Участковая скорость повышается вместе с ходовой скоростью.

Увеличение ходовой скорости может быть достигнуто несколькими способами, в частности, за счет:

лучшего использования тяговых свойств локомотивов при том же весе поезда, если до этого мощность тяги почему-либо полностью не использовалась;

снижения весовых норм поездов при том же типе ведущих локомотивов;

усиления тяги при том же или частично увеличенном весе поезда путем введения более мощных локомотивов или кратной тяги (частичной или сплошной);

увеличения максимально допустимой по условиям безопасности скорости движения на спусках без тяги.

Во всех этих случаях эффективность повышения скорости различна, а в последнем случае будет иметь место и дополнительный экономический эффект за счет лучшего использования накопленной ранее потенциальной энергии поездов.

Таким образом, при оценке ускорения оборота вагона, связанного с повышением ходовой скорости, задача сводится к технико- экономической оценке того или иного способа овладения грузопотоком.

_ П

/^KM^KMj^J руб/год> (}04) V t'yq ^уч J

где R™; R™ — затрата механической работы на тягу поезда, 11 1 приходящаяся в среднем на 1 км эксплуатацион-ной длины линии во II варианте — после увеличения ходовой скорости и в I варианте — до этого увеличения, в ткм.

Типы ведущих локомотивов в I и II вариантах могут быть и оди-наковые, и разные: это найдет свое отражение в стоимости поездо- часа на участке и затрате механической работы локомотива на тягу поездов.

Определение действительной эффективности повышения ходовой скорости — вопрос наименее исследованный, так как не установлены еще достаточно надежные данные о характере влияния скорости на износ пути и тех или иных узлов и элементов подвижного состава. Нет ясности в том, как влияют на износ пути и подвижного состава составляющие основного сопротивления движению: воздушной сре-ды, качения колес по рельсам, трения между шейкой оси и подшипником и т. п. В излагаемой методике с некоторым допущением принято, что износы пути и ходовых частей вагонов и локомотивов прямо пропорциональны выполненной механической работе. Другой условностью является отнесение на механическую работу затрат по амортизации балласта, шпал и ремонту вагонов, вызываемых пылением балласта. Эти затраты часто относят полностью на объем перевозочной работы, хотя в определенной степени они связаны не с объемом перевозок и не с пробегом как таковым, а с механической работой и в какой-то мере зависят от скорости.

Однако, как показали многочисленные расчеты, излагаемая методика, несмотря на некоторую условность, вполне приемлема для решения задач по сравнению вариантов эксплуатации с различными скоростями и даже для выявления оптимальных скоростей, так как, во-первых, рассматриваемый на практике диапазон изменения ско-ростей сравнительно невелик, а, во-вторых, степень ошибки одинакова во всех сравниваемых вариантах и поэтому ее влияние на срав-нение вариантов остается лишь второго порядка.

Пример 18. Определить, выгодно ли в экономическом отношении увеличить ходовую скорость на рабочей части профиля пути при том же весе поез-да за счет более полного использования избыточной тяги на двухпутной линии при среднесетевой стоимости груза и следующих исходных данных:

рч

а) тепловозная тяга, тепловозы ТЭЮ, вес поездов 2 500 т, гЭкв = 1,2%0; рабочая часть профиля пути 75%, средняя длина участка обращения локомотивов 500 км и бригад 250 км, средняя ходовая скорость без тяги 70 км/ч, коэффициент участковой скорости 0,95, средняя ходовая скорость на всем направлении за счет более полного использования тяги локомотива повышается с 40 до 50 км/ч\

рч

б) электрическая тяга, электровозы Н8; вес поездов 3 000 т, і экв = = 1,4%0; рабочая часть профиля пути 75% , средняя длина участка обращения локомотивов 700 км и бригад 350 км, средняя ходовая скорость без тяги 70 км/ч, коэффициент участковой скорости 0,95, средняя ходовая скорость на всем направлении за счет более полного использования тяги локомотива повышается с 60 до 70 км/ч, величина арек = 0,1 при этом может быть при-нята неизменной.

Постоянные значения эквивалентных подъемов, длины рабочей части профиля пути и коэффициенты участковой скорости при разных ходовых скоростях с тягой взяты условно; практически при изменении ходовой скорости они могут несколько меняться и точные значения их устанавливаются тяговыми расчетами.

Решение. Среднюю ходовую скорость на рабочей части профиля пути можно подсчитать для заданных условий по формуле

аоч vx vcn

где — ходовая скорость на рабочей части профиля пути в км/ч;

«рч — доля рабочей части профиля пути во всей длине направления; vx — средняя ходовая скорость на всем направлении в км/ч;

"сп — средняя скорость на нерабочей части профиля пути (спусках, проходимых без тяги) в км/ч.

