Силы, действующие на поезд

При принятой модели поездов в расчетах должны приниматься силы, которые оказывают влияние на перемещение центра тяжести поезда, только такие составляющие этих сил, линия действия которых совпадает с линией действия возможного перемещения поезда по рельсовой колее.

Силы на сцепках между вагонами и силы взаимодействия между отдельными частями вагонов в расчетах не учитывают. На поезд может действовать следующие силы, которые определяют характер его движения:

1.Сила тяжести, создаваемая локомотивом. Машинист может регулировать силу тяги локомотивом, или вовсе выключить её.

2. Силы сопротивления движению, которые зависят от типа подвижного состава, скорости движения, уклона, по которому идёт поезд, наличие кривой, в месте расположения поезда. Силы сопротивления движению поезда возникают по объективным принципам и не могут регулироваться машинистом.

3. Сила торможения – искусственная сила сопротивлению движения, которую машинист использует для уменьшения скорости.

В зависимости от того, какие регулируемые силы используют машинисты, можно различать:

1. Режим тяги – это когда двигатели локомотива включены;

2. Режим холостого хода – двигатели включены, но торможение не осуществляется, и поезд движется под влиянием силы тяжести или по инерции.

3. Режим торможения – двигатели включены, тормозная система включена, в результате чего появляется тормозная сила.

При расчете используют следующее правило знаков:

- силы, направление действия которых совпадает с направлением движения состава, принимается «+»;

- силы, направленные против движения состава, принимаются «-».

 

Рис.1.

При использовании правила знаков получается, что:

-Fт – сила тяжести – положительная;

-Вт – тормозная сила – отрицательная, т.к. она направлена против движения состава;

-Wт – сила сопротивления – отрицательная, хотя существуют исключения: сила сопротивления от уклонов при движении поезда на спуске (Wi) становится положительной, т.е. способствующей движению поезда.

Силы сопротивления тоже бывают двух видов:

1. Основное сопротивление: Wo;

2. Дополнительные сопротивления: Wr, Wi, Wt;

Wo – сопротивление, которое испытывает поезд при движении по прямому горизонтальному участку;

Wt – сопротивление от низких температур (ниже 25 ̊С)

Wi – сопротивление от уклона;

Wr – сопротивление от кривой;

Существует и другое правило знаков, при котором сопротивление считается положительным, когда оно направлено против движения поезда. При этом правила: подъёма – положительны, а спуска – отрицательны.

Силы, отнесенные к какой-то единице подвижного состава (вагону, группе вагонов или поезду в целом), называются полными и измеряются в (кгс). Такие силы принято обозначать большими буквами.

 

Сила, отнесенная к 1 т. с веса поезда, называется удельной. Такие силы измеряются в кгс/т.с. и обозначаются малыми буквами. Для перехода от полной силы к удельной, необходимо значение полной силы разделить на вес которого складывается из веса вагонов Q и локомотива Р, получаем:

-удельная сила тяги: fт = Fm/(P+Q) (кгс/т);

-удельное сопротивление: ω = W/(P+Q) (кгс/т);

-удельная тормозная сила: bт=Bт/(P+Q) (кгс/т);

Расчетное значение сил не всегда могут быть определены строго теоретически. В тяговых расчётах широко применяют эмпирические методы определения сил, основанные на специальных испытаниях подвижного состава.

Основные формулы и материалы нормативного характера только для тяговых расчетов регламентируются.