автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования существующих рельсовых цепей в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики

МПС СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА (ВНИИЖТ)

На правах рукописи УДК 656.259.12:621.3.025

УШАКОВ ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СУЩЕСТВУПЦИХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ В УСТРОЙСТВАХ 1ЕЛЕЗН0Д0Р02Н0Й АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Специальность 05.22.08

Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая устройства сигнализации, централизации и блокировки)

АВТОРЗЗЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1989

Работа выполнена во Всесоюзном заочном институте инженеров

железнодорожного транспорта

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Мусатов В.В. (ВЗИИТ)

Научный консультант - доктор технических наук,

профессор Козлов В.Е. (ВЗДОТ)

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Кравцов Ю.А. (МИИТ),

кандидат технических наук

Боровков Ю.Г. (НЛО Союзжелдо^-автоматизашя)

Ведущее предприятие - Служба сигнализации и связи

Северной ж.д. (МПС)

Защита состоится " ^ " ФР/\ ¡1% 19 9о г. в 1 час. мин на заседании специализированного

Совета Д 114.01.01 при Всбсоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта по адресу: 129851., И-164, 3-я Мытищинская ул., д.Ю, в Малом конференц-зале института.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке института.

Автореферат разослан " * ^ ^ /?19 У о года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу Совета института.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук

В.И.Суржина

V.!

«СССрТ-ЦИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛгГ.'И. Электрические рельсовые цепи являются ваннейьюг элементом устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, выполняя ф-ункци" датчика информации о свободност?. (занятости) отдельных участков железнодорожного пути, а такте телемеханического канала связи между проходными светофорами и локомотивными устройствами. Сложность выполняемых функций определяет, с одной стороны, повышенные требования к эксплуатационной надежности электрических рельсовых цепей, а с другой - противоречивые требования к режимам их работы. Значительный вклад в разработку общей теории электрических рельсовых цепей, методов их проектирования и технического обслуживания внесли А.М.Брылеев, К.5.Котляренко, Е.Ф.Пенкин, А.А.Талыков, А.П.Разгонов, В.МЛасенков, Ю.А. Кравцов, Б.М.Степенский, В.С.Дмитрнэв, В.А.Минян л многие другие. Однако, несмотря на большой объем теоретических и прикладных исследований, электрические рельсовые цепи остаются самыми ненадежнк^и элементами устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Достаточно сказать, что в настоящее время отказы рельсовых цепей составляют прчкерно 50% всех отказов этих устройств, что приводит к значительным задержкам поездов и большим экономическим потерям. Таким образом, проблема повышения эксплуатационной надежности и экономической эффективности электрических рельсовых цепей является весьма актуальной.

В настоящее время решение данной проблемы осуществляется по двум направлениям, связанными:

- с разработкой и внедрением в эксплуатацию новых ти-

I

пов рельсовых цепей, обладающих более высокими эксплуатационными характеристиками, чем существующие рельсовые цепи;

- с оптимизацией эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей и повышением уровня их регулировки и технического обслуживания.

Очевидно, что первое направление является главным и определяющим, так как связано с общим направлением научно-технического прогресса в области железнодорожной автоматики и телемеханики. Однако, учитывая большую протяженность участков железных дорог, оборудованных электрическими рельсовыми цепями (десятки тысяч километров), его реализация связана с большими сроками и с большими материальными затратами. Исходя из этого, данное направление является преобладающим при новом строительстве и коренной реконструкции отдельных участков железных дорог.

Очевидно также, что второе направление является вспомогательным и служит логическим дополнением первого. Вместе с тем, его реализация позволяет в сжатые сроки и с минимальными затратами значительно повысить эффективность функционирования существующих рельсовых цепей в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики и, следовательно, повысить реальную пропускную способность отдельных участков железных дорог, оборудованных этими устройствами.

ОСНОВНАЯ ЗАДАЧА РАБОТЫ. . Основной задачей диссертационной работы является исследование общих возможностей и конкретных путей оптимизации эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей с использованием ЭВМ, обеспечивающих максимально возможное повышение их эксплуатационной надежности п экономической, эффективности и, следовательно, эф-

фективности функционирования устройств железнодорожной автоматики и телемеханики в целом.

