автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Снижение энергозатрат на тягу поездов путем совершенствования режимов управления движением поезда

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

<>л

„ /Г\ПС На правах рукописи

г 0 йэ0

ТИМОШЕК. Игорь Николаевич

УДК 629.41.016

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РЕЖИМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДА

Специальность 05.22.07 - Подвижкой сос+ав железных дорог и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Ростов-из-Дону х996

Работа выполнена на кафедре "Локомотивы и локомотивное хозяйство" Ростовского государственного университета путей сообщения.

! ..

к. т.н., профессор Кпзубелко Владимир Григорьевич

к.т.н., доцент Зубков Виктор Николаевич

д.т.к., профессор Феоктистов Валерий Павлович к.т.н., доцент

Охотников Александр Васильевич

Ведущее.предприятие - Управление Северо-Кавказской железной дороги.

, Защита диссертации состоится </У» года

в.Т?ч. . мин. на заседании диссертационного Совета Д114.08.01 Ростовского государственного университета путей путей,сообщения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУПС.

Автореферат разослан .Р./Г)... 1996 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу; 344038..

г. Ростов-на-Дону, пл. Народного Ополчения, 2, РГУПС.

Научный руководитель Научный консультант Официальные оппоненты:

Ученый-,секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

М, Л. Лившиц

СЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность щюблет. Железнодорожный транспорт является )дним из наиболее энергоемких потребителей. На выполнение электрической тягой трех четвертей общего объема перевозок затрачивайся около 5 % потребляемой в стране электроэнергии. В условиях ;пада объема перевозок и роста цен на электроэнергии одним из пу-ей повышения эффективности аелезнодорожной транспортной системы ¡вляется снижение энергозатрат на тягу поездов.

Несмотря на глубокую теоретическую и экспериментальную раз-1аботанность вопросов энергетики движения, теории тяги и опти-альнсго управления поездом в практике яелезных дорог за послед-23 десятилетие удельные затраты электроэнергии ка' тягу поездов по сети дорог) увеличились в среднем на 10 %.

В современных условиях работы келезнкх дорог требуется ксмл-ексный подход к ксследсоанию и решению проблему 'энергопотребления на тягу побздов, внедрение мероприятий, учитывающих метеоро-сгкческие, эксплуатационные условия движения подвижного состава.

Изложенные в диссертации научно-практические положения и ре-смендации способствует ошенкв затрат электроэнергии на тягу оездсз направлены на реализацию отраслевой программа по энерго-бережето на гелезнодорожком -транспорте, имеют социальную гначи-осгь я экоко'гческув эффективность.

Цель работы. Совершенствование теоретических и эксперимен-альнкх исследований по снижение) затрат электроэнергии на тягу

эездов, путем разработки и внедрения эффективных методов и реко-

*

эндаций по управлении локомотивом, энергооптимальных технологий эганизации движения поездов в конкретных условиях эксплуатации.

В соответствии с целью постгщгсены следующие основные задачи:

- выполнить анализ факторов, вл^яодих на энергопотребление в люмотивном хозяйстве;

- разработать методику проведения опытгых поездок по желе-

дованию составляющих расхода электроэнергии на тягу поездов без динамометрического вагона;

- теоретически обосновать и экспериментально подтвердить рациональные алгоритмы управления автотормозами на вредных спусках, обеспечивающие снижение потерь энергии поезда;

- разработать предложения по усовершенствованию организации движения поездов на перегонах, позволяющие минимизировать затраты электроэнергии;

- усовершенствовать методику прогнозирования расхода электроэнергии на тягу поездов для локомотивного депо.

Объектом исследования является поезд, движением которого управляет машинист в некоторой "пространстве", ограниченном графиком, поездной ситуацией, правилами эксплуатации на участке.

Методика исследования. Методологической и теоретической базой диссертации являются труды отечественных и зарубежных ученых в области энергетики движения поезда с учетом его взаимодействия с окрунающей средой в конкретных условиях эксплуатации.

Решение поставленных задач осуществлялось на основе общих законов физики, методов математической статистики (корреляционного и регрессионного анализа), эвристической самоорганизации, компьютерного моделирования потребления электроэнергии поездами на тяговом участке. Экспериментальные исследования выполнены на участках Северо-Кавказской железной дороги (СКЖД).

