В течение десяти с лишним лет, прошедших со времени предыдущего издания учебника, коренным образом изменилась экономика нашей страны: ее основой стали рыночные отношения.
Переход железнодорожного транспорта на рыночные отношения потребовал повышения эффективности его работы, пересмотра экономических показателей, четкой организации движения, развития и полного использования техники железных дорог, реализации открывшихся возможностей увеличения прибыли и рентабельности всех служб и подразделений. В этих условиях перспективными направлениями повышения эффективности электрической тяги - основы грузовых перевозок на магистральных дорогах и пассажирского движения на всей сети - являются ускорение научно-технического прогресса в области электроподвижного состава (э. п. с.) и систем тягового электроснабжения, разработка и внедрение новых технологий, способствующих, в частности, продлению срока службы эксплуатируемого э. п. с, полное использование тяговых и тормозных свойств, заложенных при проектировании и постройке, обеспечение надежности э. п. с, высокого качества изготовления и ремонта, сокращение эксплуатационных расходов.
Быстрый рост цен на электроэнергию приводит к тому, что основной составляющей эксплуатационных расходов становится плата за электроэнергию, затрачиваемую на движение поездов. Поэтому ясно, как важно снижать расход электроэнергии. Это достигается поддержанием хорошего технического состояния э.п. с, что обеспечивает минимальное сопротивление движению, сокращение расхода электроэнергии на собственные нужды. Кроме того, снижению расхода электроэнергии способствуют эффективное использование рекуперативного торможения, а также широкое внедрение в практику эксплуатации поездов повышенной длины и применение локомотивными бригадами рациональных режимов вождения поездов.
Для решения этих актуальных задач нужны высококвалифицированные инженерные и научные кадры, способные не только совершенствовать эксплуатацию существующих технических устройств электрической тяги, но и создавать новые, более экономичные и надежные ее системы. Поэтому будущие специалисты должны изучить законы движения поезда, процессы реализации сил тяги и торможения, свойства и особенности устройств электрической тяги и, что очень важно, научиться анализировать взаимные связи происходящих в этих устройствах механических, электрических и электромагнитных процессов.
Иногда, пренебрегая взаимными зависимостями режимов работы устройств электрической тяги, пытаются решить вопросы повышения ее эффективности путем оптимизации работы каждого устройства в отдельности по независимым критериям, забывая при этом, что такая оптимизация не может дать наилучший результат для э. п. с. и систем электрической тяги в целом. Оптимальное решение можно получить, если исходить не из идеализированных процессов движения поезда, т. е. происходящих под действием постоянных во времени нагрузок при данном режиме, как это часто практикуется, а из реальных процессов с учетом как неизменных, так и случайных факторов. Только таким путем можно определить имеющиеся, но еще не раскрытые резервы электрической тяги, использование которых повысит се эффективность.
Детерминированные методы решения, т. е. однозначно определяющие процесс по исходным данным, должны быть дополнены при решении таких задач вероятностными и статистическими методами, позволяющими учесть влияние случайных факторов на ход процесса и его конечный результат, в нашем случае - на использование тяговых и тормозных свойств э.п.с. и расход электроэнергии на движение поездов. Дело в том, что многие случайные явления, например механические и электрические динамические процессы, проявляются только при движении э. п. с. и отсутствуют в статике и квазистатических условиях. Поэтому без современных методов вероятностных и статистических невозможно разработать эффективные меры по повышению использования э. п. с. Эти методы широко используются в передовых областях пауки и техники, применены они и в этом учебнике для решения практических задач электрической тяги.
Так, в развитие существующих представлений о природе сцепления колес локомотива с рельсами изложена энергетическая теория сцепления, основанная на анализе изменения случайных значений потенциальной энергии контактирующих микрочастиц материалов бандажа и рельса с учетом их шероховатости и состояния поверхностей. Такой подход к рассмотрению процессов сцепления позволил получить более четкое представление о фактических значениях силы сцепления в различных эксплуатационных условиях и разработать мероприятия по возможно полному ее использованию.
