времени хода и других тягово-энергетических показателей

времени хода и других тягово-энергетических показателей

Цель: Научиться выполнять и анализировать результаты тяговых расчетов на примере использования программы «ИСКРА-ПТР»

План занятия:

1. Выполнение тяговых расчетов с использованием программы «ИСКРА-ПТР».

2. Построение зависимостей тягово-энергетических показателей от уровня максимальной скорости.

1. Назначение тяговых расчетов (слайды 2-4)

При разработке проекта новой или реконструкции существующей железной дороги решают следующие задачи:

оптимизация положения трассы в плане и профиле;

выбор элементов технического оснащения линии, в частности, типа локомотива;

назначение путей увеличения провозной способности железной дороги.

Для того чтобы решить эти и другие задачи проектирования железных дорог, надо располагать алгоритмическими методами, позволяющими определить: массу поезда при известном уклоне продольного профиля и заданном локомотиве; скорости движения и время хода поезда; расход электрической энергии при электрической тяге или дизельного топлива при тепловозной тяге.

Методы решения таких задач объединяются общим названием – тяговые расчеты, которые базируются на положениях науки о тяге поездов.

Специфика тяговых расчетов при проектировании железных дорог состоит в том, что основное внимание уделяется тем вопросам, от которых зависит выбор проектного решения и его качество.

 

1. Общие сведения о модуле «ИСКРА-ПТР»

 

Модуль ИСКРА - ПТР предназначен для тягово-экономических расчетов с целью идентификации, анализа или решения проблем проектирования и эксплуатации железных дорог (слайды 5, 6).

С помощью модуля можно анализировать физико-механические и иные характеристики движения отдельных поездов в крупных масштабах, а также получать информацию об уклоне пути, допускаемых и расчетных скоростях движения, времени хода и его потерях в любой точке расчетного участка. Результаты тяговых расчетов дают возможность решать важные задачи проектирования новых и реконструкции существующих железных дорог. Модуль позволяет выполнять:

1. Вариантные расчеты физико-механических, тепло-энергетических и эксплуатационно-экономических показателей движения отдельных поездов и расчетных поездопотоков. В частности, определять скорости и времена хода поездов с расчетом перегрева тяговых электродвигателей, механической работы, расхода топлива или электроэнергии, эксплуатационных расходов на движение поездов и других показателей (с сохранением исходных данных и результатов в базах данных на магнитных носителях).

2. Расчет и анализ потерь времени хода, топлива (электроэнергии) и денежных средств по вариантам реализации постоянных, длительных временных и других предупреждений об ограничении скорости движения поездов.

3. Графический анализ движения поездов.

4. Автоматическое формирование баз данных, содержащих технико-экономическую информацию и результаты вариантных тягово-энергетических расчетов по конкретным сетевым и участковым проблемам.

5. Ведение конкретных баз данных в диалоговом режиме (в связи с динамикой изменения проблем и их решений).

6. Накопление информации в компьютерной базе данных.

 

2. Работа в модуле «ИСКРА-ПТР» (слайд 7, 8)

До запуска программы на диске создаем папку с названием, соответствующим названию участка дороги, например «Оленегорск - Мончегорск». Название папки совпадает с названием станций рассматриваемого участка.

1) Запуск и настройка программы «ИСКРА-ПТР» (слайд 9)

 

Выберите на рабочем столе иконку «ИСКРА-ПТР». При старте на экране появится меню, в котором необходимо активизировать «Настройки» щелчком левой клавиши мышки. Далее открываем «Настройку каталогов» и заходим в «Дорогу» щелчком левой клавиши мышки в соответствующем окошке. В окошке появится курсор. Здесь следует написать название дороги. Например: «Октябрьская». Заходим в «Каталог дороги». Двумя щелчками левой клавиши мышки открываем «Обзор папок», далее открываем диск С, папку созданную «Оленегорск - Мончегорск» – [ ОК ]. Теперь в каталоге дороге должна появиться запись С:\Оленегорск - Мончегорск.

В «Каталоге нормативов и подвижного состава» аналогичным образом выставляем С:\ISKRA\PTR\NORMAT\.

Нажимаем клавишу «Закрыть», и программа опять возвращается к меню.

2) Ввод данных в программу «ИСКРА-ПТР» (слайды 10-17).

 

Активизируйте «Данные/участки» нажатием левой клавиши мышки (слайд №10).

