CC BY
11
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
технические науки
июль, 2020 г,
ТРАНСПОРТ
К ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ 3ВЛ80С НА РАВНИННОМ УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
Аблялимов Олег Сергеевич
канд. техн. наук, старший научный сотрудник, и.о. профессора кафедры
«Локомотивы и локомотивное хозяйство», Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: o. ablyalimov@gmail. com
THE EXPLOITATION OF THE 3VL80S ELECTRIC LOCOMOTIVES ON THE PLAIN OF RAILWAY DISTRICT
Oleg S. Ablyalimov
Doctor of philosophy, chief worker, acting professor of the chair «Loсomotives and locomotive economy» Tashkent institute of railway ^атроП engi^ering,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты тягового расчёта для электровоза 3ВЛ80С, проведённого на виртуальном участке железной дороги с равнинным типом профиля пути при движении грузового поезда унифицированной массы состава без остановок и с остановками на промежуточной станции. Для реализации поставленной цели исследований была разработана модель ведения грузового поезда унифицированной массы состава электровозом 3ВЛ80С на виртуальном равнинном участке железной дороги, основу которой составило дифференциальное уравнение движения поезда. Решение упомянутого уравнения выполнено графическим методом. Обоснованы кинематические параметры движения грузового поезда унифицированной массы состава и параметры энергетических показателей перевозочной работы локомотивов электрической тяги в количественном и денежном исчислении, полученные в виде табличных данных и графических зависимостей.
ABSTRACT
The results of the traction calculation for 3 VL80S electric locomotives is given, that is transacted on the virtual of railway district with the plain type of track profile of the freight train of unified mass stock by movement without stoping and with stoping at intermediate station. The model of conduction of the freight train of unified mass stock for realization of formulated investigation objected on the virtual plain of railway district, which compose take as a principle of movement train differential equation. Resolution of the mention equation was executed of graphical method. Validation of kinematical parameters of the freight train movement of the unified mass stock and parameters of energy indicators of transportation working of the electric traction locomotives in estimate of quantity and money numeration, which were received as tabular dates and graphic arts dependences.
Ключевые слова - грузовой поезд, электровоз, железнодорожный путь, параметр, разъезд, анализ, станция, время, скорость, равнинный, виртуальный.
Keywords - the freight train, the electric locomotive, railway track, parameter, the stage, analysis, the station, time, speed, plain, virtual.
Введение
На сегодняшний день, железнодорожный транспорт Узбекистана является крупнейшим потребителем топливно-энергетических ресурсов, снижение затрат на которые для государства в целом и железнодорожной отрасли, в частности, имеют первостепенное и основополагающее значение.
Локомотивное хозяйство является одним из ведущих структурных подразделений в отрасли железно-
дорожного транспорта, от слаженной работы которого во многом зависит не только процесс перевозки грузов и пассажиров, а также обеспечение безопасности движения поездов в пути следования с учётом соблюдения всех нормативов по негативному воздействию тягового подвижного состава на окружающую среду. Это в равной степени относится к локомотивам дизельной и электрической тяги.
Успешное решение задачи железных дорог по выполнению железнодорожных перевозок разных по
Библиографическое описание: Аблялимов О.С. К эксплуатации электровозов 3ВЛ80С на равнинном участке железной дороги // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 7 (76). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9959
№ 7 (76)
, ÄUNI
/m те:
UNIVERSUM:
технические науки
структуре, типу, виду и содержанию грузов, пассажиров, промышленного сырья, негабаритного и нестандартного оборудования напрямую зависит от правильного планирования и эффективной перевозочной работы локомотивов, и сбалансированной, улучшенной системы организации труда и отдыха локомотивных бригад.
Сказанное достигается за счет широкого внедрения ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих сокращение общих и удельных расходов топливно - энергетических ресурсов на тягу поездов и выполнение перевозочной работы локомотивов.
