8 Расчёт расхода топлива тепловозом на перемещение поезда

Определяем расход топлива , кг по следующей формуле:

Где – расход топлива за 1 мин при движении тепловоза на 15-ой позиции контроллера машиниста (ПКМ), кг/мин, по ПТР для двух секций 2ТЭ116 ;

– время движения тепловоза в режиме тяги на 15-ой ПКМ, мин, определяем по кривой времени = 59 мин;

– расход топлива за 1 мин при движении тепловоза на холостом ходу и в режиме торможения, кг/мин, по ПТР для двух секций 2ТЭ116 ;

– время движения тепловоза в режиме холостого хода и торможения, мин, определяем по кривой времени = 50 мин;

– время стоянки поезда на промежуточной станции участка, мин, по заданию на курсовой проект .

Подставим эти данные в формулу (24):

Определим удельный расход топлива тепловозом на единицу перевозочной работы по формуле:

Где – ускорение свободного падения, м/с²;

– заданная весовая норма грузового состава, кН;

– общая длина участка, км.

9 Расчёт расхода электроэнергии на перемещение поезда электровозом

Для определения расхода электроэнергии электровозом переменного тока ВЛ23 необходимо выполнить следующие действия: по данным ПТР строим токовую характеристику ВЛ11 в масштабе для тока электровоза , 1А = 0,05 мм и скорости , 1км/ч = 1мм; затем по кривым и строим кривую тока для заданного участка движения поезда.

Теперь считаем расход электроэнергии на тягу поезда при напряжении в контактной сети (КС) В по формуле:

Подставив данные в формулу (26) получаем:

Для определения расхода электроэнергии на собственные нужды электровоза воспользуемся следующей формулой:

Где – удельный расход электроэнергии на собственные нужды электровоза, , значение которого задаём по ПТР ;

– общее время хода поезда по участку с учётом времени стоянок на промежуточных станциях, мин.

Подставляем эти значения в формулу (27) и получаем:

Общий расход электроэнергии на перемещение поезда , :

В соответствии с формулой (28) получаем:

Определим удельный расход электроэнергии электровозом по формуле:

10 Сравнительный анализ тепловозной и электрической тяги

В данном разделе требуется провести сравнение по некоторым параметрам тепловоза 2ТЭ116 и электровоза ВЛ11 и сделать выводы относительно выбора локомотива для ведения поезда по участку.

1) Техническая скорость движения , км/ч.

Опираясь на расчёты, произведённые в пункте 6 данного курсового проекта, видим, что техническая скорость ВЛ11 ( км/ч), больше, чем у 2ТЭ116 ( км/ч).

2) Производительность локомотива .

Для определения производительности воспользуемся следующей формулой:

Соответственно для 2ТЭ116 получаем: ;

Для ВЛ11: .

Как видим из расчёта по формуле (30), в данном параметре преимущество за электровозом.

3) Удельная производительность локомотивов , или производительность единицы касательной мощности , кВт.

Данный параметр рассчитывается по формуле:

Удельная производительность 2ТЭ166: ;

Удельная производительность ВЛ11:

Из расчётов по формуле (31) следует, что в этом параметре тепловоз превзошёл электровоз.

4) Расход энергоресурсов на перемещение одного поезда.

Необходимо определить два параметра – расход условного топлива тепловозом , кг и расход электроэнергии электровозом через вводы тяговых подстанций , .

Где – расход натурного дизельного топлива, кг;

Э – коэффициент перевода натурного дизельного топлива в условное.

Получаем: .

Где – расход электроэнергии электровозом на перемещение поезда, ;

– КПД контактной сети;

– КПД тяговой подстанции;

Соответственно: .

5) Материальные затраты на энергоресурсы, требуемые для перемещения одного поезда З, руб.

Определим затраты на перемещение поезда тепловозом 2ТЭ116 по заданному участку:

Где – цена 1 кг условного топлива для ОАО РЖД, руб/кг.