Затрата механической работы на тягу поездов на 1 км рабочей части профиля пути определяется по формуле

RY = (Р+ где R*u — механическая работа локомотива на тягу поездов, приходящаяся на 1 км рабочей части профиля пути, в ткм; — удельное основное сопротивление поезда на рабочей части профиля пути в кг/т;

'экв — крутизна эквивалентного уклона рабочей части профиля пути в %о-

Величина OJP4 может быть в свою очередь найдена по формуле

o)Pq = а + ап bvx кг/т, (107)

где а и Ь — параметры, которые для среднесетевых условий можно принять соответственно 1,3 и 0,02; ап — коэффициент больше единицы, представляющий собой отношение средневзвешенной скорости по пути к среднеходовой скорости.

Для заданных условий в пределах возможного диапазона изменения ходовой скорости на рабочей части профиля пути можно принять:

при тепловозной тяге

16

ап = 0>9 + Трч • (108>

при электрической тяге

17,5

«п=0,8 + -^г. • (109)

их

Тогда для тепловозной тяги при vx = 40 км/ч

пц 0,75 -40-70

= 70-0,25-40 = 35 КМ/Ч;

( 4,50 6,46 )

Спч = 7,74+ (0,0132 + -25Q- + ^ 0,95 • 40 +

0,95 • 40 \

+ 0,003 • 2 500 (1 + 5оо - ) = 17,48 руб/поездо-ч-,

!>S4 = 1,3 + 0,02 ( 0,9 + -Ц | 35 = 2,25 кг/т\

Я™ = (138+ 2 500) (2,25 + 1,2) 10~3 = 9,1 ткм/км на 1 км рабочей части профиля пути или в среднем на 1 км направления

9,1 • 0,75 = 6,84 ткм/км.

В этих условиях перевозочные затраты на 1 поездо-км (тепловоз ТЭ10, основание пути щебеночное, рельсы Р50) составят

17,48 .

Спкм = о 95 .

г,,, 0,75 -50-70

= 70- 0,25-50 = 45'5 км>ч;

/ 4,50 6,46 \

Спч = 7,74 + ^0,0132 + "25Q- + -щ- ) 0,95 • 50 + 0,003 X

„ / 0,95 • 50 \ X 2 500 П + — J = 18,04 руб/поездо-ч;

"рч -1,3 + 0,02 (0,9 + 45,5 = 2,44 кг/т;

R™ = 0,75 [(138 + 2 500) (2,44 + 1,2)] 10~3=«=7,2 ткм/км-,

18,04

Спкм = "-5-95750 7'2 ' °-0974 = 1.082 руб/поездо-км.

Следовательно, увеличение ходовой скорости с 40 до 50 км/ч без снижения веса поезда лишь за счет лучшего использования тяги в данном случае экономически выгодно. Экономия приведенных затрат при этом составит 5,1 коп. на 1 поездо-км, т е. на линии, например, длиной 500 км с размерами движения 40 поездов в сутки годовой экономический эффект будет равен

Егэф = 365 • 40 ¦ 500 • 0,051 = 367 тыс. руб./год.

Для электрической тяги при vx = 60 км/ч

пч 0,75 -60-70

= 70 - 0,25 -60" = 57'3 КЛ1/Ч;

щРч = 1,3 + 0,02^0,8 +-^|^ 57,3 = 2,57 кг/т\

! 4,43 4,57 \

Спч = 6,88+ 0,0065 + "з5о~ + "too" ) 0,95-60 + ОДОЗ • 3 000 X

/ 0,25- 60 \

X I 1 + —jqq ) = 18,09 руб/поездо-км-,

R™ = 0,75 [(180+ 3 000) (2,57+ 1,4)] 10~3 = 9,45 ткм/км.

По формуле (84) с учетом эффективности рекуперации

Сэ = 10,12—4,33 • 0,1 = 9,687 коп/ткм,

тогда

18,09

спкм = о 95 - 60 + 9'45 ' °'0969 = 1,23 РУб/поездо-км.

При их = 70 км/ч аналогичными расчетами найдено, что приведенные со-поставимые народнохозяйственные перевозочные затраты на 1 поездо-км составят 1,238 руб/поездо-км, следовательно, суммарные приведенные сопоставимые перевозочные расходы с повышением ходовой скорости в данном случае не уменьшились, как при тепловозной тяге, а возросли на 0,6 коп/поездо-км. На той же линии длиной 500 км при размерах движения 40 поездов в сутки это может нанести ущерб, равный

365 • 500 • 40 • 0,006 ж 43,8 тыс. руб./год.

