Расчет минимального напряжения на токоприемнике

Лист

3 Электрические расчеты

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Изм



Лист

3 Электрические расчеты

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Изм

                                                                                                                                                         





Лист

                                                2 Тяговые расчеты

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Изм



Лист

                                                2 Тяговые расчеты

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Изм





Лист

4 Обоснование решений по выбору варианта усиления системы электроснабжения



№ документа

Подпись

Дата

Лист

Изм



Лист

4 Обоснование решений по выбору варианта усиления системы электроснабжения



№ документа

Подпись

Дата

Лист

Изм



	

	Введение

	

	1

	ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ УЧАСТКА САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-ВИТЕБСКИЙ - ВЫРИЦА

	

	1.1

	Параметры системы тягового электроснабжения 

	

	1.2

	Существующие и перспективные размеры движения

	

	2

	ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ

	

	2.1

		Общие положения

	

	2.2

	Обработка исходных данных

	

	2.3

	Тяговые расчеты

	

	3

	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

	

	3.1

		Общие положения	

	

	3.2

		Исходные данные	

	

	3.3

		Расчет минимального напряжения на токоприемнике	36

	

	4

	ОБОСНОВАНИЕ РЕШЕНИЙ ПО ВЫБОРУ ВАРИАНТА УСИЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

	

	4.1

	Решения по модернизации тягового электроснабжения на участке Санкт-Петербург-Витебский – Вырица 

	

	5

	ОХРАНА ТРУДА ПРИ УСИЛЕНИИ ТЯГОВОГО 

	ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА УЧАСТКЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ –

	ВИТЕБСКИЙ – ВЫРИЦА

	

	5.1

	Требования электробезопасности к оборудованию тяговой подстанции Детское Село

	

	5.2

	Комплектация коллективных и индивидуальных средств   защиты тяговой подстанции

	

	5.3

	Требования безопасности, предъявляемые к электротехническому персоналу

	

	5.4

	Расчёт защитного заземления тяговой подстанции Детское Село

	

	6

	Технико-экономический расчет

	

	6.1

	Определение себестоимости перевозок грузов методом единичных расходных ставок

	

	6.2

	Расчет зависимости себестоимости от массы поезда

	

	

	ЗАКЛЮЧЕНИЕ

	

	

	БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

	



                                                       ВВЕДЕНИЕ



Электрификация – важная часть технического прогресса на транспорте. Она позволяет существенно повысить пропускную способность железных дорог, производительность труда, эффективность перевозочной работы, улучшить условия работы персонала, снизить потребление топливно-энергетических ресурсов. На текущий момент 49,5 % протяженности железных дорог Российской Федерации работает на электрической тяге. Электрической тягой выполняется 83,5 % грузооборота железных дорог Российской Федерации.

Однако, в отличие от участков, работающих на автономной тяге, электрифицированные участки более требовательны к стабильности грузопотока. При снижении объёмов перевозок возрастают эксплуатационные расходы, отнесенные к единице перевезенного груза. При увеличении объёмов перевозок возрастают электрические и тепловые нагрузки на устройства тягового электроснабжения, что может привести к снижению срока их службы и надежности. Таким образом, определение пропускной способности электрифицированного участка по условиям надежного электроснабжения является важной и ответственной задачей.

Увеличивающийся объем перевозок на железных дорогах приводит к необходимости увеличения их пропускной и провозной способности. Для достижения этой цели внедряются мероприятия по увеличению скоростей движения и весовых норм поездов, создаются новые электровозы большей мощности. На существующих участках, электрифицированных на постоянном токе 3,0 кВ, устройства электроснабжения нередко ограничивают пропускную и провозную способность. Эти ограничения обуславливаются значительным снижением напряжения на токоприемнике электровоза, что приводит либо к потере скорости движения поезда, либо к перегреву проводов контактной сети, вызывающему потерю их механической прочности [    ].

Значительные потери энергии в тяговой сети, обязывает применять ряд мер, улучшающих технико-экономические показатели работы системы электроснабжения тяги и всего электрифицированного участка [    ].

Участок Санкт-Петербург – Витебский – Вырица, находящийся в границах Санкт-Петербург-Балтийской дистанции электроснабжения Октябрьской железной дороги, электрифицирован по системе постоянного тока, и в связи с этим устройства электроснабжения здесь подвергаются значительным токовым нагрузкам из-за увеличения интенсивности движения грузовых поездов. В настоящее время значительная доля грузовых поездов, обращающихся на участке, обслуживаются тепловозами. Основную долю будут составлять поезда, перевозящие массовые грузы: уголь, нефтепродукты, минеральные удобрения. Масса таких поездов составляет 6000 т. и более.

