CC BY
156
УДК 629.421.2.016.2
Г. К. ГЕТЬМАН, С. В. АРПУЛЬ, Р. Н. ДЕМЧУК, Д. А. ЗАВАРИЛО (ДНУЖТ)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ВЕСОВЫХ НОРМ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПРОИЗВОДСТВА ООО «УРАЛЬСКИЕ
ЛОКОМОТИВЫ» НА ЛЬВОВСКОЙ Ж.Д.
В соответствии с Программой обновления локомотивного парка железных дорог Украины [1] «Укрзализныця» планирует поставку на Львовскую железную дорогу грузовых электровозов 2ЭС6 и 2ЭС10 производства ООО «Уральские локомотивы».
В настоящее время грузовые перевозки на основном ходу Карпатского перевала осуществляются электровозами постоянного тока ВЛ11М. При этом в зависимости от массы состава используются схемы их ведения, показанные в табл. 1 (индекс у значений массы состава означает число электровозов, используемых для ведения поезда). Так при массе состава 4600 т для ведения поезда на участке Лавочное - Воловец используется 4 электровоза ВЛ11М: три в голове и один в хвосте поезда.
Таблица 1
Критические нормы массы состава для участка Лавочное - Воловец
Участок Расчетный подъем, %о Масса состава, т
Лавочное-Воловец 27 12001 24002 36004 46004
Воловец-Лавочное 30,5 10001 18002 30003 40004
Грузовые электровозы производства ООО «Уральские локомотивы» представляют собой восьмиосные машины с нагрузкой на ось 25 т. Их основные технические характеристики представлены в табл. 2.
Электровоз 2ЭС6, тяговая характеристика которого представлена на рис. 1, оборудован коллекторными тяговыми двигателями с независимым возбуждением.
Электровоз 2ЭС10 (рис. 2) оборудован асинхронными тяговыми двигателями, мощность электровоза в продолжительном режиме составляет 7600 кВт (см. табл. 2).
Согласно данным завода изготовителя конструкция электровозов обеспечивает снижение трудоемкости ремонтных работ на 15%, а межремонтные пробеги увеличены на 50%. Улучшены тяговые и тормозные характеристики электровозов и условия работы локомотивных бригад.
Сравнительные данные параметров расчетного режима электровозов ВЛ11М, 2ЭС6 и 2ЭС10 наглядно демонстрируют превосходство последних (см. табл. 3, в таблице использованы следующие обозначения: ир - расчетная скорость; ^кр - расчетная сила тяги; Р - масса электровоза; - расчетный коэффициент сцепления), а расчеты масс составов для лимитирующих участков Львовской ж.д., выполненные в соответствии с действующими Правилами тяговых расчетов [2], показали, что масса составов грузовых поездов может быть увеличена, по сравнению с электровозами ВЛ11М, на 100...150 т для электровозов 2ЭС6 и на 500...550 т для электровозов 2ЭС10 (табл. 4).
Таблица 2
Технические характеристики электровозов 2ЭС6 и 2ЭС10
Параметр 2ЭС6 2ЭС10
Номинальное напряжение на токоприемнике, кВ 3,0 3,0
Осевая формула 20(20-20) 20(20-20)
Масса служебная при 0,7 запаса песка, т 200 200
Конструкционная скорость, км/ч 120 120
Максимальная сила тяги при трогании, кН 670 750
Сила тяги продолжительного режима, кН 418 480
Скорость продолжительного режима, км/ч 51,0 57,0
Мощность продолжительного режима, кВт 6000 7600
Мощность рекуперативного тормоза, кВт 6600 8800
Мощность реостатного тормоза, кВт 5500 5600
Для подтверждения расчетных данных на участке Лавочное - Воловец выполнены опытные поездки с предоставленными ООО «Уральские локомотивы» в распоряжение «Укрзализныци» электровозами 2ЭС6 № 147 и 2ЭС10 № 012.
В процессе проведения испытаний измерялись следующие величины: напряжение в контактной сети; входные токи тяговых преобразо-
вателеи; сила тяги электровозов; линеиная скорость движения; продолжительность боксова-ния колесных пар; температура обмотки статора асинхронных тяговых электродвигателеи кН 700
(для электровоза 2ЭС10); температура обмоток якоря и возбуждения тяговых двигателей (для электровоза 2ЭС6); сигналы подачи песка; расход электроэнергии.
