Сооружения электроснабжения железных дорог (стр. 2 из 3)
Рис. 3. Встречно-консольная схема построения ВЛ СЦБ УР – управляемый разъединитель; ДПР – два провода – рельс
3. Система тока и напряжения в контактной сети
Структура системы электроснабжения электрифицированной железной дороги представлена на рис. 4.
Рис.4. Блок-схема системы электроснабжения электрифицированных железных дорог.
По линиям 110 – 220 кВ электроэнергия поступает в энергохозяйство электрифицированной железной дороги.
Далее электроэнергия к объектам электрифицированной железной дороги поступает различными путями в зависимости от рода тока. Если тяга на постоянном токе, то на тяговой выпрямительной подстанции напряжение воздушных линий 110 – 220 кВ снижается приблизительно до 2,5 кВ, выпрямляется, сглаживается и при постоянном напряжении 3,0 (3,3) кВ передается по контактной сети, откуда питается подвижной состав. При этом вторым полюсом системы электроснабжения являются рельсы.
Если тяга на переменном токе, то имеют место три способа электропитания подвижного состава:
- при напряжении 27,5 кВ (25 кВ) переменного тока частотой 50 Гц;
- при напряжении 2х25 кВ переменного тока (с отсасывающими автотрансформаторами) частотой 50 Гц;
- при напряжении 15 кВ переменного тока частотой 162/3 Гц или 25Гц.
Далее внутри электроподвижного состава напряжение 15,25 (27,5) кВ переменного тока снижается примерно до 2,5 кВ, выпрямляется и передается к тяговым электродвигателям.
Для получения 15 – 25 кВ напряжение энергосистем на тяговых подстанциях снижается с помощью соответствующих трансформаторов, имеющих неординарные системы вторичных обмоток, обеспечивающих симметрию в сети.
Тяговые подстанции на постоянном токе обслуживают участок дороги с протяженностью до 18-20 км, переменном токе 27,5 кВ до 40-50 км, переменном токе 2х25 кВ – до 80-100 км.
Передача электрической энергии по проводам связана с некоторым понижением напряжения у потребителя, тем большим, чем больше потребляемая их мощность и чем дальше от питающего центра он расположен. Вследствие этого поезда, удаляющиеся от подстанций, питаются электрической энергией при более низком напряжении, и если нельзя изменить режим ведения поезда, кроме тяговых двигателей, приводящих в движение поезда, располагаются также и другие, так называемые вспомогательные машины, выполняющие различные функции (обеспечение торможения, охлаждение двигателей и др.). Производительность связанных с ними устройств зависит от уровня напряжения на зажимах этих машин. Поэтому вопрос поддержания определенного значения напряжения в сети у поезда является весьма важным для обеспечения нормальной работы электрифицированных железных дорог.
Способы поддержания напряжения на необходимом уровне определяются техническими и экономическими соображениями.
Бесперебойность и экономичность работы электрифицированной дороги зависят от резервирования различных элементов устройства. Учитывая важность надежной работы электрифицированной железной дороги для обеспечения перевозочного процесса при всех условиях и особенно то, что электрическая тяга, как правило, работает на наиболее грузонапряженных магистралях, большое значение приобретает система резервирования.
Питание различных железнодорожных стационарных потребителей, а также потребителей прилегающих к железной дороге районов осуществляется от одной и той же системы электроснабжения. Поэтому при ее проектировании и сооружении вопросам надежности и экономичности питания этих потребителей также уделяют необходимое внимание. При этом питание железнодорожных потребителей в большинстве случаев прямо или косвенно связано с надежностью работы данной железнодорожной линии и должно, поэтому обеспечиваться с высокой надежностью. Систему резервирования в схемах питания не тяговых потребителей выбирают с учетом их характера и значимости.
4. Задача
Исходные данные:
- род груза и вагонов – железная руда в полувагонах – 0,14;
- серия локомотива (электровоза) – ВЛ80;
- приведенные затраты на 1 локомотиво-час простоя на участке с бригадой (
), руб. – 15,07;- число вагонов в составе поезда (m), вагонов – 56;
- участковая скорость (Vуч), км/ч – 50;
- длина участка между техническими станциями (lуч), км – 200;
- среднее время нахождения транзитного поезда на технической станции (tтр), час – 1 / 0,8.