Нажатием левой клавиши мышки заходим в «Участки». На экране появится предупреждение с вопросом: «Создать список?» – [ ОК ]. На экране появится таблица для формирования наименований.

Ввод или редактирование информации выполняется посредством специальных клавиш или их сочетаний, описанных в меню «Сервис» а также при помощи функций (различных подменю) меню «Сервис».

Нажатием клавиш [Alt]+[A] создаем первую строку в списке и заполняем ее.

После заполнения строки нажимаем клавишу [Еnter ], открывается окно данного участка, в нашем случае «Участок: Оленегорск - Мончегорск» и таблица с характеристикой путей (слайд №11). Заполняем таблицу:

А) Наименование путей: четный или нечетный, однопутная.

Б) Номер пути: 1 или 2.

В) Проектные отметки (принимаются по продольному профилю по оси станции на уровне головки рельса).

Перемещаем курсор в первую графу таблицы «Наименование пути» и нажимаем клавишу [ Еnter ]. В этом случае раскрывается таблица «Участок: Оленегорск - Мончегорск; путь: четный».

Для ввода новых или обновления ранее подготовленных данных следует открыть диалоговое окно, содержащее некоторую таблицу.

Порядок вывода на экран тех или иных таблиц данных рассматривается ниже. Шапка таблицы отображает структуру данных и размерности величин. Рабочая область таблицы содержит некоторую часть данных. Данные группы можно последовательно просматривать в рабочей области, вводить и обновлять. Эти операции можно выполнять от начала к концу рабочей области таблицы и наоборот. Общее количество данных в группе отображается слева в нижней части экрана.

При первом вызове таблица может быть пустой. Для заполнения строки таблицы необходимо нажать сочетание клавиш [Alt]+[A] (добавление записи в конец таблицы), либо [Alt]+[I] (добавление новой записи перед текущей записью). Заполнение, обновление и другое редактирование таблицы возможны в двух режимах: путем замены символов, полей или строк по месту курсора или путем вставки элементов информации. Переключение из режима вставки в режим замены и наоборот осуществляется клавишей [ Insert ]. В режиме замены в нижнем правом углу экрана высвечивается запись «OVR».

Закрытие диалогового окна (клавишей [ Esc ] или щелчком мыши на кнопке «х» в правом верхнем углу окна приведет к записи измененной информации в базу данных и возврату в диалоговое окно верхнего уровня или в главное меню.

Для выполнения тяговых расчетов при проектировании новых железных дорог и реконструкции есть ряд подтаблиц, обязательных для заполнения, и ряд подтаблиц, заполняемых при решении конкретных задач.

Подтаблицы, обязательные для заполнения: А)«Действительный километраж», Б) «Продольный профиль», В) «План линии», Г) «Раздельные пункты», Д) «Допускаемые скорости».

А) Таблица «Действительный километраж» (слайд №12).

Эта таблица выводится на экран после активизации соответствующей вкладки щелчком левой клавиши мышки. В данной таблице отражается действительное положение начальной и конечной точек рассматриваемого подучастка. Подучасток (п/у) – участок пути по которому разбит собственный пикетаж.

Б) Таблица «Продольный профиль» (слайд №13).

Таблица выводится на экран после активизации соответствующей вкладки щелчком левой клавиши мышки. Вводятся – длина и крутизна элементов продольного профиля по всему участку (без деления на подучастки). Направление элемента профиля определяется знаком перед величиной уклона: подъем (знак «+» - не ставится) и на спуск (ставится знак «-»).

В) Таблица «План пути» (слайд №14).

Таблица выводится на экран после активизации соответствующей вкладки щелчком левой клавиши мышки. Вводится основная информация по криволинейным участкам для каждого подучастка.

«№ п/у» - № подучастка на котором находится кривая;

«Поворот» - направление кривой, щелчком мыши выбирается направление: «П»- кривая направления право, «Л» - кривая направления лево;

«Действительный километраж кривой» - указывается положение начал переходных кривых, т.е. действительный километраж точек НПК1 и НПК2;

«Угол поворота» - через точку вводится Градусы и Минуты (секунды отбрасываются);

Данные об однорадиусной кривой представляются одной строкой таблицы. Данные о составной кривой вводятся в несколько строк соответственно количеству дуг (радиусов) кривой. При этом действительный километраж конца последней дуги есть положение начала последующей.

Г) Таблица «Раздельные пункты» (слайд 15).