350
300
250
200
150
100
50
0 0
FK, кН 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130 V, им/ч
Рис. 1. Тяговая характеристика электровоза 2ЭС6
F^ = 606 кН
ч
Fm = 480 кН
vр = 45,0 км/ч vm = 57,0 км/ч
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130 V, км/ч
Рис. 2. Тяговая характеристика электровоза 2ЭС10
Таблица 3
Параметры расчетного режима электровозов ВЛ11М, 2ЭС6 и 2ЭС10
Параметр ВЛ11 2ЭС6 2ЭС10
Vp, км/год 46,7 45,5 45
^кр, кН 451 492 606
P, т 184 200 200
0,250 0,251 0,309
метров тягового двигателя электровоза 2ЭС6. Последние были определены по результатам квалификационных испытаний тягового двигателя ЭДП 810 У1 [3] согласно методикам, приведенным в [4].
Таблица 4
Расчетные массы составов для электровозов 2ЭС6 и 2ЭС10 на участках Львовской ж. д.
Измерения производились с помощью измерительной аппаратуры микропроцессорной системы управления и диагностики электровозов 2ЭС6 и 2ЭС10 за исключением температуры обмоток тяговых двигателей электровоза 2ЭС6. Последняя определялась с помощью приборов тягово-энергетической вагон-лаборатории с использованием характеристик тепловых пара-
Участок
Схема веде- Лавочное Воловец -
ния поезда Воловец Лавочное
Ор = 27 %0) Ор = 30,5 %)
ВЛ11М 1400 1200
2ЭС6 1550 1350
2ЭС10 2000 1750
Программа испытаний предусматривала вождение поездов с использованием электровоза 2ЭС10 (в голове поезда) и электровоза 2ЭС6 (в качестве толкача). Масса состава в первых опытах соответствовала требованиям действующих Правил тяговых расчетов для поездной работы, т.е. данным первой строки табл. 5. В случае положительных результатов опытов масса поездов для дальнейших испытаний увеличивалась согласно данным табл. 5.
Таблица 5
Масса состава грузовых поездов в опытных поездках с электровозами 2ЭС6 и 2ЭС10
Номер Лавочное -Воловец Воловец -Лавочное
поездки Масса состава, т
1 3500 3000
2 4000 3500
3 4500 4000
4 5000 4500
Критическая масса состава устанавливалась как наибольшая масса, при которой возможно вождение поездов на данном участке с выполнением нормативов по: нагреву обмоток тяговых двигателей; возможности ведения поездов при работе электровоза на границе сцепления в случае неблагоприятных метеорологических условий; скорости проследования по расчетному подъёму.
Критическая масса состава удовлетворяет требованиям по нагреву тяговых двигателей, если зарегистрированные во всех опытных поездках максимальные значения приведенной к температуре окружающей среды температуры перегрева лимитирующих обмоток тягового двигателя ниже установленных заводом-изготовителем значений не меньше, чем на 5 °С.
По данным завода-изготовителя для обмоток тяговых двигателей установлены следующие температуры перегрева:
- электровоз 2ЭС6: обмотка якоря - 160 °С; обмотка возбуждения - 180 °С;
- электровоз 2ЭС10: обмотка статора - 200 °С.
Согласно [5] работа электровоза на границе сцепления допускается только на лимитирующем участке при неблагоприятных метеорологических условиях и характеризуется периодической пробоксовкой колесных пар, устраняемой импульсной подачей песка. Не допускается разносное боксование любой оси и ликвидация боксования применением прямодействующего тормоза. Полученные из опыта обобщенные показатели проскальзывания колёсных пар не должны превышать соответствующих рациональному режиму эксплуатации электровозов ВЛ11 приведенные в [5].
При выбранной критической массе состава должно обеспечиваться следование поезда по руководящему подъему без снижения скорости ниже расчетной. Согласно данным тяговых характеристик электровозов 2ЭС6 и 2ЭС10 (рис. 1, 2) расчетная скорость принята равной 45 км/ч.
В период с 22.02.2012 по 24.03.2012 согласно программе и методике испытаний с поездами различной массы и электровозами 2ЭС6 №147 и 2ЭС10 №012 было проведено 40 опытных поездок.
В табл. 6 приведены данные, полученные в ходе ряда опытных поездок с поездами массой 4300^-4900 т на участке Лавочное - Воловец. При ее составлении использованы следующие обозначения: Q - масса состава; п - число вагонов в составе; п0 - число осей в составе; т - температура обмоток тяговых двигателей; гр - расчетная скорость движения; Тл - отношение среднего по электровозу значения времени боксования колёсной пары к общему времени работы в режиме тяги; N - среднее число одновременно боксую-щих колёсных пар; Тп - относительная продолжительность подачи песка. Значения т, Тл, N и Тп без скобок соответствуют электровозу 2ЭС10, а в скобках - электровозу 2ЭС6.
