Файл: Тихонов, К. К. Выбор оптимальных параметров эксплуатации железных дорог.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 118

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ftp), a)

 

 

или

по обработанным

данным

стати­

0,50

 

 

стической

выборки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(21)

 

 

т/пог.м

Таким

образом,

варьируемая ве­

 

 

совая

норма

грузовых

поездов в рас­

 

 

 

 

четах

определяется

условием

(4) или

 

 

 

 

 

 

Qx = PxU" + 1уЯ — ал)>

(22)

 

 

 

 

а средний

вес поездов

 

 

1800V

 

 

 

 

Qcp ^

Рср С " ~!" ^уд ап)>

(23)

\pmmflcT-SW

причем

 

 

 

 

 

 

1600 ZS003S00

woo£meH,m

 

 

 

 

Рср = /(Р.г-)

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

Рис .

12. Распределение поездных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

погонных нагрузок

по нормально­

 

 

 

 

* 0 " + 'уд —а л)

(24)

му закону (а) и зависимость

сред­

 

 

 

 

 

 

 

него

веса поездов от весовой

нор­

 

 

 

 

 

 

a i P i

 

мы (б) при = 850 м

 

 

 

 

Ра

Рх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а при заданном

непрерывном

законе

распределения

поездных

погон­

ных

нагрузок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qcv

/ > * № - * у д + вл)

 

 

 

(25)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

f(P)dp+

 

\

pf{Pf)dp

 

 

 

 

 

J

 

Рх

i

 

 

 

 

 

 

Зависимость

среднего веса

поездов от весовой нормы как при дис­

кретном (см. рис. 8), так и при непрерывном (см. рис. 10) распреде­

лении

поездных погонных

нагрузок

имеет трансцендентный

характер

типа

1 — е~х . Характер

функции

Q c p = /

(Qx) для заданного

рас­

пределения (р* = 4,5 т/пог.

м; а р

= 0,835

т/пог. м) приведен

на

рис. 12. При максимальной

весовой норме 5600 т (1С0Т ал

= 800 м)

средний вес поездов равен

4,5 • 800 = 3600 т, т. е. наименьшее отно­

шение его к весовой норме осв = 0,643. При уменьшении весовой

нор­

мы этот коэффициент возрастает до единицы.

 

 

4. О П Т И М А Л Ь Н Ы Е Р А С Ч Е Т Н Ы Е П О Е З Д Н Ы Е П О Г О Н Н Ы Е Н А Г Р У З К И

Расчетная поездная погонная нагрузка рх как независимая пере­ менная принимает любое значение в пределах заданного вариацион­ ного размаха от р0 до р т а х . Воздействие ее на физическое состояние исследуемой подсистемы проявляется через весовую норму и соот­ ветствующий ей средний вес поездов, определяющий потребную про-

62


пускную способность, а при заданных параметрах тяговых средствеще и ходовую скорость, а значит наличную пропускную и провозную способность. Расчетная поездная погонная нагрузка определяет по­ этому и технически необходимые сроки осуществления мероприятий этапного усиления мощности линии.

Сочетание переменных значений расчетной поездной погонной на­ грузки, степени удлинения станционных путей и ходовой скорости при переменных параметрах тяговых средств функционально опреде­ ляет необходимые касательную мощность, сцепной вес и стоимость локомотива. Через весовую норму и средний вес поездов расчетная поездная погонная нагрузка влияет и на величину критерия под­ системы.

При заданных параметрах тяговых средств зависимость провозной способности линии и приведенных перевозочных затрат от расчетной поездной погонной нагрузки определяется воздействием на соответ­ ствующие критерии подсистемы одних и тех ж е факторов. Так ходовая скорость для всего поездопотока определяется весовой нормой, а этой норме соответствует не весь поездопоток, а только определенная часть его — полновесные поезда. Вес остальных полносоставных поездов ниже нормы.

Средний вес поездов, определяющий размеры движения, связан с весовой нормой так, что после некоторого уровня дальнейшее увели­ чение последней дает все меньший и меньший прирост среднего веса,, а значит все меньше и меньше снижаются размеры движения (потреб­ ная пропускная способность). В результате после некоторого уровня дальнейшее повышение весовых норм ведет лишь к снижению ходовой скорости, средний ж е вес поездов изменяется мало. Это обстоятельство и приводит к тому, что как максимум провозной способности, так и минимум перевозочных затрат достигаются хотя и при разных, но определенных весовых нормах, которые, как правило, меньше макси­ мально возможных по длине станционных приемо-отправочных путей и наибольшей погонной нагрузке подвижного состава. Вывод этот оченьважен д л я теории и практики эксплуатации железных дорог, так как отвергает широко принятую систему расчета наличной провозной спо­ собности линий по весовым нормам, а не по среднему весу поездов и обеспечивает ее действительно максимальный уровень.