Научная новизна. В диссертации обоснована и развита концепция Снижения затрат электроэнергии на тягу путем совершенствования управления локомотивом и организации движения поезда на участке обращения.

Усовершенствована методика « разработаны технические решения поэлементной оценки расхода электроэнергии поездами на участке На основании предложенного коэффициента полного трения-сопротив-Л&Ш разработаны! метадикз определения составляющих расхода

электроэнергии, критерии качества управления поездом при данных условиях движения.

Теоретически обоснованы рациональные алгоритмы управления автотормозами поезда на вредных спусках, позволяющие снизить затраты энергии на работу компрессорной установки и повысить среднюю скорость движения на перегоне.

Предложены математическая модель и алгоритм расчета на ПЭВМ для прогнозирования месячного расхода электроэнергии локомотивами депо с учетом метеорологических и эксплуатационных факторов.

Достоверность получетья результатов. Научные положения, выводы и рекомендации обоснованы расчетами на ПЭВМ, подтверждены в экспериментальных поездках с пассажирскими и грузовыми поездами.

Практическая ципюсиь. Полученные результаты и разработанные технологические решения позволяют:

поэлементно исследовать затраты энергии поездом о различных режимах движения;

качественно и количественно оценивать эффективность работы локомотивной бригады, диспетчеров пс управлению движением поезда;

выработать рекомендации по корректировке графика движения поездов и приоритетности выполнения ремонта участков пути;

оценить сопротивление движению поезда в процессе следования, планировать и более эффективно применять режим выбега, использовать рациональные алгоритмы торможения на вредных спусках;

снизить затраты энергии поездами на тяговом участке до 10 % и повысить надежность выполнения графика движения. Положения, выносимые на защипу:

концепция снижения затрат электроэнергии на тягу поездов; методика проведения опытных поездок по определению удельных составляющих расхода электроэнергии поездами;

математическая модель потребления электроэнергии поездом, позволяющая на основе предложенного удельного коэффициента тре-

ния-сопротивления оценивать организация движения на тягогс;.; участке и эффективность управления поездом, в основных реаишх;

алгоритмы управления автотормозами поезда/ обеспечивавшие снижение.затрат энергии, позигагацие среднюю скорость движения на перегонах с средними спусками.,

статистическая модель для прогнозирования расхода электроэнергии локомотивным депо на тягу поездов с учетом метеорологических и эксплуатационных факторов.

Реализация рсзулъихтао. Основные положения диссертации используются при составлении режимно-икфсршционных карт к обучений локомотивных бригад энергоолтимальны: алгоритмам; управления электровозами з Ростовском' отдалении, при разработке графика н в эксплуатационной работе СЩ.

Апробация работ. Основные результата диссертации изложены в докладах аа йбяпгйнзй научно-методической конференции, посвященной бО-летио ЛобеДЬ!, 130-Л27ИР Г.'ЛС I! 65-легиз РГУПС (Poctos/Д, 3895), на -теплотехнической конференции Ростовского отделения (Ва-тайсх, 1994), в службах-перевозок и локомотивного хозяйства СКДД. 'В целом работа доложена на заседании кафедры "Лско.'.-отивк и лохо-мотивнов хозяйство"..

'Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах. .

Структура ц объем работу, Диссертация содержит введение, 5 глав, заключение, список использованной литературы, приложения. Материал изложен на 141 листс машинописного текста, содержит 1-1 таблиц, 37 рисунков. 97 наименований библиографических источников.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введения обосноимбяртея актуальность проблемы снижения затрат электроэнергии га т»гу нооздов, необходимость «комплексного

решенил задами в современных условиях работы железных дорог.

В первой глава дан анализ состояния проблемы по отечественной и зарубежкой литературе, а такяе а эксплуатации на участках СЮХД; определены цель и задачи исследования.

Анализ работ по теме выявил основные направления, в которых проводятся исследования: оптимизация режимов движения поезда, автоматизация и организация управляющей деятельности машиниста, организация движения поездов на тяговой участке дороги, прогнозиро-яямие к нормирование расхода энергии на тягу поездов.

