Для разгона главной рукояткой контроллера машиниста положениями «ФП» - «РП» он набирает первую позицию и после трогания электровоза и головных вагонов, но не ранее, чем через 3 секунды , добавляет вторую позицию, выжидает время для приведения всего поезда в движение.
После выбора зазоров в автосцепках, когда электровоз проследовал 7-10 м, а поезд повышенной длины до 10-15 м, прибавляет по одной позиции ЭКГ также с выдержкой не менее 3 секунды , производит разгон, наблюдая при этом, чтобы ток тяговых двигателей не превышал 1100-1200 А. Продолжительность работы тяговых двигателей с током 1200 А не более 4 мин.
Если поезд не пришел в движение, необходимо сбросить позиции (обмотки ТД не должны находиться под током при неподвижном составе более 15 с), сжать состав из расчета 1 м на 20-25 вагонов и снова брать поезд с места.
Для предупреждения боксования электровоза производят периодическую подачу песка под колесные пары, не допуская подачу песка на стрелочных переводах.
Во избежание разрыва поезда при трогании с места после остановки с применением автотормозов приводить электровоз в движении разрешается только после отпуска всех автотормозов в поезде. Для этого нужно выждать время от момента отпуска до приведения электровоза в движение в грузовых поездах при воздухораспределителях, включенных на равнинном режиме:
o после ступени торможения - не менее 1,5 мин;
o после полного служебного торможения - не менее 2 мин;
o после экстренного торможения в поездах длиной до 100 осей - не менее 4 мин, более 100 осей - не менее 6 мин.
В зимний период время с момента перевода ручки крана машиниста в положение отпуска до приведения грузового поезда в движение после его остановки должно быть увеличено в 1,5 раза .
II. Ведение поезда по площадке
При ведении поезда по площадке состав сжат (если ранее применялось торможение) или растянут (если электровоз находится в тяге – на позициях). Для перехода из режима выбега (торможения) в режим тяги машинист ручным набором набирает несколько позиций, чтобы растянуть состав, после добирает необходимое количество позиций, в противном случае могут быть оттяжки в поезде. Время выдержки главной рукоятки в положение «РП» зависит от количества секций, две секции – 2 с, три секции – 3с, при быстром наборе позиций может быть рассинхронизация хода валов ЭКГ. В пути следования при скоростях движения 30 км/ч и выше до 17 позиции (до значения тока в ТД 300 А) можно набирать положением «АП», а далее – положениями «ФП» - «РП», контролируя по приборам напряжение и ток в ТД. На электровозах ВЛ-80 напряжение не должно превышать 950 В, а ток 820А – при длительном и 880А при часовом режиме работы.
Длительное движение в режиме тяги должно производиться на ходовых позициях контроллер (при этом на пульте электровозов ВЛ80 К, Т,С горят зелёные лампы «0ХП»), на необходимых позициях допускается движение в течении 3-5 минут, они предназначены для плавного изменения тока и напряжения на тяговых двигателях.
Для перехода из режима тяги (выбега) в режим торможения необходимо при снятой нагрузке предварительно сжать состав вспомогательным тормозом электровоза, чтобы не было набегания хвостовой части. После применения автотормоза вспомогательный тормоз электровоза необходимо отпустить.
III. Ведение поезда при переходе с площадки на подъём
При подходе к подъёму желательно, чтобы поезд достиг максимально допустимой скорости, а сила тяги электровоза не должна быть максимальной, так как только головная часть поезда вступит на подъём, скорость её движения замедлится, вагоны хвостовой части нагонят её. Произойдёт набегание хвостовой части, и в составе возникнут большие динамические усилия. Чтобы не допустить этого. В момент вступления на подъём необходимо постепенно увеличить силу тяги, переходя на высшие позиции, или включить ослабление поля ТД. Если подъем короткий то ослабление возбуждения не снимают до вступления на перевал, а если крутой и затяжной, то во избежание перегрева ТЭД ослабление возбуждения постепенно снимают.
IV. Введение поезда по подъёму
При следовании по подъёму необходимо контролировать ток в ТЭД (при снижении скорости ток возрастает), не допуская срыва колёсных пар в боксование (при скорости 45 км/ч ток в ТД электровозов ВЛ80 не более 880-900 А), что может привести в выключению ГВ из-за срабатывания РП в ТЭД. Боксование определяют по неустойчивому положению стрелки килоамперметра (падает) и по миганию сигнальной лампы «ДБ». Для предупреждения срыва КП в боксование подаётся песок под КП. Однако при частой (непрерывной) подаче песка сопротивление движению увеличивается. Если ток в ТЭД приближается к максимальному значению, по условиям сцепления колеса с рельсом для данной скорости необходимо постепенно уменьшать ток в ТЭД, отключая ослабление поля ТЭД или переходя на низшие позиции, допускается следование на неходовых позициях контроллера не более 2-3 минут. Если при движении по подъёму имеются короткие площадки необходимо восстанавливать максимальные позиции контроллера. Согласно тяговой характеристике электровоза ВЛ-80 можно уменьшать позиции до 5-й, но при этом может наступить перегрев ТЭД.
V. Ведение поезда с подъёма на спуск (площадку)
Когда поезд следует с подъёма на спуск (площадку):
VI. Ведение поезда по спуску
При следовании поезда по спуску контролируют скорость движения, не допуская превышения допускаемой скорости. Для регулирования скорости применяют ступенчатое торможение. Первую ступень торможения выполняют снижением давления в УР в гружёных поездах на 0,6 – 0,7 кгс/см 2 , порожних на 0,5-0,6 кгс/см 2 , на крутых затяжных спусках 0,7-0,9 кгс/см 2 в зависимости от крутизны спуска. Вторую ступень при необходимости выполняют, по истечении не менее 5 сек. после прекращения выпуска воздуха из магистрали через кран машиниста. При необходимости применения полного служебного торможения, а так же в процессе регулировочных торможений при следовании по спуску не следует разряжать ТМ до давления ниже 3,8 кгс/см 2 .
Повторные торможение необходимо выполнять в виде цикла, состоящего из торможения и отпуска, при достижении требуемой скорости движения. С целью предупреждения истощения автотормозов в поезде при следовании по спуску, на котором выполняется повторное торможение, необходимо выдерживать между торможениями время не менее 1 минуты для подзарядки тормозной сети поезда.
Для выполнения этого требования не следует делать частых торможений и отпускать автотормоза при большой скорости. Время непрерывного следования поезда с постоянной ступенью торможения на спуске при включении воздухораспределителей на равнинный режим не должно, как правило, превышать 2,5 минуты. При необходимости более длительного торможения необходимо увеличить разрядку ТМ на 0,3-0,5 кгс/см 2 и после достаточного снижения скорости отпустить автотормоза.
Во время отпуска автотормозов поезда приводят в действие вспомогательный тормоз электровоза, чтобы предотвратить рывок головной части состава.
Торможение электровоза и состава может осуществляться электрическим тормозом электровоза (при его наличии, которым можно осуществлять предварительное подтормаживание электровоза, автоматическое поддерживание постоянной скорости движения на спуске, остановочное торможение.
VII. Ведение поезда по спуску с переходом на площадку и снова на спуск
Такие участки профиля пути вызывают сжатие поезда при переходе поезда со спуска на площадку, а при переходе с площадки на спуск ускорение головной части и реакцию на разрыв. Такая же реакция возникает при переходе поезда со спуска меньшей крутизны на более крутой спуск.
Когда поезд следует по спуску с переходом на площадку и снова на спуск или на более крутой спуск, применяют вспомогательный тормоз электровоза в месте излома профиля и отпускают его ступенями после выхода на спуск всего поезда в зависимости от скорости движения.
VIII. Ведение поезда при переходе со спуска на подъём.
В таких местах на участке возможны выдавливания вагонов, т.к. в точке перехода со спуска на подъём, происходит сжатие поезда, потому что головная часть получает дополнительное сопротивление движению от подъёма и в момент вступления на подъем необходимо значительно увеличить силу тяги:
- когда поезд переходит с пуска на подъём, необходимо к окончанию спуска отпустить автотормоза с таким расчётом, чтобы к началу подъёма поезд не превысил максимально допустимую скорость с учётом включения тяги;
- в конце спуска ручным набором 9-13 позиций выполнить растяжку поезда ;
- далее при заходе головы поезда на подъём автоматическим набором набрать максимальное количество позиций ;
- далее включить ослабление поля ТД, в данном случае важно, чтобы поезд следовал по подъёму в растянутом состоянии.
IX. Ведение поезда по ломаному профилю
Данные места характеризуются тем что длина спусков и подъёмов меньше длины поезда, причём спуски могут преобладать над подъёмами.
Такие места необходимо проследовать со средней скоростью, на 17-21 позиции контроллера с использованием ОП1-3 ТЭД. При заходе головы поезда на подъём силу тяги увеличивать, на спуск уменьшать. В таких местах торможения выполнять до остановки поезда.
X. Остановка на подъёме.
Для остановке на подъеме:
XI. Порядок трогания на подъеме.
1. Если поезд удерживается на месте вспомогательным тормозом электровоза , после отпуска автотормозов:
a) поезд остановить в растянутом состоянии ;
b) трогание с места производить после полного отпуска автотормозов ;
c) 1-2 позиции набрать при наполненных ТЦ электровоза;
d) 3-ю с одновременным отпуском вспомогательного тормоза .
2. Если поезд не удерживается на месте вспомогательным тормозом электровоза , тогда:
a) перед остановкой поезд сжать и автотормоза не отпускать ;
b) необходимо знать, через какое время при отпуске 2-м положением КМ № 395 поезд приходит в движение назад;
c) уменьшить это время на 5-10 сек. и брать поезд с места в сжатом состоянии , при этом отпуск тормозов 2-м положением.
XII. Остановка на переломе профиля. Порядок трогания.
Остановить поезд по возможности в растянутом состоянии, в этом случае в момент трогания не возникает реакция на разрыв.
Самый опасный случай, когда основная часть поезда на спуске и сжата, а меньшая часть на подъёме и растянута. Отпустить автотормоза и выждав время на полный отпуск ступенями отпускать вспомогательный тормоз, при этом не допускать ускорения головной части поезда, полный отпуск только когда весь поезд придёт в движение.
XIII. Остановка на спуске. Порядок трогания.
В любом случае при применении автотормозов происходит сжатие поезда.
Если поезд удерживается на месте тормозом электровоза трогание производить выждав время на полный отпуск автотормозов и отпуская ступенями локомотивный тормоз добиться прихода в движение всего состава не допуская ускорения головной части поезда. Если поезд не удерживается на месте тормозом электровоза , автотормоза на стоянке не отпускать. Перед троганием отпустить автотормоза и по возможности выждать максимальное время с полным давлением в ТЦ электровоза до момента начала движения, далее подавая песок под колёсные пары, небольшими ступенями отпуская вспомогательный тормоз добиться прихода в движение всего поезда не допуская ускорения головной части.
Меры по предупреждению разрыва поезда
Чтобы не было разрыва поезда необходимо:
- Осуществлять плавное трогание поезда с места с медленным переводом рукоятки контроллера машиниста на ходовые позиции с учетом длины поезда и профиля пути , при этом сила тяги на автосцепке составляет:
при трогании - 95 т;
при ведении поезда - 130 т;
максимально автосцепка выдерживает - 300 т.