Методика, алгоритм и программа расчетов поездной погонной нагрузки по экономическому критерию на ЭВМ «БЭСМ-4» разработаны Научно-исследовательской лабораторией движения М И И Т [28]. П р а к ­ тику обработки исходных данных, характеризующих состав грузо­ потока и структуру вагонного парка, для определения параметров перспективной эксплуатации железных дорог в оптимальном режиме покажем на конкретном примере.

Пример. Определим оптимальную расчетную и средневзвешенную поездные погонные нагрузки для следующих условий: линия однопутная, тяга тепловоз­ ная ТЭЗ или ТЭ10Л в двух секциях, длина станционных приемо-отправочных путей 720 м, размеры пассажирского движения 5 пар поездов в сутки, тип про­ филя пути 111 б по характеристике МИИТа с крутизной расчетного подъема 9»/0 о- Состав грузопотока, структура вагонного парка и степень его использования при­ ведены в табл. 5.

63.


Т а б л и ц а 5

Состав грузопотока, вагонного парка и степень его использования (исходный общий грузопоток 11 млн. т нетто в год)

1 i

Грузрузы

Доля общего грузопотока

Тип

Хар актеристика

вагонов

 

 

Число осей

Грузоподъем­ ность, т

Коэффициент использова­ ния грузо­

подъемности

Тара, т

Длина, м

Доля груза, перевозимая в данном типе вагона

1

1

Каменный

0,05

Полувагоны

4

63

1,0

23,1

14,00

0,8

 

2

уголь

 

 

6

94

1,0

30,5

16,40

0,2

2

1

Нефте­

0,20

Цистерны

8

120

0,88

51,0

21,12

0,1

 

2

продукты

 

 

6

90

0,85

36,3

15,98

0,2

 

3

 

 

 

4

60

0,74

21,7

12,02

0,7

3

1

Лесные

0,08

Полувагоны

4

63

0,70

23,1

14,00

0,9

 

2

 

 

 

6

94

0,55

30,5

16,40

0,1

4

1

Зерно

0,17

Крытые

4

60

0,9

22,0

14,78

1,0

5

1

Строитель­

0,17

Крытые

4

60

0,64

22,0

14,78

0,4

 

2

ные

 

Полувагоны

4

63

0,51

23,1

14,00

0,6

6

1

Прочие

0,23

Крытые

4

60

0,55

22,0

14,78

0,2

 

2

 

 

Полувагоны

4

63

0,55

23,1

14,00

0,4

 

3

 

 

Крытые

2

20

0,55

11,5

8,25

0,2

 

4

 

 

Изотерми­

4

31

0,40

32,5

15,20

0,2

ческие

Р е ш е н и е . Принимая с некоторой условностью грузопоток маршрутизи­ рованным, по формулам (17) и (18) рассчитываем для каждого рода груза и типа вагонов погонные нагрузки нетто р н е т и брутто рдр , а затем средневзвешенные значения рН ет и рбр и на их основе размеры движения и частости по следующим формулам:

средний вес поезда нетто Qtj (для рода i маршрутизированного грузопотока и типа /' вагонов, в которых перевозится данный груз)

причем

<2и=Рнети

(1°0Т

« л ) ,

(26)

 

 

 

 

 

количество

а л =

W

+ Ю;

 

(27)

поездов в сутки

at

а.}Гн

 

 

 

 

 

(28)

 

"

365q>j/2j,

 

 

 

 

отношение

веса нетто к весу брутто груженого

вагонопотока

 

\ Рбр

астости условной гистограммы

2 »«)

где к — количество типов вагонов, которыми осваивается грузопоток /.

64


28

 

 

27,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZZ\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IS

 

15,1I

 

 

73,23

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

1178

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щ02

 

 

 

 

 

TO '0,28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£

 

 

5,21\

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

2,34

 

 

 

2,75

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LI

J

 

L

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

2,6

3,0 3,4

3,8

4,2

4,6 5,0 5,4 5,8 6,2

 

7,0 p, т/пог. м

 

 

5,6

Рис. 13. Условная

гистограмма

распределения поездных

погонных нагрузок

Результаты расчетов приведены в табл. 6, по ним построена

условная

гисто­

грамма распределения поездных погонных нагрузок с шагом 0,2 т/пог.

м и ва­

риационным

размахом от р0

= 2,5 т/пог. м до р т а х = 7,7

 

т/пог. м (рис. 13).