Если вместо приведенной стоимости поездо-часа (Спч) в данном примере по формуле (65) и данным табл.

Из приведенных расчетов видно, что ходовая скорость для по-ездов данного веса имеет свой оптимум. В данном примере при тепловозной тяге он лежит где-то выше 50 км/ч, а при электрической ниже 70 км/ч. Таким образом, в определенных конкретных условиях может оказаться, что повышать ходовую скорость с тягой выше опре- 146 деленного уровня даже при наличии избыточной и неиспользуемой мощности локомотива экономически невыгодно. Однако при этом надо тщательно проверить, нет ли других преимуществ повышения ходовой скорости, не учтенных в данном расчете: увеличения пропускной или провозной способности, что отдаляет необходимые затраты по ее развитию, удлинения участков обращения бригад, а в отдельных случаях и локомотивов, сокращения количества обгонов и общей продолжительности задержек поездов под обгонами, а на од-нопутных линиях — уменьшения числа остановок для скрещений поездов, продолжительности их стоянок и др.

Вопрос об оптимальных ходовых скоростях является предметом специального исследования. Можно лишь сказать, что для современных прогрессивных видов тяги они находятся для среднесетевых условий в пределах 70—80 км/ч. Для заданного типа локомотива определенному весу поезда, если он ниже расчетного, соответствует своя оптимальная ходовая скорость; как правило, излишнюю мощ-ность тяги выгоднее направлять на увеличение веса, а не скорости движения, за исключением ускоренных поездов с большой стои-мостью перевозимых грузов (1 ООО руб/т и выше). Поэтому оптимальная ходовая скорость на том или ином конкретном направлении для поездов с обычными грузами может быть лишь при значительном избытке мощности тяги, обычно же наивыгоднейшей является наибольшая возможная скорость. В настоящее время для расчетных весов поездов технически возможные скорости близки к оптимальным лишь при электрической тяге, а при тепловозной тяге пока ниже оптимальных.

На .практике, особенно при тепловозной тяге, может возникнуть вопрос о целесообразности усиления ее при той же весовой норме поездов для получения более высокой ходовой скорости на рабочей части профиля пути.

Пример 19. На двухпутной линии (I тип профиля по характеристике ЦНИИ МПС, ip = 6%0) максимально возможный вес поездов по длине станционных путей и средневзвешенной погонной нагрузке подвижного со-става всего вагонопотока 2 900 т осваивается тепловозами ТЭ2. Ходовая скорость при этом на всем направлении 43,1 км/ч, а на нерабочей части, составляющей 13% длины направления, 80 км/ч (ограничение по тормозам). Определить, целесообразно ли при том же весе поездов заменить тепловозы ТЭ2 на тепловозы ТЭЗ в двух секциях, если средняя ходовая скорость на этом направлении повысится до 64 км/ч. Длина участков обращения локомоти-

BOB 400 км и бригад 200 км, локомотивная бригада из двух человек, коэффициент участковой скорости 0,95, крутизна эквивалентного подъема на рабочей части профиля пути. 1,2,)и отношение средневзвешенной скорости на рабочей части профиля по ~ пути к ходовой соответствует формуле (109).

Решение. Определим сопоставимые приведенные народнохозяйст-венные перевозочные затраты на 1 поездо-км для каждого варианта освоения грузопотока (так как весовая норма поездов не меняется, количество поездо- километров в обоих вариантах одинаково, поэтому сравнение вариантов по затратам на 1 поездо-км возможно).

Тепловозы ТЭ2

Стоимость поездо-часа на участке по формуле (65) и данным табл. 21 составит

/ 4,24 6,33 \

Спч =6,93 + (0,0121+ -щ- + -щ- J 43,1 • 0,95 + 0,003 X

/ 0,95 • 43,1 \ X 2 900 1 + щ ) = 18,46 руб/поездо-ч.

Средняя ходовая скорость по рабочей части профиля пути

D4 0,87 -43,1-80 ух =80-0,13^43Л =40-4 км1н-

Основное удельное сопротивление движению поезда на рабочей части профиля пути по формуле (107) при

17,5

"п = 0.8+40^-=1,235

составит

a)Pq = 1,3 + 0,02 • 1,235 • 40,4 = 2,3 кг/т,

а механическая работа локомотива на 1 км длины линии в среднем

R™ = 0,87 (170 + 2 900) (2,3+ 1,2) 10~3 = 9,35 ткм/км.