В последние годы количество и протяжённость железнодорожного пути электрифицированных участков узбекских железных дорог и пополнение локомотивного парка АО «Узбекистан темир йуллари» тяговым электрическим подвижным составом нового поколения заметно увеличиваются. Это обстоятельство объясняется транспортной политикой железнодорожной отрасли Узбекистана и, естественно, связано с приоритетным направлением в развитии электровозной составляющей её локомотивного парка.
В этой связи, изыскание возможностей и путей экономного потребления электрической энергии на тягу поездов в процессе реализации железнодорожных перевозок грузов и пассажиров с учётом обеспечения высокой провозной и пропускной способности разных по категории трудности электрифицированных участков узбекских железных дорог является актуальной задачей для всех специалистов локомотивного комплекса.
Постановка задачи и методы исследования
Цель исследования заключается в теоретическом обосновании кинематических параметров движения грузовых поездов и параметров основных энергетических показателей перевозочной работы магистральных (поездных) грузовых локомотивов электрической тяги на виртуальном равнинном участке железной дороги с учётом разнообразных условий эксплуатационной деятельности этого участка аналогичных реальным. И, также, в практическом обосновании рекомендаций, предназначенных для действий машинистов по управлению электровозами на железных дорогах переменного тока при проезде нейтральных вставок и в случае возникновения в пути следования подвижного состава нестандартных ситуаций, связанных с изменением напряжения в контактной сети.
Основу алгоритма реализации сформулированной выше цели теоретических исследований составляют способы и методы [7,8] теории локомотивной тяги и материально - технологические условия организации железнодорожных перевозок грузов разных по структуре и содержанию на исследуемом участке железной дороги, а также объект и предмет исследований.
В этой связи, последовательность решения поставленной задачи исследования такого типа (вида) будет опираться на следующие основные положения предложенного обобщённого алгоритма реализации:
• выбираются параметры (характеристики) факторов состояния материально-технической базы
июль, 2020 г.
и условия организации перевозочной работы локомотивов на заданном (принятом) участке счёта;
• разрабатываются модели вождения грузового поезда различной массы состава, организованного локомотивами без остановок и с остановками на промежуточных станциях, разъездах и раздельных пунктах;
• решаются дифференциальные уравнения движения грузового поезда одним из широко известных методов (аналитический, графический, численный, математическое моделирование с помощью средств вычислительной техники), используя, например, графический метод для определения скорости движения и времени хода поезда на заданном (принятом) участке железной дороги;
• выполняются тяговые расчёты на заданном участке железной дороги и полученные результаты обрабатываются известными методами математической статистики с последующим их анализом;
• определяются значения кинематических параметров движения грузового поезда и параметры основных топливно - энергетических показателей эффективности перевозочной работы локомотивов в количественном и денежном исчислении.
• выполняется "построение" уравнений регрессий (аналитических зависимостей), предназначенных для определения численных значений кинематических и энергетических параметров основных показателей топливно - энергетической эффективности использования локомотивов для любой массы состава грузового поезда посредством табличного процессора Microsoft Office Excel.
Объектом исследования являются грузовые поезда с унифицированной массой состава и постоянным числом осей в составе, трёхсекционные магистральные (поездные) грузовые электровозы серии 3ВЛ80С и виртуальный равнинный участок железной дороги с первым типом профиля железнодорожного пути.
Предмет исследования составляют кинематические параметры движения грузового поезда с унифицированной массой состава и постоянным числом осей в составе, а также параметры основных энергетических показателей перевозочной работы исследуемых электровозов 3ВЛ80С в количественном и денежном исчислении на принятом (заданном) виртуальном участке железной дороги.
Сейчас [1], электровозами 3ВЛ80С осуществляется приблизительно пятьдесят девять процентов всего фактического объёма железнодорожных перевозок грузов на различных по степени трудности участках узбекских железных дорог.