Составной частью исследований в области энергооптимального движения поездов являются тягозые расчеты, зедущая роль в разработке которых принадлежит Н.П.Петрову, Н.Н.Дегтяреву, С.А.Чаплыгину, А.М.Бабичкову, Н.П. Астахову, В. Б. Розенфельду, И.П.Исаеву, П. Т. Гребен,ску.

Исследовании задач оптимизации траектории движения поезда, анализу воздтаных рсетмсз управления и влияния различных факторов на затраты электроэнергии посвящены работы Л.А.Баранова, Е. В.Еро-$сеза, Я. М. Головичера, Д. И. Костромина, В. П. Феоктистова, С. И. Оси-поза, A.B. Плакса, А. Л. Бакланова, В. П.Цукало, П.И. Кельпериса А. Ы. Костромина, Франко Ли МаГю, М. Френка, А. Винклера и др.

Эффективные способы организации движения поездов .с наименьшими затратами представлены з работах П. Горна, В. 0. Певзнера, Л.С.Калинина, П. В. Цукало, В.Т.Стрельникова, Л. Скивы и др.

Основные направления нормирования и прогнозирования расхода электроэнергии на тягу поездов разработаны А. Б.Дашкевичем, Р.-Я.Медлиным. Ю.В.Ткачевым, А.В.Толкачевым, H.H.Лябахом, Е.А.Сидоровой, В. А. Федорцом.

Анализ работ и опыт эксплуатации показывает, что для поиска путей снижения энергозатрат необходим комплексный подход к иссле-доваяию системы "машнист-поезд-среда движения". Структурная схема решения поставленной задачи представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структурна» схема решения проблемы

Во второй главе на основе анализа составляющих сопротивления движению поезда исследуется эффективность использования электрической энергии поездами на тяговом участке.

Основой практических исследований потребления энергии поездом является уравнение энергетического баланса в общем виде:

ДЦ, = ЛЕу * ЬЕЬ * к-Мя'ЛБ. где ДН3- энергия, затраченная электровозом из контактной сети на исследуемом участке &3; ЛЕ,,, - изменение кинетической, потенциальной энергии поезда массой М„; к - коэффициент полного трения-сспротиэления движению поезда, характеризующий потери энергии при перемещении одной тонны поезда на единицу пути, вызванные всеми

г

причинами трения и сопротивления на горизонтальном участке пути.

Сопротивление движению поезда выступает универсальной характеристикой эффективности расхода энергии поездом в трех основных режимах: тяги, выбега, торможения. Представленная в диссертации методика оценки качества работы машиниста, диспетчера и а целом организации движения поездов позволяет более объективно анализировать результаты расхода электроэнергии, вырабатывать рациональ-ныз алгоритмы управления поезда»/,и на конкретном тяговсм участке.

Разработана методика проведения исследовательских поездок и расшифровки опытных данных расхода электроэнергии на тягу поездов без динамометрического вагона. В результате проведения экспериментальных поездок-, на участках СКЖД установлено, что основная часть электроэнергии на тягу поездов в эксплуатации - 55...65 %

расходуется на преодоление сопротивления движению поезда, допол-

(

нительные потери энергии, связанные с потерями в ТЭД и преобразователях электровоза, составляют 10...12 X, потери энергии поезда при торможениях находятся в пределах 15... 35%.

Анализ скоростемерных лент грузового и пассажирского движения Ростовского отделения СКЖД выявил пять основных причин (рис.2), приводящих к применений тормозных средств.

- Ю -

Проба тормозое

Остановки

Рио. 2. Распределение причин торможения по гидам движения

Установлено, что основным резервом снижения затрат электро. энергии на тягу поездов в современных условиях эксплуатации являются уменьшение -.юличества торможений, связанных с ограничениями скорости, и рациональное изменение алгоритма торможений на вред них спусках при остановках поезда.

В третьей главе выполнены теоретические исследования предложенных алгоритмов управления поездом в различных режимах и условиях движения: на перегонах с ограничениями скорости и установленным временем, на участках с вредными спусками.