2. Приводить поезд в движение или подтягивать его к установленному сигналу следует только после полного отпуска тормозов всех вагонов состава.
3. Взятие поезда с места после резкого сжатия локомотивом головной части поезда при его осаживании необходимо, дождавшись возможной оттяжки хвостовой части поезда.
4. Вести поезд по перегону с учетом особенностей перелома профиля пути , при котором возможны набегания вагонов и оттяжки в поезде, используя в помощь режимные карты.
5. Правильно тормозить и своевременно отпускать тормоза при остановке поезда на станции или на перегоне. При торможении поезда в результате неодновременности действия тормозов в начальный период и неравномерности тормозных усилий различных вагонов в процессе торможения возникают динамические усилия.
При развитии тормозной силы поезда можно выделить четыре фазы:
первая фаза - распространение волны торможения и сжатия поезда, так как к началу действия тормозов хвостовых вагонов головные вагоны частично заторможены. Вследствие разных зазоров в автосцепных устройствах и неодинаковых тормозных усилий в процессе сжатия образуются группы вагонов, накатывающиеся на идущую впереди, уже сжатую группу с большими относительными скоростями. Это приводит к возникновению сил ударного характера, действующих по направлению движения поезда;
вторая фаза - равномерное повышение давления в тормозных цилиндрах. Поезд остается сжатым. Происходят короткий, но резкий удар и оттяжка хвостовой части. Эта фаза характеризуется наибольшими набеганиями хвостовых вагонов и реакциями в поезде;
третья фаза - наступает выравнивание давления в тормозных цилиндрах. Тормозные силы возрастают до максимальных и одинаковых значений по всему поезду. Набегание хвостовых вагонов прекращается. Сжатые до этого ударно-тяговые устройства производят отдачу, из-за чего происходит оттяжка или подергивание;
четвертая фаза - характеризуется торможением с максимальной силой. Избыток тормозных сил в головной части поезда по сравнению с хвостовой вызывает сжатие ударно-тяговых приборов, а затем, когда сила сжатия в головной части будет больше тормозной силы в хвостовой части, произойдет оттяжка хвостовых вагонов. Зазоры в автосцепном устройстве допускают движение сцепленных вагонов без сжатия поглощающих устройств. Поэтому в момент торможения состав может находиться в растянутом или сжатом состоянии. Наиболее плавное торможение протекает в сжатом поезде.
- Перед началом торможения за (200-250 м) поезд необходимо сжать . Это делается с помощью крана № 254 до повышения давления в тормозных цилиндрах 1,5-1,7 кгс/ см 2 .
- Машинисту необходимо помнить, что на уровень продольно-динамических реакций оказывает влияние зазор в автосцепном оборудовании . В результате торможения сжатых поездов появляются небольшие продольные усилия, наличие зазоров в растянутом поезде перед торможением приводит к росту продольных сил, особенно при экстренном торможении.
Управление электровозом приэлектрическом торможении
Для перевода электровоза ВЛ-80С в режим электрического торможения необходимо:
- поставить главную рукоятку контролера машиниста в положении «0», а тормозную- в положение «П»;
- по погасанию сигнальных ламп пульта «С1» и «С2» убеждаются, что схема переключилась в режим электрического торможения;
- следует перевести тормозную рукоятку в положение «ПТ», при этом плавно (в течении 1-2 сек.) возрастает тормозная сила до 10 тонн на ось.
- выждав время, необходимое для сжатия состава, переводят тормозную рукоятку в положение «Т», при этом возрастает тормозная сила от 20 до 50 тс. в зависимости от задатчика тормозной силы;
- для движения по спуску с постоянной скоростью следует тормозной рукояткой требуемую скорость движения;
- необходимо контролировать ток якоря, который не должен превышать 830 А, а ток возбуждения, который не должен быть 1100 А.;
- время нахождения обмоток возбуждения ТД под током 1100А не более 7 мин.;
- при недостаточности тормозной силы для поддержания постоянной скорости на спуске можно затормозить состав краном машиниста усл. № 394 (395). Применять вспомогательный тормоз электровоза при электрическом торможении нельзя, т.к. при давлении в ТЦ 1,3-1,5 электрический тормоз разбирается;
- для прекращения действия электрического тормоза тормозную рукоятку нужно установить в положение «0». Для охлаждения тормозных резисторов не следует переводить схему в положение Тяга в течении 1 мин. при включенных вспом. машинах;
- для перевода схемы в режим «Тяга» необходимо перевести главную рукоятку КМ в положение «АВ» и контролировать по погасанию сигнальных ламп на пульте машиниста «С1» и «С2».
Методы экономии электроэнергии
Трогание поезда с места производить только при полностью отпущенных тормозах поезда (кроме трогания на подъеме).
Разгон поездов повышенной массы производить с наибольшими тяговыми усилиями , допустимыми по условиям сцепления колес с рельсам, при рациональном применении песка.
Разгон поездов средней или малой массы производить со средними или малыми токами ТЭД, в зависимости от условий трогания, не допуская по возможности боксования.
Режимы ослабления возбуждения ниже 21-й позиции по возможности не применять .
На участках с редкими сменами подъемов и спусков:
Ø на подъемах – выдерживать скорость ниже средней расчетной;
Ø на спусках – завышать скорость чем средняя расчетная.
При подходе к началу крутых подъемов скорость поезда доводить до предельно допустимой.
Не применять режим ослабленного возбуждения кратковременно .
Переход с подъема на спуск производить с несколько заниженной скоростью если нет задержки поезда.
При остановке поезда желательно чтобы весь состав или его часть остановилась на спуске.
При нагоне опоздания разгонять поезд на спусках и равнинных участках и широко применять реостатное или рекуперативное торможение.