Анализ данных табл. 6 показывает, что максимальная температура обмоток тяговых двигателей во всех поездках находилась в пределах допустимых значений.
Таблица 6
Данные опытных поездок на участке Лавочное - Воловец
№ п/п № поезда б, т n, ваг по, осей т, °С Vp, км/ч Тл, % N„ ед. Тп, %
1 2145 4340 54 216 82 (44) 47 0,08 (0,17) 1 (1) 65,85 (45,54)
2 2145 4340 54 216 95 (47) 47 0,03 (0) 1 (0) 67,34 (12,38)
3 1615 4547 50 216 106 (48) 45 0 (0,39) 0 (1) 88,54 (66,90)
4 1615 4547 50 216 108 (46) 45 0,25 (0,05) 1 (1) 76,26 (63,22)
5 1615 4547 50 216 102 (51) 47 0 (0,21) 0 (1) 61,96 (45,61)
6 1639 4910 55 225 101 (52) 38 0,03 (1,25) 0 (2) 83,5 (69,45)
Движение на расчетном подъеме (1632,24...1633,13 км) осуществлялось со скоростью, близкой к расчетной (примерно 47 км/ч). Проскальзывание колесных пар испытуемых электровозов соответствует экономному режиму нагружения по сцеплению, а продолжительность подачи песка для электровоза 2ЭС10 №012 соответствует интенсивному режиму, а электровоза 2ЭС6 №147 - рациональному.
Следует отметить, что с поездом массой 4500^4600 т проведено 12 опытных поездок. Из них последние три, проведенные после настройки специалистами завода аппаратов защиты электровоза 2ЭС6, можно считать положительными.
На основании изложенного для рассматриваемого участка при вождении поездов электровозами 2ЭС10 (в голове) и 2ЭС6 (толкач) критическую массу состава можно принять равной 4600 т. Напомним, что для вождения поездов такой массы используется 4-е электровоза ВЛ11М (см. рис. 3).
4600 т
Рис. 3. Схемы вождения поездов на участке Лавочное - Воловец
На рассматриваемом участке проводились опыты при схеме ведения поезда, показанной на рис. 3 б.
Данные опытов показывают, что при использовании поездного электровоза 2ЭС10 и двух электровозов-толкачей 2ЭС6 или ВЛ11М на данном участке критическая масса может быть принята равной 5400 т.
Для участка Воловец - Лавочное критическую массу состава (при схеме ведения поезда 2ЭС10 в голове и 2ЭС6 в хвосте) можно принять равной 3800 т.
По предварительным данным службы локомотивного хозяйства Львовской ж.д. при суточных размерах движения 17 пар поездов снижение эксплуатационных расходов составит приблизительно 70 млн. гривен в год.
Экономия капитальных вложений на обновление локомотивного парка обусловлена тем, что высвобождаемые электровозы ВЛ11М могут быть использованы взамен выработавших свой ресурс и подлежащих исключению из инвентарного парка электровозов постоянного тока.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Програма оновлення локомотивного парку залiзниць Украши на 2012 - 2016 роки. Затверджена постановою Кабшету Мiнiстрiв Украши вщ 1 серп-ня 2011 р. № 840.
2. Правила тяговых расчетов для поездной работы (ПТР). - М.: Транспорт, 1985. - 287 с.
3. Протокол квалификационных испытаний тягового электродвигателя постоянного тока ЭДП 810 У1 для грузового электровоза 2ЭС4К (ТХ.218.1000). Х., 2006. - 34 с.
4. Гетьман Г. К. Теория электрической тяги: монография: в 2 т. / Г. К. Гетьман - Д.: Изд-во Ма-ковецкий, 2011. Т.2. - 364 с.
5. Временная методика и инструкция по проведению опытных поездок для определения критических норм масс грузовых поездов при электровозной тяге. Утверждены ЦЗ 29.03.1995 г.
Ключевые слова: электровоз, расчетный подъем, расчетная скорость, расчетная сила тяги, тяговая характеристика, критическая весовая норма..
K™40bî слова: електровоз, розрахунковий тд-йом, розрахункова швидюсть, розрахункова сила тяги, тягова характеристика, критична вагова норма.
Keywords: electric locomotive, calculation getting up, on-speed, calculation tractive force, hauling description, critical gravimetric norm.
