Тяговые расчёты для электровозов 3ВЛ80С на участке Мароканд - Каттакурган Узбекской железной дороги

АННОТАЦИЯ

Представлены результаты тягового расчёта для трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80^С на реальном, холмисто - горном участке Узбекской железной дороги при движении грузовых поездов без остановок и с остановками на промежуточных станциях, разъездах и раздельных пунктах. Обоснованы кинематические параметры движения грузового поезда разной массы состава и магистральных (поездных) грузовых локомотивов электрической тяги на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги с холмисто - горным профилем пути, которые представлены в виде графических зависимостей и табличных данных. Результаты исследований рекомендуются специалистам цеха эксплуатации локомотивного депо Бухара АО «Ўзбекистон темир йўллари» при разработке мероприятий по экономии расхода электрической энергии на тягу поездов.

ABSTRACT

The paper presents the results of traction calculations for three-section mainline (train) freight 3VL80^S electric locomotives on a real, hilly - mountainous section of the Uzbek railway when freight trains move without stops and with stops at intermediate stations, sidings and separate points. The kinematic parameters of the movement of a freight train of different mass of a train and mainline (train) freight locomotives of electric traction on the Marokand - Kattakurgan section of the Uzbek railway with a hilly - mountainous track profile are substantiated, which are presented in the form of graphical dependencies and tabular data. The research results are recommended to the specialists of the operation department of the Bukhara locomotive depot of «Ozbekiston temir yullari» JSC when developing measures to save electricity consumption for train traction.

Ключевые слова: оценка, результат, грузовой поезд, движение, электровоз, железнодорожный путь, участок, метод, скорость, расчёт, подвижной состав, анализ, холмисто -  горный, обоснование, перегон, профиль, железная дорога.

Введение. В настоящее время, проблема повышения эффективности использования тягового электрического подвижного состава, опираясь на реальные условия организации железнодорожных перевозок различных по структуре, типу, виду и содержанию грузов на разных по сложности  участках Узбекской железной дороги, является весьма востребованной и актуальной.

Сотрудники кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» совместно со специалистами линейных предприятий локомотивного комплекса узбекских железных дорог принимают активное и повсеместное участие в исследованиях, направленных на повышение эффективности  использования электровозного парка локомотивов АО «Ўзбекистон темир йўллари» в условиях эксплуатации.

Постановка задачи исследования. Целью настоящих исследований является обоснование кинематических параметров движения грузовых поездов и магистральных (поездных) грузовых локомотивов электрической тяги – электровозов переменного тока на реальном участке узбекских железных дорог.

Объект исследования составляют трёхсекционные магистральные (поездные) грузовые электровозы 3ВЛ80^С и спрямлённый профиль пути реального, холмисто – горного участка Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги.

Предметом исследования являются кинематические параметры движения грузовых поездов с разной массой составов и постоянным числом осей в составе, и вышеупомянутых электровозов 3ВЛ80^С.

Поставленная цель исследования реализуется с помощью выполнения тягового расчёта, основе которого составляет графическое интегрирование дифференциального уравнения движения поезда [8]. Для этого, разрабатываются математические модели ведения грузового поезда электровозами 3ВЛ80^С, составляются таблицы удельных равнодействующих сил поезда для режимов тяги, холостого хода и торможения и по ним строятся соответствующие диаграммы, а затем, опираясь на рекомендации [7,1], выполняются построения кривых тока, скорости движения и времени хода поезда на заданном участке счёта. Причём, следует отметить, соблюдается принцип максимального использования мощности и тягово-эксплуатационных качеств (свойств) локомотива, а также достижения наибольшей кинетической энергии движения поезда при прохождении им каждого элемента профиля пути заданного участка железной дороги [9]. Обозначенный выше принцип для электровозов 3ВЛ80^С - номинальная 33-я позиция главного контроллера машиниста на второй ступени ослабления поля тяговых электродвигателей в сочетании с режимами холостого хода и служебного торможения.

В табл. 1 и табл. 2 приведены численные значения удельных равнодействующих сил грузового поезда разной массы составов (Q = 2500…3500т) при одинаковом количестве осей m = 200 осей на режимах тяги, холостого хода и служебного торможения для исследуемых трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых локомотивов электрической тяги – электровозы 3ВЛ80^С.