На примерах показано, что неравномерность движения поездов по причине установленных ограничений и времени следования на перегонах приводит к увеличению энергозатрат на тягу до 30 %, дополнительные потери энергии, связанные с перестраховкой машиниста (не превысить скорость) и. погрешность» скоростемера могут состав-

- и -

лять до 5 % (рис. 3). с,

30

1 Alf= íOkm/ч ----'

j ¿ V= 5км/ч

I М-ЗОООг

i 1

W

45

50

55

60

65 l^KAl/v

Рис. 3. Зависимость потерь энергии при различном г.ани.-конии скорости (¿У) по отношению к ограничению

Разработана методика оценки эффективности составленного графика дсииения (с позиции энергозатрат) при его реализации в эксплуатации. Сна позволяет вырабатывать рекомендации по рациональному распределению резервов времени. Новизна подхода заключается в применении . универсальных параметров организации движения (Оц,'/а,Уа), позволяющих проводить оценку для,различных значений длины перегона и установленного времени его проследования.

Прозеден сравнительный анализ энергозатрат поезда при следовании в двух наиболее рациональных (с энергетической стороны) режимах движения на перегоне с установленными ограничениями (У0) и временем: с использованием выбега и .торможения. Обоснована эффективность применения режима выбега перед местами ограничения скорости по сравнению с режимом движения с постоянной минимально возможной скоростью до момента торможения. На перегонах протяженностью свыше 11 км при скорости 7П = 60 км/ч и перегонах свыше 7 км npli Vn = 50 км/ч снижение затрат электроэнергия -на тягу поездов составляет до i 5 %. На более коротких перегонах (отрезках пути) целесообразно использование движения с постоянной скоростью и торможением перед ограничением скорости.

Проведены исследования-по совершенствованию управления автотормозами на вредных спусках с учетом энергетики движения поезда.

Используя нормативные данные ПТР, рассчитанную по ним математическую зависимость времени готовности тормозов, получено уравнение, определяющее необходимый путь выбега поезда, при котором обеспечивается готовность тормозов к дальнейшему применению.

Ьв = Р,ц-(У0г+ Упг)/(46,2-ртц + 3,35), (2)

где У0 - допустимая скорость движения на спуске; Ут - максимальная скорость поезда при отпуске тормозов; р. давление а тормозных цилиндрах; 46,2 и 3,35 - коэффициенты регрессии.

Тормозной путь поезда определяется' по выведенной формуле;

•».-■[ пат И» ♦V*.«

Н, (4В, 12-р,,, - 2.29) (6,84-^ц + 19,7) Ув + 75) + г\ • (27,34-ргц + 18,7) (У0 + Уи + 150) " ■»'

где яос" основное удельное сопротивление движению состава на вредном .спуске при скорости на 10 X выше среднего значения в исследуемом интервале (У0... Уи); Нв- количество вагонов и поезде: 1- уклон. коэффициент инерции - вращающихся частей поезда.

Полученные в виде номограмм зависимости позволяит осуществлять выбор рациональной скорости движения грузозого поезда при отпуске тормозов на вредных спусках с различной допустимой скоростью движения, характеризовать затраты электроэнергии 1на рабо ту компрессора) поезда при выполнении разных ступеней тораояения

Выяснено, 'Что чем "глубже" выполняемые торможения, те« еыие расход энергии. Разница в затратах при различных стилях управления может достигать 50 %. Использование разработанных рекоменж*-ций по выбору алгоритма торможения позволяет снизить расход электроэнергии на работу компрессорной установки до 20 % на вредном спуске протяженность» 15 км.

Для сравнительного анализа эффыаизкестиг траектории спуска

предлагается использовать коэффициент ? - обобщенную характеристику потерь энергии и времени (скорости) поезда:

¥ - (Е, + Егр)Уо/(Е,ро-Уор> (4)

где Егр- потери энергии при тормоясниях в исследуемом варианте движения; Е?ро- средние обязательные потери энергии для эксплуатируемого подвижного состава на данном спуске; Уср - средняя скорость движения на спуске. Чек "ближе" значения коэффициента ? к единице, тем выше эффективность двияения поезда.

При моделировании потребления электроэнергии электровозами однофазного постоянного тока предлагается использовать зависимость потерь в электрооборудовании при различных скоростях движения в виде полученного интерполяционного многочлена:

Из (V) = аУ4 +• ЬУ3 + сУ2 + ¿V + е, (5)

с коэффициентами а, Ь, с, б, е.