Тогда приведенные народнохозяйственные затраты на 1 поездо-км со-ставят

18,46

Спкм = q 95. 4з { + 9,35 ¦ 0,1070 = 1,45 руб/поездо-км. Тепловозы ТЭЗ в двух секциях

/ 4,50 12,71 )

С = 9,78

(0,0252 + -goo" + -40Q-J 0,95 ¦ 64 -

0,95 • 64

+ 0,003 • 2 900 ^ 1 + 400 J = 24,62 руб/поездо-ч;

17,5

ап = 0,8 + = 1,074;

= 1,3+0,02 • 1,074 • 64 = 2,68 кг/т-, RT =0,87 (252 + 2 900) (2,68 + 1,2)10~3 = 10,65 ткм/км-, 24,62

пкм = о 95 . 54 + Ю,65 • 0,1025 = 1,50 руб/поездо-км.

Таким образом, усиление тяги только для повышения ходовой скорости на рабочей части профиля пути на двухпутной линии, если это не связано с дополнительным эффектом от увеличения веса поезда или отдаления капитальных вложений на усиление пропускной способности, экономически невыгодно. На однопутных линиях в отдельных случаях это может оказаться выгодным за счет получения дополнительного эффекта от сокращения количества остановок поездов для скрещений.

Рис 6 Схема изменения скорости движения поезда при снижении ее по предупреждению (линия скорости—для головы поэзда)

Часто встречающейся на практике задачей при экономической оценке ходовой скорости является определение потерь, связанных с выдачей предупреждений о следовании поездов с пониженной скоростью, или эффекта от устранения причин, вызывающих такие предупреждения.

Эффективность отмены предупреждения о снижении скорости на перегоне складывается из экономии времени и кинетической энергии, если скорость сни-жается не за счет выбега (инерции), а торможением. Допустим, что на линии установлено предупреждение о проследовании определенного участка длиной 1Пред со скоростью упред. Каковы экономические потери, связанные с этим предупреждением, или эффект от его устранения?

На рис. 6 показана схема изменения скорости движения поездов в связи с выданным предупреждением, причем в зоне снижения ее до заданного уровня приведены два варианта-, сплошной линией — торможением и пунктиром с точкой — за счет выбега. В первом варианте меньше потеря времени, но имеет место еще и потеря ранее накопленной кинетической энергии поезда, во втором варианте— только потеря времени, но зато большая, чем в первом варианте.

В соответствии с требованием § 38 Инструкции по сигнализации

на железных дорогах СССР желтый диск выставляется навстречу ожидаемому поезду на расстоянии 850 или 1 050 м от опасного места, т. е. примерно на длину поезда, что и показано на рис. 6. К желтому диску ограждения поезд должен подойти уже с установленной предупреждением скоростью.

Экономический эффект от упразднения одного такого предупреждения на один снижающий скорость поезд составит: при снижении скорости торможением

1

ртор _ р ¦^пред ^пч

Mr + Мр + (/„

+

ред

•'Пред

3,8(Р + Q6p) [v

2/п)

(110)

' Vпред

подх.тор '

;)С, Ю-6 руб.; при снижении скорости за счет выбега (инерции)

(/пред~Г 2'п)

упред

г^ин Е п

М3 + Л/р +

= с

^ пч

(111)

руб.

ред

В формулах (110) и (111)

Мт — разница во времени прохода поездом участка торможения без снижения скорости и при снижении ее торможением в ч;

М3— то же при снижении скорости за счет выбега (замедления движения) в ч;

Мр — то же на участке разгона поезда до выхода на ходовую скорость, которая была бы при отсутствии предупреждения, в ч;

к месту начала ее снижения км/ч;

в зоне действия предупреж-

/пред — расстояние, на котором поезда должны следовать со сни-женной скоростью, в КМ] In — длина поезда с локомотивом в км; опред — скорость следования поездов на участке, указанном предупреждением, в км/ч; ?>ПОДх.тор— скорость подхода поезда торможением (см. рис. 6) В

fxP — средняя ходовая скорость дения в км/ч.

Потеря времени при снижении скорости до заданной и последующем разгоне, выраженная в квадратных скобках формул (110) и (111), определяется тяговыми расчетами. Однако в технико-экономических расчетах с достаточной точностью могут быть применены и приближенные аналитические формулы для определения потери времени от замедления (торможения) и при разгоне поезда

"пред

AL

(112).