КОНЕЧНАЯ ЦйДЬ РАБОТЫ. Конечной целью диссертационной работы является разработка единой обобщенной методики повышения эффективности функционирования существующих рельсовых цепей в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики, пригодной для пг/рокого практического использования и позволяющей обеспечить значительное повышение реальной пропускной способности отдельных участков железных дорог, оборудованных этими устройствами.

ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследование состояния эксплуатационной надежности существующих рельсовых цепей и эффективности применяемых методов их регулировки и технического обслуживания;

- исследование общих возможностей и конкретных путей оптимизации эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей, обеспечивающих минимально возможные значения интенсивности их отказов при наихудших условиях эксплуатации ;

- исследование общих возможностей и конкретных путей расчета основных показателей эксплуатационной надежности и экономической эффективности оптимизированных рельсовых цепей;

- разработка обобщенных математических моделей и принципиальных алгоритмов для оптимизации и расчета существующих рельсовых цепей на ЭВМ;

- оптимизация и расчет существующих кодовых и фазочув-ствительных рельсовых цепей на ЭВМ, с использованием предло-

женных математических моделей и алгоритмов;

- проверка полученных результатов в лабораторных и действующих условиях.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Работа базируется на анализе и научном обобщении известных исследований, передового отечественного и зарубежного опыта в области электрических рельсовых цепей. При разработке обобщенных математических моделей использовался математический аппарат матричной и векторной алгебры, теории вероятности и математической статистики. Экспериментальные исследования проводились на ЭВМ СМ-1 и ¿С-1022 методом алгоритмической оптимизации (численного эксперимента) , с последующей проверкой полученных результатов в лабораторных и действующих условиях. Обоснованность и достоверность используемой методики доказывается хорошим совпадением теоретических и экспериментальных данных, а также положительными результатами опытной эксплуатации оптимизированных рельсовых цепей на Ярославском отделении Северной ж.д.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научную новизну работы определяют:

- исследования общих возможностей и конкретных путей оптимизации эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей, обеспечивающих максимально возможное повышение их эксплуатационной надежности при наихудших условиях эксплуатации;

- разработка общей методики оптимизации и расчета эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей в различных режимах и различных условиях эксплуатации, с учетом необходимых ограничений, связанных с обеспечением безопаснос-тм движения поездов;

- разработка общей методики расчета основных показателей эксплуатационной надежности и экономической эффективности оп-

А

тимизированных рельсовых цепей, позволяющих количественно оценить результаты оптимизации;

- разработка обобщенных математических моделей и принципиальных алгоритмов для оптимизации и расчета существующих рельсовых цепей на ЭдМ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Предлагаемые технические решения по повышению эффективности функционирования существующих рельсовых цепей в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики доведены до уровня единой обобщенной методики, пригодной для широкого практического использования. Применение данной методики позволяет (в зависимости от размеров движения) повысить эксплуатационную надежность и экономическую эффективность существующих рельсовнх цепей в среднем на 15+^5 процентов, при полном обеспечении безопасности движения поездов.

Разработанные в рамках указанной методики обобщенные математические модели и принципиальные алгоритмы могут быть использованы ГТСС, ¿ЗИИТом, ЛИИЖТом, МИИТом и другими высшими учебными заведениями железнодорожного транспорта для разработки систем автоматизированного проектирования электрических рельсовых цепей на ЭЬМ (САПР РЦ), включающих расчет основных показателей эффективности их функционирования.

Ь настоящее время указанные обобщенные математические модели и принципиальные алгоритмы их реализации на Э;ЗМ широко 1 используются студентами гШИТа (специальности Автоматика, телемеханика л связь) в курсовом и дипломном проектировании.

РЛАДЛЗАЦ4Я РАБОТЫ. Предлагаемые технические решения по повышению эффективности функционирования существующих рельсовых цепей в устройствах железнодорожной автоматики и телеме-

ханики одобрены ГТСС и ВД МПС и рекомендованы для широкого распространения на Северной ж.д. и сети дорог в целом.