В чотвептой глазе приводятся результаты исследования по прогнозированию (нормировании) затрат на тягу поездов локомотивным депо, являющихся важным стимулом для лучшей организации эксплуатации, поиска и реализации резервов экономии электроэнергии.

Проведенный анализ месячного выполнения технических норм расхода энергии по депо Батайск (398В...1994 г) показывает, что средние отклонения результатов от технической нормы составляют 3,5...10 %. Увеличение удельных показателей затраты энергии на 10...15 % приходится на зимние и "переходные" месяцы.

Выявлена взаимосвязь погодных условий (температуры, выпадение осадков; при перевозке сыпучих грузов (угля, кокса, флюсов, щебня, песка), обладающих высокими водопоглощающими свойствами (10..25 % от собственного веса) при различной насыпной плотности С удельным потреблением электроэнергии на тягу поездов.

На основе использования корреляционного и регрессионного ан-длизз принципов теории эвристической самоорганизации решается задача - псогяозирование расхода электроэнергии локомотивным депо

за период времени в соответствии с разработанным алгоритмом.

Рис. 4. Алгоритм и этапы решения задачи

Ваяное кначение придается показателям организации движения на участке: участковой скорости числу торможений (Ittp), ограничениям скорости (X), доле перевозки порожних загонов (Ар).

В разрабатываемой модели факторы, оказывающие малое или неоднозначное влияние, а также недостаточно изученные и исследованные. учитываются постоянным коэффициентом.

На основе использования метода наименьших квадратов, получается система нормальных уравнений, каждое из которых характеризует наблюдение *за входными и выходными величинами. Решение системы уравнений осуществляется методом последовательного исключения неизвестных (Гаусса) по разработанному алгоритму и программному обеспечению "MODEL".

Лучшая структура модели с различными наборами факторов определяется с помощью критериев качества: скорректированного коэффициента множественной корреляции-йгп и статистики-Jn.

На основе анализа взаимосвязи парадатров Vv, х, возможности их прогнозирования показатели участковой скорости и количества торможений исключаются из рассмотрения как факторы юдоли.

8 результате расчетов и анализа различных структур регрессионного уравнения получена модель для прогнозирования удельного

расхода электроэнергии депо на тягу поездов в течение месяца: ■

Е - 117.7 + 0,145-0 - 0,231-Г + 1,35-Ар + 0,237-Х, (7) где I) - выпадение осадков, мм; Т - температура окружающего воздуха, °С; Л,, - показатель доли перевозки порояних. вагонов, ■%: X -коэффициент влияния ограничений скорости на движения поездов, .%.'' Разработанная статистическая модель позволяет"'"более объективно осуществлять прогнозирование (планирование) расхода электроэнергии и, следовательно, повышать заинтересованность в результатах работы; применима для использования з локомотивных депо.

В пятой главе рассматривается мероприятия по организации движения поездов на тяговом участке,. позволяющие разработать технологические решения и рекомендации, внедрение которых способствует снижению затрат электроэнергии на тягу.

На основе- статистических данных, с помощью усовершенствованной методики проведен анализ выполнения графика и потерь вро-¡:сн;( грузовыми поездами на участке Лихая-Ватайск (рис-. 5).

.Эли«*«««« Закрытий Огрвничшш Лви*еяие Прочие и разгон сигнал. скороди, пг> улллчиив

Рцс. 5 Причины потери г «гигмиин

Уменьшение влияния ограничений скорости (второй по значимости причины) на реализацию графика может быть достигнуто двумя путями: учетом ограничении оксрости в графике движения (резервами времени на сложных перегонах участка) и выполнением ремонта пути. Второй путь связан с большими капитальными вложениями, а первый требует новых обоснованных подходов при разработке графика ¡1 организации движения ка участке.