Очевидно, что расчет пропускной способности устройств электроснабжения участка Санкт-Петербург-Витебский – Вырица  с учетом временных ограничений скорости является актуальной задачей. 

 Данная выпускная квалификационная работа направлена на повышение пропускной способности электрифицированного участка и включает в себя следующие технические разделы: 

- анализ исходных данных и перспективы развития участка Санкт-Петербург – Витебский – Вырица;

- тяговые расчеты и расход электрической энергии;

- электрический расчет параметров устройств системы тягового электроснабжения; 

- расчет минимальных напряжений на токоприемнике ЭПС;

- определение лимитирующих межподстанционных зон;

- определение температур нагрева проводов контактных подвесок на лимитирующих зонах при наличии ограничений скорости;

- обоснование решений по выбору варианта усиления системы электроснабжения.

При этом должны быть максимально реализованы преимущества и достоинства системы с минимальными дополнительными капитальными вложениями. 

Решение проблемы совершенствования системы постоянного тока позволит:

- сохранить существующие промышленную и сырьевую базы, не потребует открытия новых отраслей промышленности; 

- не потребует увеличения человеческих ресурсов, и появления новых профессий; 

- позволит практически без существенных изменений использовать существующую систему технического обслуживания устройств системы постоянного тока;

- обеспечит получение максимального экономического эффекта от введения скоростных поездов и поездов повышенной массы.

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ УЧАСТКА САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-ВИТЕБСКИЙ - ВЫРИЦА

Участок Санкт-Петербург-Витебский - Вырица входит в состав Санкт-Петербургского железнодорожного узла. Упрощенная схема южной части Санкт-Петербургского железнодорожного узла приведена на рисунке 1.1. Там же нанесены размеры движения грузовых поездов по графику движения 2016/2017 года.





Рисунок  1.1 - Схема южной части Петербургского железнодорожного узла

На участке располагается сортировочная станция Шушары, формирующая поезда в направлении морских портов Санкт-Петербурга и Усть-Луги, а также в направлении стран Балтии и СНГ. В настоящее время здесь располагается односторонняя сортировочная станция, крупнейшая после станции Санкт-Петербург-Сортировочный-Московский на Октябрьской железной дороге, с комбинированным расположением парков и сортировочной горкой. Парк приема состоит из 6 путей, сортировочно-отправочный парк из 16 путей и транзитный парк, расположенный параллельно сортировочно-отправочному из 9 путей. На станции имеются пункты технического обслуживания локомотивов и вагонов. К станции примыкают несколько грузовых терминалов для операций с контейнерами и перегрузки грузов на автомобили, а также таможенный пост.

1.1 Параметры системы тягового электроснабжения

			Система тягового электроснабжения участка Санкт-Петербург Витебский – Вырица обслуживается ЭЧ-4. Участок протяжением 59 км. На нем расположены тяговые подстанции на станциях Проспект Славы (ЭЧЭ-5), Паровозный Музей (ЭЧЭ-11), Детское Село (ЭЧЭ-16), Антропшино (ЭЧЭ-6) и Вырица (ЭЧЭ-7). Также на данном участке находится 2 поста секционирования на станциях: Павловск и Семрино. Данные об основном оборудовании тяговых подстанций приведены в таблице 1.1          

			Таблица 1.1 Основное оборудование тяговых подстанций

			Наименова-ние

			Тип понизительного трансформатора

			Тип преобразователь-ного трансформатора

			Тип преобразователя

			

			

			

			

			Броневая

			ТДН-16000/110

			ТРДП-12500/10

			ТПДЕ-Ж-3,15к-3,3К-УХЛ4









Окончание таблицы 1.1



			Проспект Славы

			-

2ТМРУ-6200/10

			ПВЭ-3

			Паровозный Музей

			-

2УТМРУ-6300/35

			БВКЕ

			Детское Село

			ТДТН-25000/110

			2ТМПУ-6300/35

ПВЭ-5А У-1

			Антропши-но

			ТДТН-25000/110

ТМРУ-6200/35

			ПВЭ-3

			Вырица

			-

2ТМРУ-6200/35

			ПВЭ-3



Главные пути участка Санкт-Петербург – Витебский – Вырица были электрифицированы в 50-х годах, третий путь от Воздухоплавотельного Парка до Шушар – в 80-е годы. Все пути были электрифицированы по системе 3,3 кВ постоянного тока.  Расчеты системы тягового электроснабжения железнодорожных узлов осложняются тем, что необходимо учитывать влияние тяговых нагрузок сразу нескольких направлений. Что бы выделить рассматриваемые направления для участка Санкт-Петербург-Витебский – Вырица необходимо проанализировать схему питания и секционирования южной части Петербургского узла. Упрощенная схема питания и секционирования приведена на рисунке 1.2.






