Энергетика тяги поездов и расход энергетических

РЕСУРСОВ

    Преобразование энергии движущегося поезда. Вождение поездов локомотивами связано с преобразованием энергии и выполнением локомотивом механической работы по перемещению поезда по рельсам. Преобразование энергии связано с ее потерями на различных уровнях в зависимости от конструкции тягового подвижного состава. Потери в преобразовательных установках свойственны ЭПС переменного тока и тепловозам с передачей переменно-постоянного и переменно-переменного тока, потери в пусковых резисторах — ЭПС постоянного тока. Всем современным локомотивам с электроприводом присущи потери энергии в тяговых двигателях и тяговых передачах, а тепловозам, кроме того, — потери в дизеле и главном генераторе.

    Основная часть топливно-энергетических ресурсов расходуется на выполнение механической работы по перемещению поезда. В тяговом режиме механическая работа затрачивается на преодоление сил сопротивления движению, изменение потенциальной и кинетической энергии. В тормозном режиме ранее накопленные кинетическая и потенциальная энергия движущегося поезда преобразуются в тепловую, при   механическом и реостатном торможении. В электрическую при рекуперативном торможении, и, кроме того, энергия расходуется на преодоление значительно меньшей силы сопротивления движению.

    Потенциальная энергия поезда определяется профилем пути. При движении поезда по подъему она увеличивается, по спуску — уменьшается. Если поезд движется по подъему ускоренно или с постоянной скоростью, потенциальная энергия увеличивается только за счет механической работы локомотива, если же — замедленно, то еще и за счёт уменьшения кинетической энергии. При движении по спуску возможен переход потенциальной энергии в кинетическую при ускоренном движении либо в тепловую при механическом и реостатном торможении и электрическую при рекуператинвом.

    Кинетическая энергия поезда пропорциональна квадрату скорости движения и его приведенной массе. На приобретение поездом требуемой

кинетической энергии для поддержания заданной скорости и выполнение установленного графиком движения времени хода по перегону затрачивается значительная часть механической работы, выполняемой тяговым подвижным составом. Если поезд движется с ускорением на любых элементах профиля, его кинетическая энергия возрастает за счет механической работы, совершаемой локомотивом, а движении по спуску — еще и за счет перехода потенциальной энергии в кинетическую. В том случае, когда поезд движется замедленно, его кинетическая энергия расходуется на преодоление сил сопротивления движению; при движении по подъему она частично может м переходить в потенциальную энергию. При механическом и электрическом торможениях часть накопленной кинетической энергии гасится. На что же затрачивается электрическая энергия или топливо при движении поезда?

    Механическая работа, совершаемая тяговым электроприводом локомотива на определенном участке пути, может быть представлена в виде суммы составляющих, затрачиваемых на следующее: изменение потенциальной энергии поезда; преодоление сил сопротивления от кривых; преодоление сил основного сопротивления движению поезда; восполнение механической энергии, потерянной при регулировочных торможениях на вредных спусках, а также при торможении поезда, для снижения скорости и остановки.

    Анализ показывает, что составляющие механической работы, связанные с преодолением сил основного сопротивления поезда, а также восполнением потерь энергии при торможениях, зависят от скорости движения и времени хода по участку, а следовательно, режима ведения поезда.

    Связь режима ведения поезда и расхода электроэнергии обусловлена зависимостью полезной механической работы от режима ведения поезда, а также зависимостью КПД электровоза от режима его работы, задаваемого контроллером машиниста, и скорости движения поезда.

    Расход электрической энергии на тягу поездов определяется, кроме механической работы по перемещению поезда, еще и потерями энергии при преобразовании её из одного вида в другой.

    Как видим, затраты топливно-энергетических ресурсов на механическую работу по перемещению поезда в значительной степени определяются режимом ведения поезда и управления локомотивом. Это во многом зависит от локомотивной бригады, которая играет важную роль в реализации рациональных режимов.

    Рациональным называют режим, который в заданных эксплуатационных условиях и при строгом соблюдении всех требований эксплуатации обеспечивает наименьший расход электроэнергии или топлива.

    Рассмотрим способы определения расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов.