Введение.

Наука о тяге поездов изучает комплекс вопросов, связанных с теорией механического движения поезда, рационального использования локомотивов и экономичного расходования электрической энергии и топлива.

В связи с тем, что в нашей стране практически все перевозки на железнодорожном транспорте осуществляются электроподвижным составом ( электровозами и электропоездами ), тепловозами и дизель-поездами, основы теории тяги рассмотрены применительно к этим видам тяги. Паровая тяга в книге не анализировалась.

Основы теории электрической и тепловозной тяги позволяют решать широкий круг практических вопросов эффективной эксплуатации железных дорог, рассчитывать основные параметры вновь проектируемых линий, участков, переводимых на новые виды тяги, намечать основные требования к вновь разрабатываемым локомотивам — электровозам и тепловозам, мотор-вагонному подвижному составу — электро - и дизель-поездам, а также к вагонам. С их помощью определяют силы, действующие на поезд, оценивают их влияние на характер движения, определяют оптимальную массу состава при выбранной серии локомотива. Теория тяги позволяет рассчитывать скорости движения в любой точке пути с учетом безопасности движения поездов и времена хода по каждому перегону и участку, определять расход электрической энергии или топлива и проверять использование мощности локомотива.

На основании перечисленных данных составляют график движения поездов, определяют пропускную и провозную способность дорог и рассчитывают эксплуатационные показатели локомотивного хозяйства.

На действующих линиях теория позволяет найти рациональные режимы вождения поездов на различных участках и наиболее экономичные условия эксплуатации локомотивов. При разработке проектов электрификации дорог определяют токи, потребляемые электроподвижным составом в различных точках пути, пользуясь теорией электрической тяги. На их основании рассчитывают систему энергоснабжения.

Теория тяги поездов позволяет найти скрытые резервы при электрификации линий, развитии провозной и пропускной способности действующих дорог, эффективнее использовать локомотивы на каждом участке, экономно расходуя электрическую энергию и топливо. На наиболее напряженных направлениях железных дорог используют электрическую тягу, обладающую более высокой пропускной и провозной способностью участков.

1. Локомотив, техническая характеристика и описание конструкции.

1.1 Основные сведения о локомотивах и описание конструкции.

Локомотив – железнодорожный подвижной состав реализующий силу

тяги и предназначенный для обеспечения передвижения по железнодорожным путям поездов или отдельных вагонов.

На железных дорогах России эксплуатируются различные локомотивы.

В зависимости от источника первичной энергии различают электровозы, тепловозы и газотурбовозы.

Электровоз – это неавтономный локомотив, приводимый в движение электродвигателями (источник вторичной энергии), установленными в нём и получающими электроэнергию из внешней электросети (источник первичной энергии) через тяговые подстанции и контактную сеть.

В России на магистральных железных дорогах используются электровозы: переменного тока – 25 кВ, 50 Гц (например, 2ЭС25К «Ермак», ЭП1 и др.) и постоянного тока - 3 кВ (например, 2ЭС4К «Дончак», 2ЭС6 «Синара», 2ЭС10 «Гранит», ЭП2К и др.). Кроме того, для эксплуатации на участках как постоянного, так и переменного тока выпускаются двухсистемные электровозы (например, ВЛ82, ЭП10), для эксплуатации в карьерах и рудниках выпускаются электровозы постоянного тока с напряжением питания 1500 В, 550 В, 250 В, переменного тока 10 кВ.

Локомотив состоит из механической части, энергетического оборудования и пневматической части.

К механической части относят ходовые части (тележки), кузов с рамой

кузова и автосцепки. Тележки обеспечивают направление движения локомотива по рельсовой колее, обеспечивают плавное вписывание при прохождении кривых участков пути, передают и частично гасят статические и динамические нагрузки, передаваемые от локомотива на путь и обратно, реализуют тяговые и тормозные усилия. Основными узлами тележки являются: рама сварной конструкции, колесные пары с буксами, рессорное подвешивание, тормозное оборудование и тяговый привод.

Кузов локомотива, установленный на тележках через специальные опоры, предназначен для размещения кабины управления, энергетического оборудования и защиты его от атмосферных воздействий.

Основными элементами кузова является мощная сварная рама кузова,

воспринимающая все усилия, передаваемые на локомотив, боковые и торцовые стенки с оконными и дверными проемами, крыша, настил пола и каркасы для установки оборудования.

Энергетическое оборудование определяется типом локомотива.

Например, на электровозах постоянного тока энергетическое оборудование, называемое электрической частью, относятся приборы, электрические аппараты и машины, объединенные в электрические цепи. Различают силовую цепь, цепь вспомогательных машин, цепи управления, цепи систем сигнализации и безопасности, цепи освещения и отопления локомотива. В силовую высоковольтную цепь электровоза включены: токоприемники, находящиеся на крыше для подачи электроэнергии на локомотив; пускорегулирующая аппаратура (блоки пусковых реостатов и индуктивных шунтов, линейные контакторы, групповые переключатели, реверсор и др.) размещенная в высоковольтной камере для регулирования скорости и смены направления движения локомотива; счетчик расхода электроэнергии; тяговые электродвигатели, установленные в тележках и др. аппараты. У электровозов переменного тока в силовую цепь в качестве пускорегулирующей аппаратуры включены тяговый трансформатор с выпрямительной установкой, групповой переключатель размещенные высоковольтной камере для регулирования выпрямленного напряжения, подаваемого на тяговые двигатели. Так же существуют электровозы, в силовую цепь которых помимо тягового трансформатора включен выпрямительно-инверторный преобразователь на управляемых тиристорах, подающих от которого напряжение с регулируемой частотой подается на асинхронные тяговые двигатели. В цепь вспомогательных машин включены аппараты и электродвигатели, обеспечивающие управление и работу вентиляторов и компрессоров. В низковольтные цепи для дистанционного управления силовым и вспомогательным оборудованием включены контроллер машиниста, кнопочные выключатели, электромагнитные вентили и аккумуляторная батарея.

В низковольтные цепи сигнализации включены блоки реле, сигнальные лампы и приборы, обеспечивающие безопасное и безаварийное управление локомотивом и ведение поезда. В цепи безопасности включены быстродействующий выключатель, атмосферный разрядник, плавкие предохранители и др. для защиты цепей локомотива от короткого замыкания и перегрузки.

В низковольтные цепи освещения включены кнопочные выключатели,

светильники, подсвечивающие помещения локомотива, фары и прожектор для обозначения локомотива в темное время суток или при плохой видимости.

Пневматическое оборудование включает компрессор, резервуары для хранения сжатого воздуха, тормозные приборы и др. Сжатый воздух используется для питания рабочих приводов системы управления и тормозной системы поезда.

Для оценки эффективности использования локомотивов, проведения

сравнительного анализа и выбора наиболее экономичного варианта у локомотивов имеются технико-экономические параметры. Эти параметры не

только описывают общие характеристики присущие всем локомотивам, но и

обозначают его технические и конструктивные особенности.