По данным табл. 1 и табл. 2 были построены диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих сил грузовых поездов для таких электровозов.

Таблица 1.

Удельные равнодействующие силы поезда для режима тяги,

локомотивы электрической тяги - электровозы 3ВЛ80^С

В табл. 1 и табл. 2 обозначено [4]: V – скорость движения поезда, F_к – касательная сила тяги исследуемого тепловоза, w׳₀ и w"₀ – соответственно, удельное основное сопротивление движению тепловоза и состава (вагонов), w₀ - удельное основное сопротивление движению поезда, f_к – удельная касательная сила тяги исследуемого тепловоза, f_к - w₀ – удельная равнодействующая сила поезда в режиме тяги, w_х - удельное основное сопротивление движению тепловоза на холостом ходу, φ_кp – расчётный коэффициент трения тормозной колодки о колесо, b_т – удельная тормозная сила поезда, w_ох – удельная равнодействующая сила поезда на холостом ходу, w_ох+0,5b_т - удельная равнодействующая сила поезда при служебном торможении; w_ох+b_т = удельная равнодействующая сила поезда при экстренном торможении.

Таблица 2.

Удельные равнодействующие силы поезда для режима холостого хода

и торможения, локомотивы электрической тяги - электровозы 3ВЛ80^С 

Основные конструктивные особенности трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80^С и характеристика каждого конкретного элемента профиля пути заданного, реального, холмисто – горного участка Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, имеющего четыре перегона – Мароканд – Джума, Джума – Нурбулак, Нурбулак – Зиёвуддин и Зиёвуддин – Каттакурган, освещены в [2,3].

Результаты исследования и их анализ. Фрагменты кривых тока (верхняя часть рисунков), скорости V(S) движения и времени t(S) хода грузового поезда, построенные для электровозов 3ВЛ80^С на исследуемом, реальном, холмисто – горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги с учётом рекомендаций [7,8] и исследований [1], представлены на рис. 1 – рис. 3.

Рисунок 1. Фрагмент тягового расчёта для электровоза 3ВЛ80^С на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, Q₁ = 2500 т

Рисунок 2. Фрагмент тягового расчёта для электровоза 3ВЛ80^С на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, Q₂ = 3000 т

На рис. 1 – рис. 3 приняты следующие условные обозначения [4]: станции - отправления (Мароканд), промежуточная (Джума, Нурбулак) и прибытия (конечная, Каттакурган); V(S) и t(S) – кривые скорости движения и времени хода поезда на проход, и с учётом остановки на промежуточной и конечной станциях; S_зам и ∆t_зам, S_разг и ∆t_разг – путь и время, соответственно, замедления при торможении  и разгона при трогании поезда с места на промежуточной и конечной станциях; ТД – тормоза действуют и ТО - тормоза отпущены.

Рисунок 3. Фрагмент тягового расчёта для электровоза 3ВЛ80^С на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, Q₃ = 3500 т

Значения кинематических параметров движения грузовых поездов и трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов серии 3ВЛ80^С, средние и усреднённые значения этих параметров на участке Мароканд – Каттакурган для двух (обоих) видов движения приведены в табл. 3.

Усреднённые значения кинематических параметров движения грузовых поездов и перевозочной работы локомотивов электрической тяги на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги - это среднеарифметические величины в принятом (выбранном) нами интервале изменения массы составов (от Q₁ = 2500 т до Q₃ =3500 т) грузового поезда.

Анализ данных табл. 3 показывает: для средних значений кинематических параметров движение исследуемых грузовых поездов на реальном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги с холмисто - горным профилем пути без остановок на промежуточных станциях Джума, Нурбулак и Зиёвуддин, по отношению к движению с остановками на них, обеспечивает:

• уменьшение общего времени хода поезда на 4,46 мин с увеличением технической скорости движения на 6,37 км/ч;
• значения долей движения на режимах тяги в 17,63 процента, а холостого хода и торможения в 82,37 процента;
• уменьшение доли движения в режиме тяги и увеличение доли движения в режимах холостого хода и торможения, приблизительно, на 1,47 процента.

