Параметры и основы проекиирования высокоскоростного транспорта

Расчеты при данном методе ведутся в интервалах времени при условии постоянства давления в тормозных цилиндрах в этом интервале; – графический метод расчета тормозного пути;– определение тормозного пути по номограммам. Определение тормозного пути происходит по предварительно построенным кривым, показывающим зависимость тормозных путей от скорости движения, тормозных коэффициентов состава, крутизны спуска; – метод численного интегрирования системы дифференциальных уравнений. Наиболее распространенным является метод расчета тормозного пути по интервалам скорости. Решение тормозных задач базируется на использовании основной формулы для расчета тормозного пути, основанной на численном интегрировании уравнения движения поезда. При данном методе тормозной путь разбивается на два участка: подготовительный и действительный тормозные путигде SП – путь подготовки тормозов, м; SД – действительный путь торможения, м. Тормозная сила определяется произведением суммы действительных сил нажатия тормозных колодок на действительный коэффициент трениягде ∑К – сумма сил нажатия всех тормозных колодок поезда, кН; φк – действительный коэффициент трения. где – расчетное нажатие тормозных колодок на одну ось;a1, a2…an – число тормозных осей данного транспортного средства;n1, n2….nn – количество вагонов данного типа.Вес состава:При тормозных расчетах используют понятие тормозного коэффициента, определяемого по формулегде Q, P – масса локомотива и состава соответственно, т. Удельная тормозная сила поезда определяется по формулеВеличина пути подготовки определяется начальной скоростью торможения и временем подготовки тормозов к действиюгде V0 – скорость поезда в начальный момент торможения, км/ч; tп – время подготовки тормозов к действию, с.При данном подходе время подготовки тормозов к действию определяют путем замены реального повышения давления в тормозных цилиндрах среднего вагона в поезде на мгновенное повышение давления до его максимального расчетного значения (рисунок 3.1). Таким образом, условно считают, что в течение времени подготовки тормоза поезда не работают. По истечении подготовительного пути торможения происходит мгновенное повышение тормозной силы до максимальной величины. При этом необходимо соблюдать равенство реального и расчетного пути подготовки тормозов к действию.Время подготовки тормозов к действию определяется из условия равенства тормозного пути при реальном и условном изменении давления в тормозном цилиндре. В зависимости от типа подвижного состава и его длинны, время подготовки тормозов находится по обобщенной формулегде a, b – коэффициенты, зависящие от типа применяемых тормозов и количества вагонов в составе поезда; (a=4, b=5)ic – спрямленный уклон, ‰;bт – удельная тормозная сила, Н/кН.Действительный тормозной путь вычисляют методом суммирования отрезков тормозных путей, определяемых по интервалам скорости. При условии постоянства удельной тормозной силы, удельного сопротивления движению и уклона в принятом интервале скоростейгде VН,VК – начальная и конечная скорость поезда в принятом интервале скоростей, км/ч; bT, wOX – удельная тормозная сила и удельное сопротивление движению при средней скорости в каждом интервале, Н/кН; iс – величина уклона, ‰. Чтобы определить величину тормозного пути SД, задаются интервалом скоростей 10 км/ч, вычисляют квадрат начальной и конечной скорости, среднюю скорость в расчетном интервале, для средней скорости определяют значения удельной тормозной силы и сопротивления движению, а затем суммируют полученные отрезки тормозного пути. Учет изменения скорости от уклона пути сделан за счет корректировки времени подготовки тормозов к действию. 3.2 Исходные данные для расчета тормозного пути Для расчета используются исходные данные, представленные в таблице 3.1. Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета тормозного путиПараметрЗначениеТип подвижного составаВысокоскоростной поездКоличество вагонов, шт.:- моторных головных- промежуточных прицепных23Уклон пути, %013Скорость поезда в начальный момент торможения, км/ч2004-осные моторные головные с кабиной управления555,1кН, =200 кН/ось24-осные промежуточные прицепные с токоприёмником514,8кН, =200 кН/ось24-осные, промежуточный прицепной без токоприёмника449,1кН, =200 кН/ось1Скорость поезда перед торможением200Уклон пути13Вид торможениярекуперативно-реостатноеДисковые тормоза3.3 Расчет тормозного пути Расчет длины тормозного пути выполняется по выражению (3.1). По результатам исследований, выполненных во ВНИИ железнодорожного транспорта, рекомендована следующая формула для определения основного удельного сопротивления движению высокоскоростного поезда:Тормозная сила моторвагонного поезда от действия электропневматического дискового тормоза определяется следующим выражением:где – тормозная сила, соответственно моторного и прицепного вагона, кН. Тормозная сила одного четырехосного вагона определяется из условия максимального использования сцепления колес с рельсамигде q – нагрузка на рельсы от колесной пары вагона соответствующего типа, кН; ψ – коэффициент сцепления колес с рельсами. mм, mп – количество осей соответственно моторного и прицепного вагона. Для моторного вагона mм = 4 оси, для прицепного mп = 4 оси. Для расчетакоэффициента сцепления рекомендована формулагде V – скорость поезда, км/ч; g – ускорение свободного падения, м/с2 .