Вторая графа таблицы «Код Экспресс» – число, содержащее 4–7 знаков; Третья графа – «Тип поезда»; двойной щелчок левой клавиши мышки откроет список возможных типов поездов (подтвердите свой согласно заданию). Четвертая графа – «Вид раздельного пункта»; двойной щелчок левой клавиши мышки откроет список возможных видов раздельных пунктов (подтвердите свои согласно заданию). Последние две графы дают расстояние до стрелочных переводов; для начального раздельного пункта расстояние до входного стрелочного перевода, а также для конечного раздельного пункта расстояние до выходного стрелочного перевода принимаются равными 0 м.

Возвращаем курсор в первую графу «Наименование раздельных пунктов» и нажимаем клавишу [ Еnter ]. Открывается таблица вариантов прохода раздельных пунктов. Присваивается номер или название варианту прохода раздельных пунктов.

Безостановочный проход – отсутствует (согласно примеру при остановках на обоих раздельных пунктах), поэтому в таблице ставится прочерк. Остановка поезда: проставляем Г (на главном пути) или Б (на боковом пути). Расстояние от оси ПЗ до места остановки может быть принято 0,0 м при совпадении оси раздельного пункта и оси пассажирского здания (уточнить по продольному профилю перегона). Время стоянки – 3–10 мин (или уточнить реальное по заданию).

Д) Таблица «Допускаемые скорости» (слайд №16).

Левой клавишей мышки активизируем окно «Допускаемые скорости». При этом появляемся таблица вариантов. Присваиваем рассматриваемому варианту номер или даем название. Далее нажимаем клавишу [ Еnter ].

Заполняется последовательно таблица «Основная допускаемая скорость». Далее активизируется и заполняется таблица «Дополнительные ограничения допускаемой скорости» (слайд №17).

Подтаблицы, не обязательные для заполнения: Е) «Предупреждения об ограничении скорости», Ж) «Участки пробы поездов», З) Таблицы «Неправильные пикеты» и «Нейтральные вставки».

Е) Таблица «Предупреждения об ограничении скорости».

После активизации окна «Предупреждения об ограничении скорости» на экране появится таблица вариантов предупреждений. Присваиваем № варианту и нажимаем клавишу [ Еnter ]. В этом случае раскрывается таблица «Предупреждения об ограничении скорости».

В данной таблице указываем № п/у (номер подучастка), № предупреждения, тип предупреждения, а также действительный пикетаж предупреждения и допускаемую скорость движения поезда. Номер подучастка может быть 1, 2 и так далее. При расчетах по одному направлению железнодорожной линии для любого пути подучасток должен иметь один номер.

Ж) Таблица «Участки пробы поездов».

Данная таблица заполняется по реальным исходным данным существующих железных дорог на этапе проектирования.

З) Таблицы «Неправильные пикеты» и «Нейтральные вставки».

При проектировании новой железной дороги эти таблицы не заполняются. Заполнение таблицы «Неправильные пикеты» может потребоваться при проектировании, когда в результате проведенной реконструкции плана будут определены неправильные пикеты.

 

3) Подготовка списка проблем (слайд 18).

Нажатием левой клавиши мышки активизируем «Дорога»\Проблемы». Подготовка списка проблем выполняется в следующем порядке. Система предоставит окно со списком проблем. Если список проблем не содержит наименование требуемой проблемы (в частности в нашем случае – пустой), то его можно ввести, предварительно создав пустую строку. В столбце «Код» указывается шифр (обычно сокращенное наименование) проблемы, которым в дальнейшем будет оперировать система. Заполнение столбца «Проблема / Титул / Проект / Ситуация /».

Нажатием клавиши [ Esc ] возвращаемся в исходное меню программы.

 

4) Задание на расчет (слайды 19-21).

 

Нажатием левой клавиши мышки активизируем «Расчет\Задания на расчет» (слайд №19).

После активизации «Заданий на расчет» на экране появится окно с наименованием ранее выбранного участка и проблемы (слайд №20). Нажимаем клавишу [ Enter ], откроется окно с таблицей «Список поездов» и вкладкой «Задания на расчет». Таблица «Список поездов». В таблице «Список поездов» в столбце «Код поезда» укажите шифр варианта (обычно номер поезда), которым в дальнейшем будет оперировать система. Во втором столбце ставится галочка, если данный вариант подлежит обработке после запуска расчетов. «Краткая характеристика варианта» является информативным и заполняется по усмотрению проектировщика.

