Создаваемые в настоящее время узкоколейные локомотивы имеют различные мощности, веса, конструкцию и тяговые параметры. Окончательно типы локомотивов для серийного производства еще не определены, однако уже теперь в целом ряде случаев необходимо производить расчеты с использованием новых типов локомотивов. В этом случае, а так же для других приближенных расчетов рекомендуется способ тяговых расчетов по удельным касательным мощностям, основанный на методе равновесных скоростей. Под удельной касательной мощностью понимаем касательную мощность локомотива в лошадиных силах, поделенную на вес поезда в тоннах. Этот способ может быть применен к локомотивам, имеющим автоматические характеристики, близкие к гиперболам постоянной мощности, у которых касательная мощность в основном рабочем диапазоне в зависимости от скорости изменяется незначительно.
К таким локомотивам можно отнести тепловозы с турбомеханической передачей, состоящей из турботрансформатора и коробки передач, тепловозы с электрической передачей и электротепловоз ЭД-18. У этих локомотивов отключения касательной мощности от средней величины в основном рабочем диапазоне скорости на автоматической характеристике находятся в пределах 4-5%.
С некоторыми допущениями этот метод может быть применен и для локомотивов со ступенчатыми характеристиками. Сущность метода заключается в том. что равновесная скорость движения на любом участке профиля и обратная ей величина — время хода поезда в мин/км определяются по заранее составленным графикам в зависимости от величины удельной касательной мощности и уклона.
На графике по оси абсцисс откладывается величина уклона в тысячных, по оси ординат — время хода в мин/км. На оси ординат наносятся также значения скорости движения в км/ч. Расчеты для построения графиков производятся по формуле
Расчеты значительно упрощаются, если предварительно построить график в координатах
и i при постоянных
поскольку в этом случае получается семейство прямых.
Графики для определения времени хода в мин/км представлены на рис. 8-6 для груженых торфовозных поездов и на рис. 8-7 для порожних.
Кривые зависимости времени хода в мин/км or удельной мощности нанесены сплошными линиями. При расчетах основное удельное сопротивление движению определялось по формулам Чежина для четырехосных вагонов. На тех же графиках пунктиром нанесены ограничения скорости при движении на различных уклонах в зависимости от тормозных средств поезда, оборудованного автотормозами, при длине тормозного пути 400 м, построенные по данным табл. 10, помещенной в ПТЭ лесовозных железных дорог колеи 750 мм.
Таким образом, пользуясь одним графиком, можно определить время хода поезда в мин/км по любому элементу профиля, в зависимости от веса поезда, мощности локомотива, тормозных средств и действующих ограничений скорости.
Пользуясь этими графиками, можно решать и обратные задачи, а именно: в зависимости от желаемого времени хода определять мощность локомотива и тормозных средств поезда.
По графикам определяется также необходимая величина удельной касательной мощности при наличии ограничений скорости движения и может быть подсчитан коэффициент использования мощности локомотива как отношение необходимой удельной касательной мощности, полученной из графика при заданных i и v, к удельной касательной мощности поезда в номинальном режиме.
Среднюю касательную мощность локомотива можно определить по тяговым характеристикам или исходя из мощности первичного двигателя и к. п. д. передачи. Касательная мощность на основании тяговых характеристик определяется по формуле
Средняя касательная мощность подсчитывается как среднее арифметическое в рабочем диапазоне скоростей, в зоне, где сила тяги ограничивается по мощности двигателей.
Средняя касательная мощность может быть определена также по формуле 
где
—мощность двигателя в номинальном режиме работы локомотива, л. с.;
1 — мощность, расходуемая двигателем на привод вспомогательных машин;
η — средний к. п. д. передачи в рабочем диапазоне для большинства локомотивов с автоматическими тяговыми характеристиками равен примерно 0,65, для локомотивов со ступенчатыми характеристиками — 0,75 — 0,8;
k — средний коэффициент загрузки двигателя от главной передачи в рабочем диапазоне скоростей, в зоне, где сила тяги ограничивается мощностью двигателей.
Величина k у локомотивов с автоматическими характеристиками, близкими к гиперболическим, равна 0,94— 0,97. У локомотивов со ступенчатыми тяговыми характеристиками использование мощности двигателей получается худшим ввиду того, что регулирование скорости между ступенями получается или путем уменьшения скорости вращения двигателя с соответствующим снижением мощности, или путем увеличения скольжения турбомуфты с соответствующим снижением к. п. д. передачи. Величина k для таких локомотивов зависит от количества ступеней скорости, характера профиля, квалификации машиниста, совершенства системы управления и других причин и может колебаться в широких пределах примерно от 0,7 до 0,9.
Для локомотивов со ступенчатыми тяговыми характеристиками типа электротепловоза ТЭУ-1 расчет времени хода правильнее вести по ступеням скорости.
Таблица 8-2
Расход топлива и электроэнергии производится по общим формулам, приведенным выше.
Режим работы локомотива на различных элементах профиля как в отношении скорости, так и по загрузке определяется с помощью графиков рис. 8-6 и 8-7.
Для локомотивов с автоматическими характеристиками на всех участках профиля, где скорость ограничивается мощностью двигателя, коэффициент загрузки принимается равным -На остальных участках профиля коэффициент загрузки определяется по элементам.
Если расход топлива или электроэнергии в зависимости от режима работы опытным путем не определялся, то его можно подсчитать, зная средний к. п. д. передачи, мощность, потребляемую вспомогательными машинами, и к. п. д. электродвигателя, или расход топлива двигателем в зависимости от режима работы.
С целью упрощения расчетов для каждого типа локомотива может быть построен график, по оси абсцисс которого откладывается скорость, по оси ординат — расход топлива, или энергии, и на график наносится семейство кривых, соответствующих различным загрузкам от k=1 до k=0.
На этом же или на отдельном графике для локомотивов, имеющих тяговые двигатели постоянного тока, могут быть нанесены кривые зависимости силы тока тяговых двигателей (или тягового генератора) от скорости также при различных значениях k, что упростит расчеты
при проверке теплового режима тяговых двигателей и генератора.
Метод расчета по удельным касательным мощностям применим также и к локомотивам, у которых касательная мощность в зависимости от скорости изменяется значительно, однако в этом случае расчеты усложняются.