Выполненная на основе указанных технических решений и реализованная на Ярославском отделении Северной ж.д. работа по повышению надежности и экономичности существующих кодовых рельсовых цепей ¿0 Гц была удостоена премии ЦП НТО железнодорожного транспорта в 1984 году.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Научные и практические результаты по различным разделам диссертации докладывались и обсуждались на Пленумах ДОР НТО Северной ж.д. (1282-19871, на заседаниях Совета Электротехнического факультета ВЗИИТа (1983-1988 гг.), а также на научно-технических совещаниях отделения связи и СЦБ ВНИИЖТа (1984-1989 гг.).

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертации изложено в семи печатных работах, опубликованных в 1981-1986 гг. Список этих работ приведен в конце автореферата.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, списка использованной литературы (127 наименований) и приложений.

Работа изложена на 158 страницах (без учета списка условных обозначений и сокращений, списка использованной литературы и приложений), в том числе машинописного текста 122 стр., таблиц 7, рисунков 56.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ показана актуальность темы диссертации, обоснован выбор принятого метода исследования, а также определен круг решаемых задач и основных положений, выносимых на защиту.

5 П5РВСЛ ГЛАЗЕ на основе обобщения отечественного и -арубе^нсго опыта дается аналитический обзор основных этапов

развития теории- и практики применения электрических рельсовых цепей в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики, приводятся результаты анализа состояния эксплуатационной надежности отдельных укрупненных элементов и существующих рельсовых цепей в целом, а также эффективности применяемых методов их регулировки и технического обслуживания. По результатам проведенного анализа показано:

- с точки зрения эксплуатационной надежности каждая электрическая рельсовая цепь может быть представлена как система, состоящая из четырех независимых укрупненных элементов: рельсовой линии (РЛ), изолирующих стыков (ИС), коммутирующих приборов (КП) и прочих (ПР), причем отказ каждого из этих элементов приводит к отказу рельсовой цепи в целом;

- применяемые в настоящее время методы регулировки и технического обслуживания супествуидих рельсовых цепей, связанные с максимально возможным повышением напряжений источников питания (I/ ), в целом повил ают их эксплуатационную надежность, за счет повшения входных мощностей ( £ ) рельсовых линий в нормальном режиме и, следовательно, уменьшения интенсивно стей их отказов ( ) при пониженном сопротивлении изоляции ( бн ); ы

однако при этом увеличиваются средние модности ( £ ), отдаваемые источниками питания в режимах нормальном и КЗ, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии, увеличению нескомпенсированных нагрузок на контакты коммутирующих приборов и, следовательно, увеличению интенсивностей их отказов

Хкл

и* );

- при постоянных значениях интенсивностей отказов изоли-

Хкс V ПР

иц) и прочих элементов ( А «»ч ), которые практически не зависят от применяемых методов регулировки и

технического обслуживания существующих рельсовых цепей, интенсивности их отказов в целом ( X Г>ц ) будут определяться только переменными , . Исходя из этого, поставленную

задачу оптимизации можно сформулировать следующим образом:

- найти минимальное значение целевой функции эксплуатационной надежности:

при ограничениях, обеспечивающих нормальное функционирование существующих рельсовых цепей в заданном диапазоне изменения их длин ( ) и сопротивлений изоляции ( Ри) рельсовых линий, с учетом наихудших условий эксплуатации в режимах нормальном, шунтовом, контрольном, АЛС и КЗ, т.е.:

15 кМ . (2)

& > 0.5 Ом'кМ ; (3)

Г, НкШ \>чгн

КпЕР ^ Ко« ; (4)

КиГ > 4.0 ; (5)

КГ ^ -1.0 ; (6)

0 ; (7) ^М, ^ А, 5 я

Очевидно, что использование традиционного (аналитического) способа минимизации указанной целевой функции будет представлять большие математические трудности. Исходя из этого, в данной диссертационной работе предваритель-

но исследуются общие возможности и конкретные путя оптимизация эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей с последующей проверкой полученных результатов методом алгоритмической оптимизации (численного эксперимента) на ЭВМ, а также в лабораторных и действующих условиях.

Исходя из этого формулируются основная задача и конечная цель диссертационной работы.

30 ВТОРОЙ ГДАВЗ в соответствии с поставленными задачами, исследуются общие возможности и конкретные пути оптимизации эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей в режимах нормальном и КЗ (с учетом режимов шунтового, контрольного и АЛС), обеспечивающих минимально возможные значения интенсявностей их отказов, а также обобщенные математические модели и принципиальные алгоритмы для реализации этих возможностей на ЭВМ.

