3. ВЫБОР НАИВЫГОДНЕЙШЕГО ВЕСА ПОЕЗДА И ТИПА ВЕДУЩЕГО ЛОКОМОТИВА НА КОНКРЕТНЫХ ЛИНИЯХ

Весовые нормы поездов могут колебаться от минимально возможных по профилю пути (крутизне расчетного подъема) и силе тяги того или иного типа одиночного локомотива до максимально возможных по полезной длине станционных путей и погонной нагрузке подвижного состава.

Освоение грузопотока поездами максимально возможного веса требует обычно введения мощных ведущих локомотивов одиночной тяги или чаще всего применения в том или ином виде кратной тяги.

Выбор весовой нормы поездов является, таким образом, тех- нико-экономической задачей, решаемой совместно с выбором типа ведущего локомотива и расстановкой кратной тяги.

При весе поездов, полностью соответствующем полезной длине станционных путей и погонной нагрузке подвижного состава, перевозочные затраты, пропорциональные размерам движения, будут минимальными. Однако мощность локомотивов на расчетном подъеме для таких поездов, особенно при двойной тяге, может оказаться излишней и в лучшем случае использоваться для повышения скорости движения, что менее выгодно, чем полное использование ее для увеличения веса поездов, ограниченного в данном случае длиной станционных путей.

Увеличение веса поездов до максимально возможного по длине станционных путей и погонной нагрузке подвижного состава за счет применения подталкивания снижает ходовую скорость на линии, остающейся на одиночной тяге, и лишь в некоторой степени повышает ходовую скорость на профиле толкания, если вес поезда ниже возможного по суммарной силе тяги ведущего локомотива. На практике этот случай соответствует так называемому смешанному подталкиванию — частично скоростному и частично весовому, что чаще всего и имеет место.

Учет всех этих факторов дает возможность выбрать оптимальные весовые нормы поездов в сочетании с расстановкой тяги. Методика выбора состоит как бы из четырех самостоятельных частей 133, стр. 1161:

выявление конкурентоспособных вариантов весовых норм поездов и расстановки тяги по участкам отдельно в четном и нечетном направлениях;

выбор наивыгоднейшего варианта в четном и нечетном направлениях по каждому участку в отдельности;

установление наивыгоднейшего сочетания весовых норм в обоих направлениях с учетом однотипности обращающихся на данном участке локомотивов и возможного резервного пробега части локомотивов;

обоснование экономической целесообразности унификации или перелома весовых норм на всем направлении.

Рассмотрим методику такого выбора наивыгоднейших весовых норм с расстановкой тяги на следующих конкретных примерах.

Пример 33. Найти экономически обоснованные весовые нормы поездов в сочетании с типом ведущего локомотива и расстановкой кратной тяги на двухпутной линии длиной 1 200 км с тепловозами. Длина участков обращения локомотивов 400 км и бригад 200 км. Линия имеет следующую характеристику профиля пути (в грузовом направлении):

Доля элементов Крутизна элементов профиля пути

профиля пути в %„ по всей Длине

направления Б % + 9 5 +7 10 +5 1 5 + 2 10 0 30 — 3 10 -5 5 ¦—7 10 —9 5 100

Итого

Длина станционных путей на направлении 1 050 м.

подшипниками и определенной степени использования грузоподъемности принять по формуле

w'q = 1,257 + 0,0182 v кг/т.

Основное сопротивление локомотивов определено по формуле [41, стр. 128, формула (101)]: w"Q = 1,2 + 0,025 и + + 0,00016 v2 кг/т.

Средняя погонная нагрузка подвижного состава 4,7 т/пог. м, отношение веса нетто к весу брутто вагонопотока 0,676.

