Вибір композиції, визначення норм маси і швидкостей руху пасажирських поїздів - Організація пасажирських перевезень на залізничному транспорті

Композиція составів пасажирських поїздів передбачає число і порядок розстановки в составі поїзду певної категорії вагонів різних типів (спальних прямого сполучення, м'яких, купейних, не купейних, вагонів-ресторанів). Композиція складу (схема формування) встановлюється з урахуванням норми маси пасажирських поїздів; типу вагонів, що включаються у склад, потужності і характеру кореспонденції пасажиропотоків. Маса дальніх і місцевих пасажирських поїздів залежно від їх категорії коливається від 800 до 1200 т, а населеність (кількість місць) - від 400 до 1100 чоловік.

Як правило, до складу пасажирського поїзду включається 16 - 20 вагонів, з них: 1-5 м'яких, 5-12 купейних, 7-10 не купейних з плацкартними або загальними місцями, а також вагон-ресторан, багажний вагон.

Композиція складу пасажирських поїздів визначає їх населеність, масу, отже і швидкість поїздів, а також розміри руху і витрати залізниць на здійснення пасажирських перевезень. У зв'язку з цим композицію складу пасажирських поїздів необхідно встановлювати спільно з визначенням маси і швидкості руху пасажирських поїздів.

Заздалегідь розробляється декілька варіантів композиції поїздів різних категорій. Для кожного варіанту, виходячи з населеності кожного типу вагону і його маси визначається населеність і норма маси поїздів. При визначенні маси поїзда навантаження від пасажирів і ручної поклажі необхідно приймати для м'яких вагонів - 3 т, купейних - 4 т, не купейних плацкартних - 6 т, не купейних не плацкартних і міжобласних - 6 т, багажних - 12 т і вагонів-ресторанів - 6 т на вагон.

Використовуючи ці дані, а також дані табл. 1, розробляємо три варіанта композиції складу пасажирських поїздів дальнього і місцевого сполучень, які заносимо в табл. 2.

Таблиця 1. Характеристика вагонів пасажирського парку

№ п/п

Тип вагону

Тара, т

Кількість місць

Для

Сидіння

Для

Лежання

1

Не купейний:

    - з місцями для лежання (спальний, плацкартний) - з кріслами для сидіння
    51 47-51
    - 68-76
    54-60 -

2

Купейний жорсткий

52-55

54

28-36

3

М'який:

    - з двомісним купе (СВ) - з дво - та чотиримісними купе - з тримісними купе для міжнародного сполучення і двомісним купе (РІЦ)
    60-62 57 52
    - - -
    16-18-24 33 22

4

Ресторан

56

32

-

5

Багажний (вантажопідйомністю 20 т)

48

-

-

6

Загальний

54

81

-

Таблиця 2. Варіанти композиції состава пасажирського поїзда дальнього і місцевого сполучень

№ варіантів

Категорія вагону

Число вагонів даної категорії

Тара вагону, т

Навантаження від пасажирів і р/поклажі, т/ваг.

Сумарна маса вагону, т

Місткість вагону, чол.

Місткість состава поїзду, чол.

Маса состава поїзду, т

1

Швидкий

Купейні

7

52

4

56

36

438

951

М'які

7

60

3

63

18

Ресторан

1

56

6

62

32

Купейний з

Радіо вузлом

1

52

4

56

28
    2 (Пасажирський)

Купейні

5

52

4

56

36

636

992

М'які

4

60

3

63

18

Плацкарт

6

51

6

57

54

Ресторан

1

56

6

62

32

Купейний з

Радіо вузлом

1

52

4

56

28
    3 (Пасажирський)

Купейні

4

52

4

56

36

879

978

Плацкарт

8

51

6

57

54

Загальний

3

54

6

60

81

Ресторан

1

56

6

62

32

Купейний з

Радіо вузлом

1

52

4

56

28

Таблиця 3. Характеристика пасажирських локомотивів

№

Пп

Параметр

Умовні позначення серій локомотивів

Електровозів

Тепловозів

Постійного струму

Змінного струму

ЧС 1

ЧС 2

ЧС 3

ЧС 4

ТЭ7

ТЭ10

ТЭП 60

ТЭП 70

ТЭП 75

1

Конструкційна швидкість

120

160

120

160

140

140

160

160

160

2

Розрахункова маса локомотива, т

84

120

84

126

254

129

128

130

180

3

Сила тяги локомотива при рушанні з місця, кГ

21500

22500

23400

24000

33500

38200

20500

29400

30000

4

Довжина локомотива

19

19

19

19

34

19

19

22

22

5

Вартість локомотиво-години, грн.

16,07

19,44

20,18

23,03

50,73

54,01

63,27

65,18

66,49

6

Розрахункова

Швидкість, , км/год

31 ч 47

20 ч 23

Для визначення оптимального варіанту композиції составу пасажирського поїзда, норми маси поїзда і швидкості руху необхідно по кожному варіанту визначити величину приведених витрат на один поїзд.

