2.1. Назначение тяговых расчетов (слайд 15)

При разработке проекта новой или реконструкции существующей железной дороги решают, в частности, следующие задачи:

оптимизация положения трассы в плане и профиле;

выбор элементов технического оснащения линии, в частности типа локомотива;

назначение путей увеличения провозной способности железной дороги.

Для того чтобы решить эти и другие задачи проектирования железных дорог, надо располагать алгоритмическими методами, позволяющими определить: массу поезда при известном уклоне продольного профиля и заданном локомотиве; скорости движения и время хода поезда; расход электрической энергии при электрической тяге или дизельного топлива при тепловозной тяге.

Методы решения таких задач объединяются общим названием – тяговые расчеты, которые базируются на положениях науки о тяге поездов.

Специфика тяговых расчетов при проектировании железных дорог состоит в том, что основное внимание уделяется тем вопросам, от которых зависит выбор проектного решения и его качество.

2.2. Модель поезда в тяговых расчетах

Для упрощения вычислений в тяговых расчетах принимается ряд допущений. Так в большинстве случаев поезд рассматривается как материальная точка, расположенная в центре тяжести поезда (в середине) и концентрирующая в себе всю массу поезда , где‑ вес локомотива, т;‑ вес вагонного состава, т (рис. 2.1):

Рис. 2.1. Модель поезда в виде материальной точки

В более точных расчетах, при исследовании условий движения длинно-составных и тяжеловесных поездов, поезд представляется в виде системы масс со связями.

Порядок и методика тяговых расчетов приведены в Правилах тяговых расчетов (ПТР) [9].

2.3. Силы, действующие на поезд (слайд 16)

В тяговых расчетах рассматриваются и изучаются силы, действующие вдоль линии движения поезда. Выделяют три основные силы, которые измеряются в кгс (или в Н):

1) Сила тяги, F_к, кгс.

Источником является локомотив, сила управляемая и всегда направлена в сторону движения поезда, т.е. принимается со знаком «+».

2) Силы сопротивления движению поезда, W_к, кгс.

Возникают в результате взаимодействия с внешней средой. Сила является неуправляемой, но воздействовать на нее можно. Может быть как положительной (со знаком «+»), так и отрицательной (со знаком «‑»).

3) Сила торможения, B_т, кгс.

Источником являются тормозные устройства локомотива и вагонов. Сила управляемая, действует против движения поезда и принимается со знаком « - ».

Силы, приложенные к поезду в целом, называют полными, измеряют в «кгс» и обозначают F_к, W_к, B_т.

Силы, отнесенные к единице веса поезда, называют удельными, измеряются в «кгс/т», обозначаются ,,, и определяют:

	, кгс/т
	, кгс/т
	, кгс/т

В различных режимах движения поезда указанные силы действуют в различных сочетаниях. Сумма всех сил, действующих на поезд, называется равнодействующей силой, , кгс.

В зависимости от соотношения сил, действующих на поезд, различают следующие режимы движения поезда (слайд 17):

1. режим тяги

или

где ,– соответственно общее полное и удельное сопротивление движению поезда;

2. режим холостого хода

или

где ,– соответственно основное полное и удельное сопротивление движению поезда в режиме холостого хода;

3. режим торможения

или

От знака равнодействующей силы зависит характер движения поезда:

при R > 0 – ускоренное движение; при R < 0 – замедленное; при R = 0 – равномерное.

4. Программный комплекс «ИСКРА» (слайд 18)

Автоматизация тяговых расчетов в практике проектирования позволяет повысить их эффективность. Возможность многовариантной проработки тяговых расчетов повышает в целом обоснованность технических решений, принимаемых при проектировании новых и реконструкции существующих железных дорог.

Система ИСКРА - Интегрированная Система Комплексных Расчетов и Анализа движения поездов (как и последующие системы под названием «ЭРА» и «ЭТР») – создана на базе кафедры «Информационные технологии системы» Хабаровского государственного университета путей сообщения. Авторы программы: Анисимов В. А. - к.т.н., профессор кафедры «Изыскания и проектирование ж.д.» и Анисимов В. В. - к.т.н., доцент кафедры «Информационные технологии системы».

Система ИСКРА предназначена для тяговых и экономических расчетов при решении специальных задач в области проектирования и эксплуатации железных дорог. Результаты расчетов представляют собой ведомости перегонных времен хода поездов на заданных участках железнодорожных полигонов; физико-механические, энергетические и экономические показатели; кривые скорости движения поездов, а также ведомости потерь времени, связанных с предупреждениями о снижении скорости движения.

Программный комплекс представлен тремя модулями: ИСКРА-ПУТЬ, ИСКРА-ПТР и ИСКРА-АС ПУТЬ (слайды 19,20,21).