Использование мощности локомотивов по условиям сцепления колес с рельсами и нагреванию электрических машин. Влияние режимов вождения поездов на использование электроэнергии или топлива, страница 14

Для анализа объема механической работы А'0> совершенной при этих двух режимах ведения поезда, достаточно сравнить средне­взвешенные по пути v и времени v значения скорости на отрезке s'. Преобразуем формулу для v следующим образом:

где v2 — средневзвешенное по времени значение квадрата скоро­сти.

Взяв отношение величин v и у, получим v/v = v2/(v)2'^l, т, е. v~^v. Полученное неравенство основано на известном из математи­ки положении о том, что среднее значение квадрата величины боль­ше квадрата среднего значения величины или равно ему. Это не­равенство доказывает положение, что механическая работа А0Г- по преодолению основного сопротивления при равномерном движении на отдельных отрезках s/ участка пути достигает минимального значения в случае равенства скоростей движения на этих отрез­ках, т. е. при ликвидации неравномерности скорости движения на участке пути в целом.

Следует отметить, что приведенное доказательство, хотя и по­лучено достаточно простым и наглядным способом, не единственно возможное. Эту же задачу часто решают с применением математических методов оптимизации, например, используя принцип макси­мума Понтрягина, метод динамического программирования и т. д. Механическую работу А0", затраченную на преодоление основ­ного сопротивления на отрезках участка пути с ускоренным или замедленным движением, можно определить по формулам для А0', считая, что число п отрезков st с равномерным движением, но раз­ной скоростью велико, а их длина очень мала. При этом величина

 представляет собой длину участка пути, на котором проис­ходит изменение скорости. Таким образом, работа, Дж,

'Г ft                                                    _            _

А0 = 1000 g (mp+mq) ^ s] (a-\- bvj-\- cv*),

где k — число изменений скорости поезда на участке; s/' — длина отрезка участка пути, на котором происходит изменение скорости, км; vj — средневзвешенное по пути значение скорости на участке разгона или замедления поезда, определяемое как частное от де­ления площади под кривой скорость — путь на длину пути, на ко­тором происходит разгон или замедление, км/ч; v/2 — средневзве­шенное по пути значение квадрата скорости на участке разгона или замедления поезда, км22.

Для упрощения расчетов часто условно принимают значения п] приблизительно на 30% меньше начальной скорости при замед­ленном движении и соответственно конечной скорости при уско­ренном движении. Полученные значения возводят в квадрат и по­лучают величину v2.

Удельная механическая работа по преодолению основного со­противления движению при ускоренном или замедленном движении поезда, Дж/(т-км),

где sH=Ss/' — длина участков пути с неравномерным движением./'-I

Из полученного для А0" выражения видно, что механическая ра­бота -уменьшается при сокращении длины пути, на котором проис­ходит изменение скорости. Следовательно, предпочтительны изме­нения скорости с наибольшими возможными ускорениями или замедлениями поезда. С другой стороны, зависимость А0 от сред­невзвешенных значений скорости и ее квадрата также подтверж­дает целесообразность сокращения неравномерности скорости дви­жения поезда для уменьшения механической работы по преодоле­нию основного сопротивления движению.

Полная механическая работа по преодолению основного сопро­тивления движению, равная сумме А0' и А0", обычно составляет значительную часть общей механической работы Лм тягового элек­трического привода при высоких скоростях на участках с преиму­щественно равнинным профилем пути. Механическая работа Л0 зависит от скорости движения и, следовательно, от заданного вре­мени хода поезда по участку.

Вредными называют такие спуски на участке пути, на кото­рых по условиям безопасности движения необходимо применять регулировочное торможение для поддержания скорости поезда на уровне максимально разрешен­ной. Началом вредного спуска bui (рис. 10) считают то место уклона, где скорость поезда достигает максимально допустимого значения Umax, что вызывает необходимость применения регулиро­вочного торможения. Вредный спуск заканчивается там (точка Вк), где крутизна уклона меньше численного значения основного удельного сопротивления движению, соответствующего максималь­но разрешенной скорости поезда, или равна ему. Длина вредного спуска зависит от скорости подхода к участку пути, где располо­жен этот спуск. Так, при снижении скорости подхода с 1>щ до ин2 длина вредного спуска уменьшается с sbi до sB2.

Потери механической энергии Лтв в тормозах поезда при регу­лировочном торможении на вредных спусках определяются суммой произведений требуемой тормозной силы - на длину соответству-ющего вредного уклона s,-. Тормозную силу В,-, Н, определяют ис­ходя из поддержания средней скорости поезда на вредном спуске близкой к максимально допустимой по безопасности движения при механическом торможении:

Bi = g(ibi — 'w^)(mp^-mQ},

где ib,- — абсолютное значение i-ro вредного уклона, %о; его нахо­дят по спрямленному профилю пути с учетом уменьшения действи­тельного уклона из-за сопротивления от кривых; zwcp — среднее зна­чение основного удельного сопротивления движению поезда, Н/кН; его обычно определяют при скорости движения на 3—5 км/ч ниже максимально допустимой из-за механической неустойчивости харак­теристик механического тормоза.

Электрический тормоз локомотива имеет устойчивую характе­ристику, и его эффективность не зависит от времени, как это име­ет место при механическом торможении. Поэтому его применение при регулировочных торможениях позволяет поддерживать скорость поезда на вредных спусках практически неизменной и весьма близ­кой к максимально допустимой. В этом случае при расчете требу­емого значения Вг можно принять значение а)Ср, соответствующее максимальной допустимой скорости на вредном спуске.

Механическая энергия, Дж, потерянная в тормозах поезда при п вредных спусках на участке и одинаковой максимальной разре­шенной скорости:

Ап= 1000 g (mp-f mQ) ^ (*в« — адср) Si =

i=i