Тяговые расчёты для тепловозов 3ТЭ10М на участке Мароканд - Каттакурган Узбекской железной дороги

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты тягового расчёта для трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых тепловозов 3ТЭ10М на реальном участке Узбекской железной дороги. Получены значения кинематических параметров движения грузовых поездов с разной массой состава без остановок и с остановками на раздельных пунктах. Рекомендуется использовать для оценки эффективности локомотивов тепловозного парка и в работе специалистов цеха эксплуатации локомотивного депо Бухара АО «Ўзбекистон темир йўллари».

ABSTRACT

The results of traction calculation for three-section mainline (train) freight 3TE10M diesel locomotives on the real section of the Uzbek railway are presented. The values of the kinematic parameters of the movement of freight trains with different mass of the train without stops and with stops at separate points are obtained. It is recommended to use it to assess the efficiency of locomotives of the diesel locomotive fleet and in the work of the specialists of the operation department of the Bukhara locomotive depot of "Uzbekiston temir yullari" JSC.

Ключевые слова: грузовой поезд, тепловоз, участок, скорость, расчёт, анализ, холмисто -  горный, перегон, профиль, железная дорога.

Данные исследования авторы проводили одновременно и параллельно с работами [1;2], поэтому цель и методика настоящих исследований приняты аналогичными им. Отличием является только объект исследования - трёхсекционные магистральные (поездные) грузовые тепловозы серии 3ТЭ10М.

Основные конструктивные особенности тепловозов 3ТЭ10М и характеристика профиля пути заданного (принятого) холмисто – горного участка Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги подробно освещены в [6;2].

Поставленная цель исследования реализуется посредством выполнения тягового расчёта, основу которого составляет графическое интегрирование дифференциального уравнения движения поезда [3]. На рис. 1 приведена тяговая характеристика исследуемого тепловоза 3ТЭ10М для 15-й (номинальной) позиции контроллера машиниста. Значения удельных равнодействующих сил грузового поезда различной массы составов (Q = 2500…3500т) и одинакового числа осей (m = 200 осей) в составе на разных режимах ведения его исследуемыми трёхсекционными магистральными (поездными) грузовыми тепловозами 3ТЭ10М представлены в табл. 1 и табл. 2.

Рисунок 1. Тяговая характеристика тепловоза 3ТЭ10М

По данным табл. 1 и табл. 2 строим диаграммы удельных равнодействующих (ускоряющих и замедляющих) сил грузовых поездов для разных режимов ведения их исследуемыми тепловозами и далее, опираясь на рекомендации [3,4], выполняем построение кривой скорости движения и времени хода поезда на заданном участке счёта (см. рис. 2 – рис. 4). Согласно [5], используем принцип максимального использования мощности и тягово-эксплуатационных качеств (свойств) локомотива – для тепловоза 3ТЭ10М соответствует работе дизель - генераторной установке под нагрузкой на 15-й номинальной позиции контроллера машиниста на полном поле (ПП), первой (ОП1) и второй (ОП2) ступенях ослабления поля тяговых электродвигателей, а также наибольшей кинетической энергии движения поезда при прохождении им каждого элемента профиля пути заданного участка железной дороги.

Таблица 1.

Удельные равнодействующие силы поезда в режиме тяги, тепловозы 3ТЭ10М

В табл. 1 и табл. 2 условные обозначения приняты аналогично [1]: 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.

Таблица 2.

Удельные равнодействующие силы поезда в режиме

холостого хода и торможения, тепловозы 3ТЭ10М 

На рис. 2 – рис. 4 представлены различные фрагменты скорости V(S) движения и времени t(S) хода грузового поезда, построенные для трёх вариантов режимов ведения его исследуемыми тепловозами 3ТЭ10М на реальном, холмисто - горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, опираясь на рекомендации [3,4] и исследования [1].

Рисунок 2. Первый вариант тягового расчёта для тепловоза 3ТЭ10М на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, Q₁ = 2500 т

На рис. 2 – рис. 4 аналогично [1] обозначено: 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 – путь и время замедления при торможении на промежуточной и конечной станциях; S_разг и ∆t_разг – путь и время разгона при трогании поезда с места на промежуточной и конечной станциях; ТД– тормоза действуют и ТО - тормоза отпущены.

Рисунок 3. Второй вариант тягового расчёта для тепловоза 3ТЭ10М на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, Q₂ = 3000 т

Рисунок 4. Третий вариант тягового расчёта для тепловоза 3ТЭ10М на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, Q₃ = 3500 т

В табл. 3 приведены значения, в том числе средние, кинематических параметров движения грузовых поездов и трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых тепловозов 3ТЭ10М на реальном, холмисто - горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги без остановок и с остановками на промежуточных станциях, разъездах и раздельных пунктах.

