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 (электрическом — рекуперативном или реостатном и механическом) механическая энергия движущегося поезда преобразуется в электрическую или 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 электрических или 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 электрическом и механическом торможении поезда оставшаяся часть кинетической энергии гасится в тормозах. Значительная часть механической работы тягового электрического привода локомотива направлена на приобретение поездом требуемой кинетической энергии для поддержания заданной скорости. После прохождения поездом участка между двумя остановками его кинетическая энергия равна нулю.
Расход электроэнергии или топлива зависит как от полезной механической работы тягового электрического привода, затраченной на передвижение поезда, так и от потерь энергии при ее преобразовании звеньями привода локомотива. 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 электроэнергии или топлива. Она существенно помогает в отыскании резервов экономии электроэнергии или топлива и определении рациональных путей их практического использования.
7. Влияние режимов вождения поезда на составляющие механической работы
В режим ведения поезда обычно входят следующие элементы:
пуск, включающий разгон поезда до выхода на выбранную ходовую характеристику локомотива;
движение под током (при включенных тяговых двигателях) на ходовых позициях контроллера машиниста;
выбег — движение при выключенных тяговых двигателях;
регулировочное торможение — подтормаживание поезда на крутых спусках для поддержания его скорости на заданном уровне;
торможение для снижения скорости перед предупредительными сигналами и остановками.
Режим ведения поезда можно характеризовать, с одиой стороны, скоростью движения или ее изменением во времени, а с другой— затратами электроэнергии или топлива, которые зависят как от полезной механической работы тягового электрического привода, затраченной на движение поезда, так и от потерь энергии при ее преобразовании звеньями привода локомотива.
Элементы режима ведения поезда, связанные с выполнением механической работы тяговым электрическим приводом по передвижению поезда (пуск, движение под током), в зависимости от соотношения силы тяги и сопротивления движению направлены на увеличение механической энергии поезда или поддержание ее неизменной. При движении на выбеге, подтормаживании на крутых спусках и торможении поезда для снижения скорости приобретенная поездом механическая энергия частично или полностью теряется. Кинетическая энергия поезда в начале и конце участка пути равна нулю. Поэтому результирующую механическую работу тягового электрического привода на заданном участке пути можно представить в виде суммы составляющих:
Л и ==Л„э "Т"ЛКр "Т •"о Т" Лтв "Т~ЛТС,
где Лпэ, ЛКр, Л0— механическая работа, затраченная соответственно на изменение потенциальной энергии поезда, на преодоление сил сопротивления движению от кривых и сил основного сопротивления движению поезда; Лтв, Лтс — механическая энергия, потерянная в тормозах соответственно при регулировочных торможениях на вредных спусках, при торможении поезда для снижения скорости движения и остановки.
Механическая работа Л.пэ, затраченная на изменение потенциальной энергии поезда, определяется массой поезда и разностью высот над уровнем моря АЯ конца Нк и начала Ян участка пути, т. е. равна разности значений его потенциальной энергии в конце и начале участка. Величину АЯ, м, определяют на основании профиля пути конкретного участка как алгебраическую сумму изменений высоты поезда над уровнем моря при движении по всем п подъемам и k спускам:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.