При исследовании общих возможностей оптимизации показано, что они .могут быть реализованы на путях оптимального синтеза обобщенного эквивалентного четырехполюсника питающего конца, нагруженного на волновое сопротивление (7. ) рельсовой линии и обеспечивающего при заданном Значения модуля входной мощности ( £в>) в нормальном режиме минимально возможное значение модуля средней мощности () , отдаваемого источником питания в режимах нормальном и КЗ, а также оптимальные значения модуля и аргумента обратного входного сопротивления 2а\и,

Т'в" Гс- Сс.нчм ; (9)

при ограничениях:

£ЛЖ*С0»М£; (Ю)

о,1гн" (п)

По результатам синтеза показано:

- поставленным условиям наиболее полно удовлетворяет обобщенный эквивалентный четырехполюсник А/ (рис. I), состоящий из четырех элементарных четырехполюсников А/* , . № I

А/, , ДА, и обеспечивающий практически полное согласование своего обратного характеристического сопротивления ("2ч ) с волновым сопротивлением ( ) рельсовой линии, соответствующего минимальному расчетному сопротивлению изоляции (£и.м**), т.е: ,

* ; (12)

- при заданном значении обратного входного сопротивления ( ) синтезированного эквивалентного четырехполюсника Л/ питающего конца (измеренного при коротком замыкании на его входе), а также его обратного характеристического сопротивления ~2х , обратное входное сопротивление этого же четырехполюсника 2я*ц (измеренного при холостом ходе на его входе) ыожет быть рассчитано по формуле:

~2йхн с 2% / 2а**н ; (13)

- при заданных значениях обратных входных сопротивлений

, ~2лун , а также входного сопротивления 2 т обобщенного согласующего трансформатора питающего конца и его коэффициента трансформации (И ), сопротивления "2 к , синтезированного экв;гвалентноге четырехполюсника могут быть рассчитаны по форг.улак:

(14)

-7 2к • 2жп • Иг ' 7«**

и - ---- , -г-:- ; (15)

2*'?АП -и2-/я*Н( ¿и-*

10 .

C2.etui)

Обобщенная структурная схема замещения существующих рельсовых цепей, построенная с использованием синтезированного эквивалентного четырехполюсника питающего конца

Рис. I

Таблица I

Формулы для расчета оптимальных компенсирующих емкостей См , С к* в существующих рельсовых цепях для различных схем компенсации реактивной мощности < О ) в нормальном режиме.

Типы рельсовых цепей Расчетные формулы для нормального режима

Без учета режима НЗ С учетом режима КЗ

Фазочузств. 50 Гц (последовательная компенсация) - -/0*." > АО*

Кодовые и фазочув. '¿о Гц (параллельная компенсация) с -10CtutftJ

• ——- U/«

Кодовые 50 Гц (поел.-параллельн. компенсация) -fo*. 4 д Си " °

и/ • 2я> • 2«*/

А = 2e'i-!A/#W * 2«*- nvC-ZW ß ( 2Л ~22о • ftvtf.J- fxv^xJ. D г V 2Ä-» 2Wi 22*f2**rtctC-fi*+-ti*i)'

- при заданных значениях сопротивлений 2» . 7* . » а также коэффициента трансформации ( И ) комплексная передаточная матрица синтезированного эквивалентного четырехполюсника А/ и, следовательно, его коэффициенты А» , Вы ,

Си , 0у могут быть легко получены цутем перемножения комплексных передаточных матриц элементарных четырехполюсников К/< , Л/l , /V» , /V* ;

- при индуктивном характере сопротивлений "2 А"» , 2л сопротивления 2о • , 2* , рассчитанные по указанным выше формулам, будут иметь емкостный характер и обеспечивать, при заданных максимально возможных значениях модулей входных мощностей ( S»> ) рельсовых линий в нормальном режиме, минимально возможные значения модулей средних мощностей ( Scr), отдаваемых источниками питания в режимах нормальном и КЗ.

