Какой параметр определяет применение на участке тепловозной или электрической тяги

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Электрическая тепловозная тяга

Размещение электрической и тепловозной тяги определяют конкретными расчетами для каждого полигона с учетом материальных возможностей и денежных ресурсов. [3]

При электрической и тепловозной тяге число участковых станций по сравнению с паровозной тягой уменьшается, а расстояние между ними значительно возрастает. Поэтому локомотивные бригады сменяются не только на удаленных друг от друга участковых станциях, но и на других станциях, расположенных между ними. [5]

При электрической и тепловозной тяге одной локомотивной бригадой могут обслуживаться несколько локомотивов или постоянно соединенных секций, управляемых из одной кабины. [6]

При электрической и тепловозной тяге одна локомотивная бригада может обслуживать несколько поездных локомотивов, управляемых из одной кабины. Для обеспечения безопасного и удобного обслуживания двухсекционные локомотивы имеют закрытые площадки для перехода из одной секции в другую. [7]

При электрической и тепловозной тяге повышение веса поезда, а следовательно, и пропускной способности, практически не ограничивается мощностью тяговых средств, что обусловливается как высоким уровнем силы тяги действующих и особенно новых электровозов Н8 и тепловозов ТЭЗ, так и возможностью при этих видах тяги широкого применения кратной тяги по системе многих единиц. [8]

При электрической и тепловозной тяге эффективно так называемое секционирование локомотивов с управлением ими по принципу многих единиц с одного пункта, так как двойная и тройная тяга во главе поездов на целом участке не требует добавочных локомотивных бригад ( при секционировании тепловозов в настоящее время для наблюдения за работой дизельных двигателей в бригаду добавляется по 1 чел. [9]

При электрической и тепловозной тяге одна локомотивная бригада может обслуживать несколько поездных локомотивов, управляемых из одной кабины. Для обеспечения безопасного и удобного обслуживания двухсекционные локомотивы должны иметь закрытые площадки для перехода из одной секции в другую. На перспективных локомотивах, предназначенных для работы по системе многих единиц и имеющих больше двух секций, необходимость устройства переходных площадок через кабины машиниста определяется в техническом задании на разработку нового локомотива. [10]

При электрической и тепловозной тяге одной локомотивной бригадой могут обслуживаться несколько локомотивов или постоянно соединенных секций, управляемых из одной кабины. [11]

При электрической и тепловозной тяге одна локомотивная бригада может обслуживать несколько локомотивов, управляемых из одной кабины. [12]

С внедрением электрической и тепловозной тяги короткие тяговые плечи, существовавшие при паровой тяге, стали сдерживать использование электровозов и тепловозов, появилась необходимость установления участков обращения локомотивов, включающих в себя, как правило, несколько тяговых плеч. В связи с этим ряд депо был укрупнен, а некоторые, утратившие свое производственное значение, ликвидированы. [13]

На долю электрической и тепловозной тяги приходится более 44 % грузооборота железных дорог СССР. Это более чем в три раза превышает весь грузооборот железных дорог Англии, Франции, ФРГ, Италии, Австрии и Испании, вместе взятых. Применение электровозо в и тепловозов только за два первых года семилетки обеспечивает экономию около 70 млн. т угля. [14]

Источник

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.

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:

;

t=f(S) с учетом условия Δt /T ≤ 0,1.

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.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22; просмотров: 423

Источник

Сравнение основных показателей тепловозной и электрической тяги

Классификация сил препятствия, определение основного удельного сопротивление локомотива (тепловоза и электровоза) и средней скорости движения по участку при различных режимах тяги. Продолжительность хода поезда и сравнение расхода энергоресурсов.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

Кафедра: «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

По дисциплине: «Локомотивы (общий курс)»

Сравнение основных показателей тепловозной и электрической тяги

Консультант: Яцков М.А.

1.Определение основного удельного сопротивление движению

1.1 Определить основное удельное сопротивление локомотива (тепловоза и электровоза )

1.2 Определение основного удельного сопротивлению движению поезду (вагонов )

1.3 Определение общего полного сопротивления поезда

2 Определение средней скорости движения поезда по участку используя различные режимы тяги

3. Определение касательной мощности локомотива

4. Определение расходов энергоресурсов различными видами тяги

4.1 Определение расходов топлива тепловозом на тягу поездов

4.2 Определение расходов электроэнергии электровозом

5. Сравнение электровозной и тепловозной тяги

5.1 Сравнение видов тяги по расходу энергоресурсов

5.2 Сравнение локомотивов по тяговым характеристикам

6. Индивидуальное задание

Список используемых источников

1) Серия тепловоза 2М62

2) Число секций тепловоза 2

3) Серия электровоза ВЛ 11

4) Число секций электровоза 2

8) Характеристика состава

9) Тема индивидуального задания «Провести спрямление пути (профиль № 10)»

Необходимо рассчитать или выбрать:

1) Удельное и полное сопротивление движение поезда по перегону

2) Определить среднюю участковую скорость и время движение поезда по перегону

3) Определить расход энергоресурсов на тягу поездов

4) Провести сравнение двух видов тяги

5) Выполнить индивидуальное задание

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ДВИЖЕНИЮ ПОЕЗДА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ТЯГИ

1.1 Определение основного удельного сопротивление движению

Неуправляемые внешние силы, направленные в сторону противоположную направлению движения поезда и, следовательно, препятствующие его движению, называются действительными силами сопротивления движению.