На рис. 5 показана динамика усреднённых значений кинематических параметров движения грузовых поездов и перевозочной работы трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых тепловозов 3ТЭ10М на холмисто - горном участке Мароканд - Каттакурган Узбекской железной дороги по обоим (двум) видам движения грузовых поездов в зависимости от изменения их массы составов, где по оси ординат обозначено: V_т – техническая скорость движения; время хода поезда по перегонам участка - общее t_х, в режимах тяги t_т и холостого хода, торможения t_xx,т.

Таблица 3.

Показатели перевозочной работы тепловозов 3ТЭ10М

на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги 

Усреднённые значения кинематических параметров движения грузовых поездов и перевозочной работы локомотивов дизельной тяги по обоим видам движения на участке Мароканд – Каттакурган АО «Ўзбекистон темир йўллари» - среднеарифметические величины в выбранном (принятом) нами интервале изменения массы составов (от Q₁ = 2500 т до Q₃ =3500 т) грузового поезда.

Графические зависимости на рис. 5 - номограмма, по которой, не производя конкретных вычислений, можно будет сразу получить усреднённые значения кинематических параметров движения грузовых поездов и исследуемых локомотивов дизельной тяги на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги в принятом нами диапазоне изменения массы состава для любой другой i-й массы состава грузового поезда.

Рисунок 5. Усреднённые кинематические параметры движения грузовых поездов на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги

Анализ данных табл. 3 и графических зависимостей на рис. 5 показывает, что для средних значений кинематических параметров движение исследуемых грузовых поездов на реальном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги с холмисто - горным профилем пути, организованное без остановок на промежуточных станциях, по отношению к движению с остановками на них, обеспечивает:

• уменьшение общего времени хода поезда на 7,91 мин с увеличением технической скорости движения на 9,31 км/ч;
• значения долей движения на режимах тяги в 27,21 процента, а холостого хода и торможения в 72,79 процента;
• уменьшение доли движения в режиме тяги и увеличение доли движения в режимах холостого хода и торможения, приблизительно, на 4,98 процента.

Динамика усреднённых значений кинематических параметров движения грузовых поездов на холмисто горном участке Мароканд – Каттакурган, которая представлена на рис. 5 показывает, что увеличение массы состава грузового поезда с Q₁ = 2500 т до Q₃ = 3500 т приводит к следующему:

• техническая скорость движения поезда уменьшается, а общее время хода поезда по перегонам увеличивается, соответственно, на 2,38 км/ч и на 1,6 мин;
• время хода поезда общее, по участку и в режиме тяги увеличивается, соответственно, приблизительно на 2,94 и 14,22 процента, при среднем времени хода поезда в режиме холостого хода и торможения равном 38,72 мин.

Кроме этого, установлено, что средняя расчётная величина технической скорости движения для двух (обоих) видов движения и общего времени на разгон – замедление, а также среднее усреднённая величина в режиме тяги для тепловозов 3ТЭ10М и тепловозов UzTE16M3 [1] имеют одинаковые значения.

Таким образом, в результате проведённых исследований авторами обоснованы кинематические параметры движения грузового поезда различной массы составов и перевозочной работы трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых тепловозов серии 3ТЭ10М с учётом динамики изменения вышеупомянутых параметров в зависимости от вида движения грузовых поездов, которые достаточно хорошо согласуются с результатами аналогичных исследований [1-3 и другие].

Упомянутые кинематические параметры могут быть использованы при разработке режимных карт вождения грузовых поездов и нормировании расхода натурного дизельного топлива трёхсекционными магистральными (поездными) тепловозами серии 3ТЭ10М на холмисто - горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, а также для оценки энергетической эффективности магистральных (поездных) локомотивов дизельной тяги в реальных условиях эксплуатации.

Результаты исследования можно рекомендовать в качестве базовых параметров в работе специалистов цеха эксплуатации локомотивного депо Бухара АО «Ўзбекистон темир йўллари».

Список литературы:

1. 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/10609 (дата обращения: 06.08.2020).
2. Аблялимов О. С. Тяговые расчёты для электровозов 3ВЛ80^С 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/10610 (дата обращения: 06.08.2020).
3. Аблялимов О. С. Основы управления локомотивов [Текст] / О. С. Аблялимов, Э. С. Ушаков // Учебник для профессиональных колледжей железнодорожного транспорта. – Ташкент: «Davr», 2012. – 392 с.
4. Деев В. В. Тяга поездов [Текст] / В. В. Деев, Г. А. Ильин, Г. С. Афонин // Учебное пособие для вузов. – М.: Транспорт, 1987. – 264 с.
5. Правила тяговых расчётов для поездной работы [Текст] / Всесоюзный научно – исследовательский институт железнодорожного транспорта. – М.: Транспорт, 1985. – 287 с.
6. Тепловозы 2ТЭ10М и ЗТЭ10М: Устройство и работа [Текст] / С. П. Филонов, А. Е. Зиборов, В. В. Ренкунас и др.- М.: Транспорт, 1986. - 288 с.