Конструктивные особенности, технические параметры, тягово - эксплуатационные показатели и характеристики исследуемого грузового электровоза 3ВЛ80С освещены в [6,2], базовыми из которых являются возможность ступенчатого регулирования касательной силы тяги и скорости движения, реостатное торможение и работы по системе многих единиц.
В табл. 1 приведены параметры элементов спрямлённого профиля пути виртуального равнинного участка А - В - С железной дороги, характеристика которого подробно обозначена в [6].
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
технические науки
июль, 2020 г,
Таблица 1.
Спрямленный профиль пути виртуального равнинного участка А - С железной дороги
№ элемента 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
i, %о +1,50 +2,00 -2,73 +2,00 -0,47 +6,00 0,00 -3,45 0,00 +8,00
i, %о 0,00 -4,00 -1,50 +1,93 -2,50 -9,00 +0,26 +5,90 +3,00 +1,5
S, м 1700 2400 2700 1800 3500 6500 700 2000 800 1600
S, м 600 800 1700 900 7000 2000 1600 2000 1800 1800
Исходные данные, необходимые для практической реализации принятого метода исследования и разработки модели ведения грузового поезда с унифицированной массой состава Q2 = 3000 т и числом осей в составе m = 200 осей электровозами 3ВЛ80С с последующей целью выполнения тягового расчёта на виртуальном равнинном участке железной дороги, были приняты аналогичными [4].
Основу упомянутой модели составляет дифференциальное уравнение движения поезда, позволяющее определять закон (траекторию) движения на всех этапах управления, для решения которого воспользовались графическим методом [2,7]. Метод основан на принципе малых отклонений удельных ускоряющих и замедляющих сил в пределах небольших интервалах скорости, а также геометрической взаимосвязи между этими удельными равнодействующими силами в каждом интервале скоростей движения и времени хода с учётом, проходимого поездом части участка железнодорожного пути при изменении скорости движения в каждом интервале интегрирования.
Практическая реализация графического интегрирования дифференциального уравнения движения поезда приводится ниже (см. рис. 1 - рис. 3), опираясь на следующее положение теории локомотивной тяги.
В зависимости от величины крутизны и сочетания между собой элементов профиля пути движение поезда может быть ускоренным, равномерным или замедленным. При этом, основу каждого из перечисленных видов движения составляет принцип максимального использования кинетической энергии поезда, мощности и тягово - эксплуатационных качеств (свойств) локомотива [2], что для электровоза 3ВЛ80С, на режиме тяги, соответствует номинальной 33-й позиции главного контроллера машиниста на второй ступени ослабления поля тяговых электродвигателей в сочетании с режимами холостого хода и служебного торможения.
Результаты исследования и их анализ Практическая составляющая теоретической части исследований, которая, опираясь на обозначенный выше обобщённый алгоритм реализации, по существу сводится к следующему.
В табл. 2 приведены численные значения удельных ускоряющих и замедляющих равнодействующих сил грузового поезда с унифицированной массой Q2 = 3000 т состава и числом m = 200 осей в составе в режимах тяги, холостого хода и торможения. По данным табл. 2 были построены диаграммы упомянутых равнодействующих сил для исследуемых электровозов.
Таблица 2.
Удельные равнодействующие силы поезда для грузовых электровозов 3ВЛ80С в режимах
Скорость Тяги Холостого хода и торможения
V w"0 w0 fii - w0 Wох Wох+0,56т Wох+bт
км /ч Н/кН Н/кН Н/кН Н/кН Н/кН Н/кН
1 2 3 4 5 6 7
0 0,90 0,99 27,90 1,03 45,58 90,13
4,5 0,93 1,02 27,87 - - -
10 0,99 1,08 26,11 1,13 33,80 66,47
20 1,10 1,20 24,35 1,25 27,98 54,71
30 1,25 1,36 23,09 1,41 24,51 47,61
40 1,43 1,55 21,99 1,60 22,39 43,18
43,5 1,50 1,62 21,73 - - -
50 1,65 1,78 21,03 1,84 20,98 40,12
56,5 1,81 1,95 20,50 - - -
60 1,90 2,05 17,66 2,11 19,93 37,75
70 2,19 2,35 11,43 2,43 19,26 36,09
80 2,50 2,69 7,44 2,76 18,76 34,77
90 2,86 3,07 4,82 3,16 18,51 33,85
100 3,24 3,47 2,78 3,57 18,42 33,27
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
технические науки
июль, 2020 г,
В результате графического интегрирования дифференциального уравнения движения грузового поезда с унифицированной массой состава, опираясь на рекомендации [7,8] и исследования [2], были построены кривые тока для исследуемого электровоза 3ВЛ80С, скорости V(S) движения и времени ^ хода поезда на заданном виртуальном равнинном участке железной дороги.