Меры безопасности при движении электровоза по перегону,
при производстве маневровой работы
и передвижении электровоза другим электровозом
1. Во время движения локомотива запрещается:
a) высовываться из боковых окон кабины управления за пределы предохранительного стекла (паравана);
b) открывать входные наружные двери и высовываться из них;
c) подниматься на электровоз и спускаться во время движения;
d) закорачивать защитные блокировки ;
e) находиться помощнику машиниста в машинном отделении при наборе (сбросе) позиций и при включении (отключении) контактора отопления поезда. Если возникла необходимость сбросить позиции во время нахождения помощника машиниста в машинном отделении, машинист должен выключить главный выключатель;
f) открывать двери, шторы и входить в высоковольтную камеру , в том числе при опущенных токоприемниках;
g) включать вручную главный выключатель .
2. При движении встречного поезда бригада должна:
a) следить за его состоянием и в случае обнаружения искрения, выхода за габарит или другого повреждения встречного поезда немедленно сообщить по радиосвязи машинисту встречного поезда и дежурному ближайшей станции;
b) помощник машиниста должен отойти к рабочему месту машиниста ;
c) в темное время суток переключить прожектор в положение «Тусклый свет», чтобы не ослепить бригаду встречного поезда;
d) после проследования головной части встречного поезда необходимо включить прожектор в положение «Яркий свет» дляосмотра вагонов встречного поезда .
3. При необходимости осмотра экипажной части электровоза при остановках машинист должен:
a) затормозить локомотив , убедиться в том, что он не сможет тронуться с места, и только после этого машинист и помощник могут сходить с локомотива;
b) к осмотру экипажной части необходимо приступать только после окончания набегания и оттяжки вагонов поезда;
c) бригаде запрещается осматривать экипажную часть при прохождении поезда по смежному пути .
Требования правил техники безопасности при вынужденной остановке, возникновении неисправностей контактной сети и в случае повреждения электровоза
При вынужденной остановке поезда на перегоне машинист руководствуется п. 16.43 ПТЭ и обязан:
1. остановить поезд по возможности на площадке и прямом участке пути, если не требуется экстренной остановки;
2. привести в действие автотормоза поезда и вспомогательный тормоз локомотива;
3. немедленно объявить по радиосвязи об остановке машинистам локомотивов, следующим по перегону, и дежурным по станциям, ограничивающим перегон;
4. если остановка не связана с задержкой поезда у светофора с запрещающим показанием, выяснить ее причины и возможность дальнейшего следования ;
5. если движение поезда не может быть возобновлено в течение 20 мини более и нет возможности удержать поезд на месте на автотормозах, привести в действие ручной тормоз локомотива и подать сигнал для приведения в действие имеющихся в составе ручных тормозов . Помощник машиниста должен уложит ь под колеса вагонов имеющиеся на локомотиве тормозные башмаки , а при недостатке их, кроме того, привести в действия ручные тормоза вагонов согласно Инструкции по эксплуатации тормозов; дополнительно сообщить по поездной радиосвязи дежурному по станции (поездному диспетчеру) о причинах остановки и необходимых мерах по ликвидации возникших препятствий для движения;
6. совместно со всеми работниками, обслуживающими поезд, принять меры к устранению возникшего препятствия для движения , а в необходимых случаях обеспечить ограждение поезда и смежного пути.
7. в случаях срабатывания устройств контроля схода подвижного состава при остановке поезда по нарушению целостности тормозной магистрали, выявлении схода подвижного состава и во всех случаях, когда требуется остановка встречного поезда, машинист обязан включить красные огни фонарей у буферного бруса (при необходимости неоднократно включить и выключить прожектор). Красные огни фонарей у буферного бруса для машиниста встречного поезда являются сигналом остановки. Машинист встречного поезда производит остановку, не проезжая головы остановившегося поезда, а после получения информации лично или по радиосвязи о наличии габарита продолжает движение со скоростью не более 20 км/ч с особой бдительностью и готовностью остановиться, если встретится препятствие для дальнейшего движения;
Вождение грузовых поездов по различным элементам профиля пути. Порядок остановки на различном профиле пути, трогание с места.
Общие положения.
При движении грузовой поезд, состоящий из головного локомотива и состава из грузовых вагонов представляет из себя, сложную механическую систему, на которую действуют множество сил. Сам поезд представляет собой набор жёстких элементов (вагонов) соединённых между собой гибкими связями (автосцепки с поглащающими аппаратами). Груз в вагонах, например «наливной» может перемещаться при движении и оказывать действие на поезд. Профиль пути неоднородный, состоит из площадок и уклонов(подъёмы, спуски) различной длины и крутизны. Вагоны имеют различную загрузку и располагаются по длине поезда хаотично. На участке следования поезда имеются места ограничения скорости, которые располагаются на не благоприятном профиле пути. Машинисту для выполнения графика движения приходится постоянно изменять режимы движения поезда. Все перечисленные факторы при движении влияют на возникновение продольно динамических реакций в составе, которые могут вызвать обрыв автосцепки, смещение-развал груза, сход вагонов.
При движении, как правило, поезд находится в трёх состояниях: сжатом, полу сжатом, растянутым. Основой уменьшения продольно-динамических реакций является плавный переход из одного состояния в другое. Для этого машинист, в соответствии с профилем пути, весом и длиной поезда, расположением гружёных вагонов соответствующим образом производит набор, сброс позиций котроллера, применяет вспомогательный тормоз электровоза, выполняет служебные торможения. Из-за постоянно изменяющихся эксплуатационных факторов каждый машинист по своему осуществляет различные режимы ведения поездов, руководствуясь при этом режимными картами, опытом, интуицией.
