Расход и экономия электроэнергии при вождении поездов

Организация тушения пожаров

Ответственность за своевременный вызов пожарной охраны, организацию и руководство тушением пожара имеющимися средствами пожаротушения, вывод людей из опасной зоны и эвакуацию материальных ценностей до прибытия пожарных подразделений возлагается:

- в грузовом поезде на перегоне - на машиниста поезда;

- в грузовых вагонах на станции - на начальника станции, а в случае его отсутствия - на дежурного по станции;

- на предприятии железнодорожного транспорта - на руководителя

предприятия (его заместителя);

- в пассажирском поезде - на начальника поезда;

- в дизель - или электропоезде - на машиниста поезда;

- в рефрижераторном поезде (секции) - на начальника поезда (главного механика секции).

При тушении пожара силами пожарных подразделений ведомственной военизированной охраны на железнодорожном транспорте руководство тушения пожара осуществляется начальником пожарного поезда (команды, караула) или старшим должностным лицом ведомственной военизированной охраны, которая прибыла на место пожара.

При ликвидации пожара силами пожарных подразделов Государственной пожарной охраны МЧС Украины и ведомственной военизированной охраны на железнодорожном транспорте руководство тушения пожара осуществляет старшее должностное лицо пожарной охраны МЧС соответственно Инструкции о порядке осуществления государственного пожарного надзора и объектах железнодорожного транспорта, взаимодействия Государственной пожарной охраны и пожарных подразделов ведомственной военизированной охраны железнодорожного транспорта во время тушения пожаров и ликвидации последствий аварий.

Все требования руководителя тушения пожара, связанные с тушением пожара, спасанием людей и материальных ценностей, должны немедленно выполняться работниками всех служб железнодорожного транспорта.

Электрифицированные железные дороги являются одним из крупнейших потребителей электрической энергии, поэтому несомненно, что борьба за ее экономию — важнейшее дело всех работников локомотивного хозяйства и в первую очередь локомотивных бригад.

Составляющие расхода энергии. Общий расход электрической энергии на тягу поездов распределяется следующим образом:

- на тяговые двигатели

- на вспомогательные машины и нагреватели

- на преобразователи и реакторы

- на потери в тяговых двигателях и зубчатой передаче

- на полезную работу тяговых двигателей

Наибольшую часть энергии расходуют, естественно, тяговые двигатели, выполняющие полезную работу по перемещению поезда, однако, например, при движении его по спуску вся энергия, расходуемая электровозом, идет на вспомогательные нужды, а на электровозе переменного тока — на покрытие потерь холостого хода трансформатора.

Общий расход электроэнергии регистрирует счетчик электровоза.

Полезная механическая работа, вырабатываемая тяговыми двигателями расходуется:

- на преодоление основного сопротивления движению поезда

- на преодоление дополнительного сопротивления движению от кривых и ветра

- на накоплении кинетической энергии (разгон поезда)

- на накоплении потенциальной энергии (движение на подъем)

- на торможение

Из рассмотрения следует, что энергия, накопленная поездом, либо гасится в тормозах, что, конечно, необходимо, но нежелательно, либо расходуется на преодоление сил сопротивления движению.

Часть энергии тратится при маневровой работе на станциях и деповских путях, а также при обкатке электровозов после ремонта.

Понятие об удельном расходе электроэнергии. Наиболее удобный показатель для учета и анализа расхода энергии, потребляемой на тягу поездов,— удельный расход, представляющий собой расход электроэнергии, выраженный в ватт-часах, отнесенный к 1 т массы поезда на 1 км его пробега [Вт-ч/(т-км)]:

1000 А

а = ──────────

(Р + Q) L

где 1000 — коэффициент для перевода киловатт-часов в ватт-часы;

А — полный расход электроэнергии, регистрируемый счетчиком, кВт-ч;

P+Q— масса электровоза и состава, т;

L— длина участка, км.

Таким образом, по показаниям счетчика можно подсчитать удельный расход за любой промежуток времени — год, квартал, месяц, смену или за одну поездку.

Пример. Определим удельный расход энергии на продвижение состава массой 4500 т на участке длиной 200 км, если разность показаний счетчика составила 15000 кВт-ч. Электровоз восьмиосный массой 180 т.

Подставляя в формулу численные значения, получим

1000 А 1000 • 15000

а = ────────── = ───────────── = 16 Вт·ч/(т · км)

(Р + Q) L (180 + 4500) 200

Удельный расход электроэнергии зависит от профиля пути, рода подвижного состава, скорости движения, условий погоды и т. д. На равнинных участках в грузовом движении он составляет 10—12 Вт-ч/(т-км), а на горных — 25—32 Вт-ч/(т-км). Серия электровоза мало влияет на удельный расход энергии: на электровозах постоянного тока есть потери в пусковых резисторах; на электровозах переменного тока их нет, зато имеются потери в тяговом трансформаторе, выпрямителях и вспомогательных устройствах (реакторах).

Рассмотрим более подробно каждую из составляющих удельного расхода электроэнергии.