ψ∑2000,09937,549115,098167,5491  1900,10067,647115,294247,6471  1800,1027,753115,506227,7531  1700,10357,868115,736117,8681  1600,10527,993115,986297,9931  1500,1078,129816,259568,1298  1400,10898,279616,559278,2796  1300,11118,444716,889478,4447  1200,11358,627517,255048,6275  1100,11628,83117,6628,831  1000,11929,058918,117799,0589  900,12269,315918,631779,3159  800,12649,607919,215849,6079  700,13089,942719,885389,9427  600,135910,3320,6606410,33  500,141910,78421,568810,784  400,14911,32422,6472411,324  300,157611,97423,9488111,974  200,168112,77525,5507312,775 ,100,181413,78527,5705513,785  00,198715,09830,1963215,098  Наиболее распространенным для практического применения является аналитический метод расчета тормозного пути численным интегрированием по интервалам скорости. При этом тормозной путь ST для упрощения расчетов разбивается на два: подготовительный SП и действительный SД. Условно считается, что при прохождении поездом пути SП тормоза не работают, а на втором участке SД они действуют с максимальным и неизменным давлением в тормозных цилиндрах, которое возникает скачкообразно.Расчёт тормозного пути по интервалам скоростиСтепень обеспеченности поезда тормозными средствами оценивается расчетным тормозным коэффициентом ,где P и Q – вес локомотива и состава, кН; – суммарное расчетное фактическое нажатие по всем осям в составе, кН.Суммарное расчетное фактическое нажатие находится по всем осям транспортных средств в поезде или составе по формулегде Кр1, Кр2, …, Крn – расчетные нажатия тормозных колодок на одну ось, кН;а1, а2,…, аn – число тормозных осей данного транспортного средства;n1, n2, …,nn – количество вагонов или локомотивов данного типа.Вес состава:Тогда расчетный тормозной коэффициент:В последующих расчетах будут использованы различные проценты от числа – от 0 до 100%.Расчетный коэффициент трения тормозных колодок:,где h, f, e – коэффициенты для чугунных колодок. h = 0,27, е = 100; f = 5.Удельная тормозная сила:,Удельное сопротивление движению локомотива на холостом ходу:.Основное удельное сопротивление движению поезда на холостом ходу поезда:,где W0’’ – основное удельное сопротивление движению состава, Н/кН.,где W08’’, W04’’, W0n’’ – основное удельное сопротивление движению восьмиосных , четырехосных и других типов вагонов, Н/кН.,,где q0 – нагрузка на ось, равная 230 кН.Общее удельное сопротивление движению, Н/кН:C = bт+W0x+ic .Изменение скорости, км/ч:Δv = -0,1·C.Скорость после торможения V, км/чV = Vн+ΔV.Средняя скорость, км/ч:.(4.14)Приращение длины тормозного пути в интервале Δt, м.Получив для каждого интервала скоростей отрезки действительных тормозных путей ΔSд и сложив их поочерёдно от минимальной (остановочной) до максимальной (или требуемой для построения графика), занесли их в соответствующую графу в таблице 7. Затем, складывая эти значения с ранее рассчитанным для данной скорости движения Sп, получили величину Sт для построения графика Sт=f(V0). Результаты расчётов записаны в таблицу 7.Кроме того, по данным расчётов построены следующие зависимости: Sп, ∑ΔSд = f(V0), а также bт, W’’0, Wх, Wох = f(V0). Рисунок – Зависимости Sт, Sп, ∑ΔSд = f(V0)Рисунок – Зависимости W’’0, Wх, Wох = f(V0)Рисунок – Зависимость bт = f(V0)Из графиков видно, что с ростом скорости длина тормозного пути растёт, причём при малых значениях скоростей (до 35км/ч) преобладающее влияние оказывает величина подготовительного тормозного пути. Это объясняется тем, что на этом интервале общее сопротивление движению поезда максимально, следовательно, поезд тормозит быстрее и действительный тормозной путь получается небольшим.С ростом скорости основная составляющая общего сопротивления движению поезда - тормозная сила - начинает уменьшаться из-за уменьшения коэффициента трения между колодкой и колесом, а действительный тормозной путь начинает расти, причём нелинейно, из-за аналогичной зависимости коэффициента трения от скорости движения.Определение тормозного пути по номограммамНомограмма для тормозных путей предварительно рассчитывается на ЭВМ численным интегрированием уравнения движения поезда и позволяет графически решать ряд следующих задач:- определение длины тормозного пути по известным значениям тормозного коэффициента и скорости движения;- определение необходимого расчётного тормозного коэффициента по заданным длине тормозного пути и скорости движения;- определение допустимой скорости движения по установленным длине тормозного пути и расчётного тормозного коэффициента;- определение наибольшего значения спуска по известным расчётному тормозному коэффициенту, скорости движения и длине тормозного пути.По заданию необходимо определить длину тормозного пути на спуске i=-0,005. Для этого используем таблицу на странице 135 [7] , которая заменяет номограмму и даёт более точный расчет.Рассчитываемые тормозные пути сводим в таблицу.Таблица – Расчётные тормозные пути, определённые по номограмме10152025303540455055606570758027456896130169214266325391464545634731836Рисунок – Характеристики тормозного путиРасчет потребного для поезда тормозного нажатия иручных тормозовЧтобы выпустить поезд на перегон без снижения скорости движения, необходимо иметь определенное соотношение расчетного и расчетного потребного нажатия,(4.18)где – потребное нажатие, кН.,(4.19)где для состава груженого грузового и рефрижераторного поездов.26520 > 22228,8Условие (4.18) выполняется, следовательно, выпускать поезд на перегон можно без снижения скорости движения.Количество осей, оборудованных ручным тормозом ,(4.20)где γ = 0,4 для расчета осей, оборудованных ручным тормозом, и γ = 0,2 для расчета количества тормозных башмаков.Количество тормозных башмаков:Следовательно, для удержания состава весом 65520 кН на месте после его остановки на перегоне (iс=-5%) потребуется 27 тормозных осей, оборудованных ручным тормозом и 14 тормозных башмаков.