Опору руху поїзда діляться на дві складові:
I.Основное, діють при русі поїзда завжди:
а) тертя кочення коліс по рейках через деформацію опорних поверхонь (сила обернено пропорційна діаметру коліс і залежить від твердості матеріалів);
б) тертя ковзання через прослизання і через тертя між гребенями бандажів і рейками, які зменшуються при натяжки в режимі тяги;
в) від ударів при русі по нерівностях шляху (залежить від швидкості, навантаження на вісь, зазору в стику).
2.Сопротівленіе рухомого складу:
тертя в підшипниках (сила прямо пропорційна діаметру осі, обернено пропорційна діаметру колеса, залежить від коефіцієнта тертя, площі дотику, мастила).
а) попереду відбувається стиснення повітря;
б) бічні поверхні і дах стикаються з повітрям;
в) в проміжках між вагонами і за складом відбувається розрядження, завихрення повітря (конструктивно виконують більш обтічну форму рухомого складу).
II.Дополнітельние - виникають при русі по окремих дільницях шляху і в окремі періоди часу:
ця сила створюється складової ваги поїзда, що діє на підйомі проти руху поїзда, а на спусках - у напрямку руху поїзда.
Ухил характеризується крутизною i. вимірюється в тисячних і розмірність позначається «‰», і показує різницю по висоті підйому в метрах на кожну 1000 метрів шляху.
Додаткове питомий опір від підвищення в Н / кН чисельно дорівнює величині підйому в ‰.
а) під дією відцентрової сили гребені бандажів колісних пар притискаються до зовнішнього рельсу і з'являється тертя;
б) колесо, що йде по внутрішньому рельсу, має прослизання;
в) тертя в центральних і бічних опорах кузова.
Через великої кількості факторів і складних залежностей додаткове питомий опір від кривої визначається за емпіричною формулою:
де R - радіус кривої вм.
а) підвищене тертя в підшипниках (мастило видавлена з-під труться, і виходить напівсухе тертя);
б) велика деформація рейок і колеса.
Додаткове питомий опір при рушанні з місця визначаються за емпіричними формулами:
для підшипників ковзання:
для підшипників кочення:
де mвo - маса вагона в тоннах, яка припадає на одну вісь.
4. При низьких температурах навколишнього повітря:
а) зростає в'язкість мастила, а значить і коефіцієнт тертя;
б) зростає опір повітряного середовища (збільшується тиск повітря);
Додаткове питомий опір при низьких температурах навколишнього повітря визначається за формулою:
Значення коефіцієнта низьких температур КНТ береться з таблиці вПТР при різних значеннях низьких температур і швидкостях руху для вантажних і пасажирських вагонів.
а) зустрічний і бічний вітер збільшують опір через тертя;
б) збільшення опору повітряного потоку.
Додаткове питомий опір від вітру визначається за формулою:
Значення коефіцієнта вітру Кв береться з таблиці вПТР.
6.Від подвагонних генераторів для пасажирських вагонів.
Загальний опір руху поїзда Wк визначається алгебраїчною сумою основного і додаткового опорів:
Майже всі види опорів пропорційні вазі поїзда, тому розглядають питомі опору руху поїзда:
Основне питомий опір визначається за емпіричними формулами в залежності від швидкості руху:
а) для різних серій локомотивів;
б) при русі під струмом;
в) під час руху без струму;
г) в залежності від підшипників кочення або ковзання;
д) в залежності від кількості осей вагона;
е) для навантажених або порожніх вагонів;
ж) для стикового або безстикової колії.
Загальна основне питомий опір визначається як:
Освіта сили гальмування.
Якщо колесо притиснуто до рейки з силою Р0. то в результаті зчеплення колеса з рейкою сілаK × φк прагне зрушити рейок у напрямку руху. Але рейок закріплений і викликається реакція рейки по третьому закону НьютонаВт. равнаяK × φк і протилежно спрямована. Ця сила по відношенню до поїзда є зовнішньою і називаетсятормозной силою. Вона діє проти руху і створює колесу упор.