Спочатку приведемо послідовність розрахунків, а потім самі розрахунки.

Величина енергетичних витрат визначається згідно [4]:

ЕЕнер = RМех - СТкм,

Де СТкм - витратна ставка на 1000 т-км брутто (можна прийняти 4,85 грн.), грн.;

RМех - механічна робота локомотива в ткм, визначається згідно [4] по формулі:

RМех = + RТ = (P+Q) - (wO+iЄ) -10-3 - L+3,8 - (P+Q) - (б - vХ)2-10-6 - КЗуп

Де RМех - величина механічної роботи на напрямку на пересування поїзда, т-км;

RТ - втрата кінетичної енергії одним поїздом при його зупинці, т-км;

P - маса локомотива, (табл. 1.3), т [8,9];

Q - маса состава поїзда брутто, т;

WO - основний питомий опір руху поїзду, що визначається, згідно [8,9]:

WO = 1,2 + 0,012 vР + 0,0002, (1.5)

Де vР - розрахункова швидкість, км/год;

IЕ - еквівалентний по механічній роботі локомотива підйом на розрахунковому напрямі, ‰;

L - довжина розрахункового напряму, км;

Б - відношення швидкості початку гальмування до ходової (0,80 - 0,96);

VХ - ходова швидкість, км/год;

КЗуп - кількість зупинок поїзда на розрахунковому напрямі, яку можна визначити:

КЗуп = L / lЗуп,

Де lЗуп - середня відстань між зупиночними пунктами (для швидкісних поїздів 150ч250 км; для дальніх поїздів 75ч100 км; для місцевих поїздів 50ч75 км), км.

Часові витрати визначаються згідно [2] по наступній формулі:

ЕЧас = L СП-г /вМ VХ,

Де вМ - коефіцієнт маршрутної швидкості пасажирських поїздів, який залежить від кількості і тривалості стоянок поїздів (0,80 - 0,95);

СП-г - вартість поїздо-години пасажирского поїзду з урахуванням оцінки втрат часу пасажирів в грн., яка визначається згідно [2]:

СП-г = бЛ СЛг+ в+ т СВг + в + а СПас-г КМ,

Де бЛ, в, в - коефіцієнти, що враховують час непоїздной роботи, відповідно локомотива, локомотивної бригади і бригади провідників (бЛ =1,2, =1,2, =1,1);

СЛ-г, СВ-г, СПас-г - вартість відповідно локомотиво-години, вагоно-години і пасажиро-години (можна прийняти СВ-г=4,73 грн., СПас-г=0,50 грн.), грн.;

С, С - вартість години роботи відповідно локомотивної бригади і бригади провідників (можна прийняти С=85,87 грн., С=39,72 грн.), грн.;

Т - число вагонів у составі поїзда;

А - населеність состава пасажирського поїзда;

КМ - коефіцієнт використання місткості состава поїзда (0,8-0,9).

Вихідні дані для розрахунку знаходяться в табл. 1.3. (варіант ЧС 4)

Для першого варіанту:

1) Для ходової швидкості 60 км/год:

Основний питомий опір руху поїзду:

(км/год)

Де = 45 (км/год).

Кількість зупинок поїзду на розрахунковому напрямі:

2063/150=14 (зуп.)

Вартість поїздо-години пасажирського поїзду:

(грн.)

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

    70543,37 (грн.) 2) Для ходової швидкості 80 км/год:

Механічна робота локомотива:

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

    59262.75 (грн.) 3) Для ходової швидкості 100 км/год:

Механічна робота локомотива:

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

    52757.8 (грн.) 4) Для ходової швидкості 120 км/год:

Механічна робота локомотива:

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

    48706.51 (грн.) 5) Для ходової швидкості 140 км/год:

Механічна робота локомотива:

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

    (грн.) 6) Для ходової швидкості 160 км/год:

Механічна робота локомотива:

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

44349.38 (грн.)

Для другого варіанту:

1) Для ходової швидкості 60 км/год:

Кількість зупинок поїзду на розрахунковому напрямі:

(зуп.)

Вартість поїздо-години пасажирського поїзду:

(грн.)

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

2) Для ходової швидкості 80 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

3) Для ходової швидкості 100 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

4) Для ходової швидкості 120 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

5) Для ходової швидкості 140 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

6) Для ходової швидкості 160 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

Для третього варіанту:

1) Для ходової швидкості 60 км/год:

Кількість зупинок поїзду на розрахунковому напрямі:

(зуп)

Вартість поїздо-години пасажирського поїзду:

(грн.)

