Силы действующие на поезд


На поезд постоянно воздействует множество внешних и внутренних сил. Наибольшее влияние на его движение оказывают внешние силы. Эти силы различны как по величине, так и по направлению. К ним относятся:
Fk - сила тяги электровоза, которая образуется в результате передачи вращающего момента от тягового электродвигателя к колесной паре, она направлена по направлению движения.
W - сила сопротивления, которая образуется в результате внутреннего трения в подвижном составе, взаимодействия пути и подвижного состава, характера профиля пути, взаимодействия с окружающей средой и т.д. Данная сила может быть направлена как по направлению движения поезда, так и против нее.
B - тормозная сила, которая образуется в результате трения тормозных колодок о бандажи при пневматическом торможении, а также при работе тяговых электродвигателей в режиме ЭДТ. Она всегда направлена против движения поезда.

Во время стоянки на поезд воздействует сила основного сопротивления поезду и дополнительное сопротивление от уклона. Сила основного сопротивления возникает из-за трения качения колеса по рельсу, трения в подшипниках букс, сопротивления редуктора тягового привода локомотива. С появлением скорости основное сопротивление начинает увеличиваться из-за сопротивления воздуха, трения гребня колесной пары о боковую поверхность рельса в результате поперечных перемещений вагонов, а также из-за потерь энергии в результате ударов набегающего колеса о стык рельса. Основное сопротивление всегда с положительным знаком, т.е. всегда приводит к замедлению состава. В отличие от него сопротивление поезду от уклона может иметь как положительный знак (на подъеме) так и отрицательный (на спуске). Таким образом, при нахождении поезда на спуске, данная сила приложена по направлению движения поезда и приводит к его ускорению, а на подъеме – наоборот.

Кроме этих видов сопротивлений существуют другие дополнительные виды сопротивления: при проследовании кривых участков пути, сопротивления от подвагонных генераторов пассажирских вагонов, сопротивление от бокового и встречного ветра, от низких температур воздуха. Сопротивление от кривых возникает при прохождении поездом кривых участков пути, в результате чего происходит набегание колесной пары на внешний рельс и возникновения трения между ребром колесной пары и рельсом. Появление сопротивления от подвагонных генераторов пассажирских вагонов вызвано преобразованием энергии вращения колесной пары в электрическую для питания электрооборудования вагона. Дополнительное сопротивление от низких температур связано с увеличением плотности воздуха при понижении температуры. Поскольку воздушная среда становится более плотной, вязкой, то на ее преодоление требуется больше энергии. Встречный ветер увеличивает сопротивление от преодоления воздушной среды, а боковой ветер приводит к некоторому смещению вагонов относительно оси пути, что приводит к смешению колесных пар, в результате чего появляется разность в диаметрах поверхности катания. В результате чего возникает проскальзывание колесной пары в поперечном направлении для выравнивания скоростей колес.

Сила тяги используется для приведения поезда в движение при нахождении его на площадке или подъеме. Для этого подается регулируемое питание на тяговые электродвигатели. Возникающий на их валах крутящий момент преобразуется в тяговой передаче, и при взаимодействии колесной пары с рельсом возникает момент, приложенный к оси колесной пары. Регулируя мощность, приложенную к тяговым двигателям, регулируется сила тяги.

Используя те же тяговые двигатели можно создать тормозную силу. Для этого несколько изменяется режим их подключения и питания, в результате чего тяговые электродвигатели переходят в генераторный режим и преобразуют кинетическую энергию в электрическую. Кроме электрического торможения создаваемого локомотивом, к поезду может быть приложена тормозная сила пневматического (электропневматического) торможения. Данная сила основывается на создании замедляющего усилия возникающего от трения тормозных колодок о поверхность катания колеса. В последнее время, с внедрением дисковых тормозов, в качестве поверхности трения используются тормозные накладки и тормозные диски.

На главную