Сопротивлением движению поезда называют эквивалентную силу, приложенную в зонах (точках) касания колес с рельсами, на преодоление которой затрачивается такая же работа, как на преодоление всех неуправляемых действительных сил препятствующих движению.

Классификация сил сопротивления основана на их разделении по следующим признакам, с соответствующими обозначениями:

а) по отношению к весу подвижного состава различают:

б) по условиям эксплуатации:

В первом разделе курсовой работы необходимо определить общее удельное сопротивление поезда приложенное в точке касания колеса с рельсом и являющаяся эквивалентной результирующей всех сил сопротивления W_K

Общее сопротивление движению подвижного состава представляет собой алгебраическую сумму основного, дополнительных и добавочного сопротивлений.

Определение основного удельного сопротивления движению локомотивов производится по следующей эмпирической зависимости, Н/кН

Для тепловоза 2М62 v_p=20 км/ч

Для электровоза 2ВЛ11 v_?=51,2 км/ч

1.2 Определение основного удельного сопротивления движению состава поезда (вагонов)

Основное удельное сопротивление движению грузового состава поезда, состоящего из четырех- и шестиосных вагонов,определяется по следующей формуле, Н/кН

Величины и определяются по эмпирическим формулам в зависимости от загрузки вагонов q₀, скорости движения v и типа пути.

Расчеты основного удельного сопротивления движению состава поезда (вагонов) w_o‘ рекомендуется провести раздельно по видам тяги:

режима v_? и конструкционной скоростью v_K движения.

Для тепловоза 2М62:

Для электровоза 2ВЛ11:

1.3. Определение общего полного сопротивления движению поезда

Общее полное сопротивление движению поезда W_K представляет собою алгебраическую сумму основного и дополнительного сопротивления от уклона профиля пути сопротивлений, Н

— основное удельное сопротивление движению состава поезда, Н/кН; определяется по формуле (2);

Подставив (6) и (7) в уравнение (5), после простейших алгебраических преобразований получим, Н

Для тепловоза 2М62:

Для электровоза 2ВЛ11:

при v_k Результаты расчетов величины общего полного сопротивления движению поезда W_K целесообразно оформить в виде таблицы, аналогичной табл. 1.

Результаты расчетов величины общего полного сопротивления движению поезда W_к

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ И ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА ПО УЧАСТКУ

2.1. Определение средней скорости движения поезда по участку при использовании различных режимов тяги

Для определения скорости и времени хода поезда по участку предлагается использовать способ равновесных скоростей, который относится к числу приближенных методов.

Равновесной скоростью называют скорость установившегося равномерного движения на уклоне известной крутизны (например, на расчетном подъеме) продольного профиля пути.

Скорость равномерного движения поезда v^, на уклоне крутизной ip находят решением уравнения движения поезда из условия равновесия силы тяги локомотива F_K и общего полного сопротивления движения поезда W_K. Таким образом можно записать

При выполнении курсовой работы предлагается использовать графический метод определения равновесных скоростей для различных видов тяги.

Определение средней (равновесной) скорости движения по участку графическим методом сводится к определению точек пересечения тяговой характеристики F_K=f(v) заданной серии локомотива и кривой общего полного сопротивления движению поезда W_K=^v), ведомого этим локомотивом.

В результате получаем для тепловоза 2М62 v_cp=44 км/ч

для электровоза 2ВЛ11 v_cp=98 км/ч

2.2 Определение времени хода поезда по участку

Время хода поезда по участку во главе с локомотивом данного типа можно определить по следующей формуле :

Vcpi- средняя (равновесная) скорость движения поезда во главе с локомотивом i-ro типа, км/ч.: v_ср2ВЛ11=98 ; v_ср2М62=44 ;

Для тепловоза 2М62 :

Для электровоза 2ВЛ11 :

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАСАТЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ЛОКОМОТИВОВ

Касательной мощностью локомотива называют мощность, развиваемую на его ведущих колесах и используемую для движения поезда.

Касательную мощность (на ободе колес) локомотива целесообразно определять по параметрам тяговой характеристики тепловоза или электровоза.

Так, касательная мощность тепловоза N_K может быть определена из следующего выражения, кВт

Где v_i-текущее значение скорости, км/ч; F_ki-текущее значение касательной силы тяги, Н; определяется по тяговой характеристике F_K=f(v) локомотива с учетом числа секций. Касательная мощность электровоза Р_к, кВт

Результаты расчетов характеристик N_K=fl[v) и P_K=f(v) целесообразно оформить в табличной форме, аналогичной табл. 2

Источник

Сравнение технико-экономических показателей применения различных видов тяги на участке

Эффективность применения электрической и тепловозной тяги

Суммарный средний к.п.д. использования энергоресурсов при тепловозной тяге значительно ниже, чем при электрической тяге, и составляет в настоящее время около 0,20-0,22. Если бы не был осуществлен полный перевод железнодорожного транспорта на электрическую тягу, то он расходовал бы сейчас более половины добываемого в стране угля.