Преодоление основного сопротивления движению. На участках с равнинным профилем энергия, затрачиваемая локомотивом на преодоление сил сопротивления движению, составляет основную часть расхода.

При перемещении 1 т массы поезда на 1 м совершается работа, равная основному удельному сопротивлению движению поезда w_Q выраженная в кгс·м. Удельный расход электроэнергии, Вт-ч/(т.·км), составит 2,725 w₀ коэффициент 2,725 служит для перехода от килограмм-силы-метров к ватт-часам. Если принять к.п.д. тяговых двигателей электровоза равным 91 %, то удельный расход энергии на преодоление основного сопротивления движению поезда

2,725

а0 ≈ ────── w0 ≈ 3 w0

0,91

Для грузовых поездов этот расход энергии колеблется в пределах 6—10 Вт-ч/(т-км) и составляет 30—70 % общего ее расхода.

Основное сопротивление движению электровоза прежде всего, зависит от состояния буксовых, моторно-осевых и моторно-якорных подшипников, а также и опор кузовов. Оно во многом зависит также от вязкости смазки в буксах и от положения тормозных колодок относительно бандажей колес вагонов и локомотива и общего состояния подвижного состава.

На преодоление основного сопротивления при передвижении груженых четырехосных вагонов (на роликовых подшипниках) со скоростью 70 км/ч на расстояние 200 км при массе состава 4500 т расходуется энергия

3 • 1,99 • 4500 • 200

А0 = ───────────── = 5370 кВт·ч

В этом же случае для электровоза массой 18

3 • 4,07 • 180 • 200

А0 = ───────────── = 440 кВт·ч

здесь условно принято, что большую часть пути электровоз проходит под током и w о = 4,07 кгс/т

Таким образом, на преодоление основного сопротивления движению всего поезда в данном случае расходуется 5810 кВт·ч, что составляет примерно 40 % общего расхода энергии, приведенного в предыдущем примере. Остальная часть энергии затрачена на преодоление дополнительного сопротивления движению, вспомогательные нужды электровоза и погашена в тормозах при движении по спускам и остановке.

Пример. Если поезд массой 4500 т, ведомый восьмиосным электровозом массой 180 т, двигается со скоростью 70 км/ч, то wо "= 1,99 кгс/т, wо’ = 4,07 кгс/т и удельное основное сопротивление движению поезда

P wо’ + Q wо " 180 • 4,07 + 4500 • 1,99

w0 = ──────── = ─────────────── = 2,05 кгс/т

P + Q 180 + 4500

тогда удельный расход электроэнергии на преодоление только этого вида сопротивления составит а₀ = 3 w ₀ = 3 • 2,05 = 6,15 Вт·ч/(т·км).

Из этого примера следует важнейший вывод — электрическая железнодорожная тяга очень экономична — на перемещение 1 т массы груза на 1 км пути расход энергии составляет около 6 Вт-ч, или, другими словами, на перемещение 160 т массы на расстояние 1 км затрачивается всего 1 кВт·ч электроэнергии; никакой другой вид транспорта при сравнительно высокой скорости перемещения груза не имеет такого энергетического показателя.

Преодоление дополнительных сопротивлений от подъемов и кривых. Расход электроэнергии на преодоление указанных сопротивлений в большей степени зависит от характера профиля пути. Во время движения в кривых участках пути гребни бандажей колес прижимаются к наружному рельсу, тележки электровоза и вагонов поворачиваются относительно кузова.

Если опорные поверхности устройств подвески кузова плохо смазаны или не отрегулированы, то на поворот тележек требуются значительные усилия. Это приводит к повышению трения гребней бандажей колесных пар о рельсы и вызывает большие дополнительные затраты энергии. Поэтому указанные узлы систематически смазывают. При малых радиусах кривых участков пути иногда устанавливают гребнесмазыватели.

Расход электроэнергии на преодоление сопротивления от подъемов и кривых приближенно

апк ≈ 2,725 i _э,

где i _э — эквивалентный подъем для данного участка, %₀.

С учетом потерь в тяговых двигателях и преобразователях, так же как и в случае преодоления основного сопротивления движению, можно записать:

2,725

апк = ───── i _э ≈ 3 i _э

0,91

За эквивалентный подъем принимают такой, при движении по которому поезд встречает такое же сопротивление, как и при движении по реальному участку. Таким образом, эквивалентный подъем как бы заменяет все подъемы и кривые данного участка. Его определяют по специальным расчетным формулам. Предположим, что для какого-то участка эквивалентный подъем i _э = 7 %₀. Тогда удельный расход энергии на его преодоление

а пк = 3 • 7 = 21 Вт·ч/(т·км).

Пример. Масса поезда 4500 т, подъем протяженностью 10 км, i _э = 7%₀, электровоз восьмиосный массой 180 т. Расход энергии на преодоление подъема

(180 + 4500) 10 • 21

Апк = (P + Q)L а пк = ──────────── = 980 кВт·ч

Где 1000 — коэффициент перевода ватт-часов в киловатт-часы.