Основными факторами автоматического перехода поезда из одного состояние в другое являются:
- Локомотив имеет большее основное сопротивление движению по отношению к вагонам, поэтому после отключения тяги поезд на любом профиле пути переходит в полу сжатое состояние.
- При применении вспомогательного тормоза локомотива, применении автотормозов происходит сжатие поезда, и возникает реакция на выдавливание вагонов.
- При отпуске вспомогательного тормоза, автотормозов из-за действия сжатых пружин поглащающих аппаратов автосцепок головная или хвостовая часть поезда получает ускорение и возникает реакция на разрыв поезда.
- Резкое увеличение силы тяги, вызывает нарастающую реакцию по составу от головы к хвосту на разрыв поезда, особенно это опасно на стоянке, если не выдержано время на отпуск тормозов в хвосте поезда.
В пути следования запрещается применять электрический тормоз при следовании на запрещающий сигнал, вспомогательный для регулирования скорости и прекращения боксования колёсных пар.
Трогание с места и разгон поезда при отправлении со станции.
В начальной фазе отправления выполняется предупредительный толчок поезда. Это мероприятие необходимо на случай нахождения под вагонами работников станции или других лиц переходящих путь. Трогание должно далее сопровождаться остановкой поезда, при этом хвостовые вагоны должны сдвинуться на 1-2 м.
Убедившись в отсутствии людей вдоль состава машинист приводит поезд в движение набором 1-2 позиции(ВЛ80с), далее делает выдержку для приведения всего поезда в движение (5-10 м движения электровоза). Если поезд не приходит в движение на 2 позиции контроллера, тогда перед набором 3 позиции наполнить ТЦ электровоза, включить 3 позицию и отпустить ступенями тормоз локомотива.
Все тела способны деформироваться только до известного предела. Когда этот предел достигнут, тело разрушается. Например, нить рвется, когда ее удлинение превышает известное значение; пружина ломается, когда она слишком сильно изогнута, и т. д.
Рис. 87. Если медленно натягивать нижнюю нить, то оборвется верхняя нить
Рис. 88. Резко дернув за нижнюю нить, можно разорвать ее, оставив верхнюю нить целой
Чтобы объяснить, почему произошло разрушение тела, нужно рассмотреть движение, предшествовавшее разрушению. Рассмотрим, например, причины разрыва нити в таком опыте (рис. 87 и 88). Тяжелый груз подвешен на нити; снизу к грузу прикреплена нить той же прочности. Если медленно тянуть нижнюю нить, то оборвется верхняя нить, на которой висит груз. Если же резко дернуть за нижнюю нить, то оборвется именно нижняя, а не верхняя нить. Объяснение этого опыта таково. Когда груз висит, то верхняя нить уже растянута до известной длины и ее сила натяжения уравновешивает силу притяжения груза к Земле. Медленно натягивая нижнюю нить, мы вызываем перемещение груза вниз. Обе нити при этом растягиваются, однако верхняя нить оказывается растянутой сильнее, так как она уже была растянута. Поэтому она рвется раньше. Если же резко дернуть нижнюю нить, то вследствие большой массы груза он даже при значительной силе, действующей со стороны нити, получит лишь незначительное ускорение, и поэтому за короткое время рывка груз не успеет приобрести заметную скорость и сколько-нибудь заметно переместиться. Практически груз останется на месте. Поэтому верхняя нить больше не удлинится и останется цела; нижняя же нить удлинится выше допустимого предела и оборвется.
Подобным же образом происходят разрывы и разрушения движущихся тел и в других случаях. Чтобы избежать разрывов и разрушения при резком изменении скорости, нужно применять сцепления, которые могли бы значительно растягиваться, не разрушаясь. Многие виды сцеплений, например стальные тросы, сами по себе такими свойствами не обладают. Поэтому в подъемных кранах между тросом и крюком ставят специальную пружину («амортизатор»), которая может значительно удлиняться, не разрываясь, и таким образом предохраняет трос от разрыва. Пеньковый канат, который может выдержать значительное удлинение, не нуждается в амортизаторе.
Так же разрушаются хрупкие тела, например стеклянные предметы, при падении на твердый пол. При этом происходит резкое уменьшение скорости той части тела, которая коснулась пола, и в теле возникает деформация. Если вызванная этой деформацией сила упругости недостаточна для того, чтобы сразу уменьшить скорость остальной части тела до нуля, то деформация продолжает увеличиваться. А так как хрупкие тела выдерживают без разрушения только небольшие деформации, то предмет разбивается.
63.1. Почему в момент, когда электровоз резко трогается с места, иногда происходит разрыв сцепок вагонов поезда? В какой части поезда скорее всего может произойти разрыв?
63.2. Почему хрупкие вещи при перевозке укладывают в стружки?
Теория движения поезда является составной частью прикладной науки о тяге поездов, изучающей вопросы движения поездов и работы локомотивов. Для более ясного понимания процесса работы электровоза необходимо знать основные положения этой теории. Прежде всего рассмотрим основные силы, действующие на поезд при движении,- это сила тяги F сопротивление движению W тормозная сила В. Машинист может изменять силу тяги и тормозную силу; силой сопротивления движению управлять нельзя.
Как же образуются эти силы, от чего они зависят? Мы уже говорили, что каждая движущая колесная пара электровоза имеет отдельный тяговый двигатель, который связан с ней зубчатым редуктором (рис. 3, а). Малое зубчатое колесо редуктора (шестерня) насажено на вал тягового двигателя, а большое - на ось колесной пары. Отношение числа зубьев большого колеса к числу зубьев малого называют передаточным отношением. Если пустить в ход тяговый двигатель, то на его валу создается вращающий момент. Частота вращения колесной пары будет в 1 раз меньше частоты вращения вала двигателя, зато вращающий момент соответственно в 1 раз больше (если не учитывать коэффициента полезного действия зубчатой передачи).