В отличие от расчета силы сцепления как произведения силы нажатия колеса на рельс и принятого заранее значения коэффициента сцепления при данной скорости движения локомотива показано, что значение силы сцепления определяется в каждый момент времени мощностью процесса сцепления контактирующих на опорной площадке микрочастиц материалов бандажа и рельса. Эта мощность зависит от числа таких частиц, их деформаций и скорости упругого смещения, а также от интенсивности изменения их потенциальной энергии и состояния рельсов и бандажей.
На основании полученных зависимостей установлены законы управления режимами движения локомотива, позволяющие реализовать нормально, без срыва сцепления, максимальные возможные в данных условиях значения силы сцепления. Показано, например, что при реализации локомотивами одинаковой мощности в момент окончания пуска, но с различной интенсивностью изменения силы тяги во время пуска эти локомотивы реализуют разные коэффициенты сцепления, вероятность которых различается в несколько раз. Приведены примеры расчета зависимостей использования силы сцепления от режимов работы локомотива. Представлены аналитические условия срыва сцепления в виде соответствующих детерминантов, раскрытие которых определяет моменты начала и координаты зарождения процессов срыва сцепления при тяге и юза при торможении.
Решение задач в вероятностной и статистической постановке немыслимо без применения ЭВМ, а в ряде случаев и их комплексов. Поэтому в отличие от предыдущего издания учебника, в котором алгоритмы решения были даны в отдельной главе, в настоящем издании они как логическое продолжение решений рассматриваемых задач даны в тех главах, к которым непосредственно относится содержание задач.
Уделено особое внимание комплексному решению вариантов тягово-экономических задач по обоснованию и выбору параметров э.п.с, условиям их эффективного использования, обеспечивающим минимум приведенных затрат.
Оглавление
Предисловие
Глава 1. Процесс движения поезда при электрической тяге
§ 1.1. Условия работы э.п.с. и устройств электроснабжения
§ 1.2. Уравнение движения поезда
§ 1.3. Режимы движения поезда
§ 1.4. Особенности движения длинносоставных поездов
§ 1.5. Взаимная связь режимов работы э.п.с. и системы электроснабжения
Глава 2. Сила теги электроподвижного состава
§ 2.1. Вращающий момент тягового двигателя, внутренние и внешние силы
§ 2.2. Образование силы тяги при абсолютно жестком колесе и рельсе
§ 2.3. Принципы оценки сил взаимодействия колеса и рельса в месте контакта
§ 2.4. Перераспределение сил в месте контакта под действием вращающего момента тяговых двигателей
§ 2.5. Кинематическое проскальзывание колес
Глава 3. Сцепление колес локомотива с рельсами
§ 3.1. Энергетические принципы расчета силы сцепления
§ 3.2. Методика расчета силы и коэффициента сцепления при тяге
§ 3.3. Процесс срыва сцепления
§ 3.4. Особенности сцепления в режиме торможения
Глава 4. Тягово-сцепные свойства электроподвижного состава в эксплуатации
§ 4.1. Причины нестабильности тягово-сцепных свойств э. п. с. . .
§ 4.2. Влияние внутренних причин на нестабильность тягово-сцепных
свойств э.п.с.
§ 4.3. Статистическая оценка коэффициента сцепления
§ 4.4. Влияние режимов пуска и торможения на использование сцепления
§ 4.5. Опытные данные и нормативные значения коэффициента
сцепления
§ 4.6. Мероприятия по улучшению сцепных свойств э. п. с.
Глава 5. Сопротивление движению поезда
§ 5.1. Силы сопротивления движения
§ 5.2. Опытные данные и расчетные зависимости основного сопротивления движению.