На рис. 1 - рис. 3 показаны фрагменты зависимостей V(S), t(S) и Ida(S), которые были нами получены с учётом заданных характеристик материально-технической базы и принятых в расчётах условий организации перевозочной работы трёх секционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80С на виртуальном равнинном участке железнодорожного пути.
Рисунок 1. Фрагмент графического решения уравнения движения грузового поезда для электровоза 3ВЛ80С
на станции отправления
Библиографическое описание: Аблялимов О.С. К эксплуатации электровозов 3ВЛ80С на равнинном участке железной дороги // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 7 (76). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9959
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
технические науки
июль, 2020 г.
Рисунок 2. Фрагмент графического решения уравнения движения грузового поезда для электровоза 3ВЛ80С
на промежуточной станции
На рис. 1 - рис. 3 обозначено: А,В,С - соответственно, станции отправления, промежуточная и прибытия (конечная); Vи t'(S) - кривые скорости движения и времени хода поезда на проход, без остановки на промежуточной станции В; У^) и -кривые скорости движения и времени хода поезда за период его разгона при трогании с места по промежуточной станции В; I'da(S) и Г^^) - соответственно, кривые тока для электровоза за период движения поезда на проход, без остановки и за время его разгона, после остановки, при трогании с места на
промежуточной станции В; и А1Бз - путь и время замедления при торможении на промежуточной станции В; SBр и Л^р - путь и время разгона в процессе трогания поезда с места на промежуточной станции В; £Сз и А{°з - путь и время замедления при торможении на станции прибытия С; ^ и Ь - соответственно, время проследования промежуточной станции В поездом на проход, без остановки и после остановки; ТД и ТО - соответственно, тормоза действуют и тормоза отпущены.
№ 7 (76)
июль, 2020 г.
Рисунок 3. Фрагмент графического решения уравнения движения грузового поезда для электровоза 3ВЛ80С
на станции прибытия
Путь замедления SB3, SС3 - расстояние, которое проходит поезд от начала торможения (перевода ручки крана машиниста в тормозное положение) до полной остановки поезда.
Путь разгона SBр - расстояние, проходимое поездом от начала трогания с места на промежуточной станции до момента "нагона" безостановочного хода поезда.
Время замедления ЛД, А/Сз при торможении поезда перед остановкой на станциях промежуточной и прибытия - время хода поезда, в течение которого он производит остановку (останавливается).
Время разгона Л^р в процессе трогания поезда с места на промежуточной станции - время хода поезда, за которое он "догонит" безостановочное движение.
Время хода грузового поезда на замедление -разгон можно определить аналитическим способом, используя несложную формулу (см. рис. 2 - ЛРр = 12 -Ь) - то есть, путём вычитания из времени хода поезда с остановками безостановочного времени хода поезда. Или, благодаря графическому методу, опираясь на уже построенные кривые времени хода грузового поезда так, как показано на рис. 2 и рис. 3 - для времени хода поезда на замедление или как обозначено в [5] - для времени хода поезда на разгон.
В табл. 3 и табл. 4 приведены численные значения некоторых кинематических параметров движения грузовых поездов на каждом перегоне виртуального равнинного участка железной дороги при реализации железнодорожных перевозок грузов с учётов времени на замедление - разгон.