Таковы общие возможности оптимизации эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей, обеспечивающих минимально возможные значения кнтенсивностей их отказов ( Х«ч)и, следовательно, максимально возможное повышение их эксплуатационной надежности. Однако для практической реализации этих возможностей необходимо обеспечить единую оптимальную структуру питающих концов существующих рельсовых цепей с использованием емкостного ограничителя тока ( 2р ), что связано со значительным изменением существующих типовых решений.

Исходя из этого, в работе исследуются также конкретные пути оптимизации эксплуатационных характеристик существующих кодовых и фазочувствительных рельсовых цепей с использованием существующих ограничителей тока ("2о ). Для упрощения наследований используются обобщенная структурная схема за-

мещеная существующих рельсовых цепей с использованием сопротивлений 2о , 7* . ?«* » , которая является частным случаем схемы замещения, приведенной на рис. I. При этом, в качестве основного оптимизирующего параметра используется величина компенсирующей емкости ( Ct ), входящая в состав сопротивлений или 21 и используемая для компенсации

реактивной мощности с Q ).

На основе данной схемы замещения получены простые формулы, позволяющие по известным модулям я аргументам входных сопротивлений 2e> , ( , А Км) сущест-

вующих рельсовых цепей произвольной длины () рассчитать величины оптимальных компенсирующих емкостей ( ¿Гlet , )

для различных схем компенсации реактивной мощности ( Q ) в нормальном режиме (соответственно без' учета и с учетом режима КЗ), имеющих практическое значение. Указанные формулы приведены в таблице I.

Рассчитанные по приведенным формулам оптимальные компенсирующие емкости С кг, С к» позволяют, при заданных

1

максимально возможных значениях модулей входных мощностей

( Си>) рельсовых линий в нормальном режийе, обеспечить,

<

за счет максимально возможной компенсации реактивной мощности ( Q ), минимально возможные значения модулей средних мощностей ( ftp ), отдаваемых источниками питания существующих рельсовых цепей в режимах нормальном и КЗ и использовать их, соответственно, на участках со средними и большими размерами движения.

При этом будет обеспечиваться значительное уменьшение

интенсивности отказов рельсовых линий ( X?*ч) и коммутирую, \ ten

щих приборов ( Л ) и , следовательно, существующих кодовых и фазочувствительных рельсовых цепей в целом ( X ).

Исходя из этого, в данной главе приводятся обобщенные математические модели и принципиальные алгоритмы для расчета

. . _________ „__________ .. . „_______ ___________ .. _______ги-

зированных рельсовых цепей во всех основных режимах их работы с учетом необходимых ограничений.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ в соответствии с поставленными задачами исследуются общие возможности и конкретные пути расчета основных показателей эксплуатационной надежности и экономической эффективности оптимизированных рельсовых цепей (отдельных и в пределах участка железной дороги), а также обобщенные математические модели и принципиальные алгоритмы для реализя-ции этих возможностей на ЭВМ.

Исходя из опыта эксплуатации существующих и оптимизированных рельсовых цепей на Ярославском отделении Северной ж.д., а также учитывая имеющиеся статистические данные по интенсивности отказов их отдельных укрупненных элементов (рельсовых линий, коммутирующих приборов, изолирующих -стыков и прочих) установлены следующие эмпирические зависимости:

- интенсивнести отказов рельсовых линий ( X»»* , А»" ) изменяются практически прямо пропорционально изменению их длин () и обратно пропорционально изменению модулей их входных мощностей ( Ь » ь *» 1;

- интенсивности отказов коммутирующих приборов ( , \ кп

Лом) изменяются практически прямо пропорционально измене-

, I* *-»Ч Л »лт

нию мо,пулей средних мощностей ( Ьсг , Ь с» ^.отдаваемых источниками питания в режимах нормальном и КЗ;

- интенсивности отказов изолирующих стыков ( * , \в»» } и прочих элементов ( при тех же ус-

ловиях, остаются практически постоянными,

14

Исходя из установленных зависимостей предложены простые эмпирические формулы для расчета основных показателей эксплуатационной надежности существующих и оптимизированных рельсовых цепей ( \е».ч, \ Гаг , Рсуц , РЛЧт , 77Д , Т'А ) произвольной длины ( £ ) через соответствующие значения интенсив, \ р* \ кп яостей отказов отдельных укрупненных элементов (

А НС \ п»

1у|ц , Л <*"ц ) существующих рельсовых цепей.

