влияния элементов режима ведения поезда на расход топлива позволяет наметить пути его сокращения и тем самым сформировать рациональный режим ведения поезда при заданном времени хода по участку. Для этого представляется целесообраз­ным в дальнейшем анализировать соотношения, связывающие пол­ные или удельные значения расхода топлива, и основные состав­ляющие механической работы тягового электрического привода ло­комотива.