Таблица 3.

Некоторые показатели эффективности локомотивов электрической

тяги на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги 

Помимо этого, численные значения некоторых кинематических параметров движения исследуемых грузовых поездов и трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80^С на реальном, холмисто - горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги с третьим типом профиля пути [5] составляют:

• среднее расчётное значение технической скорости движения для обоих (двух) видов движения не превышает (равно) 72,45 км/ч;
• среднее расчётное значение общего времени на разгон – замедление соответствует, приблизительно, 1,49 минутам;
• среднее усреднённое значение в режиме тяги равняется 18,39 процентам, а на режимах холостого хода и торможения – 71,61 процента.

Таким образом, на этом этапе проведённых исследований были получены кинематические параметры движения грузового поезда разной массы составов (Q = 2500…3500т) с одинаковым количеством осей (m = 200 осей), а также перевозочной работы трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80^С и динамика изменения вышеупомянутых параметров с учётом вида движения грузовых поездов.

Заключение. Полученные кинематические параметры движения грузовых поездов на холмисто – горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги хорошо согласуются с результатами исследований [2,3,4,6 и другие] и рекомендуются для внедрения в практику работы цеха эксплуатации локомотивного депо Бухара АО «Ўзбекистон темир йўллари».

Результаты исследований могут быть использованы при разработке мероприятий по экономному расходованию электрической энергии на тягу поездов и оценке тягово – энергетической эффективности магистральных (поездных) локомотивов электрической тяги в эксплуатации.

Список литературы:

1. Аблялимов О. С. Основы управления локомотивов [Текст] /О. С. Аблялимов, Э. С. Ушаков // Учебник для профессиональных колледжей железнодорожного транспорта. – Ташкент: «Davr», 2012. – 392 с.
2. Аблялимов О. С. Исследование перевозочной работы электровозов 3ВЛ80^С на холмисто – горном участке АО «Ўзбекистон темир йўллари» [Текст] / О. С. Аблялимов, // Научно - технический журнал «Вестник транспорта Поволжья» / Самарский гос. ун-т путей сообщения. – Самара, 2016. № 5 (59) – С. 15 – 22.
3. Аблялимов О. С. Исследование эффективности использования электрического тягового подвижного состава на холмисто – горном участке железной дороги [Текст] / О. С. Аблялимов // Научный журнал «Транспорт Азиатско – Тихоокеанского региона» / Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения. – Хабаровск, 2017. № 2 (11). – С. 6 – 10.
4. Аблялимов О. С. Тяговые расчёты для тепловозов UzTE16M3 на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги [Текст] / О. С. Аблялимов, Ж. Д. Ходжиев // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2020. № 8 (77). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9960.
5. Аблялимов О. С. Оценка эффективности перевозочной работы электровозов 3ВЛ80^С на участке Каттакурган – Навои Узбекской железной дороги [Текст] / О. С. Аблялимов, // Международный информационно-аналитический журнал «Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык» / Иркутский филиал Московского гос. тех. ун-та гражданской авиации. – Иркутск, 2018. № 4 (19). – С. 35 – 50.
6. Аблялимов О. С. Анализ перевозочной работы электровозов 3ВЛ80^С на участке Мароканд – Каттакурган в условиях эксплуатации» [Текст] / О. С. Аблялимов //Научный рецензируемый журнал «Автоматика на транспорте» / Петербургский гос. ун-т путей сообщения Императора Александра I. – Санкт - Петербург, 2017. Т. 3. № 2. – С. 216 – 234.
7. Деев В. В. Тяга поездов [Текст] / В. В. Деев, Г. А. Ильин, Г. С. Афонин // Учебное пособие для вузов. – М.: Транспорт, 1987. – 264 с.
8. Кузьмич В. Д. Теория локомотивной тяги [Текст] / В. Д. Кузьмич, В. С. Руднев, С. Я. Френкель // Учебник для вузов железнодорожного транспорта. – М.: Маршрут, 2005. – 448 с.
9. Правила тяговых расчётов для поездной работы [Текст] / Всесоюзный научно – исследовательский институт железнодорожного транспорта. – М.: Транспорт, 1985. – 287 с.