Рисунок 1.2 - Упрощенная схема питания и секционирования участка Санкт-Петербург-Витебский – Вырица




Анализ схемы питания и секционирования показывает, что в данном случае не требуется детальный учет прилегающих участков, т.к. они отделены разомкнутыми изолирующими сопряжениями и секционными изоляторами. Единственным примыкающим участком является участок Волковская – Цветочная – Броневая.

Участок Санкт – Петербург - Витебский – Вырица имеет два главных пути и третий путь между станциями Воздухоплавательный Парк и Шушары. По первому и второму главным путям обращаются преимущественно пригородные и пассажирские поезда, по третьему пути - 
грузовые поезда. Участок электрифицирован по системе 3,3 кВ постоянного тока. Нечетное направление движения установлено от станции Санкт-Петербург-Витебский на Вырицу. Отсчет километров ведется от оси поста централизации станции Санкт-Петербург-Витебский.  Расположение раздельных пунктов участка приведено в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Раздельные пункты участка Санкт-Петербург – Витебский – Вырица

Наименование раздельного пункта

Тип раздельного пункта

Действительный километраж оси ПЗ/поста ЭЦ

Расстояние от оси ПЗ/поста ЭЦ до стрелочных переводов, м







Входного

Выходного

С.-Петербург-Витебский

Участ. станция

0,097

-

2085

С.-Петербург-Тов.-Витебский

Пром. станция

4,204

1157

1362

Блокпост 6 км

Путевой пост

6,204

-

50

Шушары

Участ. станция

13,738

648

1830

Блокпост 16 км

Путевой пост

15,738

-

50

Блокпост 19 км

Путевой пост

18,738

-

50

Детское село

Пром. станция

22,691

1417

189





Окончание таблицы 1.2

Павловск

Пром. станция

26,128

790

850

Антропшино

Пром. станция

32,508

548

711

Кобралово

Пром. станция

38,879

605

521

Семрино

Пром. станция

44,263

421

691

Вырица

Пром. станция

58,836

558

164

На всем протяжении участка уложен бесстыковой путь. Длина приемоотправочных путей станций составляет не менее 850 м (57 условных вагонов).

В качестве средства регулирования движения поездов на участке используется четырёхзначная автоматическая блокировка. 
Все раздельные пункты участка оборудованы электрической 
централизацией стрелок и сигналов. Минимальный межпоездной интервал при следовании на зеленый сигнал проходного светофора составляет 6 минут.

1.2 Существующие и перспективные размеры движения

Суточные размеры движения по участку в соответствии с графиком движения поездов на 2016/2017 год: 67 пар грузовых поездов, 14 пар пассажирских поездов и 49 пар пригородных поездов.

Грузовые поезда, следующие по участку Санкт-Петербург – Витебский – Вырица обслуживаются электровозами серии ВЛ10 и ВЛ10У. Для тяги пассажирских поездов в настоящее время используются тепловозы серии ТЭП70. В пригородном движении используются электропоезда серии ЭР2Т и ЭТ2М.

Расчетный подъем в направлении Санкт-Петербург – Витебский – Вырица составляет 6,1 ‰. Массы и длины грузовых поездов на участке Волковская – Санкт-Петербург-Витебский-Тов. – Шушары – Вырица в соответствии с приказом начальника Октябрьской ж.д. 441/Н от 13.09.2016 приведены в таблице 1.3.



Таблица 1.3 Графиковые и расчетные по мощности локомотива массы и длины грузовых поездов на участке Волковская – Вырица

Направление

Серия локомотива

Масса поезда, т.

Длина поезда, у.в.





Графиковая

Расчетная

Унифици-рованная

Макс.