№ 7 (76)
июль, 2020 г.
Таблица 3.
Время хода грузового поезда по перегонам без остановок, а по промежуточной станции на замедление - разгон
№ Промежуточные Рассстояние, Время хода, Время на замедление/
п/п станции км мин разгон, мин
1 Ст. А. - - / 2,0
2 Ст. В 26,15 18,15 1,80 / 1,35
3 Ст. С 17,95 11,35 1,60 / -
4 Участок А - С 44,10 29,50 1,70 / 1,70
Численные значения полного (общего) и удельного расхода электрической энергии электровозами 3ВЛ80С в количественном и денежном исчислении, которая расходуется при реализации движения грузового поезда с унифицированной массой состава по
перегонам виртуального равнинного участка железной дороги обозначены в табл. 5. Индекс звёздочка * - это удельные затраты денежных средств (удельная стоимость электрической энергии) с учётом налога на добавленную стоимость (НДС).
Таблица 4.
Распределение времени хода грузового поезда по перегонам равнинного участка А - С, электровозы 3ВЛ80С
Без остановок / С остановками, мин
Скорость движения по перегону ¿х в режиме
v, км/ч тяги ¿т холостого хода
и торможения ¿хх,е
Перегон А - В
86,45/78,45 18,15/20,00 14,05/13,30 4,10/6,70
Перегон В - С
94,89/75,31 11,35/14,30 3,25/6,00 8,10/8,30
Участок А - С
89,70/77,14 29,50/34,30 17,30/19,30 12,20/15,00
Таблица 5.
Расход электрической энергии и затраты денежных средств при движении грузового поезда по перегонам
равнинного участка А - С, электровозы 3ВЛ80С
На промежуточной станции
без остановок с остановками
общий (полный) за поездку А, кВт-ч удельный за поездку а, Вт-ч/т км брутто удельные денежные затраты сэ, сум/км общий (полный) за поездку А, кВт-ч удельный за поездку а, Вт-ч/т км брутто удельные денежные затраты сэ, сум/км
1 2 3 4 5 6
Перегон А - В
1779,59 22,68 5923,3 7104,7* 1705,69 21,74 5677,4 6809,7*
Перегон В - С
482,08 8,95 2337,6 2803,8* 896,81 16,65 4348,6 5216,0*
Участок А - С
2261,67 17,09 4463,8 5354,1* 2602,50 19,67 5129,7 6161,0*
№ 7 (76)
Движение исследуемых грузовых поездов на виртуальном участке железной дороги с равнинным первом типом профиля пути, организованное без остановок на промежуточной станции по отношению к движению с остановками на ней, способствует:
• уменьшению общего времени хода поезда на 4,8 мин с увеличением технической скорости движения на 12,56 км/ч;
• значениям долей движения на режимах тяги в 58,64 процента, а холостого хода и торможения в 41,36 процента;
• снижению общего (полного) и уменьшению удельного расхода электрической энергии в среднем на 13,1 процента;
• снижению общего (полного) и удельного расхода электрической энергии в денежном исчислении в среднем на 12,98 процента.
• Далее обозначим численные значения некоторых кинематических параметров движения исследуемых грузовых поездов и параметров энергетических показателей эффективности перевозочной работы трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80С на виртуальном равнинном участке железной дороги:
• среднее расчётное значение технической скорости движения для двух видов движения составляет 83,42 км/ч;
• среднее расчётное значение общего времени на разгон - замедление соответствует 3,40 минутам;
• расход электрической энергии для одной остановки на промежуточной станции составляет 340,83 кВт - ч, а на один разгон - замедление он равен 170,41 кВт - ч;
• удельный расход электрической энергии для одной остановки на промежуточной станции составляет 2,58 Вт - ч / т км брутто, а на один разгон - замедление он равен 1,29 Вт - ч / т км брутто;
июль, 2020 г.