ч;

¦Л+1

l20(bK + Wj±i)

"подх.тор

"подх выб

120(/к-шо±г)

"пред

В этих формулах

1; У, градации изменения скорости В пределах ОТ Уподх тор

ИЛИ Уподх выб ДО Упред И ОТ УПред ДО УБых, В КОТОрЫХ

криволинейное гиперболическое изменение тормозной силы или силы тяги локомотива заменяется близким прямолинейным (чем меньше градации изменения ско-ростей, тем правомернее, точнее такое допущение), в км/ч;

vl; fx! Vx — средняя ходовая скорость без снижения ее в пределах участков /т; /3; /р в км/ч; /к — удельная сила тяги в приведенных выше градациях изменения скорости в кг/т; ' Ьк — то же удельная тормозная сила в кг/т; Сподх выб — скорость подхода поезда к месту начала ее снижения за счет выбега в км/ч; у вых — скорость, которую поезд в данном месте имел бы и без снижения ее предупреждением, в км/ч; w0 — основное удельное сопротивление поезда при средней скорости в пределах приведенных выше градаций ее изменения в кг/т; і — профиль участка пути в расчетном месте в °/00. Из рис. 6 видно, что наименьшее расстояние следования с по-ниженной скоростью равно удвоенной длине поезда, если даже снижение скорости требуется лишь в одной точке, так как поезд должен подойти к ней со сниженной скоростью и следовать так до тех пор, пока эту точку не пройдет последний вагон состава.

Для ориентировочных расчетов, особенно при экономической оценке предупреждений на всей линии, можно вместо скоростей подхода (начала торможения) и выхода на расчетную скорость при-нимать среднюю ходовую скорость ух, а изменение скорости в зонах замедления (торможения) и разгона условно считать прямолинейным. Тогда разница во времени хода поезда без снижения скорости и со снижением ее в зонах замедления (торможения) и разгона составит

0Рх

ср

Vx — Vat

ч;

A L = ^ - = К

VCxP№

т ср | ср Т

Jnpep.)

Vx + ^пред Vx

и аналогично

Рпред

Ч,

A L = L

ср

v/ — v

Л/р — /р

ч.

ср ^

пред

X I Рпред/.

Отсюда примерные потери денежных средств на один поезд составят:

при снижении скорости торможением

?пред = Спч ((/пред + 2/п) {- jr-'j "Т" (/Т + /р) X

( У^пред VXF /

CD

Ух — у

X

пред

VxP (ухР + Упред),

(115)

+ 3,8 Сэ (Р + Q6р) (ух2ср — Опред) Ю-6 руб./поезд; при снижении скорости за счет выбега (по инерции)

= спч (/

2/п)

1 1

'пред

-пред

+ (4 + 1р) х

Р?Р-РП

Упред УхР

(116)

X

руб./поезд.

Г Упред)

Значения /т; /3; /р также могут быть найдены аналитически по формулам тяговых расчетов:

"пред

(117)

•и;

4,17(р?+1-Р?) + ± г'

"пред

(118)

л;

/ _ V 4,17 (yf+i — vp

3 ш0 ± і

,,ср

Г,СР

(119)

'р =

л.

4,17(Р?+1-Р?)

/к — ± г

"пред

В приведенных расчетах не учитывается возможный иногда ущерб от снижения пропускной способности линии, особенно в тех случаях, когда снижение скорости вводится на ограничивающих ее перегонах. Этот ущерб обычно выражается в задержке части поездов или направлении их кружным путем.

Сравнением результатов расчета по формулам (115) или (116) можно установить, что выгоднее в данных конкретных условиях: снижать скорость при подходе к месту предупреждения торможением или за счет выбега?

Пример 20. Определить экономический ущерб от предупреждения о проследовании 1 км пути (щебень, рельсы Р50) со скоростью 25 и 50 км/ч, если профиль пути — площадка, вес поезда 3 ООО т, длина поезда 850 ж, тяга тепловозная — тепловоз ТЭЗ в двух секциях (локомотивная бригада из двух человек) и как целесообразнее снижать скорость: торможением или за счет выбега?

Решение. Установившаяся скорость движения поезда весом 3 ООО m с двумя секциями тепловоза ТЭЗ на площадке составляет по данным тяговых расчетов 75 км/ч. Стоимость 1 поездо-ч на участке по упрощенной формуле (68) равна

Спч = 1,2 • 9,78 + 0,003 • 3 000 = 20,7 руб.