Получаем:

Затраты на ведение поезда электровозом ВЛ11 по заданному участку:

Где – цена 1 кВт ч электроэнергии на вводах тяговых подстанций ОАО РЖД, руб/кВт ч.

Как видим из расчётов по формулам (34) и (35) в материальном плане более выгодно использование электровоза для ведения поезда.

6) Удельный расход энергии на единицу перевозочной работы .

Определяем данную величину по соответствующим формулам для тепловоза и электровоза. При тепловозной тяге:

Где – удельный расход топлива тепловозом на единицу перевозочной работы, ;

– удельная теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг.

В соответствии с формулой (36) получаем:

При электровозной тяге:

Где – удельный расход электроэнергии электровозом, ;

– КПД контактной сети;

– КПД тяговой подстанции;

– КПД энергетической системы электропередачи от электростанции к вводам тяговых подстанций;

– КПД тепловой электростанции (ТЭС).

Определяем для электровоза:

Из расчёта видим, что преимущество в этом параметре у электровоза.

При обосновании выбора рационального типа локомотива и сравнительной оценки показателей целесообразно также использовать относительную эффективность i-го параметра Э, %:

Где – наибольшее значение показа­теля из сравниваемых;

– значение показателя i-ого варианта.

Результаты всех расчётов сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Показатели работы локомотивов	Тепловоз 2ТЭ116	Электровоз ВЛ11	Относительная эффективность, %
Техническая скорость , км/ч	35,6	44,2	7,9
Производительность локомотива	18,14	22,53	7,2
Удельная производительность локомотива ,	53,35	37,34	38,7
Затраты на энергетические ресурсы З, руб			74,1
Удельный расход энергии на единицу перевозочной работы			44,7

Исходя из значений относительной эффективности, видим, что электровоз ВЛ более предпочтителен для ведения грузового состава по заданному участку, поскольку обеспечивает меньшие затраты на энергоресурсы, более высокую общую производительность и техническую скорость по сравнению с тепловозом 2ТЭ116.

10 Проверка веса поезда по условию нагревания тяговых электрических машин

Данная проверка проводится только для локомотивов с элек­трическим приводом колесных пар и сводится к определению пре­вышения температуры τ тягового электродвигателя и сравнению величины τ с допускаемой температурой τ_доп для данного класса машин, приведенной в литературе При невыполнении условия τ ≤ τ_доп вес поезда уменьшается

При аналитическом способе величину τ в зависимости от режима работы локомотива определяют по формулам:

- режим тяги (нагревание обмоток), ºС:

;

где τ_∞ - установившееся превышение температуры обмотки для тока I_ср, ºС; определяют по характеристикам τ_∞=f(I) ;

Т - тепловая постоянная времени, мин; определяют по характеристикам T = f (I) ;

τ₀ - начальное превышение температуры обмоток, °С ; в начале расчета принимают равным τ₀= 15°С;

Δt - интервал времени хода поезда, мин; выбирается по кривой

t=f(S) с учетом условия Δt /T ≤ 0,1.

Так как паспортные тепловые характеристики τ_∞ и Т определяются в зависимости от силы тока тяговых электродвигателей, в начале данной провер­ки необходимо построить кривые тока: - для тепловозов I_г = f(S); - для электровозов постоянного тока I_э = f(S);

Заключение

В результате проделанной работы: были освоены методы выполнения тяговых расчётов, построены графики изменения скорости, времени и тока для тепловозной и электрической тяги, рассчитаны тягово-энергетические показатели работы локомотивов, и выполнен их сравнительный анализ в целях выбора оптимального локомотива для ведения поезда заданного веса.

Список литературы

1. Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Френкель С.Я. – «Теория локомотивной тяги» 2005 г.

2. Руднев В.С. – «Тяга поездов». Методические указания к курсовому проекту 2012 г.

3. «Правила тяговых расчётов для поездной работы» – М.: «Транспорт» 1985 г.