Волковская – Вырица

ВЛ10(У)

3800

6300 (7100)

45

57

Вырица – Волковская

ВЛ10(У)

3800

6300 (7100)

45

57

Максимально допускаемые скорости движения поездов на участке Волковская – Детское Село – Вырица в соответствии с приказом начальника Октябрьской ж.д. ОКТ-236 от 29.12.2016 приведены в таблице 1.4. 



Таблица 1.4 Максимально допускаемые скорости движения грузовых поездов на участке Волковская – Детское Село – Вырица

Наименование участков, перегонов и раздельных пунктов

Допускаемые скорости движения, км/ч  



 Чётный путь  

Нечётный путь  



Перегон

Станция

С пор. вагонами

Перегон

Станция

С пор. вагонами

Ст. Волковская

-

40

-

-

40

-

Волковская - 

С.-Петербург-Витебский Тов.

40

-

-

40

-

-

С.-Петербург-Витебский Тов.

-

60

-

-

60

-

Переезд 4 км 9 пк

-

40

-

-

40

-

С-Петербург-Витебский Тов – Шушары

80

-

-

80

-

-





Окончание таблицы 1.4



С-Петербург-Витебский Тов. – Шушары, 3-й путь

80

-

-

80

-

-

ст. Шушары

-

80

-

-

80

-

Парковые пути ст. Шушары

-

25

-

-

25

-

Шушары – Детское Село

80

-

-

80

-

-

ст. Детское Село

-

80

-

-

80

-

негаб. платформы 23 км пк 6-7

-

-

-

-

40



Детское Село - Павловск

80

-

-

80

-

-

ст. Павловск

-

80

-

-

80

-

Павловск-Антропшино

80

-

-

80

-

-

кривые 26 км пк 4-9

60

-

-

60

-

-

кривая 28 км пк 10 - 30 км пк 10

80

-

60

80

-

60

ст. Антропшино

-

80

-

-

80

-

Антропшино - Кобралово

80

-

-

80

-



кривые 34 км пк 4-8

-

-

60

-

-

60

мост 34 км пк 9-10

80

-

-

40

-

-

ст. Кобралово

-

80

-

-

60

-

Кобралово-Семрино

80

-

-

80

-

-

Ст. Семрино

-

80

-

-

80

-

Семрино – Вырица

80

-

-

80

-

-

Ст. Вырица

-

60

-

-

60

-

Переезд 59 км 1 пк (голова поезда)

-

-

-

-

40

-



2 Тяговые расчеты



2.1 Общие положения

Целью тягового расчета при расчетах системы тягового электроснабжения является определение зависимости тока поезда, его координаты и скорости от времени.

Поезд, в особенности грузовой, представляет собой сложную механическую систему, имеющую бесконечное число степеней свободы. В зависимости от требований к точности тяговых расчетов эта система может быть соответствующим образом упрощена. Наиболее часто в тяговых расчетах поезд представляют в виде материальной точки, с массой сосредоточенной в голове или в середине состава. Как показывает практика при определении тока, координаты и скорости поезда такое упрощение является вполне допустимым. Учет длины и распределенной массы состава становится необходимым при проведении расчетов для поездов повышенной массы и длины, а также при повышенных требованиях к точности расчета времени хода поезда.

При представлении поезда в виде материальной точки уравнение его движения, согласно второму закону Ньютона:



						,	(2.1)

				

				где	 	- масса поезда, кг;

						- коэффициент инерции вращающихся частей, для расчетов общего назначения ;

						- скорость поезда, м/с;

						- сила тяги локомотива, Н;

						- сила сопротивления движению, Н;

						- тормозная сила, Н.




				В режиме тяги тормозная сила равна нулю и поэтому выражение (2.1) примет вид:

						.	(2.2)

				

				Электромагнитный вращающий момент коллекторного тягового электродвигателя, Н·м:

				

						,	(2.3)

				

				где 		- ток якоря двигателя, А;

						- конструктивный коэффициент двигателя;

						- магнитный поток, создаваемый главными полюсами, Вб.

				В этом случае электромагнитная сила тяги, приведенная к кругу катания колеса, Н:

				

						,	(2.4)

				

				где 	- конструктивный коэффициент привода.

				

							,	(2.5)

				

				где		- передаточное отношение тягового редуктора;

						- диаметр колеса локомотива по кругу катания, м;

				На эксплуатируемых в настоящее время электровозах применяются тяговые электродвигатели последовательного возбуждения, у которых магнитный поток  напрямую зависит от тока якоря . Зависимость магнитного потока от тока якоря нелинейная, что обусловлено насыщением магнитной системы тягового электродвигателя. В результате электромагнитная сила тяги при малых токах возрастает пропорционально квадрату тока якоря, а по мере увеличения тока и насыщения магнитной системы ее зависимость от тока становится практически линейной.