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

2) Для ходової швидкості 80 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

3) Для ходової швидкості 100 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

4) Для ходової швидкості 120 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

28056 (грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

5) Для ходової швидкості 140 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

6) Для ходової швидкості 160 км/год:

Механічна робота локомотива:

(ткм)

Енергетичні витрати:

(грн.)

Часові витрати:

(грн.)

Величина приведених витрат на один поїзд:

(грн.)

Результати розрахунків енергетичних, часових та приведених витрат по кожному варіанту композиції приводимо у табл. 4.

Таблиця 4. Зміна енергетичних, часових і приведених витрат по варіантах композиції составу

№ варін-тів

Характеристика композиції

Складу

Види

Витрат

Величини витрат при наступних значеннях ходової швидкості

60

80

100

120

140

160

1

Q =951

M =16

A =438

ЕЕнер

24189

24544,4

25002

25560,9

26221

26986

ЕЧас

46446,3

34834,8

27868

23223,1

19906

17417

ЕПрив

70635,3

59379,2

52870

48784

46127

44403

2

Q =992

M =17

A =636

ЕЕнер

25632,3

26408

27404

28625

30065

31724

ЕЧас

51933,7

38950

31160

25967

22257

19475

ЕПрив

77566

65358

58564

54592

52322

51199

3

Q =978

M =17

A =879

ЕЕнер

25642

26661

27975

29580

31472

33664

ЕЧас

56112

42084

33667

28056

24048

21042

ЕПрив

81754

68745

61642

57636

55520

54706

Найбільш вигідне значення швидкості при заданій масі і розрахунковій населеності пасажирського поїзда визначається по мінімальному значенню функції. Для цього по даним табл. 1.4. будуємо криві, , і по мінімальному значенню функції приведених витрат визначається оптимальне значення ходової швидкості руху для кожного варіанту композиції.

Перший варіант

Другий варіант

Третій варіант

З наведених графіків видно що приведені витрати постійно зменшуються із збільшенням ходової швидкості. В таких випадках оптимальне її значення можна визначити по конструктивній швидкості локомотива. В нашому випадку це 160 км/год.

Оптимальне значення маси і композиції составів пасажирських поїздів, а отже і ходової швидкості встановлюється по конструктивній швидкості локомотива, що приходиться на одне пасажирське місце. Питомі витрати по кожному варіанту визначаються за формулою:

,

Де - приведені витрати по варіанту який, відповідає найвигіднішому значенню ходової швидкості.

Для першого варіанту:

Для другого варіанту:

Для третього варіанту:

Отримане значення маси состава, композиції і ходової швидкості перевіряється по ряду умов:

    v по відповідності потужності заданого локомотива (за умови рушання з місця); v по довжині пасажирських платформ і довжині прийомовідправних колій.

Крім того, вибрана композиція состава пасажирського поїзда відповідної категорії повинна задовольняти вимогам по комфортабельності.

Перша перевірка по умові рушання з місця проводиться по формулі:

,

Де - сила тяги рушання (табл. 3), кг;

- розрахунковий підйом, ‰;

- питомий додатковий опір при рушанні з місця, кг/т, визначається згідно формули:

,

Де - середнє навантаження на вісь вагона у составі пасажирського поїзда, визначається:

,

Де - оптимальне значення маси поїзда;

- оптимальне число вагонів у составі поїзда.

І варіант:

ІІ варіант:

ІІІ варіант:

І варіант:

=1,28

ІІ варіант:

ІІІ варіант:

І варіант:

ІІ варіант:

ІІІ варіант:

В усіх трьох варіантах QРуш>QОпт. Отримана величина маси пасажирського поїзду більше тієї, яка була отримана на підставі техніко-економічних розрахунків. Заданий локомотив забезпечить рушання з місця пасажирського поїзду оптимальної маси на розрахунковому підйомі.

Друга перевірка проводиться по відповідності довжини поїзда довжині пасажирської платформи, тобто враховуються норми по проектуванню залізничних станцій і вузлів. Довжина поїзда визначається по формулі:

,

Де - довжина пасажирського составу з розрахунковою композицією, визначається як добуток числа вагонів у составі поїзда на їх довжину (довжина вагону по вісям автозчеплень 23,6 м);

- довжина локомотива.

LЛ< 500

Робимо розрахунки для кожного варіанту композиції составу пасажирського поїзда:

Для 1-го варіанту:

М,

Для 2-го варіанту:

М.

,

.

Довжини пасажирських поїздів, які отримані по формулі менше встановленої стандартної довжини пасажирської платформи (500 м), тобто довжина поїзда з розрахунковою композицією составу задовольняє вимозі. Тобто пасажирський поїзд вільно може бути встановлений в межах пасажирської платформи будь-якої станції заданого полігону.

Похожие статьи




Вибір композиції, визначення норм маси і швидкостей руху пасажирських поїздів - Організація пасажирських перевезень на залізничному транспорті

Предыдущая | Следующая