При решении задачи необходимо:
1) определить приведенные затраты на один поездо-час простоя на участке маршрутных поездов;
2) определить коэффициент, учитывающий простой транзитного поезда на технической станции, примыкающей к участку;
3) дать описание основных показателей эксплуатационной работы (количественные и качественные);
4) дать понятие об обороте вагона и привести рисунок расчленения его на элементы (в процентах).
Решение:
Поезд представляет собой состав сцеплённых железнодорожных вагонов, приводимых в движение локомотивом.
Маршрутизация перевозок - это система организации отправления грузов маршрутами (целым составом поезда) с одной или нескольких железнодорожных станций назначением в пункты выгрузки, расположенные в одном районе. Осуществляется по планам маршрутизации, составленным на железных дорогах. Маршруты подразделяются на: отправительские, организуемые из вагонов, погруженных одним отправителем на одной станции; ступенчатые - из вагонов, погруженных разными отправителями на одной или нескольких станциях одного или двух участков; формируемые на специализированных маршрутных базах, которые создаются на выходах из районов массовой погрузки. По дальности следования отправительские и ступенчатые маршруты подразделяются на: местные (внутридорожные) - при следовании в пределах одной железной дороги, и сетевые - при следовании в пределах двух и более железных дорог. Маршруты, обеспеченные постоянно закрепленным составом вагонов для обращения между определёнными пунктами отправления и назначения, называются кольцевыми.
Приведенные затраты простоя на промежуточных станциях участка складываются из затрат на 1 локомотиво-час простоя с локомотивной бригадой и затрат на 1 вагоно-час простоя груженых вагонов с различными грузами, отгружаемыми маршрутами:
,Где
- приведенные затраты на 1 локомотиво-час простоя локомотива с бригадой на участке (на промежуточных станциях участка); 
- затраты, связанные с простоем состава на участке в течение часа, руб.: = (1 + kз×Vуч) ×m× свч,Где kз – коэффициент, учитывающий простой транзитного поезда на технической станции, примыкающей к участку:
,Где tтр – среднее время нахождения транзитного поезда на технической станции, ч.;
lуч – длина участка между техническими станциями, км;
Vуч – участковая скорость, км/ч;
m – число вагонов в составе поезда, вагонов;
свч – среднее значение приведенных затрат на 1 вагоно-час просто вагона (с учетом времени нахождения вагонов во всех плановых видах ремонта), руб.
1 = (1 + 0,005 × 50) × 56 × 0,14 = 9,8 
1 = (1 + 0,004 × 50) × 56 × 0,14 = 9,408 
Минимум затрат достигается при втором варианте. На величину расходов оказывает непосредственное влияние среднее время нахождения транзитного поезда на технической станции. Таким образом, сокращение времени нахождения транзитного поезда на технической станции ведет к снижению приведенных затрат на 1 поездо-час простоя на участке маршрутного поезда.. В свою очередь, сократить время нахождения транзитного поезда на технической станции можно путем снижения времени смены локомотивных бригад или времени смены локомотива поезда и приближением этого времени к нормативному.
Эксплуатационная работа характеризуется как количественными, так и качественными показателями, представленными на рис. 5.
Оборот вагона представляет собой цикл использования вагона, измеряемый от одной погрузки до следующей, измеряемое от одной его погрузки до след, в сутках и часах. В цикл входят время на погрузку, формирование поезда, следование вагона в составе поезда к месту выгрузки; простои вагона на участках и сортировочных станциях и под выгрузкой на станции назначения и т.д. Среднее время оборота вагона на железных дорогах определяется отношением затрат времени рабочего парка вагонов к числу погруженных вагонов. Понятие оборота вагона различают для разных категорий вагонов: для транзитных груженых вагонов (от приема до сдачи в груженом состоянии), для груженых вагонов, поступивших под разгрузку и затем используемых под погрузку (от приема в груженом состоянии до погрузки) и т.д. На оборот вагона оказывает существенное влияние величина полного рейса вагона. Элементы оборота вагона представлены на рис. 6.