				Тяговые двигатели электровозов обычно выполняют с насыщенной магнитной системой, поэтому у них зависимость вращающего момента от силы тяги линейна практически во всём рабочем диапазоне токов. Для примера, на рисунке 2.1 представлены электромеханические характеристики тягового электродвигателя ТЛ-2К1, устанавливаемого на электровозах постоянного тока серии ВЛ10, ВЛ10У, ВЛ11М.

		

				Рисунок 2.1 -Характеристики тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Сопротивление движению поезда включает в себя две составляющие: основное сопротивление движению и дополнительное сопротивление движению. Основное сопротивление движению – это сопротивление движению подвижного состава на прямом, горизонтальном участке пути, оно обусловлено внутренним трением в подвижном составе,
взаимодействием подвижного состава и пути, а также сопротивлением воздушной среды. Основное сопротивление движению зависит от многих факторов и точное его определение затруднено. По результатам большого количества испытаний различных типов подвижного состава ВНИИЖТом были получены эмпирические формулы для определения основного удельного сопротивления локомотивов, вагонов грузовых и пассажирских поездов, а также электро- и дизель-поездов на звеньевом и бесстыковом пути. Для тягового подвижного состава дополнительно различают основное удельное сопротивление в режиме тяги и на выбеге.

				Формула для расчета основного удельного сопротивления локомотива, Н/кН:

						,	(2.6)

				

				где		- скорость движения, км/ч;

					 	- постоянные коэффициенты.

				Основное удельное сопротивление движению вагонов, Н/кН:

				

						,	(2.7)

				

				где		- средняя осевая нагрузка вагона, тс;

				 - постоянные коэффициенты.

				Из формулы (2.7) видно, что основное сопротивление вагонов помимо скорости зависит еще и от осевой нагрузки.

				Дополнительное сопротивление движению обусловлено сопротивлением от уклонов и кривых.

				Полное сопротивление движению может быть определено по 
формуле, Н:

				

						,	(2.8)

				

				где		- удельное основное средневзвешенное сопротивление движению поезда, Н/кН;

			- дополнительное удельное сопротивление от уклона, равное величине уклона в ‰, Н/кН;

						- дополнительное удельное сопротивление от кривой, Н/кН;

						- масса поезда, т;

						- ускорение свободного падения, м/с2.

				Анализируя совместно формулы (2.2) – (2.8), принимая во внимание насыщение магнитной системы тягового двигателя, можно сделать вывод, что ток потребляемый электровозом определяется, в основном, сопротивлением движению поезда. В свою очередь сопротивление движению зависит от массы состава, средней нагрузки на ось вагона, профиля и плана пути.

				Для решения уравнения движения поезда используются три метода: аналитический, графоаналитический и метод численного интегрирования на ЭВМ. Аналитический метод обеспечивает высокую точность расчёта, но при этом является наиболее трудоемким, графоаналитический метод удачно сочетает в себе высокую точность и приемлемую трудоёмкость расчётов, до широкого внедрения ЭВМ этот метод был ведущим при проведении тяговых расчетов. В данном дипломном проекте для производства тяговых расчётов был использован метод численного интегрирования на ЭВМ с помощью программы Trelk, входящей в состав пакета КОРТЭС. 
Программный пакет КОРТЭС был разработан ведущим научным сотрудником ВНИИЖТ Марским В.Е. специально для производства расчётов системы тягового электроснабжения.

				2.2 Обработка исходных данных

	Для производства тягового расчета в программе Trelk необходимы следующие исходные данные:

	- продольный профиль и план пути;

	- тип пути (бесстыковой или звеньевой);

	- расположение раздельных пунктов;

	- максимально допустимые скорости движения поездов на расчетном участке;

	- места проверки автотормозов;

	- серия локомотива;

	- масса расчётного состава, средняя нагрузка на ось и тип вагонов в составе;

	- данные об участках подталкивания или кратной тяги.