Расстояние снижения скорости торможением за счет выбега и расстояние разгона (принимая wQ = 1,3 + 0,02 tx кг/т) находим аналитически по формулам тяговых расчетов, определяя удельную силу тяги, удельные тормозную силу и сопротивление движению в интервалах изменения скорости, предпо-ложим, 10 км/ч Так, расстояние разгона, нгпример, от скорости 25 км/ч до равновесной на площадке 75 км/ч составит-

4,17 ( 352 — 252)

27 100 - 390 ж;

252ТЗШ-(1,3^°'02-30)

'р 20 580' 780 м;

4,17 (452 — 352) 30

252 + 3000+ (1.3+ 0,02-40)

«> 4,17 (502 — 452)

1р — * асПГо~оГ~ = 640 м> " 5,39- -2,25 ~ 4,17 (602 — 502) 4,55- -2,40 - 4,17(702 - 602) 3,54 — 2,60 — 4,17 (75а — 702) С = "^ГйЕ-Г^Г- = 2 140 м-

lp — Q м _ о Rn = 5 650 м;

Итого . . . 27,3 км.

Расстояние разгона от 50 км/ч до равновесной скорости на площадке, как видно из приведенного расчета, составляет 25,5 км.

Дополнительное время, необходимое на разгон от скорости 50 км/ч до равновесной, будет:

' _ 75-70 _ {Р ~ 120(2,92 — 2,75) ~0, Ч'

_ 70— 60 _ 'р = 120(3,54 —2,60) ~ 0,089 Ч;

,„ 60 — 50

h - 120 (4,55—2,40) ~ 0,039 4

Итого . . . 0,372 ч.

Это же расстояние 17,7 -)- 5,65 + 2,14 = 25,5 км при отсутствии предупреждения о снижении скорости поезд прошел бы за 25,5 : 75 = 0,342 ч, т. е. потеря времени при разгоне составляет

0,372—0,34 = 0,032 ч.

При разгоне от скорости 25 км/ч до равновесной величина Дtp, найденная аналогично, составит 0,053 ч.

Принимая коэффициент тормозного нажатия, характерный в настоящее время для среднесетевых условий (0,33), по формулам тяговых расчетов [34, формулы (12) и (17)]

+ 100

6Т = 1 OOOfp Тк = 1 000 • 0,33 ¦ 0,27 + ; - = ^р+100

= 89 (120)

где tip — тормозное нажатие в т на 1 т веса поезда; 9К — коэффициент трения колодок о колесо вагона;

— средняя скорость в расчетном интервале ее от v^j до т. е.

V;,, + Vi v? = — км/Чш

Тогда в том же расчетном интервале скоростей не более 10 км/ч при снижении скорости с 75 до 60 км/ч

4,17 (75а — 70а) ' = 84 м;

'т 72,5+100

895ТГ72^ТшО + ^1,3 + 0,02-7,25)

- 0,084

tT = ~72Т = 0,00116 ч,

или, что то же самое, по формуле (112)

. _ 75 — 70 5

120(6к + го„) ~ 120 (33,2 + 2,75) ~ 0,00116 Чш

Точно так же рассчитывается длина тормозного пути и время торможения во всех интервалах изменения скорости от до vпред как при торможении, так и при снижении скорости за счет выбега. В результате найдено, что в данном примере при снижении скорости с 7Ь до 50 км/ч l-s = 0,35 км и /3 = 5,1 км, a Atr = 0,00087 ч и At3 = 0,0139 ч, а при снижении скорости до 25 км/ч соответственно /г = 0,53 км, 13 == 8,89 км, Д^т = 0,00316 ч и Д?з = 0,0657 ч.

Ущерб от установленного предупреждения, приходящийся на один поезд, составит:

при снижении скорости торможением до 50 км/ч

^пред = 20,7 0,00087 + 0,032 + (1 + 0,85) (j^-^) +

+ 3,8 (252 + 3 000) (752 - 502) 0,1025 • Ю~6 = 0,84 + 3,96 = = 4,80 руб./поезд;

при снижении скорости торможением до 25 км/ч

ЕЦРСд = 20,7 0,00316 + 0,053 + 1,85 ; ^ — ~

50

ин

Е

пред

Таким образом, в данном примере затраты при снижении скорости торможением с 75 км/ч почти в три раза выше затрат при таком же снижении скорости за счет выбега.

Если иа линии достаточна пропускная способность, то снижение скорости на перегонах, где установлено предупреждение, и при подходе к станциям, где предстоит остановка поезда, с технико-экономической точки зрения чаще всего целесообразно производить за счет выбега, а не погашения кинетической энергии торможением (даже при электрической тяге с рекуперацией).

