3 Оценка эффективности тормозной системы поезда

Оценка эффективности проектируемой тормозной системы поезда производится по длине тормозного пути величинам средних замедленийвремени торможения .

3.1 Расчет тормозного пути поезда при полном служебном торможении

Тормозным путем называется расстояние, проходимое поездом за время от момента перевода ручки крана машиниста или стоп крана в тормозное положение до полной остановки поезда.

Длина тормозного пути может быть рассчитана по формуле, вытекающей из интегрирования уравнения движения тормозящегося поезда.

Тормозной путь поезда условно определяется как сумма подготовительного пути и действительного пути торможения, т.е.

,

где , - скорость поезда в момент начала торможения, км/ч;

- время подготовки тормозов к действию, с;

- начальная и конечная скорости поезда в принятом расчетном интервале скоростей (принимаем этот интервал равным 10 км/ч);

- замедление поезда под действием удельной замедляющей силы в 1 Н/кН, км·кН/(ч²·Н) (принимается для грузовых поездов равной 120);

- удельная тормозная сила, Н/кН;

- основное удельное сопротивление движению поезда со средней скоростью в каждом интервале при следовании электровоза на холостом ходу (выбеге), Н/кН;

- удельное сопротивление от спрямленного уклона с учетом сопротивления в кривой, Н/кН.

Так как в формулу входят сложные нелинейные функции, влияющие на процесс торможения и зависящие от него, то расчет второго слагаемого ведется по шагам методом численного интегрирования. При этом в выбранном интервале скоростей (= 10 км/ч), условно принимаются неизменными и равными для средней скорости в данном интервале удельные силы .

Условно принимают, что при подготовке тормоза к действию сжатый воздух в тормозной цилиндр не поступает и поэтому скорость движения электропоезда за время подготовки тормоза не изменяется. Зато действительное торможение обусловлено мгновенным увеличением тормозной силы.

Время подготовки тормозов к действию в секундах определяется при полном служебном торможении для грузовых поездов длиной 300 осей на пневматических тормозах определяется по следующей формуле:

,

Удельная тормозная сила поезда находится по формуле:

,

Основное удельное сопротивление движению грузового поезда со средней скоростью в каждом интервале при следовании электровоза на холостом ходу определяется по формуле:

, Н/кН

тс, тс.

Основное удельное сопротивление движению электровоза со средней скоростью в каждом интервале при следовании на холостом ходу определяется по формуле

.

Основное удельное сопротивление движению пассажирского состава в Н/кН:

.

где ,-основное удельное сопротивление движению восьмиосных и четырехосных вагонов, в Н/кН

-вес соответствующей группы восьмиосных и четырехосных вагонов, тс тс,тс.

Основное удельное сопротивление движению четырехосных вагонов в составе на различных буксовых подшипниках в Н/кН определяется по формуле:

,

где ,-основное удельное сопротивление движению четырехосных вагонов на подшипниках скольжения и качения соответственно, Н/кН;

,-доли в составе четырехосных вагонов на подшипниках скольжения и качения соответственно(=0,1=0,9)

Основное удельное сопротивление движению порожних четырехосных вагонов в Н/кН на подшипниках скольжения():

Основное удельное сопротивление движению порожних четырехосных и восьмиосных вагонов в Н/кН на роликовых подшипниках():

где - нагрузка, передаваемая от колёсной пары на рельсы четырехосного вагона, тс.

Для спуска i = -6 ‰

;

Н/кН;

с;

м;

км/ч;

;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

;

;

м;

м;

м.

Действительный путь торможения определяется сложением поочередно отрезков действительных тормозных путей для каждого интервала скоростей начиная с минимальной (остановочной) и до максимальной (начала торможения) скоростей, и заносятся в соответствующие столбцы таблицы.

Для спуска i = -20 ‰

;

Н/кН;

с;

м;

км/ч;

;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

;

;

м;

м;

м.

Остальные результаты подсчета тормозного пути для двух спусков сводим в итоговые таблицы 1 и 2. По данным этих таблиц строим графики

После построения графиков необходимо задаться величиной максимального тормозного пути. На пересечении прямой максимального тормозного пути и кривых тормозныхпутейопределяем скорости для соответствующей величиныуклона, которые заносятся в таблицу. После этого строиться график зависимости максимально допустимой скорости от величины уклона .

Таблица 1 – Расчёт тормозного пути i=-6‰, υ_p=0,44 торможение – полное служебное

Параметры	Скорость , км/ч
	70	60	50	40	30	20	10
	0,102	0,108	0,116	0,126	0,140	0,162	0,198
, Н/кН	44,88	47,52	51,04	55,44	61,60	71,28	87,12
, с	14,41	14,27	14,12	13,95	13,75	13,52	13,24
, м	280	238	196	155	115	75	37
, км/ч	65	55	45	35	25	15	5
	0,105	0,112	0,120	0,133	0,150	0,177	0,227
, Н/кН	46,20	49,28	52,80	58,52	66,00	77,88	99,88
, Н/кН	5,57	3,98	4,07	3,41	2,79	2,24	1,73
=, Н/кН	4,87	4,15	3,47	2,83	2,25	1,71	1,23
, Н/кН	4,94	4,13	3,53	2,89	2,30	1,76	1,28
, Н/кН	4,93	4,13	3,52	2,88	2,29	1,75	1,27
, Н/кН	4,59	4,06	3,60	3,21	2,89	2,64	2,46
, Н/кН	4,90	4,12	3,53	2,91	2,35	1,84	1,38
	5412	5688	6039,6	6651,6	7482	8846,4	11431,2
	650000	550000	450000	350000	250000	150000	50000
, м	120	97	75	53	33	17	4
, м	399	279	182	107	54	21	4
, м	679	517	378	262	169	96	41

Таблица 2 – Расчёт тормозного пути i=-20‰, υ_p=0,44 торможение – полное служебное

Параметры	Скорость , км/ч
	70	60	50	40	30	20	10
	0,102	0,108	0,116	0,126	0,140	0,162	0,198
, Н/кН	44,88	47,52	51,04	55,44	61,60	71,28	87,12
, с	20,02	19,58	19,05	18,49	17,84	17,05	16,13
, м	389	326	265	205	149	95	45
, км/ч	65	55	45	35	25	15	5
	0,105	0,112	0,120	0,133	0,150	0,177	0,227
, Н/кН	46,20	49,28	52,80	58,52	66,00	77,88	99,88
, Н/кН	5,57	3,98	4,07	3,41	2,79	2,24	1,73
=, Н/кН	4,87	4,15	3,47	2,83	2,25	1,71	1,23
, Н/кН	4,94	4,13	3,53	2,89	2,30	1,76	1,28
, Н/кН	4,93	4,13	3,52	2,88	2,29	1,75	1,27
, Н/кН	4,59	4,06	3,60	3,21	2,89	2,64	2,46
, Н/кН	4,90	4,12	3,53	2,91	2,35	1,84	1,38
	3732	4008	4359,6	4971,6	5802	7166,4	9751,2
	650000	550000	450000	350000	250000	150000	50000
, м	174	137	103	70	43	21	5
, м	553	379	242	139	69	26	5
, м	942	705	507	344	218	121	50

i, ‰	-6	-20
V, км/ч	60	50

Рисунок 1- График зависимости тормозного пути поезда от скорости движения

V, км/ч	65	60	55	50
i, ‰	0	0…6	6…12,7	12,7…20

Рисунок 2- График зависимости максимально допустимой скорости от величины уклона