	Продольный профиль и план пути получены из АРМ «Путь» в формате MS Excel. Программа Trelk требует задания длины элемента профиля пути в километрах, величины его уклона в ‰, а также величины дополнительного сопротивления от кривой в ‰, если таковые имеются на данном элементе профиля. Поэтому перед вводом профиля в Trelk необходимо рассчитать дополнительное сопротивление от кривой на каждом элементе. Согласно [     ] в тяговых расчетах общего назначения дополнительное сопротивление от кривой, Н/кН:

	

						,	(2.9)

				

				где	 	- радиус кривой, м;

						- длина кривой, м;

						- длина поезда, м.

					




				Так как длина кривой и элемента профиля обычно не совпадает, и на 
одном элементе может оказаться несколько кривых, то при расчете дополнительного сопротивления используется принцип равенства работ, затрачиваемых на преодоление сопротивления от кривых и на преодоление сопротивления от подъема. Эту работу распределяют равномерно по всей длине элемента профиля с расположенными на нем спрямляемыми кривыми.

					В этом случае дополнительное сопротивление от кривых, Н/кН:

				

							,	(2.10)

				

				где 		- число кривых на элементе профиля;

						- дополнительно сопротивление от i-той кривой, Н/кН

						- длина i-той кривой, м;

						- длина элемента профиля, м.

				Так как число элементов профиля рассматриваемого участка велико, для спрямления удобнее воспользоваться пакетом MS Excel. Спрямленный профиль участка Санкт-Петербург – Витебский – Вырица в нечетном и четном направлениях приведен на рисунках 2.2 и 2.3 соответственно.

				На электропотребление поезда значительное влияние оказывают ограничения скорости: после проследования места ограничения обычно следует интенсивный разгон и, как следствие, значительная токовая нагрузка. Ограничения скорости в программу Trelk вводятся путем задания скорости и действительной координаты начала действия ограничения этой скорости. 































Рисунок 2.2 - Спрямленный продольный профиль участка Санкт-Петербург – Витебский – Вырица при движении в нечетном направлении



Рисунок 2.2 - Спрямленный продольный профиль участка Санкт-Петербург – Витебский – Вырица при движении в нечетном направлении















Рисунок 2.3 - Спрямленный продольный профиль участка Санкт-Петербург – Витебский – Вырица  при движении в четном направлении

Рисунок 2.3 - Спрямленный продольный профиль участка Санкт-Петербург – Витебский – Вырица  при движении в четном направлении




При вводе данных из приказа об установлении максимальных скоростей движения по дороге необходимо учитывать, что там места ограничения скорости указываются обычно в путейских километрах и пикетах, которые необходимо пересчитать в действительные координаты.

Работая с ограничениями скорости, программа Trelk не учитывает длину поезда, поэтому действительную координату точки, где допускается увеличение скорости необходимо увеличивать или, при движении в сторону, обратную счету километров, уменьшать на длину поезда. Например, на перегоне Павловск – Антропшино установленная скорость грузовых поездов – 80 км/ч. Но в кривых 26 км 4 пк – 26 км 9 пк действует ограничение скорости 60 км/ч. Соответственно действительная координата места начала действия ограничения скорости составляет 25,3 км, действительная координата места окончания действия ограничения – 25,9 км, но с учетом максимальной длины состава, равной 850 м, место окончания действия ограничения скорости будет иметь координату: 

						25,9 + 0,85 = 26,75 (км).

				На двухпутном участке остановки грузовых поездов происходят обычно для совершения технологических операций по обгону поезда или для осмотра вагонов. На однопутных участках поезда также останавливаются на станциях для скрещения. При остановке на станции поезд, чаще всего, принимается на боковой путь. В этом случае перед входной стрелкой станции скорость поезда не должна превышать скорости, установленной при движении с отклонением по стрелочному переводу, обычно это 40 или 25 км/ч. При отправлении со станции ограничение скорости действует до тех пор, пока хвостовой вагон не проследует все стрелочные переводы и не выйдет на главный путь. Соответственно, координата точки увеличения скорости может быть определена как сумма или разность координаты выходного стрелочного перевода и длины поезда.