Решение. Первый этап расчета сводится к выявлению конкурентноспособных вариантов весовых норм поездов с расстановкой тяги. Для этого строим по указанным выше данным основного удельного сопротивления состава зависимость (>бр = f(i) для разных типов тепловозов оди-ночной и двойной тяги (рис. 13). Горизонтальным пунктиром на рис. 13 показано ограничение веса поездов по длине станционных путей и средней погонной нагрузке подвижного состава

Qmax = Р ('ст — 50) = 4,7 (1 050 — — 50) = 4 700 т,

где р — средняя погонная нагрузка подвижного состава в т/пог. м; /сх — полезная длина станционных путей в м; 50 — расстояние, необходимое для локомотива и на неточность установки состава, в м.

Как видно из рис. 13, грузопоток рассматриваемого направления может быть освоен следующими вариантами веса поезда и тяги:

вариант — вес поезда 4 700 т, ведущий тепловоз ТЭЗ в двух сек-циях, а на 9°/00-ных подъемах—толкачи ТЭЗ в одной секции, если при расчете окажется, что весовая норма поездов не может быть освоена за счет снижения здесь расчетной скорости (§ 18 Правил тяговых расчетов, 1961 г.);

вариант — вес поезда 3 800 т, тепловоз ТЭЗ в двух секциях, на всем направлении одиночная тяга;

ІІІвариаит — вес поезда 4 700 т, тепловоз ТЭ10, на всем направлении двойная тяга;

IV вариант — вес поезда 3 850 т, ведущий тепловоз ТЭ10, на 7°/00-ных и 9%0-ных подъемах толкачи ТЭ10.

Вариант освоения грузопотока тепловозами ТЭ10 одиночной тягой (вес поезда 2 350 т) как явно нецелесообразный не рассматривается.

Проверка возможности пропуска поездов максимального веса по 9°/00-ным подъемам одиночной тягой тепловозами ТЭЗ в двух секциях по первому варианту производится следующим образом.

52 000 — 252(1,54 + 9)

П5ГТ9 =4660 П-

Следовательно, освоение максимальной по длине 'станционных путей и погонной нагрузке подвижного состава весовой нормы 4 700 т возможно на 9°/00-ных подъемах при условии, если отрезки пути, по которым поезд такого веса будет следовать со сниженной расчетной скоростью, не превышают 500 ж. Однако, не зная длины таких отрезков пути и учитывая, что максимально возможный вес поезда все же не достигает 4 700 т, в данном примере можно отказаться от этой возможности и остановиться в I варианте на применении толкачей. На практике эту возможность следует проверить тяговыми расчетами с построением кривой нагревания обмоток двигателей и опытными поездками.

Очевидно, выбор наивыгоднейшего из четырех намеченных вариантов возможен лишь технико-экономическим сравнением (второй этап расчета). Для этого в настоящем примере способом равновесных скоростей находим по каждому варианту среднюю ходовую скорость и затрату механической работы на тягу одного поезда на направлении (на конкретных линиях это делается точными тяговыми расчетами). На рис. 14 приведены совмещенные зависимости силы тяги тепловоза ТЭЗ и основного сопротивления поезда на разных элементах заданной характеристики профиля пути, проходимых с тягой от скорости. Принято, что на 9°/00-ном подъеме поезд следует с толкачом (ТЭЗ в двух секциях в голове состава и ТЭЗ в одной секции в хвосте состава); общая суммарная тяга, таким образом, три секции. На 3 °/00-ном уклоне во всем диапазоне скоростей до 80 км/ч поезд следует без тяги, так как и при 80 км/ч удельное сопротивление поезда меньше 3 кг, т. е. меньше движущей силы от самого уклона.

Принимаем с некоторой условностью среднюю скорость на всей нерабочей части профиля 80 км/ч. В действительности реализуемая скорость на спусках бывает ниже максимально возможной по условиям применения пневматических тормозов: по достижении максимальной скорость снижается торможением до некоторой величины, после чего тормоза отпускаются и под действием уклона поезд вновь увеличивает скорость до максимально возможной, после чего вновь тормозится, и т.

8 Зак. 593 221

скорость на направлении (в расчете на 100 км линии, что будет соответствовать Любой длине направления с данной характеристикой профиля пути):

,СР ^ — — = 41,85 км/ч.