7казанные формулы для оптимизированных рельсовых цепей приведены в таблице 2.

Исходя из приведенных выше эмпирических расчетных формул предложены также простые формулы для расчета основных среднегодовых показателей экономической эффективности оптимизированных рельсовых цепей (отдельных и в пределах участка железной дороги) по следующим признакам:

- по уменьшению задержек поездов у светофоров с красным огнем;

- по уменьшению дополнительного потребления электроэнергии электровозами, при трогании их с места;

I

- по уменьшению потребления электроэнергии самими рельсовыми цепями; |

- по общей экономической эффективности.

Указанные формулы для отдельных рельсовых цепей приваде- . ны в таблице 3.

Как следует из таблицы 3 экономическая эффективность отдельных оптимизированных рельсовых цепей по указанным выше признакам ( Л.\Л/Г* , д\Л/'р , , а\а//«<, ) рассчиты-

вается как разность соответствующих денежных потерь и затрат

( .\а/п,.»м.....'«Ц.О'4 . \дУ«»ч.вм). связан-

ных с отказами существующих и оптимизированных рельсовых це-

Таблица 2

Эмпирические формулы для расчета основных среднегодовых показателей эксплуатационной надежности отдельных оптимизированных рельсовых цепей

Укрупненные элементы рельсовых цепс-й Эмпирические расчетные формулы

Рельсовые линии ~ ^ . \ •»• Дев» ~ » „г Де»ч ) я>

Коммутирующие приборы \ ~ \ Л «пт - дгъ, • А «••»,

Изолирующие стыки и прочие \ ис \ к| \ ~ V Л»«- Л««т- Л«-*»

\ » \ м \ \ *« - \ Д «пт Л »«"* А *т *■ А •"» А »«,

Таблица 3 Формулы для расчета основных среднегодовых показателей экономической эффективности отдельных оптимизированных рельсовых цепей

Основные показатели экономической эффективности Расчетные формулы

• по уменьаеншо задержек поездов ых^г'Щ^а.'Иг-тх

по уменьшению дополнит, потребления электроэнергии электровозами и/ц - • ¿?«'Д • Ып V/V..- . о Ыи

по уменьшению потребления электроэнергии самими рельсовыми цепями * • ( РЛ + к Р.Я>Тт - VI'

по всем перечисленным выше факторам И Ич.*«»:

пей, а также с оплатой потребляемой ими электроэнергии.

В свою очередь указанные денежные потери и затраты рассчитываются с использованием следующих заранее заданных и рассчитываемых параметров:

- средних стоимостей одного часа задержки поездов и одного кЗт-часа электроэнергии (\л/чч , ^Л» );

- среднего количества отказов существующих и оптимизированных рельсовых цепей ( 0«% , 0 и" );

- среднего суммарного времени задержки поездов и общего их количества, задержанных из-за отказа одной существующей или оптимизированной рельсовой цепи ( Ти , Ч;

- средней мощности электровозов и среднего времени их трогания с места ( Рт* , ТП

- средних мощностей, потребляемых линейными трансформаторами из высоковольтной линии автоблокировки, а также соответствующих активных потерь в соединительных проводах (жилах кабеля) при существующих и оптимизированных рельсовых цепях ( Рд; , Д Ре\1, * Р.с;т ); .

- среднего количества часов в году (ГТ~г»а ) •

Исходя из вылеизложенного, в данной главе рассматривают-

I

ся также обобщенные математические модели и принципиальные алгоритмы для расчета рассмотренных показателей эксплуатационной надежности и экономической эффективности на ЭВМ.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАЗЕ приводятся основные результаты оптимизации эксплуатационных характеристик существующих кодовых и фазочувствительных рельсовых цепей, а также расчета основных показателей их эксплуатационной надежности и экономической эффективности, выполненных на базе предложенных математических моделей и алгоритмов. По результатам оптимизации дана оценка эксплуатационной надежности и экономической

эффективности оптимизированных рельсовых цепей. В частности, показано, что эксплуатационная надежность и экономическая эффективность оптимизированных кодовых и фазочувствительных рельсовых цепей 50 ГЧ^по сравнению с существующими рельсовыми цепями, повышаются (в зависимости от размеров движения) в среднем на 15-25% при полном обеспечении безопасности движения поездов.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ изложены основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе.