				Выбор массы расчетного состава также является ответственной задачей: из формул (2.2), (2.4), (2.6 – 2.8) очевидно, что масса поезда непосредственно влияет на величину потребляемого тока. Как показывает практика, наибольшие нагрузки на устройства электроснабжения оказывает пакетный пропуск грузовых поездов максимальной массы. В этом случае имеет место как максимальный нагрев контактной сети и оборудования тяговых подстанций, так и наибольшие потери напряжения. Правила [9] и стандарт [11] рекомендуют в направлении наибольшего электропотребления пропускать пакет поездов максимальной массы, а навстречу им пакет поездов графиковой массы. Число вагонов в составе должно быть максимально возможным по длине приемоотправочных путей и условиям пропуска, так как в этом случае нагрузка на ось будет минимальной, а основное сопротивление движению, согласно формуле (2.7) – максимальным. Длина вагонов разных типов приведена в [12], наименьшую длину среди четырехосных вагонов имеют цистерны, наибольшую – вагоны для перевозки автомобилей и вагоны-лесовозы.

				В настоящее время на участке Санкт-Петербург-Витебский – Детское Село грузовые поезда максимальной массы следуют в направлении Детское Село – Шушары и Купчинская – Шушары. Со станции Шушары грузовые поезда максимальной массы отправляются в направлении Шушары – Предпортовая.

				Исходя из вышеуказанного, в качестве расчетных в нечетном направлении приняты: состав массой 3800 т из 57 четырехосных вагонов (графиковая масса, см. таблице 1.2) и состав массой 6000т из 71 четырехосного вагона. В качестве расчетных составов в четном направлении  принят состав из 57 четырехосных полувагонов, массой 3800 т (графиковая масса) и состав массой 6000 т из 71 четырехосного вагона.

				2.3 Тяговые расчеты, определение расхода электрической энергии

				Так как наибольшую нагрузку на устройства электроснабжения оказывает пропуск грузовых поездов, а пригородное и пассажирское движение на участке имеет небольшое электропотребление, тяговые расчеты были выполнены только для грузового движения. В качестве ведущего локомотива для составов массой 3800 и 6000 т был выбран электровоз серии ВЛ10 (8 осей, P = 184 тс). При пакетном пропуске на двухпутных участках поезда имеют минимальное количество остановок. Наличие остановок связано с увеличением межпоездного интервала, поэтому рост электропотребления из-за необходимости разгона компенсируется уменьшением среднего числа поездов на межподстанционной зоне. 

				Последние версии программы Trelk позволяют проводить тяговые расчеты в двух режимах: в автоматическом и с использованием режимных карт. Для расчета в автоматическом режиме задается максимальная позиция регулирования мощности ЭПС, указываются раздельные пункты, на которых поезд имеет остановки и задается зона нечувствительности регулятора скорости. Расчет в автоматическом режиме имеет ряд недостатков. При расчете в автоматическом режиме программа практически не использует промежуточные позиции, кроме того, при движении поезда по перевалистому профилю программа часто производит снижение скорости в конце спуска, а при вступлении на подъем запаздывает с переходом в тяговый режим. Все это ведет к завышению расхода электроэнергии на тягу. Поэтому в данном проекте тяговый расчет был выполнен с использованием режимных карт, которые позволяют задавать режим ведения поезда отдельно на каждом участке пути.  Тяговый расчет выполнен при номинальном напряжении на токоприемнике, равном 3000 В. Максимальная позиция регулирования мощности – П-ОП1. Сводный результат тяговых расчетов для поездов графиковой массы нечетного направления приведен в таблице 2.1. Сводный результат тяговых расчетов для поездов четного и нечетного направления на участке Санкт-Петербург – Витебский –  Вырица приведен в таблице 2.2 и в таблице 2.3 соответственно. Сводный результат тяговых расчетов для поездов расчетной массы для нечетного направления приведен в таблице 2.4, для четного – в таблице 2.5. Сводный результат тяговых расчетов для нечетного поезда массой 6000 т приведен в табл. 2.1 

				

				Таблица 2.1 Сводный результат тягового расчета для поезда массой 
3800 т в нечетном направлении (Санкт-Петербург – Витебский – Вырица)

				Перегон

				Длина, км

				Время хода, мин

				Расход энер-гии, кВт·ч

			Остановки

				

				

				Полное

				В тяге

				

				

Волковская-С-Петербург-Витебский-Товарный

5,3

7,7

4,5

154,7

		-

С-Петербург-Витебский-Товарный-Шушары

10,0

13,0

6,9

306,4

+

Шушары - Пост 19-й км

3,3

5,3

5,3

309,9

-

Пост 19-й км-Детское Село

3,9

4,1

3,3

132,0

-

Детское Село-Павловск

3,4

4,6

4,0

247,0

-

Павловск-Антропшино

6,4

6,6

6,4

371,4

-

Антропшино-Кобралово

6,4

7,8

5,5

331,7

			-

Кобралово-Семрино

5,4

5,7

2,7

179,9

				-

Семрино-Вырица

14,6

14,9

5,7

309,2

				+

Волковская-Вырица

58,7

69,5

44,1

2342,3

				



