Как известно, железнодорожный транспорт — один из крупнейших потребителей в стране топливно-энергетических ресурсов. Уменьшение сопротивления движению снижает расход энергии на тягу и является важным направлением повышения эффективности работы железных дорог.
Все мероприятия по уменьшению сопротивления движению поездов можно разделить на три группы.
1. Организационно-технические.
2. Технические (конструктивные).
3. Организационные.
К первой группе относятся:
Повышение статической нагрузки грузовых вагонов q0.
Из расчетных эмпирических формул по определению удельного основного сопротивления движению четырехосных грузовых вагонов и (см. табл. 3.2) следует, что величина w0" уменьшается при увеличении статической нагрузки q0..
Таким образом, на перевозку самого груза, находящегося в вагонах, со скоростью V=70 км/ч нужно затратить силу тяги локомотива (на преодоление сопротивления) 394 Н, а на перевозку порожних вагонов (тары) 1313 Н. Отношение этих величин составляет: 1313: 394 = 3,33. Следовательно, перевозить порожние вагоны по железным дорогам с позиции энергетики тяги невыгодно.
Достичь полной загрузки вагонов удается при перевозке насыпных грузов (руда, уголь, песок и т.д.) в полувагонах.
Тем не менее, по железным дорогам перевозятся в вагонах и грузы с небольшой плотностью, например хлопок, бытовая техника и др.
Уменьшение порожнего пробега вагонов.
Универсальным показателем качества работы железных дорог и использования подвижного состава является оборот вагона. Оборот вагона — время от одной погрузки до следующей погрузки в тот же вагон.
Многие годы этот качественный показатель почти не меняется и составляет 6 суток. Сократив оборот, можно ту же работу выполнить меньшим числом вагонов и, главное, уменьшить продолжительность перевозки самих грузов, что чрезвычайно выгодно для клиентов железных дорог.
Ко второй группе можно отнести:
- Снижение тары вагонов за счет применения в их конструкции более легких материалов и сварных соединений. При уменьшении тары повышается грузоподъемность вагона и сокращаются затраты на тягу поездов.
- Замена в четырехосных грузовых вагонах буксовых подшипников скольжения на подшипники качения дает значительный экономический эффект за счет снижения энергозатрат и расходов на текущее содержание и ремонт вагонов. Наибольший эффект от такой замены получают при трогании с места и разгоне грузового поезда.
- Смягчение плана и профиля пути, т.е. увеличение радиуса кривых участков пути и уменьшение крутизны расчетных подъемов, а также «вредных» спусков, на которых машинисту приходится применять регулировочное торможение и тем самым терять ранее накопленную кинетическую энергию поезда.
- Модернизация и усиление конструкции пути, в том числе:
— укладка бесстыкового пути, что уменьшает сопротивление движению, особенно по расчетному подъему и при высоких скоростях движения;
— применение рельсов тяжелых типов Р65 (64,72 кг/пог.м) и типа Ρ75 (74,4 кг/пог.м) с соответствующим увеличением числа шпал на 1 км;
— укладка более качественного балласта, например щебня;
— применение железобетонных шпал на участках с тепловозной тягой;
— удлинение станционных путей на участках, где их длина ограничивает вес грузовых поездов;
— рациональная расстановка путевых сигналов, исключающая необходимость дополнительных торможений и остановки поездов.
Уменьшение аэродинамического сопротивления движению подвижного состава, в том числе:
— применение обтекаемых форм подвижного состава и специальных обтекателей-хвостовиков на последнем вагоне существенно уменьшает основное сопротивление. Очень эффективно применение декоративных отбойных щитов на вагонах типа хопер-дозатор и установка гофров, закрывающих межвагонное пространство;
— правильно формировать составы, состоящие из разнотипных вагонов. Однотипные вагоны целесообразно сосредоточить в отдельные группы. Наименьшее сопротивление имеет состав, в котором группы вагонов расположены в следующей последовательности: крытые вагоны, полувагоны, цистерны, а в хвосте поезда размещаются платформы;
— закрывать двери и люки вагонов, что снижает сопротивление воздушной среды.
- Увеличение диаметра колес вагонов с 950 мм до 1050 мм, что, правда, в свою очередь приведет к увеличению их тары.
- Смазывание гребней колес локомотива при прохождении кривых участков.
- Смазывание внутренней боковой грани наружного рельса в кривых небольшого радиуса.
- Посадка лесных ветрозащитных насаждений (полос) и установка снегозащитных устройств позволяют снизить дополнительное сопротивление от бокового ветра и уменьшают количество снега, попадающего на путь.
Третья группа мероприятий:
- Поддержание хорошего технического состояния и надлежащего содержания подвижного состава и пути, способствующих снижению основного сопротивления.
- Обеспечение соответствия сорта смазки буксовых подшипников подвижного состава сезону эксплуатации.
- Содержаниетормозной системы поезда в исправном состоянии, исключающее касание тормозных колодок колес в нетормозных режимах.
- Сокращение числа и продолжительности стоянок грузовых поездов, особенно в зимнее время при низких температурах окружающего воздуха, поскольку скорость остывания смазки букс во время стоянок составляет 0,5 — 1,2 °С в минуту при отрицательных температурах воздуха.