Если скорость движения по подъему принять около 50 км/ч, то расход энергии на преодоление основного сопротивления движению в этом случае

3 • 1,53 (180 + 4500) 10

А0 = 3 w ₀ (P + Q)L = ─────────────── = 215 кВт·ч

Здесь число 1,53 соответствует удельному сопротивлению движению вагонов на роликовыхподшипниках и электровоза при скорости 50 км/ч.

Потери в преобразователях при пуске электровозов переменного тока. Некоторые виды потерь в преобразователях электровозов переменного тока (трансформаторе, реакторах) мало зависят от режима пуска, поэтому, когда тяговые двигатели развивают не полную мощность (до 21-й позиции ЭКГ), доля этих потерь в общем расходе электроэнергии велика, к.п.д. электровоза может снижаться до 65 %. Это означает, что пуск следует осуществлять при больших токах двигателей, добиваясь скорейшего выхода на высокие позиции ЭКГ, при которых к.п.д. электровоза достигает 88 %. Не экономично также применять ослабление возбуждения при низких скоростях. Во всех случаях необходимо предотвращать боксование.

Следование с поездом по перегону. Из общего баланса электроэнергии, затрачиваемой на тягу поездов, наибольшую часть составляет расход на движение поездов по перегонам. В связи с этим приняты следующие основные правила экономичного вождения поездов.

В конце спуска к моменту перехода на короткую площадку и крутой подъем повышают скорость, что позволяет проследовать часть площадки с выключенными двигателями и часть последующего подъема с малыми токами.

Уменьшение расхода электроэнергии в расчете на 1 т массы поезда, Вт·ч/т, в случае повышения скорости в конце спуска можно подсчитать по формуле

а'= 0,0128(v²2 – v²1)

где v²2 — новая скорость в конце спуска, км/ч;

v²1 — ранее принятая скорость в конце спуска, км/ч.

Например, после окончания ремонта пути допустимая скорость повышена с 40 до 80 км/ч. Это дает в расчете на 1 т массы поезда следующую экономию электроэнергии:

а = 0,0128(80² - 40²) = 61,4 Вт·ч/т.

Для поезда массой 4000 т экономия электроэнергии составит

А =61,4 • 4000 = 245 600 Вт·ч = 246 кВт·ч.

Конечно, такая экономия возможна только в том случае, когда у поезда скорость в конце спуска будет 80 км/ч.

При переходах с подъема на спуск экономии электроэнергии достигают более ранним выключением контроллера, если это допустимо по условиям ведения поезда.

Нерасчетливое торможение, например опоздание с отпуском тормозов в конце спуска, вызывает потери ранее запасенной кинетической энергии поезда. Чем выше скорость в начале торможения и чем ниже она в момент отпуска тормозов, тем больше потери в тормозах. Подсчет потерь энергии в тормозах на каждую тонну массы из-за его сложности здесь не приведен. Для примера укажем, что если при подходе поезда массой 3500 т к месту, где установлено ограничение скорости, выполнить торможение (длина 0,4 км, уклон i = — 1 ‰) и скорость снизить с 75 до 25 км/ч, то потери энергии составят 193,5 кВт·ч.

Теряется энергия и в случае нерасчетливого торможения для остановки поезда; при подтягивании поезда на площадке всего на 1 м расходуется примерно 5 Вт∙ч электроэнергии на 100 т массы поезда. Таким образом, на подтягивание поезда массой 5000 т на 30 м будет израсходовано (5000·5∙30): (100∙1000) =7,5 кВт·ч.

Вождение тяжеловесных поездов в большинстве случаев дает экономию электроэнергии, поскольку для перевозки того же груза требуется меньшее число электровозов; как пояснялось, удельное сопротивление движению электровоза в 2—3,5 раза выше, чем вагонов. Кроме того, сокращается расход энергии на собственные нужды самого электровоза (вентиляторы, компрессоры, транс­форматоры, насосы, электропечи). В среднем принимают, что удельный расход энергии на движение самого электровоза больше установленного для данного участка удельного расхода энергии на тягу поездов на 10 Вт∙ч/(т·км). Экономия энергии от проведения одного грузового поезда массой 3600 т. (при норме 3200 т) на участке длиной 180 км при норме удельного расхода энергии на тягу поездов 18 Вт∙ч/(т·км) составляет 67 кВт·ч.

Расход электроэнергии на вспомогательные нужды. По сравнению с расходом на тягу расход электроэнергии на вспомогательные нужды сравнительно невелик. На восьмиосных электровозах переменного тока мощность трехфазной нагрузки каждого из расщепителей фаз примерно 210 кВ·А, двух расщепителей — 420 кВ·А; кроме того, имеются однофазные нагрузки (электропечи, обогреватели, ТРПШ, калориферы). Учитывая время непрерывной работы вспомогательных машин около 20 - 22 ч в сутки, имеем расход электроэнергии на эти нужды еще выше, чем на электровозах постоянного тока.

Экономить энергию можно лишь выключая вспомогательные шины, когда в них нет необходимости, расчетливо расходуя песок, отключая печи обогрева нерабочих кабин, а также за счет исправного содержания компрессоров.

Дата добавления: 2014-11-16