Модернизация пассажирского электровоза переменного тока для работы в условиях горного профиля

Введение………………………………………………………………………………...6
1 Общие сведения о железнодорожном пути……………………………………….11
1.1 Трасса, план и продольный профиль пути…………………………………….11
1.2 Значение пути в работе железных дорог, его основные элементы…………..13
1.3 Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства...14
2 Построение диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих усилий……….18
2.1 Определение основного средневзвешенного удельного сопротивления
состава…………………………………………………………………………...19
2.1.1 Дополнительное удельное сопротивление движению от подвагонных
генераторов………………………………………………………………..21
2.1.2 Определение массы состава, числа вагонов и длины поезда…………..23
2.1.3 Проверка массы состава на трогание с места…………………………...24
2.1.4 Определение расчетного тормозного коэффициента состава………….25
2.1.5 Определение допускаемых скоростей при движении по перегонам…..26
2.1.6 Проверка массы поезда по длине приемо-отправочных путей………...30
2.2 Построение кривой скорости движения поезда……………………………....31
2.2.1 Масштабы для графических построений………………………………..31
2.2.2 Спрямление профиля……………………………………………………...32
2.3 Расчет электрической тяги………………………………………….…………..39
2.3.1 Подсчеты равнодействующих сил при разных режимах движения…...39
2.3.2 Определение превышения температуры тяговых электродвигателей...41
2.3.4 Определение расхода и рекуперации электрической энергии………....43
3 Электромеханические характеристики на валу (ДОПЦПС)……………………..47
3.1 Расчет передаточного отношения редуктора………………………………….47
3.2 Пересчет характеристик при изменении передаточного отношения редуктора
и диаметров колесных пар……………………………………………………...48
4 Технико-экономическое обоснование модернизации пассажирского
электровоза…………………………………………………………………………..52
4.1 Общие сведения…………………………………………………………………52 4.2 Определение эксплуатационных расходов по вариантам передаточного
отношения тяговой передачи…………………………………………………..53
4.3 Определение показателей экономической эффективности…………………..56
5 Безопасность и экологичность решений проекта………………………………....58
5.1 Общая характеристика работы машиниста электровоза с точки зрения
охраны труда…………………………………………………………………….58
5.2 Общая характеристика эксплуатационного локомотивного депо с точки
зрения его влияния на окружающую среду…………………………………...61
Заключение…………………………………………………………………………….65
Список используемой литературы…………………………………………………...66

Весь текст будет доступен после покупки

Подвижной состав используют для перевозок грузов и пассажи¬ров. Различают тяговый подвижной состав, который движется сам, и вагоны, прицепляемые к нему, которые он тянет за собой. В за¬висимости от источника энергии и машин для превращения ее в ме¬ханическую работу тяговый подвижной состав подразделяют на ав¬тономный и неавтономный. К автономному для того, чтобы он ра¬ботал (находился в движении), не требуется подводить энергию извне, так как ее вырабатывает установленный на нем первичный двигатель, например дизель. Неавтономный тяговый подвижной состав (электровозы и электропоезда) получает электроэнергию от внешнего источника – энергосистем или электрических станций.
Тяговый подвижной состав подразделяют на локомотивы, элек¬тропоезда и дизель-поезда, автомотрисы, дрезины, мотовозы. К локо¬мотивам относятся электровозы, тепловозы, паровозы, газотурбо¬возы.
Электровозом называют локомотив с электрическими тяговыми двигателями, получающими питание от энергосистемы через тяго¬вые подстанции и контактную сеть. Тяговые электродвигатели (ко¬роче – тяговые двигатели) преобразуют электрическую энергию в механическую, которую используют для движения поезда. Мотор¬ный вагон электропоезда, как и электровоз, получает питание от энергосистемы через контактную сеть. Один или несколько мотор¬ных вагонов, соединенные с прицепными вагонами, составляют сек¬цию. Несколько сцепленных секций, как правило, с головными ва¬гонами в голове и хвосте поезда составляют электропоезд, предназ¬наченный для перевозки пассажиров в пригородах крупных городов, а иногда в пределах одной или двух областей.
Тепловоз представляет собой локомотив с двигателем внутрен¬него сгорания – дизелем, превращающим химическую энергию, заключенную в топливе, в механическую.
Паровоз имеет котел и паровую машину, с помощью которых химическая энергия топлива преобразуется в механическую.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Трасса, план и продольный профиль пути
Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость – продольным профилем линии.
Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении – в профиле. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (горы, озера, болота и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых (рисунок 1.1)., а продольный профиль – в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами (рисунок 1.2).


Рисунок 1.1 – План железнодорожной линии: А, Б-начальный и конечный пункты линии

Рисунок 1.2 – Профиль железнодорожной линии

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения и удлинения линии, повышают сопротивление движению, боковой износ рельсов и колес подвижного состава, ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения дополнительного числа сигналистов для обеспечения безопасности при выполнении работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети. Поэтому при проектировании новых железных дорог в зависимости от категории линии и местных условий выбирают радиусы кривых, в зависимости от категории железнодорожных линий (рисунок 1.3).
Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов его элементов и их длиной. Крутизна i, измеряемая в тысячных долях, представляет собой частное от деления разности h отметок конечных точек элемента профиля на его длину l, т. е. равна тангенсу угла наклона а элемента профиля к горизонту.

? – угол наклона элемента профиля к горизонту; h – разность отметок конечных точек элемента профиля; l – длина элемента профиля; Q – вес позда; Q1 ,W1 – составляющая Q
Рисунок 1.3 – Расчетная схема для определения крутизны уклона
От крутизны уклона зависит масса поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся обеспечить возможно меньшее ее значение.
Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъем, по величине которого устанавливают норму массы поезда при одиночной тяге и минимальной расчетной скорости движения. В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами.

1.2 Значение пути в работе железных дорог, его основные элементы

Железнодорожный путь – это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективность использования технических средств железных дорог.
К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами, а также комплекс производственных подразделений и хозяйственных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительного ремонта. Структурными подразделениями путевого хозяйства являются дистанции пути, дистанции лесозащитных насаждений и путевые машинные станции [2].
Путевое хозяйство – одна из наиболее важных отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта весьма значителен: на его долю приходится более 50 % всех основных средств железных дорог и свыше 20 % общей численности работников.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает в себя земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения.
Железнодорожный путь функционирует при различных погодных условиях, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. При этом согласно ПТЭ все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и техническому состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов со скоростями, установленными на данном участке.
Для выполнения указанных требований постоянно проводятся работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др.

1.3 Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства

Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей.
Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок. Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь-полувыемку.
Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рисунке 1.4. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, на¬зывается основной площадкой (рисунок 1.4). На однопутных линиях основная пло¬щадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных – форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки спо¬собствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Третьяков, А.П. Подвижной состав и тяга поездов : учебное пособие / А.П. Третьяков, В.В. Деев ; под ред. В.В. Деева. – М.: Транспорт, 1979. – 368 с.
2 Розенфельд, В.Е. Теория электрической тяги : учебник для техникумов железнодорожного транспорта / В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев ; под ред. И.П. Исаева. – М.: Транспорт. 1995. – 294 с.
3 Колпахчьян, Г.И. Электроприводы перспективного электроподвижного состава / Г.И Колпахчьян, В.И Захаров // Электровозостроение: сб. научн. тр. ВЭлНИИ. – 2001. – Т. 45. – С. 62–67.
4 Щербаков, В.Г. Тяговые электрические машины : учебник / В.Г. Щербаков [и др.]; под ред. В.Г. Щербакова, А.Д. Петрушина. – М. : ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2015. – 643 с.
5 Устенко, А.В. Современные тенденции развития тяговых двигателей подвижного состава / А.В. Устенко, О.В. Пасько // Сборник научных дисциплин УкрДАЗТ. – 2012. – № 134. – С. 129–136.
6 Анализ и сравнение перспективных тяговых электродвигателей / В.И. Омельяненко, Б.Г. Любарский, Е.С. Рябов [и др.] // Железнодорожный транспорт Украины. – 2008. – №2/1. – С. 26–31.
7 Иванов-Смоленский, А.В. Электрические машины : учебник для вузов. / А.В. Иванов-Смоленский. – М. : Энергия, 1980. – 928 с.
8 Gyorgy, E. Rotational Model of Flux Reversal in Square Loop Ferrites / E. Gyorgy // Journal of Applied Physics. – 1957. – Vol. 28. – №11. – Pр. 1011–115.
9 Экономика железнодорожного транспорта: учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта / Н.П. Терешина, Л.П. Левитский, Л.В. Шкурина [и др]; под ред. Н.П. Терешиной. – М. : УМЦ ЖДТ, 2017. – 536 с.

Весь текст будет доступен после покупки