§ 5.3. Дополнительное сопротивление движению
§ 5.4. Мероприятия по уменьшению сопротивления движению
Глава 6. Торможение поезда
§ 6.1. Системы торможения
§ 6.2. Механическое торможение
§ 6.3. Движение поезда при механическом торможении
§ 6.4. Электромагнитные рельсовые тормоза
§ 6.5. Особенности режимов торможения длинносоставных поездов
Глава 7. Тяговые характеристики э. п. с. постоянного и однофазно-постоянного тока
§ 7.1. Классификация характеристик э.п.с. Особенности характеристик тяговых двигателей с различными системами возбуждения
§ 7.2. Расчет характеристик тяговых двигателей постоянного тока при изменениях напряжения и магнитного потока
§ 7.3. Требования к характеристикам тяговых двигателей
§ 7.4. Регулирование режимов тяги э.п.с. постоянного тока
§ 7.5. Характеристики э.п.с. постоянного тока с импульсным управлением
§ 7.6. Регулирование режимов тяги э. п. с. однофазно-постоянного тока
Глава 8. Тормозные свойства и характеристики э. п. с. постоянного и однофазно-постоянного тока в режиме электрического торможения
§ 8.1. Общие требования к системам электрического торможения
§ 8.2. Характеристики и свойства реостатного торможения э. п. с. постоянного и однофазно-постоянного тока
§ 8.3. Характеристики и свойства рекуперативного торможения э. п. с. постоянного тока. Принципиальные схемы рекуперации
§ 8.4. Особенности систем рекуперативного торможения э. п. с. однофазно-постоянного тока
Глава 9. Электроподвижной состав с бесколлекторными тяговыми двигателями
§ 9.1. Системы тяги с бесколлекторными тяговыми двигателями
§ 9.2. Тяговые и тормозные свойства э.п.с. с асинхронными тяговыми двигателями
§ 9.3. Тяговые и тормозные свойства э.п.с. с вентильными тяговыми двигателями
§ 9.4. Опыт создания э.п.с. с бесколлекторными тяговыми двигателями
Глава 10. Особенности систем наземного высокоскоростного электроподвижного состава
§ 10.1. Высокие скорости и нагрузки э.п.с.
§ 10.2. Скоростные электропоезда традиционной системы тяги
§ 10.З. Нетрадиционные системы высокоскоростного наземного
транспорта
§ 10.4. Характеристики систем подвешивания, тяги и торможения
§ 10.5. Сила тяги экипажа
Глава 11. Методы расчета скорости, пути и времени хода поезда
§11.1. Цель расчетов и исходные данные
§ 11.2. Методы расчета кривых движения поезда
§ 11.3. Принципы выполнения тяговых расчетов на ЭВМ
§ 11.4. Тормозные задачи
Глава 12. Проверка нагревания электротягового оборудования
§ 12.1. Исходные положения
§ 12.2. Особенности расчета тепловых параметров тяговых двигателей
§ 12.3. Определение температуры нагрева тяговых двигателей в эксплуатации
§ 12.4. Расчет превышения температуры при повторных рейсах
§ 12.5. Ориентировочная проверка использования мощности тяговых двигателей
Глава 13. Энергетика движения поезда
§ 13.1. Энергетические затраты на движение поезда
§ 13.2. Базовый метод планирования расхода электроэнергии
§ 13.3. Аналитический метод расчета расхода электроэнергии
§ 13.4. Графоаналитические методы определения и нормирования расхода электроэнергии
§ 13.5. Численные методы расчета и моделирование расхода электроэнергии
§ 13.6. Статистические методы определения и нормирования расхода электроэнергии
§ 13.7. Мероприятия по экономии электроэнергии на движение поездов
Глава 14. Выбор параметров, режимов движения и использование мощности электроподвижного состава
§ 14.1. Тягово-экономические расчеты и выбор параметров э.п.с.
§ 14.2. Выбор наивыгоднейших режимов движения поезда
§ 14.3. Определение массы грузовых поездов
§ 14.4. Влияние условий эксплуатации
§ 14.5. Вероятность реализации заданной массы грузового поезда
§ 14.6. Передовой опыт вождения поездов
Глава 15. Тягово-эксплуатационные испытания электроподвижного состава
§ 15.1. Назначение и классификация испытаний
§ 15.2. Стационарные испытания.
§ 15.3. Линейные испытания
§ 15.4. Методика испытаний по определению коэффициента сцеплення и сопротивления движению Э.П.С.
Список использованной и рекомендуемой литературы
Все книги по локомтивной тяге и тяговым расчетам
|