Основные разделы таблицы «Задание на расчет» (слайд №21):

«Характеристика участка», «Погодные условия», «Основная тяга», «Дополнительная тяга», «Вагонный состав», «Начальные условия», «Нормативы».

Действия, выполняемые в рамках заполнения или корректировки данных разделов таблиц, могут быть следующие:

– вызов списка возможных вариантов (значений параметра) с выбором из этого списка требуемого варианта или значения (путь, вариант предупреждений, тип тяги и т.д.), при этом выбранное поле после подтверждения окрашивается в серый цвет;

– ввод или изменение значения параметра с клавиатуры (скорость ветра, число тяговых средств, вес состава и т.д.), в этом случае курсор имеет вид вертикальной черты;

– удаление содержимого строки, начинающейся словом «вариант…», клавишей «Del» (вариант предупреждений, вариант единичных норм и т.д.).

Ниже рассматриваются особенности подготовки таблицы «Задание на расчет».

Задание характеристики участка. При выборе начального и конечного раздельных пунктов обратите внимание, что расчет по варианту выполняется для направления движения из указанного начального раздельного пункта в конечный раздельный пункт.

Если не указывается вариант прохода поездом раздельных пунктов, основная кривая скорости строится без учета допускаемых скоростей по станционным путям, а кривые разгона и замедления строятся только на раздельных пунктах, соответствующих типу поезда. Поезд, указываемый в строке «Тип поезда», может быть пассажирским, грузовым, пригородным либо скоростным.

Если в задании не указывается вариант допускаемых скоростей, то система выполняет расчет без учета основных и дополнительных ограничений.

Если не указывается вариант предупреждений – не будет выполнена вторая фаза расчета «Построение кривой скорости и кривой перегрева с учетом предупреждений».

Если не указывается вариант участков пробы тормозов – не выполняются опробования тормозов.

Если не указывается вариант единичных норм – не считаются эксплуатационные расходы на передвижение поезда.

Для производства расчета по варианту необходимо определиться с погодными условиями. В системе предоставляется возможность произвести расчет для различных погодных условий.

Данные, содержащиеся в блоке «Основная тяга», относятся к основному (головному) локомотиву, задаваемому для расчета.

Для того чтобы правильно указать число тяговых средств, необходимо знать, на сколько секций введены общие, тяговые, токовые и другие характеристики задаваемого локомотива. Эта информация содержится в таблице «Общая характеристика» локомотива. Для вызова данной таблицы надо воспользоваться меню «ДАННЫЕ \ ТЯГОВЫЕ СРЕДСТВА \ Тип тяги \ Марка локомотива». В первой позиции таблицы («Количество секций...») указано количество секций, на которое приготовлены (в базе данных) тяговые, токовые и другие характеристики.

В строке «Степень использования силы тяги» указывается коэффициент степени использования силы тяги локомотивом при езде на ходовых позициях. При полном использовании силы тяги коэффициент равен 1, если сила тяги используется не полностью, то данный коэффициент меньше 1. С помощью данного коэффициента можно учесть техническое состояние головных локомотивов.

В строке «Коэффициент уменьшения диаметра колес» указывается величина К ≤ 1, выражающая степень уменьшения диаметра колеса по сравнению с паспортным значением в виде той доли диаметра, которая осталась. Так например, при уменьшения диаметра колеса на 3 % данный коэффициент К = 1 – 0,03 = 0,97.

В строке «Огранич. кривая / Расчет. Отсечка» указывается ограничение и, соответственно, та ограничивающая кривая силы тяги, которая должна учитываться в расчете. В строках «Min Xод. Поз. / Мin Форсировка» и «Маx. Xод. Поз. / Маx Форсировка» указывается диапазон рабочих позиций в соответствии с Правилами тяговых расчетов для поездной работы.

При выборе типа тягового средства в таблице автоматически выставляются ограничивающая кривая и ходовые позиции локомотива. При необходимости данные позиции можно изменить.

Задание дополнительной тяги. В первой строке блока указывается либо тип используемой дополнительной тяги, либо выбирается позиция «Не используется» в том случае, когда дополнительной тяги нет. В последнем случае таблица далее не заполняется.

Задание вагонного состава. Тип вагонов указывается в соответствии с выбранным типом поезда. Так, если тяговый расчет производится для пассажирского поезда, в строку «Тип вагонов» заносится слово «Пассажирские». Для грузового поезда принимаются грузовые вагоны или грузовые ускоренные. Пригородные поезда могут иметь любые пассажирские вагоны, а также дизельпоездные или электропоездные вагоны.