Д л я ряда дискретных значений поездных погонных нагрузок по особой про­ грамме [28] рассчитаны приведенные перевозочные затраты и для каждого зна­ чения, принимаемого в качестве расчетного, определена ходовая скорость при заданном типе локомотива по формуле:

=2

atfl,

 

(31)

 

 

i=

0

 

 

причем

 

 

 

 

NB

 

(32)

P + PxV"

+ / у д - % )

 

 

 

гдеа.: U = 0; 1,2,3)— коэффициенты полинома

("31), разные

для раз ­

ных видов

тяги и типов

профилей

пути;

удельная мощности тяги, л. elm (тепловозная гяга; или Kem-t электрическая тяга);

 

NH — номинальная

мощность

локомотива соответст­

 

венно л. с. и кет;

 

 

 

Р — вес локомотива,

т.

 

 

Результаты расчетов сведены

в табл. 7 и

представлены зависи­

мостями

приведенных перевозочных

затрат

и ходовой скорости от

величины

расчетной поездной погонной н а г р у з к и 1

(рис. 14).

1 Расчеты выполнены на ЭВМ «Наири»

в ВЦ МИИТ

инж. А. П. Б а т у-

р и н ы м.

 

 

 

 

 

3 Зак . 493

 

 

 

 

65


Окончательные результаты расчетов следующие:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепловозы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2ТЭЗ

2 Т Э 1 0 Л

Оптимальная

расчетная поездная

погонная нагрузка р,

 

 

т/пог.

м

 

 

 

 

 

 

 

4,84

 

5,94

Средневзвешенная

поездная

погонная

 

нагрузка

рС р>

 

4,72

т/пог.

м

 

 

 

 

 

 

 

4,47

 

Максимально

возможный вес поездов по

длине станци­

 

 

онных приемо-отправочных путей и наибольшей

погон­

 

 

ной

нагрузке

маршрутизированного

грузопотока

 

 

<?max,

т

 

 

 

 

 

 

 

5150

5150

Оптимальная

весовая

норма

nT,

т

 

 

3350

 

4000

Средний

вес грузовых

поездов Q*6p, т

 

 

3040

 

3210

Ходовая

скорость

грузовых

поездов,

соответствующая

 

 

оптимальной весовой

норме

vx,

км/ч

 

 

60,43

 

65,94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 6

Расчетные данные для построения

эмпирической гистограммы

 

 

распределения

поездных

погонных

нагрузок

 

 

/Грузы

Вагоны

Тип

 

Погонная

С р е д н е в з в е ­

 

н а г р у з к а ,

шенная

погон ­

 

т/пог. м

ная н а г р у з к а ,

 

 

 

т/пог.

м

Число осей

Нетто

Брутто

Нетто

Брутто

Отношение веса нетто к весу брутто

Вес поезда нетто, т

Количество поездов в сутки (среднее)

Частость а-.

1

1

Каменный

Полувагоны

4

4,43 6,08

4,64

6,33

0,72

2995

0,40

0,0231

 

2

уголь

 

6

5,73 7,59

 

 

0,76

3875 0,08

0,0046

2

1

Нефте­

Цистерны

8

5,01

7,43

4,14

6,10

0,67

3387

0,017 0,0098

 

2

продукты

 

6

4,77 7,05

 

 

0,68

3225

0,37

0,0214

 

3

 

 

4

3,84 5,64

 

 

0,68

2596 1,67

0,0977

3

1

Лесные

Полувагоны

4

3,10 4,75

3,11

4,78

0,65

2096

2,31

0,1347

 

2

 

 

6

3,15

5,01

 

 

0,63

2129

 

0,03

0,0150

4

1

Зерно

Крытые

4

3,65

5,14

3,65

5,14

0,71

2467

2,06

0,1202

5

1

Строи­

Крытые

4

2,60 4,09

 

 

0,64

1758

1,97

0,1148

 

2

тельные

Полувагоны

4

2,27 3,92

2,47

4,02

0,58

1535

1,23

0,0717

6

1

Прочие

Крытые

4

2,23 3,72

 

 

0,60

1507

0,91

0,0532

 

2

 

Полувагоны

4

2,44 4,09

1,85

3,52

0,60

1649

 

1,55

0,0904

 

3

 

Крытые

2

1,34 2,73

 

 

0,49

906

1,52

0,0884

 

4

 

Изотерми­

4

0,82 2,95

 

 

0,28

554

3,02

0,1550

 

 

 

ческие

— — — 3,09

 

 

— — —

Сре цнее

значение

 

4,76

0,503

ДЛЯ всего грузо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потока

66