Повышение ходовой скорости без тяги, на спусках, не требует усиления мощности локомотива, но связано с усилением тормозных средств (коэффициента нажатия тормозных колодок) при той же длине тормозного пути или увеличения длины тормозного пути при той же мощности тормозных средств, требует усиления динамической прочности подвижного состава и мощности пути и искусственных сооружений. В настоящее время мощность существующих тор-мозных средств и динамическая прочность подвижного состава позволяют довести максимально возможную скорость примерно до 100 км/ч. Такая скорость может быть реализована в грузовом движении и с тягой, но для поездов со стоимостью груза до 1 000 руб/т это чаще всего экономически нецелесообразно.

Экономический эффект увеличения максимально допустимой скорости на спусках, помимо увеличения средней ходовой, а следовательно, и участковой скорости, определяется еще и тем, что меньшее количество потенциальной энергии поезда гасится тормозами и соответственно большее ее количество используется для преодоления основного сопротивления движению за счет «живой силы»

разгона на остальных участках профиля пути, проходимых ранее с тягой. На эту примерно величину дополнительной «живой силы» разгона или, что то же самое, сокращения механической работы торможения и уменьшается необходимая механическая работа локомотива на тягу поезда на всем участке. Однако это справедливо, если увеличивающаяся в конце спуска кинетическая энергия поезда действительно расходуется затем на преодоление основного сопротивления движению, а не гасится тормозами (например, перед станциями при остановках, когда уклон, где достигается повышенная максимально допустимая скорость, расположен близко от них).

Схематически реализация дополнительной кинетической энергии поезда за счет повышения возможной скорости разгона на спусках показана на рис. 7. При максимально допустимой в конце спуска (точка А) скорости vmaxl поезд достигал, затем, за счет разгона без тяги лишь точки 1 (первый случай), а при повышении максимально допустимой скорости до t)ma^2 достигает за счет разгона также без тяги точки 2 (второй случай). Таким образом, механическая работа локомотива, необходимая на тягу поезда между точками 1 и 2, как бы экономится. Величину этой экономии Rэлк для каждого спуска можно принять равной

RT = 4,17(P+Q6p)(oLx, —aLx.) Ю-6 ткм. (121)

Скорость проследования участка 1—2 (см. рис. 7) во втором случае будет несколько выше, чем в первом. Это, с одной стороны, увеличит необходимую механическую работу на преодоление основного сопротивления движению и вызовет, следовательно, какие-то допол-нительные потери, а с другой, — даст некоторый дополнительный выигрыш во времени. Однако, учитывая, что эти факторы в экономическом отношении частично взаимно нейтрализуются и удельный вес их в общих перевозочных затратах весьма мал, в аналитических расчетах этим можно пренебречь. В вариантах, по которым производятся точные тяговые расчеты, будут учтены и эти факторы в средней ходовой скорости и общей механической работе на тягу поезда.

В общем виде экономическую эффективность повышения максимально допустимой скорости на спусках без учета потребных на это затрат можно выразить формулой

Спч Спч j ^

Ф<ЗбР

п

+ 2 4,17(P+Q6p)(t>Lx, — UmaxJlO-oCa, (122)

1

где п — количество элементов профиля пути (пунктов на направлении), где реализуется повышенная С Umax, ДО Umax, максимально допустимая скорость на спусках.

Пример 21. Определить экономическую эффективность увеличения максимально допустимой скорости на спусках с 80 до 90 км/ч на двухпутной линии длиной 500 'км с поездами весом 3 ООО т, если средняя ходовая скорость на рабочей части профиля пути, составляющей 85% длины направления, остается без изменения; для увеличения максимально допустимой скорости на спусках не требуется никаких дополнительных затрат. Повышенная скорость на спусках достигается на 15% длины направления в пяти местах (путь — щебень, рельсы Р50). Расчет произвести для условий:

а) тепловозная тяга, тепловозы ТЭЗ в двух секциях;

б) электрическая тяга, электровозы Н8 без рекуперативного торможения;

в) то же с рекуперативным торможением на спусках. Решение, а) Тепловозная тяга. Вместо определения сопоставимой

части приведенных перевозочных затрат для каждого варианта ходовой скорости в отдельности, как делалось в предыдущих примерах, найдем сразу разницу этих затрат, составляющую экономический эффект повышения скорости только на нерабочей части профиля пути: экономия поездо-часов на один поезд

пТч = L ( — ^ поездо-ч/поезд, (123)

\и<п усп/

где П— экономия времени при повышении максимально допустимой ско- * рости на спусках на всем направлении, приходящаяся на один

поезд, в поездо-ч/поезд-, анч — доля нерабочей части профиля пути; L — длина линии (направления) в км\ 1>сп; иСП— максимальная скорость на спусках до и после ее повышения

К'п > »сп) в км/4-

В данном примере

г j | \

Лпч = 0,15 ¦ SOO^gQ—goj =0,105 поездо-ч/поезд.