30

JW 15 20 + 25,5

+

24,6

К

Суммарная механическая работа ведущего локомотива и толкача (последнего только на профиле толкания), затрачиваемая на тягу одного поезда на всем направлении, составит:

_10_ 30 40,7 + 62,7

2 #Л =0,05 - 52,1 + 0,1 • 43,2 + 0,15 • 33,5 + 0,1 • 20,2 + 0,3 • 12,1 = = 17,61 ткм на 1 км, или на 10 000 ткм брутто;

17,61 • 104

4 700— = 3^,5 ткм/измеритель.

Точно так же определяется средняя ходовая скорость и затрата механической работы на тягу одного поезда на всем направлении по каждому из четырех намеченных вариантов. Полученные данные, как исходные для технико- экономического сравнения вариантов, приведены в табл. 48.

Таблица 48

Данные для технико-экономического сравнения вариантов весовых норм поездов, типов ведущих локомотивов и расстановки кратной тяги Характеристика вариантов Данные тяговых расчетов Варианты Вес поезда брутто в т Ведущий локомотив Толкачи Средняя ходовая скорость в км }ч Затрата механической работы на тягу поездов в ткм на измеритель III I

II

3 4 700

800

700 3 850 ТЭЗ две секции ТЭЗ две секции 2ТЭ10 ТЭЮ ТЭЗ одна секция Нет

Нет ТЭЮ 53.1 41,85

45,4 37.5

Анализ данных табл. 48 показывает, что без экономического подсчета, лишь по ходовой скорости и затрате механической работы, выбрать оптимальный вариант освоения грузопотока невозможно: при одинаковой удельной силе тяги с повышением скорости увеличивается и затрата механической работы, хотя экономически эти факторы действуют в разные стороны.

I вариант

Стоимость поездо-часа на участке по формуле (65) и данным табл. 21 (локомотивная бригада на тепловозах ТЭЗ в двух секциях из двух человек, отношение участковой скорости к ходовой во всех вариантах 0,95, стоимость груза среднесетевая) равна

/ 4,50 12,71 \

Спч = 9,78+ 0,0252 + -щ- + -щЧ 0,95-41,85 + 0,003-4 700 X

X + -°'940041'8—) =28,43 руб/поездо-ч.

При восьми назначениях плана формирования и параметре накопления 10 затраты, связанные с задержкой вагонов и грузов под накоплением, на измеритель по формуле (74) составят

365 ¦ 104 ¦ 0,676 -8-10 ¦ 0,003 - 4 700 )

°нак = 30 • 10° • 600 =0Л55 РУ67

В расчете принято, что грузопоток равен 30 млн. т нетто в год, а средний пробег поездов всех назначений без переработки 600 км.

8* 223

Необходимое количество толкачей на один пункт толкания при полном обороте толкача 60 мин по формуле (163) составит

1,2 • 60 ¦ 30 • 106

Г = 352 152-4 700 = 1 -3 ^ 2 толкача.

Принимая среднюю длину толкания на один пункт, равную 10 км (в конкретных условиях это определяется характером профиля пути), находим необходимое число пунктов толкания при работе толкачей лишь на 9°/00-ных подъемах

0,05 • 1 200

JQ = 6 пунктов.

Затраты, связанные с оборудованием и содержанием пунктов подталкивания и содержанием по времени толкачей, равны

ЮЧ^пт (365 ГЕ°Ц+ЕГПТ)

О:

Пт4~ТОЛ рр

10і • 0,676 ¦ 6(365 ¦ 2 • 138+5 500) = ЗО • 10® • 1 200 = 0,12 руб./измеритель.

Тогда приведенные народнохозяйственные пгревозочные затраты по рассматриваемому варианту составят

104 • 28,43 ¦

oj =J75OT~3<^7 + 0,1025 • 37,5 + 0,155 + 0,12 = = 5,64 руб./измеритель.