Зусилля притиснення гальмівної колодки до колеса «К» залежить від інтенсивності гальмування, від діаметра гальмівного циліндра, від тиску повітря в ньому, від передавального відношення важеля передачі, від сили гальмувати пружини в гальмівному циліндрі.
Коефіцієнт треніяφк залежить від матеріалу колодок, швидкості руху і питомих сил натискання колодок на колеса.
Зі збільшенням швидкості руху і питомої натискання колодок коефіцієнт тертя знижується, так як за рахунок тепла метал розм'якшується, в тонкому шарі може оплавитися. Для підвищення коефіцієнта тертя застосовують двостороннє натискання колодок.
Коефіцієнт тертя розраховують за емпіричними формулами, які можна знайти в «Правилах тягових розрахунків для поїзної роботи».
Гальмівна сила Вт не повинна перевищувати силу зчеплення колеса з рейкою. Вт≤Fк сцеп. В іншому випадку колесо припиняє обертання і будетдвігаться «юзом» по рейці. На поверхні кочення колеса утворюється майданчик (повзун), який під час подальшого руху буде руйнувати рейки.
Режими руху поїзда.
Поїзд може перебувати в трьох режимах руху: в режимі тяги, коли у локомотива створюється сила тяги; в режимі вибігу, коли у локомотива немає сили тяги, і поїзд рухається за рахунок запасеної кінетичної енергії (по інерції); в режимі гальмування, коли створюється гальмівна сила.
Якщо силу тяги Fк. сили опору Wк. силу гальмування Вт поділити на вагу поїзда (маса, помножена на прискорення вільного падіння m × g), то отримаємо, відповідно, питому силу тяги
При русі поїзда прискорює сила змінюється в зв'язку зі зміною режимів роботи локомотива, плану і профілю колії. Найбільш загальним випадком є прискорене або уповільнене рух і тільки в окремих випадках - рівномірний.
Прискорений рух можна отримати як в режимі тяги, так і в режимі вибігу або гальмування при проходженні на спусках, коли складові від ваги поїзда виявляться більше сил опору руху або суми сил опору руху і гальмівної сили.
Рівномірний рух настає при рівності цих сил.
Уповільнений рух може бути і в режимі тяги при проходженні по підйому, коли сила тяги виявиться менше сил основного і додаткового опорів руху.
Визначення маси складу.
Маса складу - один з найважливіших показників роботи залізничного транспорту. Збільшення маси складу дозволяє підвищити провізну спроможність залізничних ліній, зменшити витрату палива та електричної енергії, знизити собівартість перевезень.
Найбільша маса поїзда обмежується можливістю проведення поїзда локомотивом по найбільш важкому (розрахунковому) підйому, умовами рушання поїзда з місця на станції і довжиною приймально відправних колій.
Розрахунковий підйом - це найбільш важкий для руху в даному напрямку елемент профілю колії, на якому досягається розрахункова швидкість, відповідна розрахункової силі тяги локомотива. Найбільш крутий підйом ділянки досить довгий приймається за розрахунковий. Якщо ж найбільш крутий підйом заданого ділянки має невелику протяжність і йому передують «легкі» елементи профілю (спуски, площадки), на яких поїзд може розвинути високу швидкість, то такий підйом не може бути прийнятий за розрахунковий, так як поїзд його долає за рахунок запасеної кінетичної енергії, за інерцією. І такі підйоми називаються інерційними. І за розрахунковий підйом приймається підйом меншою крутизни, але більшої протяжності, на якому може бути досягнута рівномірна швидкість руху при вирівнюванні сили тяги із загальним опором руху поїзда (Fk = Wk)
Середньо - експлуатаціоннийКПДлокомотівной тяги.
Для електричної тяги ККД визначається твором:
,
де -ККД електростанції (теплова, атомна, гідравлічна); у гідроелектростанції ККД вище;
-ККД підвищувального трансформатора, встановленого на електростанції;
-ККД лінії високовольтної передачі (ЛЕП);
-ККД тягової підстанції;
-ККД контактної мережі;
Найбільший вплив на величину ККД електричної тяги надає значення ККД електростанції.
Для теплової тяги ККД визначається твором:
,
де