При прогрессивных видах тяги существенно возрастает пропускная и провозная способность железных дорог. Замена тепловозной тяги электрической на однопутных линиях при профиле средней трудности повышает пропускную способность на 10-20%. На однопутных линиях с горным рельефом и небольшой долей перегонов с легким профилем электрическая тяга может дать прирост пропускной способности по сравнения с тепловозной 30-35% и более.

Рост пропускной и провозной способности электрической тяги как более надежной по сравнению с тепловозной тягой происходят, во-первых, за счет увеличения массы поезда, что объясняется особенностью тяговых характеристик электровозов, мощность которых при небольших скоростях в условиях трудного профиля значительно повышается, у тепловозов же она постоянна в большом диапазоне скоростей; во-вторых, за счет увеличения ходовой и технической скоростей движения поезда, также участковой скорости, особенно на однопутных линиях.

В результате повышения массы и скорости движения поездов при электрической тяге существенно увеличивается производительность электровозов по сравнению с тепловозами. Она растет еще и потому, что электровозы могут работать на длинных тяговых плечах, совершая большие безостановочные рейсы, при которых значительно увеличивается время их полезной работы. Наибольший прирост производительности электровозов достигается в условиях трудного профиля пути, так как скорость движения электровоза на руководящем подъеме может почти вдвое превышать скорость движения тепловоза. Электровозы, кроме того, могут работать по системе многих единиц, т.е. сочленяться друг с другом при синхронном управлении ими с одного поста, что позволяет увеличить массу поезда в несколько раз.

Вместе с тем при электрической тяге возникает потребность в дополнительном штате работников и дополнительных эксплуатационных расходах, которых нет в тепловозной тяге. К ним относятся расходы на содержание, ремонт и амортизацию контактной сети, тяговых подстанций и дистанций электроснабжения. Но эти расходы относительно невелики и составляют примерно 5% себестоимости перевозок при электрической тяге. В целом внедрение электрической тяги вместо тепловозной сокращает эксплуатационный контингент работников на 20-З0%. Затраты на топливо в денежном выражении при тепловозной тяге в сопоставимых условиях примерно в 1,5 раза больше затрат энергии при электрической тяге.

Прогрессивные виды тяги, особенно электрическая, характеризуются весьма высокой устойчивостью топливно-энергетического режима при температурных колебаниях по временам года. При паровой тяге, например, расход энергоресурсов в зимнее время возрастал на 20-30%. Расход же электроэнергии и дизельного топлива повышается в среднем на 5% (в редких случаях на 10-12%), главным образом как следствие увеличения механической работы из-за роста основного сопротивления движению при низких температурах. Электрическая тяга позволяет использовать низкосортное дешевое топливо (уголь, сланцы и др.) при сжигании его на ТЭС и дешевую электроэнергию ГЭС.

При тепловозной же тяге используется в основном дорогостоящее дизельное топливо.

Большой экономический эффект дает применение прогрессивных видов тяги на маневровой работе. Здесь существенны преимущества тепловозной тяги по сравнению с электрической. Применение тепловозов на маневрах по сравнению с обычными питающимися от контактной сети неаккумуляторными электровозами не требует дорогостоящего оборудования этой сети над всеми станционными путями в местах производства маневров.

Электрификация магистральных железных дорог, давая существенную экономию эксплуатационных расходов по сравнению с тепловозной тягой и сокращая время продвижения грузов и пассажиров, требует, однако, крупных капитальных вложений строительство тяговых подстанций и контактной сети. Кроме того, в сметную стоимость электрификации включается большое количество сопутствующих работ, которые технологически с внедрением электротяги не связаны, но нужны для повышения эффективности ее применения или для улучшения качества обслуживания пассажиров. К таким работам относят удлинение путей на станциях и раздельных пунктах, усиление верхнего строения пути, устройство автоблокировки и диспетчерской централизации, сооружение тоннелей, пешеходных мостов, пассажирских платформ и павильонов на станциях и некоторые другие работы. Такого рода работы при тепловозной тяге выполняются обычно по планам капитальных вложений других хозяйств железнодорожного транспорта и финансируются по отдельным сметам. Поэтому при сравнении эффективности вариантов тяги по капитальным вложениям затраты на сопутствующие работы должны либо исключаться из капитальных вложений в электрификацию, либо добавляться в том же объеме к капитальным затратам в тепловозную тягу.

Доля сопутствующих капитальных затрат, не вызываемых специфическими особенностями электротяг составляет в среднем 20% общей сметной стоимости, доля этих затрат повышает до 35-40% и более, если в сметную стоимость включают крупные работы по удлинению приемо-отправочных путей, внедрению автоблокировки и диспетчерской централизации. Если же не учитывать сопутствующие и сопряженные затраты, связанные с электрификацией, то свыше 2/З всех остальных капитальных затрат приходится на строительство тяговых подстанций и сооружений контактной сети [11].

Источник