Такие же расчеты производятся и по трем остальным вариантам. В результате получаем:

Варианты Приведенные перевозочныг затраты на

измеритель в руб.

I 5,64

II 5,66

5,38

5,65

В III и IV вариантах учтена также эффективность более экономичных по расходу горючего двигателей 9Д100 на тепловозах Т310 по сравнению с двигателями 2Д100 на тепловозах ТЭЗ. Расход топлива у первых на 8% меньше, чем у вторых. Это дало в варианте III, например, экономию 0,09 руб./измеритель, или по заданному грузопотоку в год

0,09 • 30 • 106 • 1 200

Обт^По^ = 480 тыс- руб"

Таким образом, в данном примере наивыгоднейшим в экономическом отношении вариантом является третий, обеспечивающий максимально возможный вес поездов по длине станционных путей и средней погонной нагрузке подвижного состава 4 700 m при двойной тяге тепловозами ТЭ10. Остальные три варианта примерно равноценны в экономическом отношении, но по сравнению с третьим требуют увеличения сравнимых (зависящих от движения) перевозочных затрат почти на 5%.

Пример 34. На двухпутной линии длиной 223 км грузопоток в груженом направлении 20,2 млн. m нетто в год может быть освоен при тепловозной тяге одним из способов, приведенных в табл. 49.

Таблица 49

Исходные данные для технико-экономических расчетов при сравнении вариантов освоения грузопотока 3 ь Вес Данные тяговых расчетов СЗ К

с. в Тип локомотива поезда брутто в т Затрата механиче-ской работы на тягу- одного поезда в ткм Ходовая скорость в км/ч I

III ТЭЗ одна секция

ТЭЗ две секции

ТЭ10 2 200 3 200 3 200 1 570

236 2 151 54,9 64,3 60,2

Коэффициент участковой скорости во всех трех вариантах можно принять равным 0,95; остальные данные среднесетевые.

Решение. Для варианта с тепловозом ТЭЗ в двух секциях и локомотивной бригадой из двух человек:

/ 4,50+12,71 \ Спч = 9,78 + ( 0,0252+ 223 ) 0,95 ' 64,3 + °'003 ' 3 200 Х

/ 0,95 • 64,3 \ X ( 1 + 223 ) = 28,3 руб/ч;

р' _ 20.2 • Ю6 /28,30 • 223 \

Епер- 0,7- 3 200 у 0,95 • 64,3 + 0,1025 ' 2 236) + + 365 • 5 • 10 • 0,003 • 3 200 = 3,16 млн. руб./год.

Результаты аналогичных подсчетов по другим предложенным в примере вариантам (для тепловозов ТЗЗ в одной секции и ТЭ10) приведены в табл. 50.

Таблица 50

Сопоставимые приведенные перевозочные затраты по освоению грузопотока в грузовом направлении на двухпутной линии Варианты Тип локомотива Вес поезда брутто в т Перевозочные затраты в год в млн. руб. I ТЭЗ одна секция 2 200 3,25 II ТЭЗ две секции 8 200 3,16 III ТЭ10 3 200 2,98

Однако, чтобы выбрать действительно оптимальные весовые нормы поездов и соответствующую им расстановку локомотивов, необходимо подобные же расчеты произвести и для встречного на-правления, а затем все варианты обоих направлений рассмотреть совместно. При этом необходимо учесть и затраты, связанные с воз-можным резервным пробегом локомотивов и бригад. Оптимальными весовыми нормами на линии в четном и нечетном направлениях будут те, которые при данном типе ведущего локомотива и расстановке кратной тяги обеспечивают минимум суммарных сопоставимых годовых приведенных перевозочных затрат в обоих направлениях. Таково содержание третьего этапа расчетов.

Подобные расчеты должны производиться на направлении по каждому участку обращения локомотивов в отдельности, а затем из полученных оптимальных значений весовых норм поездов на всем направлении надо выбирать оптимальную унифицированную весовую норму.