Рассмотрим условия, необходимые для того, чтобы электровоз начал двигаться.
Если бы колеса электровоза не касались рельсов, то после пуска тяговых двигателей они бы просто вращались, оставаясь на одном и том же месте. Однако из-за того, что колеса локомотива соприкасаются с рельсами при передаче на оси колесных пар вращающих моментов М, между поверхностями колес и рельсами появляется сила сцепления.
Попутно отметим, что первоначально при создании первых локомотивов - паровозов вообще сомневались в возможности движения их по «гладкому» рельсовому пути. Поэтому было предложено создать зубчатое зацепление между колесами паровоза и рельсами (паровоз Бленкинсона). Был также построен локомотив (паровоз Брунтона), который передвигался по рельсам с помощью специальных устройств, поочередно отталкивающихся от пути. К счастью, эти сомнения не оправдались.
Момент M (см. рис. 3), приложенный к колесу, образует пару сил с плечом R. Сила FK направлена против движения. Она стремится переместить опорную точку колеса относительно рельса в сторону, противоположную направлению движения. Этому препятствует возникающая под действием нажатия колеса на рельс в опорной точке сила реакции рельса, так называемая сила сцепления Fcu Согласно третьему закону Ньютона она равна и противоположна силе FK. Эта сила и заставляет колесо, а следовательно, и электровоз перемещаться по рельсу.
В месте соприкосновения колеса с рельсом имеются две точки, одна из которых принадлежит бандажу Аб, а другая - рельсу Ар. У электровоза, стоящего неподвижно, эти точки сливаются в одну. Если в процессе передачи колесу вращающего момента точка Аб сместится относительно точки Лр, то в следующее мгновение с точкой Лр начнут поочередно соприкасаться точки бандажа. При этом локомотив не приходит в движение, а если он уже двигался, то скорость его резко уменьшается, колесо теряет упор и начинает проскальзывать относительно рельса - боксовать.
В случае когда точки Ар и Аб не имеют относительного смещения, в каждый последующий момент времени они выходят из контакта, но одновременно непрерывно вступают в контакт следующие точки: Бб с Бр, Вб с Вр и т. д.
Точка контакта колеса и рельса представляет собой мгновенный центр вращения. Очевидно, что скорость, с которой перемещается вдоль рельсов мгновенный центр вращения, равна скорости поступательного движения локомотива.
Для осуществления движения электровоза необходимо, чтобы сила сцепления в точке касания колеса и рельса feu, равная, но противоположная по направлению силе FK, не превышала некоторого предельного значения. До тех пор, пока оиа его не достигла, сила FC создает реактивный момент FCVLR, который по условию равномерного движения должен равняться вращающему моменту.
Сумма сил сцепления в точках касания всех колес электровоза определяет общую силу, называемую касательной еилой тяги FK. Нетрудно представить, что имеется некоторая максимальная сила тяги, ограничиваемая силами сцепления, при которой еще не происходит боксование.
Возникновение силы сцепления несколько упрощенно можно объяснить следующим образом. На кажущихся гладкими поверхностях рельсов и колес имеются неровности. Так как площадь соприкосновения (контактная поверхность) колеса и рельса очень мала, а нагрузка от колес на рельсы значительна, то в месте контакта возникают большие давления. Неровности колеса вдавливаются в неровности на поверхности рельсов, в результате чего происходит сцепление колеса с рельсом.
Установлено, что сила сцепления прямо пропорциональна силе нажатия - нагрузке от всех движущихся колес на рельсы. Эту нагрузку называют сцепным весом локомотива.
Для подсчета наибольшей силы тяги, которую может развить локомотив, не превышая силы сцепления, кроме сцепного веса, необходимо еще знать коэффициент сцепления. Умножив сцепной вес локомотива на этот коэффициент, определяют силу тяги.
Проблеме максимального использования силы сцепления колес с рельсами посвящены работы многих ученых и практиков. Окончательно она не решена до сих пор.
Чем же определяется значение коэффициента сцепления? Прежде всего он зависит от материала и состояния соприкасающихся поверхностей, формы бандажей и рельсов. С повышением твердости бандажей колесных пар и рельсов коэффициент сцепления увеличивается. При мокрой и загрязненной поверхности рельсов коэффициент сцепления ниже, чем при сухой и чистой. Влияние состояния поверхности рельсов на коэффициент сцепления можно проиллюстрировать следующим примером. В газете «Труд» от 13 декабря 1973 г. в заметке «Улитки против паровоза» сообщалось о том, что один из поездов в Италии был вынужден остановиться на несколько часов. Причиной задержки оказалось огромное количество улиток, переползающих через железнодорожное полотно. Машинист пытался провести поезд через эту движущуюся массу, но безуспешно: колеса боксовали и он не мог сдвинуться с места. Лишь после того, как поток улиток поредел, поезд смог тронуться.
Коэффициент сцепления зависит также он конструкции электровоза - устройства рессорного подвешивания, схемы включения тяговых двигателей, их расположения, рода тока, состояния пути (чем больше деформируются рельсы или проседает балластный слой, тем ниже реализуемый коэффициент сцепления) и других причин. Как влияют эти причины на реализацию силы тяги, будет рассказано далее в соответствующих параграфах книги. Коэффициент сцепления зависит также от скорости движения поезда: в момент трогания состава он больше, с возрастанием скорости реализуемый коэффициент сцепления сначала несколько увеличивается, затем падает. Как известно, значение его изменяется в широких пределах - от 0,06 до 0,5. Вследствие того что коэффициент сцепления зависит от многих причин, для определения максимальной силы тяги, которую может развивать электровоз без боксования, пользуются расчетным коэффициентом сцепления. Он представляет собой отношение наибольшей силы тяги, надежно реализуемой в условиях эксплуатации, к сцепному весу локомотива. Расчетный коэффициент сцепления определяют по эмпирическим формулам, зависящим от скорости; они получены на основании многочисленных исследований и опытных поездок с учетом достижений передовых машинистов.
