Использование мощности локомотивов по условиям сцепления колес с рельсами и нагреванию электрических машин. Влияние режимов вождения поездов на использование электроэнергии или топлива, страница 9

При движении по подъему скорость движения падает по мере использования кинетической энергии, а ток тяговых двигателей воз­растает, однако переходить на низшие позиции необходимо только при достижении током тяговых двигателей, а следовательно, и си­лой тяги локомотива предельных значений. Чтобы предотвратить боксование колесных пар, необходимо своевременно подавать песок в зону контакта колес и рельсов. Если после перехода на низшие позиции ослабления возбуждения скорость движения поезда про­должает уменьшаться, нужно переходить на полное или нормаль­ное возбуждение. В случаях когда после перехода со ступеней ос­лабленного возбуждения на полное или нормальное скорость дви­жения поезда продолжает снижаться, а нагрузка вновь достигает предельных значений, допускается кратковременный переход на по­следовательно-параллельное соединение тяговых двигателей для электровозов постоянного тока или на более низкую позицию для электровозов переменного тока. При тепловозной тяге в таких слу­чаях разрешается движение со скоростью ниже расчетной. Движе­ние поезда в таких условиях в соответствии с ПТР не должно до­пускаться на протяжении более 500 м.

Зачастую элементы профиля пути с трудными подъемами чере­дуются с элементами профиля меньшей крутизны. Такие места сле­дует использовать для повышения скорости движения поезда и на­копления кинетической энергии. Для этого целесообразно переходить на более глубокое ослабление возбуждения или высокие по­зиции регулирования.

Подобные условия движения в конце подъема могут оказаться рациональными с точки зрения экономии электрической энергии и топлива в том случае, если после подъема расположена станция, на которой предусмотрена остановка поезда, или вредный спуск. Тогда снижение потерь энергии в тормозах при последующем торможении позволит получить некоторую экономию топливно-энерге­тических ресурсов. Изложенные рекомендации наиболее эффектив­ны при разработке рациональных режимов вождения поездов по преодолению подъемов сравнительно небольшой протяженности.

Рассмотрим кривые изменения скорости движения и тока элек­тровоза ВЛ23 (рис. 3, а), полученные при ведении поезда массой 3300 т по подъему длиной свыше 6 км. Для того чтобы использо­вать кинетическую энергию при преодолении подъема, предшествующий ему элемент 1 профиля (спуск 4,1%о) был преследован с током при 3-й ступени ослабления возбуждения. В результате этого к началу подъема поезд развил максимально допускаемую скорость — около 80 км/ч.

При следовании по подъему (элементы 2 и 3) началось сниже­ние скорости движения и соответствующее нарастание тока. Реали­зация больших значений силы тяги сопровождалась систематической подачей песка под колеса. Элемент 4 с меньшей крутизной подъема был использован для повышения скорости движения и соз­дания запаса кинетической энергии. При движении по элементу 5 и токе около 1400 А машинист постепенно снижал ступени ослаб­ления возбуждения, и последний километр тяговые двигатели ра­ботали в режиме полного возбуждения.

На рис. 3, 6 показано изменение уровня кинетической энергии, которой обладал поезд при движении по подъему, а на рис. 3, в — соответствующее изменение силы инерции. Как видно из этих ри­сунков, при увеличении скорости движения сила инерции отрица­тельна и действует против направления движения, задерживая на­растание скорости (участки а—б, в—г, д—е), а при снижении ско­рости она положительна (участки б—в и г—д) и направлена по движению, складываясь с силой тяги. Таким образом, использова­ние силы инерции позволило развивать несколько меньшую силу тяги и облегчить условия работы тяговых двигателей при движе­нии по подъему.

Другим примером может служить сопоставление результатов двух опытных поездок (рис. 4 и 5), выполненных с электровозом ВЛ60^К на перегоне с затяжным подъемом крутизной до 10,7°/оо, где масса поезда ограничена по условиям сцепления колес с рельсами (движение справа налево).

Тяговые расчеты показывают, что для движения поезда массой 3600 т с установившейся скоростью по подъему 10,7°/оо (264—267 км) необходима сила тяги не менее 458950 Н. Расчетная сила тяги электровоза ВЛ60^К, ограниченная сцеплением колес с рельсами, по тя­говым характеристикам составляет 364807 Н. Таким образом, сила тяги, необходимая для движения поезда по наиболее трудному подъему рассматриваемого перегона, на 94 143 Н превышает огра­ничение силы тяги электровоза ВЛ60^К по сцеплению. Эта «недостаю­щая» сила тяги может быть получена за счет кинетической энергии поезда, т. е. за счет силы инерции поезда при его замедленном дви­жении по подъему. Результаты расчетов, хорошо совпавшие с опытными данными, показывают, что замедление поезда при этом должно составлять около 3,7 км/ч в 1 мин. В связи с этим в про­цессе проведения опытных поездок был разработан и проверен ре­жим ведения поезда, отвечающий условиям профиля и тяговым свойствам электровоза ВЛ60^К. Этот режим (рис. 5) предусматрива­ет интенсивный разгон после трогания со станции и использование площадки на 264-м километре для повышения скорости движения поезда до 48—50 км/ч и последующее движение по наиболее труд­ному подъему перегона, расположенному за указанной площадкой, с фактически постоянным замедлением 3,8 км/ч в 1 мин.

Опытная поездка № 1 (см. рис. 4) с поездом массой 3200 т по­казательна недостаточным разгоном поезда после отправления со станции; в связи с этим скорость при движении до 263-го километ­ра не превышала 30 км/ч. На 263-м километре ток двигателей и си­ла тяги электровоза достигли соответствующих ограничений по сцеплению колес с рельсами. Хотя на 264-м километре сделан переход с 21-й на 25-ю позицию, однако расположенная здесь площадка была использована для повышения кинетической энергии поезда недостаточно, так как на 264—265-м километрах произошло значи­тельное снижение тока (до 380 А) и силы тяги двигателей. Подъем крутизной 10,7%о на 265—267-м километрах  пройден   с примерно установившейся скоростью 31—32 км/ч, т. е. без использования ки­нетической энергии поезда; ток двигателей и сила тяги электровоза практически достигли расчетных ограничений по сцеплению. Таким образом, основной недостаток режима ведения поезда в этой поезд­ке и несоответствие теоретическому (расчетному) режиму состоит в. недостаточно интенсивном разгоне поезда «а 261-м и 262-м кило­метрах и недоиспользовании площадки на 264-м километре для по­вышения скорости движения (кинетической энергии поезда).