				Таблица 2.2 Сводный результат тягового расчета для поезда массой 3800 т в четном направлении (Вырица-Санкт-Петербург-Витебский)

				Перегон

				Длина, км

				Время хода, мин

				Расход энергии, кВт·ч

			Останов-ки

				

				

				Полное

				В тяге

				

				

Вырица-Семрино

14,6

14,1

10,2

577,9

		+





Окончание таблицы 2.2

Семрино-Кабралово

5,4

5,0

3,3

168,8

-

Кабралово-Антропшино

6,4

5,1

0,0

10,6

-

Антропшино-Павловск

6,4

5,4

1,0

34,7

-

Павловск-Детское Село

3,4

4,2

0,0

8,6

-

Детское Село-Пост 19-й км

3,9

5,0

0,0

10,4

-

Пост 19-й км-Шушары

3,3

6,7

0,0

13,9

			+

Шушары- С-Петербург-Витебский Товарный

10,0

14,7

3,0

192,1

				-

С-Петербург-Витебский Товарный-Волковская

5,3

10,3

3,5

140,3

				-

Вырица-Волковская

58,7

70,4

21,0

1157,1

				

				

				Таблица 2.3 Сводный результат тягового расчета для поезда массой 6000 т в четном направлении  (Вырица-Санкт-Петербург-Витебский)   

				Перегон

				Длина, км

				Время хода, мин

				Расход энергии, кВт·ч

			Остановки

				

				

				полное

				в тяге

				

				

Вырица-Семрино

14,6

15,1

11,8

779,3

		+

Семрино-Кабралово

5,4

5,2

4,3

230,2

-

Кабралово-Антропшино

6,4

5,1

0,0

10,5

-

Антропшино-Павловск

6,4

5,4

1,2

51,8

-

Павловск-Детское Село

3,4

4,2

0,0

8,7

-

Детское Село-Пост 19-й км

3,9

4,9

0,0

10,2

-











Окончание таблицы 2.3

Пост 19-й км-Шушары

3,3

6,5

0,0

13,5

			+

Шушары- С-Петербург-Витебский Товарный

10,0

15,3

4,1

248,7

				-

С-Петербург-Витебский Товарный-Волковская

5,3

10,1

3,1

195,6

				-

Вырица-Волковская

58,7

71,8

24,4

1548,5

				

				

				Таблица 2.4 Сводный результат тягового расчета для поезда массой 6000 т в нечетном направлении (Санкт-Петербург-Витебский-Вырица)

				Перегон

				Длина, км

				Время хода, мин

				Расход энергии, кВт·ч

			Остановки

				

				

				полное

				в тяге

				

				

Волковская-С-Петербург-Витебский-Товарный

5,3

8,5

2,9

230,8

		-

С-Петербург-Витебский-Товарный-Шушары

10,0

13,5

7,0

484,4

+

Шушары - Пост 19-й км    

3,3

6,2

6,2

432,2

-

Пост 19-й км-Детское Село

3,9

4,8

1,4

103,3

-

Детское Село-Павловск

3,4

5,5

4,4

383,4

-

Павловск-Антропшино

6,4

7,1

7,1

536,1

-

Антропшино-Кобралово

6,4

9,2

6,6

579,2

			-

Кобралово-Семрино

5,4

5,7

4,4

340,2

				-

Семрино-Вырица

14,6

15,9

5,2

287,4

				+

Волковская-Вырица

58,7

76,2

45,1

3376,9

				

				

				Кривые скорости и тока поездов графиковой массы в нечетном направлении приведены на рисунке 2.4. Кривые скорости и тока поездов графиковой массы в четном направлении приведены на рисунке 2.5. Кривые скорости и тока поездов расчетной массы в нечетном и четном направлении приведены на рисунке 2.6 и рисунке 2.7 соответственно.


				

Рисунок 2.4 - Кривые скорости и тока четного поезда массой 6000 т

Рисунок 2.4 - Кривые скорости и тока четного поезда массой 6000 т

				

				

Рисунок 2.5 - Кривые скорости и тока нечетного поезда массой 6300 т

Рисунок 2.5 - Кривые скорости и тока нечетного поезда массой 6300 т
.......................