При трогании с места, т. е. когда скорость равна нулю, коэффициент у электровозов постоянного тока и двойного питания составляет 0,34 (0,33 для электровозов серии ВЛ8) и 0,36 для электровозов переменного тока. Так, для электровоза двойного питания В Л 82м, сцепной вес которого Р= 1960 кН (200 тс), касательная сила тяги Fк с учетом расчетного коэффициента.
Если поверхность рельсов загрязнена и коэффициент сцепления понизился, допустим, до 0,2, то сила тяги Рк составит 392 кН (40 тс). При подаче песка этот коэффициент может возрасти до прежнего значения и даже превысить его. Особенно эффективно применение песка при малых скоростях движения: до скорости 10 км/ч на мокрых рельсах коэффициент сцепления увеличивается на 70-75%. Эффект от применения песка снижается с ростом скорости.
Очень важно обеспечить при трогании и движении наибольший коэффициент сцепления: чем он выше, тем большую силу тяги может реализовать электровоз, тем большей массы состав можно будет вести.
Сопротивление движению поезда W возникает вследствие трения колес о рельсы, трения в буксах, деформации пути, сопротивления воздушной среды, сопротивления, обусловленного спусками и подъемами, кривыми участками колеи и т. п. Равнодействующая всех сил сопротивления обычно направлена против движения и лишь на очень крутых спусках совпадает с направлением движения.
Сопротивление движению разделяют на основное и дополнительное. Основное сопротивление действует постоянно и возникает, как только поезд начинает двигаться; дополнительное обусловлено уклонами пути, кривыми, температурой наружного воздуха, сильным ветром, троганием с места.
Вычислить отдельные составляющие основного сопротивления движению поезда очень сложно. Обычно его подсчитывают для вагонов каждого типа и локомотивов разных серий по эмпирическим формулам, полученным на основании результатов многих исследований и испытаний в различных условиях. Основное сопротивление возрастает по мере увеличения скорости. При больших скоростях в нем преобладает сопротивление воздушной среды.
Учитывая основное сопротивление движению локомотива, кроме касательной силы тяги электровоза, вводят понятие силы тяги на автосцепке Fa (рис. 4).
В процессе ведения поезда для уменьшения скорости, остановки или для поддержания его постоянной скорости на спусках применяют тормоза, создающие тормозную силу В. Тормозная сила образуется вследствие трения тормозных колодок о бандажи колес (механическоеторможение) или при работе тяговых двигателей в качестве генераторов. В результате прижатия тормозной колодки к бандажу силой К (см. рис. 3, б) на нем возникает сила трения.
трения. Благодаря этому образуется сила сцепления В на бандаже в точке его соприкосновения с рельсом, равная силе Т. Сила В является тормозной: она препятствует движению поезда.
Максимальное значение тормозной силы определяется теми же условиями, что и силы тяги Чтобы избежать юза (скольжение без вращения колес по рельсам) при торможении, должно быть выполнено условие трения тормозных колодок о бандаж зависит от скорости движения, удельного нажатия колодок на колесо и их материала. Этот коэффициент с повышением скорости и удельного нажатия уменьшается вследствие повышения температуры трущихся поверхностей. Поэтому применяют двустороннее нажатие на колеса при торможении.
В зависимости от приложенных к поезду сил различают три режима движения поезда: тяга (движение под током), выбег (без тока), торможение.
В момент трогания и в период дальнейшего движения под током на поезд действуют сила тяги Fк и сопротивление движению поезда К. Характер изменения скорости в зависимости от времени на участке кривой ОА (рис. 5) определяется разностью сил. Чем больше эта разность, тем больше ускорение поезда. Сопротивление движению, как уже было отмечено,- величина переменная, зависящая от скорости. С увеличением скорости оно возрастает. Поэтому если сила тяги неизменна, ускоряющая сила тяги будет уменьшаться. После некоторой точки О сила тяги уменьшается. Затем наступает такой момент, когда Fк и поезд под током двигается с постоянной скоростью (участок кривой АБ).
Далее машинист может отключить двигатели и продолжить движение на выбеге (участок БВ) за счет кинетической энергии поезда. При этом на поезд действует только сила сопротивления движению снижающая его скорость, если поезд не движется по крутому спуску. При включении машинистом тормозов (от точки В до точки Г) на поезд действуют две силы - сопротивление движению и тормозная сила В. Скорость поезда снижается. Сумма сил В и представляет собой замедляющую силу. Возможен и такой случай движения, когда поезд движется по крутому спуску и машинист использует тормозную силу для поддержания постоянной допустимой скорости.
Использование электровозов ограничено: условиями сцепления колес с рельсами; мощностью тяговых двигателей (наибольшим напряжением, допустимым по коммутации, и тока в сочетании со временем его протекания, определяющими нагрев двигателей) отключения ТЭД, по нагреву ТЭД, по напряжению в ТЭД, по нагреву масла в трансформаторе. Помимо этих основных ограничений, в отдельных случаях могут быть и другие, например ограничение по напряжению в контактной сети в момент рекуперации и по соотношению тока якоря и тока возбуждения двигателей в режиме электрического торможения. При взятии состава с места на тяжелом подъеме на электровозах постоянного тока приходится считаться с возможным перегревом пусковых резисторов.