При внесении нового вагонного состава в базу данных («Вагонные составы») особое внимание следует обратить на случай, когда состав складывается из нескольких типов вагонов. В этом случае информация по каждому типу дается отдельной строкой, однако во всех строках должны быть проставлен один номер композиции (см. 1-й столбец «№ варианта»). Максимальное количество типов вагонов, входящих в один вариант, не должно превышать двух. Типы вагонов, входящих в один вариант, должны находиться в смежных строках.

После заполнения всех позиций «Заданий на расчет» нажимаем клавишу [ Esc ], возвращаемся в окно «Задания на расчет» и нажимаем клавишу «Выполнить расчет по дороге». Программа выполняет расчет, при этом на экране последовательно появляются построенные кривые скорости, времени хода и заданные ограничения скорости.

После выполнения расчета на экране вновь появится исходное меню.

 

5) Вывод результатов (слайды 22-24).

Нажатием левой клавиши мышки активизируем «Результаты\Список поездов».

Появляется окно «Результаты». Нажимаем клавишу [ Enter ] и в появившейся таблице открываем «Протокол», который позволяет удостовериться, что расчет прошел полностью, или, в противном случае, узнать причину, по которой расчет приостановлен. При наличии ошибок они устраняются, и программа снова запускается на расчет.

Далее последовательно левой клавишей мышки открываем все ведомости, по которым могут быть проанализированы результаты расчетов. Детальная ведомость формируется студентом самостоятельно и затем может быть выведена на печать. Для этого активизируем «Детальную ведомость» и в открывшемся окне выбираем столбцы детальной ведомости, используя клавиши. После этого нажимаем клавишу «Формирование детальной ведомости (MS EXCEL)». Сформированная таблица может быть сохранена и выведена на печать.

Любую таблицу возможно сохранить в формате Word, для чего при открытой нужной таблице открываем «Сервис/Печать таблицы», ставим галочку «В MS Word» и нажимаем «Печать».

 

3. Общие сведения о модуле «ИСКРА-АС ПУТЬ» (слайд 8)

Модуль «ИСКРА – АС ПУТЬ» предназначен для формирования чертежей в формате AutoCAD, предназначенных для сопоставления и анализа допускаемых скоростей движения поездов. Чертеж формируется в формате DXF, поддерживаемый пакетами AutoCAD начиная с 12 версии включительно.

«ИСКРА - АС ПУТЬ» - это информационная система, включающая в себя базу данных (БД), систему управления базами данных (СУБД), основное программное обеспечение (ОПО), вспомогательное программное обеспечение (ВПО) и управляющую программу (УП).

4. Работа в модуле «ИСКРА-АС ПУТЬ»

Запуск программы «ИСКРА-АС ПУТЬ» открывает меню программы.

Активизируем окно «Настройка», открываем диалоговое окно «Настройка дорожного каталога», указываем название дороги и далее заходим в «Каталог дороги».

Выставляем в каталоге свою дорогу С:\Оленегорск - Мончегорск, [ ОК ], «Закрыть» настройку каталогов.

Программа выходит в основное меню. Активизируем окно «Формирование чертежа». Уточняем «Проблему», «Участок», «Поезд». Устанавливаем необходимые «Общие» данные, «ДКМ и скорость», «Оси РП», «Физико-механические», «Тепло-энергетические» и «Эксплуатационно-экономические показатели».

Далее устанавливаем имя файла чертежа и путь его сохранения. Принимаем тип файла dxf, нажимаем «Сохранить» и далее «Формирование чертежа DXF». При правильных установках на экране появится сообщение «Формирование чертежа окончено». Нажимаем клавишу [ ОК ]. Для выхода в исходное меню нажимаем клавишу [ Esc ].

Выходим из программы «ИСКРА-АС ПУТЬ». Файл может быть открыт с помощью программы AutoCAD. На слайде №25 приведен фрагмент сформированного чертежа.

 

Заключение

Наглядность и точность выполнения тяговых расчетов в ПК «ИСКРА», возможность формирования чертежей и вывода ряда физико-механических, энергетических и экономических показателей позволяет широко применять этот комплекс для решения задач реконструкции существующего пути и проектирования участков новых железных дорог, в том числе ВСМ.