В ПРИЛОЖЕНИИ дается вывод основных расчетных формул, используемых в диссертации. Здесь же приводятся документы, подтверждающие внедрение полученных результатов в эксплуатацию на Ярославском отделении Северной ж.д.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТА

1. Исследованы состояние эксплуатационной надежности существующих рельсовых цепей и эффективности применяемых методов их регулировки и технического обслуживания.

2. Разработана общая методика оптимизации эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей в режимах нормальном и КЗ, обеспечивающих максимально возможное повшение эффективности их функционирования при наихудших условиях эксплуатации.

3. Разработана общая методика расчета основных показателей эффективности функционирования оптимизированных рельсовых цепей, и использованием эмпирических расчетных формул, предложенных автором.

4. Разработаны обойденные математические модели и принципиальные алгоритмы для оптимизации и расчета существусажу рельсовых цепей в широком диапазоне изменения их длин ( С- ) и

сопротивления изоляции рельсовых линий ( Ru ), а также соответствующий пакет прикладных программ (на алгоритмических языках ФОРТРАН и ЕЭйСИЮ для их реализации на ЭВМ.

5. Осуществлено внедрекие оптимизированных кодовых и ф&зочувствительных рельсрвых цепей на Ярославском отделении Северной железной дороги с ^годовым экономическим эффектом 17,0 тыс.рублей. В настоящее время внедрение продолжается. Общий расчетный экономический эффект по Ярославскому отделению составляет 64,3 тыс.рублей в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ушаков В.Ф. Повышение надежности и экономичности . фазочувствительных рельсовых цепей 50 Гц. Автоматика, телемеханика и связь, 1981, № II, с.21-23.

2. Ушаков В.5., Соколова И.А. Использование матричной формы представления комплексных чисел для расчета электрических рельсовых цепей на ЭВМ. В сб."Применение вычислительной техники для автоматизации объектов и процессов ж.д. транспорта". Труды ВЗИИТа, 1984, вып.124, ! с.41-49.

3. Ушаков В.Ф., Соколова И.А., Носов'В.С. Метод не-

I

посредственного умножения комплексных передаточных матриц четырехполюсников на ЭВМ на основе тригонометрической формы представления комплексных чисел. В сб."Применение вычислительной техники для автоматизации процессов и объектов ж.д.транспорта". Труды ВЗИИТа, 1984, вып.124, с.58-63.

4. Ушаков В.Ф., Соколова И.А., Носов B.C. Метод косвенного умножения комплексных передаточных матриц четырехполюсников на ЭВМ на основе матричной, форта представления комплексных чисел". В сб. "Применение вычислительной техники для автоматизации процессов и объектов ж.д.транспорта".

19

Труды ВЗИИТа, 1984, вып. 124, с.50-52.

5. кульков В.Ф., Ушаков B.S. 0 компенсации реактивной мощности в кодовых рельсовых цепях 50 Гц. Автоматика, телемеханика и связь, 1985, с.42-45.

0. Ушаков В.4.,Соколова И.А. Применение вычислительной техники для оптимизации эксплуатационных характеристик существующих рельсовых цепей. Отчет по НИР за 1980-85 гг." "Применение вычислительной техники для автоматизации объектов и процессов ж.д.транспорта". ВНИИЦентр, 1986, per, № 0181. 104449, с.146-162.

7. Ушаков B.S., Майоров A.M. Методы компенсации реактивной мощности в электрических рельсовых цепях переменного тока и расчет оптимальных компенсирующих емкостей на ЭВМ. Отчет по ШР ВЗШТа за 1980-85 гг. "Применение вычислительной техники для автоматизации объектов и процессов ж.д.транспорта". ВНИИЦентр, 1986, рег.М181.104449, с.146-162.

</l/lЛ с, /с*4

Л-49237 Подписано к печати Формат бумаги 60x90 1/16. Объем 1,25 п. л. Заказ .79?. Тираж 100 экз. Типография ВШИЕГа ,3-я Мытищинская, 10.