На электровозах переменного тока при снижении напряжения в контактной сети до 19-21 кВ возможен отказ в работе асинхронных двигателей компрессоров, вентиляторов и насосов, а т же перегрев обмоток отдельных фаз, особенно при недостаточной емкости подключенных к ним конденсаторов. На работу электровозов постоянного тока при длительном понижении напряжения в контактной сети может оказать влияние снижение подачи воздуха вентиляторами (перегрев тяговых двигателей) и компрессорами (недостаточное количество воздуха для управления тормозами, песочницей и звуковыми сигналами).
У электровозов масса, приходящаяся на одну ось, составляет 23-25 т, а плавность хода электровозов некоторых серий не достаточна, особенно при неправильном содержании рессорных систем, опор кузова, амортизаторов и при больших поперечных разбегах колесных пар. Поэтому на отдельных участках со сложным верхним строением пути предельная скорость движения электровозов той или иной серии ниже их конструкционной скорости оговоренной заводом-изготовителем. Так, например, приходится ограничивать предельную скорость электровозов ВЛ8, не прошедших модернизацию из-за повышенной жесткости рессорной системы.
Предельно допустимая скорость движения электровоза ограничена прочностью коллектора и закрепления обмотки якоря, а в отдельных случаях - воздействием на путь.
У электровозов постоянного тока при взятии поезда с места на подъеме приходится считаться с ограничением по нагреву пусковых резисторов (реостатов), когда машинист, опасаясь боксования колесных пар, долго не выводит главную рукоятку контроллера – на без реостатную (ходовую) позицию. Длительная же задержка рукоятки контроллера на реостатных позициях приводит к превышению допустимой температуры (перегреву) пусковых резисторов. Особенно перегреваются резисторы при нарушении их нормальной вентиляции (закрыты жалюзи, мала частота вращения), допустимая температура нагрева резисторов всех типов 450 о С (кроме резисторов типа ПЭВ).
Сила тяги электровоза ограничивается сцеплением КП с рельсами, кроме того из-за; отключения ТЭД, по нагреву ТЭД, по напряжению в ТЭД, по нагреву масла в трансформаторе. Изоляция при нагреве быстро выходит из строя и пробивается. Предельные температуры определяются классом изоляции (ТЭД-135-150 °С, масла в трансформаторе 90-95 °С).
Количество выделенной теплоты
Q = r I 2 Δt, где;
r -сопротивление обмоток ТЭД,
I - ток в ТЭД,
Δt - количество времени.
Система вентиляции ТЭД предотвращает попадание влаги, пыли и т.д. Вентиляцию включать под нагрузкой для охлаждения, без нагрузки для до охлаждения, при стоянках в метель для предотвращения попадания снега.
Режим нагрузки резко изменяется в зависимости от веса и профиля пути, поэтому используют понятия;
1. часовой ток - это такой ток, при номинальном напряжении на котором ТЭД работает в течении часа, с вентиляцией без перегрева изоляции.
2. Длительный ток - работа двигателя более 6-8 часов с вентиляцией, без перегрева изоляции.
3. Максимальный ток - определяется по условиям коммутации и сцеплению колеса с рельсом, который можно подавать в течении 1-3 минут.
4. Часовая (длительная) мощность - произведение часового (длительного) тока на максимальное напряжение в ТЭД.
Технические данные тяговых двигателей
Дополнительные ограничения в использовании электровозов:
1. В голову поезда нельзя ставить более двух электровозов, включенных в тягу. Сила тяги на автосцепке локомотива, работающего на растяжение состава, не должна превышать при трогании с места 95 тс, а при разгоне и в движении - 130 тс (Инструкция по организации обращения грузовых поездов повышенного веса и длины на железных дорогах РФ ЦД-ЦТ-851).
2. Если в голове поезда два электровоза, включенных в тягу, то разрешается поднять не более трех токоприемников, два из них - на ведущем электровозе (Инструкция ЦТ-ЦЭ-844).
3. В зимний период (для северных дорог с 15 октября, для южных дорог - с 1 ноября по 1 апреля) разрешается пересылать электровозы сплотками для регулирования парка на участках их обращения при минусовой температуре наружного воздуха в следующем порядке и количестве:
BЛ80C, ВЛ80Р, ВЛ80Т, ЧС8 (двухсекционные) - до пяти электровозов включительно с поднятыми задними по ходу движения токоприемниками на каждом;
BЛ80C, ВЛ80Р (трехсекционными) - до трех электровозов включительно с поднятыми задними (на последней секции) по ходу движения токоприемниками на каждом;
В сплотки могут включаться электровозы разных серий одного рода тока.
Каждый электровоз, не участвующий в тяге, сопровождают машинист или помощник, имеющий права управления локомотивом. На этих электровозах должны быть обязательно включены мотор-вентиляторы охлаждения тяговых двигателей. На стоянке и при трогании сплотки на ведущем локомотиве поднимают дополнительно передний по ходу движения токоприемник. При достижении сплоткой скорости 5-10 км/ч первый по ходу движения токоприемник на ведущем электровозе опускают - при отправлении сплоток с бокового пути станции на расстоянии не менее 15-20 м от ближайшего стрелочного перевода (Инструкция ЦТ-ЦЭ-844).
4. При проследовании нейтральных вставок сплотками с поднятыми токоприемниками ведущий локомотив по сигналу опускает токоприемник, остальные отключают вспомогательные машины.
5. В летний период разрешается пересылать электровозы сплотками в сопровождении одной локомотивной бригады. Пересылка электровозов в зимнее время при плюсовой температуре и отсутствии снежного покрова допускается без сопровождения локомотивной бригадой (Инструкция ЦТ 310 «О порядке пересылки локомотивов»).
6. Имеется ограничение по нагреву тормозных резисторов на электровозах, оборудованных электрическим (реостатным) тормозом.
Loading...