• среднее значение величины расхода удельных денежных ресурсов для двух видов движения равняется 4796,75 сум / км, а с учётом НДС - 5757,55 сум / км.
В результате проведённых нами исследований получены кинематические параметры движения грузового поезда унифицированной массы состава и параметры энергетических показателей перевозочной работы локомотивов электрической тяги в количественном и денежном исчислении, и обоснована динамика их изменения в зависимости от вида движения грузовых поездов.
Заключение
Кинематические параметры движения грузовых поездов, параметры кинематических и энергетических показателей эффективности использования трехсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80С в разных условиях организации железнодорожных перевозок грузов на виртуальном равнинном участке железной дороги показали достаточно высокую и хорошую сходимость с результатами исследований [1,3-5 и другие] и поэтому, могут быть непременно реализованы при анализе и оценке тягово - энергетической эффективности перевозочной работы локомотивов электрической тяги на реальных участках узбекских железных дорог с первым типом профиля пути.
Результаты исследований будут полезны машинистам - инструкторам по теплотехнике и другим специалистам цеха эксплуатации локомотивного комплекса узбекских железных дорог, производственная и профессиональная деятельность которых напрямую связана с организацией и реализацией грузового движения в реальных условиях эксплуатации и рекомендуются для внедрения в практику работы локомотивных депо.
Список литературы:
1. Аблялимов О. С. Оценка эффективности перевозочной работы электровозов
2. 3ВЛ80С на участке Каттакурган - Навои Узбекской железной дороги [Текст] / О. С. Аблялимов, // Международный информационно-аналитический журнал «Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык» / Иркутский филиал Московского гос. тех. ун-та гражданской авиации. - Иркутск, 2018. № 4 (19). -С. 35 - 50.
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. Аблялимов О. С. Тяговые расчёты для электровозов 3ВЛ80С на равнинном участке железной дороги [Текст] / О. С. Аблялимов, С. Т. Зоирхонов, А. Х. Насуллаев, М. М. Ташпулатов, Т. Т. Шодиев, З. М. Махкамов // Сборник статей по материалам XIII международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы в науке и практике» (10 декабря 2018 г., г. Самара). В 4 ч. Ч.1. - Уфа: Изд. Дендра, 2018. - С 50 - 63.
5. Аблялимов О. С. К использованию электровозов 3ВЛ80С на равнинном участке железной дороги [Текст] / О. С. Аблялимов, С. Т. Зоирхонов, А. X. Насуллаев, С. И. Эркинов, Ш. М. Искандаров, Ф. О. Хабибуллаев // Сборник статей по материалам XIII международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки в современном мире» (14 декабря 2018 г., г. Уфа). В 2 ч. Ч.1. - Уфа: Изд. Дендра, 2018. - С 27 -39.
6. Аблялимов О. С. Графический метод расчёта времени хода поезда на разгон - замедление [Текст] / О. С. Аблялимов, И. О. Ташбеков, О. Б. Нигматов // Республика илмий - амалий анжумани «Олий ва урта махсус, касб - хунар таълимининг узаро хамкорлик алокалари: ютук ва муаммолар». / Ташкентский гос. унт экономики. - Тошкент: ТДИУ, 2017. - С. 66 - 68.
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
, технические науки
июль, 2020 г.
7. Васько Н. М. Электровоз 3ВЛ80С. [Текст] / Н. М. Васько, А. С. Девятков, А.Ф. Кучеров // Руководство по эксплуатации. - М.: Транспорт, 1990. - 454 с.
8. Деев В. В. Тяга поездов [Текст] / В. В. Деев, Г. А. Ильин, Г. С. Афонин // Учебное пособие для вузов. - М.: Транспорт, 1987. - 264 с.
9. Кузьмич В. Д. Теория локомотивной тяги [Текст] / В. Д. Кузьмич, В. С. Руднев, С. Я. Френкель // Учебник для вузов железнодорожного транспорта. - М.: Маршрут, 2005. - 448 с.