Принимая примерную стоимость 1 поездо-ч по упрощенной формуле (68) и учитывая, что локомотивная бригада состоит из двух человек

Спч = 1,2 • 9,78 + 0,003 • 3 000 = 20,7 руб/поездо-ч, получим экономию за счет ускорения движения поездов, равную

0,105 • 20,7 = 2,175 руб./поезд. Экономия механической работы локомотива на всей линии, приходящаяся на один поезд, по формуле (121) составит

-'уч vy4

5 X 4,17(252 + 3 ООО) (903 — 802) Ю'-6 = 115,5 ткм/поезд,

а связанный с этим экономический эффект

115,50-0,1025 = 11,8 руб./поезд.

Таким образом, общий экономический эффект в данном примере состав-ляет 2,18 -f-11,8 = 14 руб./поезд на всей линии, а на 1 км — 2,8 коп!поездо-км, из них 84,4% — экономия на механической работе локомотива и лишь 15,6% — экономия от повышения средней ходовой скорости поезда.

б) Электрическая тяга без рекуперации. Как и при тепловозной тяге

Л®* =0,105 поездо-ч 1псезд\ С\,ч = 1,3 • 6,88 + 0,003 • 3 000 = 17,93 руб/поездо-ч и экономический эффект по времени

0,105 • 17,93 = 1,88 руб./поезд. Экономия механический работы

5 • 4,17(180 + 3 000) (902 — 802) 10"в = 112,5 ткм/поезд.

Без учета рекуперативного торможения, принимая по данным табл. 33 с соответствующими поправками на тип локомотива Сэ = 0,101 руб/ткм, экономия от сокращения необходимой на тягу механической работы локомотива составит 112,5 • 0,101 = 11,35 руб./поезд, а в целом экономический эффект на один поезд равен 1,88 -f- 11,35 = 13,23 руб., или на 1 поездо-км 2,65 коп., т. е. на 5% меньше, чем в тех же условиях при тепловозной тяге. Это объясняется в основном несколько меньшей стоимостью электровоза Н8 по сравнению с тепловозом ТЭЗ в двух секциях и несколько меньшим весом электровоза по сравнению с тепловозом.

в) Электрическая тяга с рекуперацией. С повышением скорости на спуске эффективность рекуперации будет снижаться. Предположим, что при скорости на спусках 80 и 90 км/ч вся высвобождающаяся потенциальная энергия при рекуперативном торможении преобразуется в электрическую. Это возможно при крутизне спусков не менее

врек

TOD

ic > р+ Q + Wo %u, (124)

где BPQp—тормозная сила рекуперации при заданной скорости в кг. * При скорости движения на спуске 80 км/ч величина w0 = 1,3 + 0,02- 80 = 2,9 кг/т. По данным табл. 36 для электровоза Н8 при скорости 80 км/ч

ВЩ = 25 400 кг.

Тогда по формуле (124)~

25 400

^>І80+Т000 + 2'9^10'9/м-

Потери от снижения эффективности рекуперации в этом случае составят на один поезд на всей линии по данным табл. 36 при Д.бр®р = 25,4 — 18,0 = = 7,4 т

7,4 • 500 • 0,15 • 0,0433 = 24 руб./поезд,

или 4,8 коп. на 1 поездо-км, т. е. почти в два раза больше, чем экономия от повышения скорости и сокращения необходимой механической работы локомотива на тягу поезда.

Эффект рекуперативного торможения, полученный в примере 21, выше, чем практически имеет место на линиях даже с холмистогор- ным профилем, для которых характерны 9°/00-ные спуски. Это объясняется несколько условными исходными данными, по которым поезд следует с максимально возможной скоростью на спусках общей длиной, составляющей 15% длины направления. Максимально возможная скорость требует определенной протяженности крутых спусков и обычно достижима на значительно меньшей протяженности линии (примерно 7—10% общей длины линии, даже если вся нерабочая часть профиля составляет 20—25%).

В конкретных условиях фактическая энергия рекуперации, характеризующая ее эффективность, определяется по данным тяговых расчетов. Максимальная скорость на спусках выше 80 км/ч в настоящее время может быть реализована лишь при выпол-нении определенных работ по усилению подвижного состава и пути, что целесообразно при условии, если затраты окупятся экономическим эффектом от повышения максимально допустимой скорости на спускал в установленный или меньший нормативный срок окупаемости капитальных вложений.