Проведенный сравнительный анализ временно устанавливаемых и постоянно действующих ограничений скорости показал, что их- протяженность, продолжительность действия соизмеримы. Для обоснования необходимости учета временных ограничений дополнительным временем в графике движения поездов предлагается использовать коэффициент влияния ограничения скорости на движение поезду:

1 - ^о' ^о ^доп ^о^ rg)

" ЦЧ-3,65(7Л0П - Vtex) '

где Ь0,ЦЧ - протяженность ограничения и участка; ta- продолжительность действия ограничения; Vao„, VteI - максимально допустимая и средняя техническая скорости движения на участке: Уй - скорость ограничения; 3,65 - число дней в году, отнесенное к 100 %

Произведенный расчет коэффициентов х (для среднегодовых .данных) в зависимости от V0 показывает, что временно установленные ограничения скорости при V0 = 40 км/ч для рассмотренного участка оказывают-большее влияние! чем постоянные на снияение стабильности и повышение энергоемкости движения поездов, поэтому требуют учета дополнительным¡временем в графике, либо ремонта пути.

Таким образом оценивается влияние любого ограничения скорости на возможность деадазации действующего или разрабатываемого графика с минимальными затратами электроэнергии.

На примера конкретного участка пути с находящимся в конце йродного спуска ограничением скорости, близким к значению технм ческой, представлена методика расчета и сравнения затрат, иео&о-

димых на ремонт пути и потерь от вынужденного снижения скорости движения поезда. ОСоснована необходимость выполнения ремонта как единственного способа (в таких случаях), позволяющего снизить потери и затраты энергии поезда.

Разработаны рекомендации, позволяющие повысить профессиональную подготовку специалистов, использовать рациональные методы управления поездами на перегонах с ограничениями скорости без .дополнительных потерь энергии.

Для возможности использования режима выбега перед местами с ограничением скорости движения машинисту требуется знать путь, который мсяет пройти данный поезд на. известном профиле псслс-; отключения тяговых двигателей. Провести такой расчет для подвижного состава с "гарантированным" удельным сопротивлением двилени» не составляет труда, но в эксплуатации их показатели отличаются от определенных по аналитическим формулам ПТР на 10...20 % з згзиси -мости от технического состоян)1я транспорта и погодных- условий.

Предлагается учитывать изменение взаимодействия поезда с ск-руз-атаей средой на основе анализа основного сопротивления движн-нт поезда в данной поездке на предварительно выбранном контроль -ном участке тягового плеча, используя для этого-метод скатывания . При этом не определяется Фактическое значение сопротивления пос-з-а па специально разработанной методике проводится сравкитело-ш.тй анализ характеристик движения конкретного поезда с' показателями дня аналогичного состава по ПТР.

Входными факторами при планировании алгоритма управления поездом являются: скорость движения, пройденный путь, вес, нагрузка на ось вагона, уклон пути. Зная профиль пути на перегоне с про дупрекдением, задаваясь начальной скоростью выбега поезда по составленной номограмме машинист выбирает возможный рехим движения. Путь внбога перед началом ограничения скорости корректируется при помощи полученного на контрольном участке поправочного каз'&т,; -

ента выбега (с(в). Если с(в= 1, то сопротивление движению исследуемого состава соответствует расчетным значениям по ПТР; если йв<1 - состав имеет повышенное сопротивление. Вероятность получения йи>1 невелика; в этом случае необходимо убедиться в правильности определения входных данных расчета. ■

Выбор предполагаемого режима подъезда поезда к месту с ограничением скорости движения осуществляется ло разработанным номограммам. Они представляют собой семейство характеристик в координатных осях - начальная скорость выбега (У„) и путь выбега(13), в зависимости от удельной нагрузки на ось вагона (д0), уклона (1) на перегоне с предупреждением (У0). Задаваясь вышеуказанными входными факторами, учитывая конкретную поездную обстановку, ма-еинист с помочью номограмм определяет рациональный алгоритм управления движением грузового поезда. Выбор ренина управления пассажирским поездом осуществляется без определения удельной нагрузки на ось вагона Ст.к. она изменяется в незначительных пределах].

Энергоолтимальная траектория движения поезда может быть реа-, лизовача при условии ее согласования с установленным временем по графику. Одним из способов .достижения такого соответствия является корректировка' перегонного времени хода поездов исходя из оптимального расхода электроэнергии - составление "мягкого" графика. Суть его заключается в рациональном распределении резервов времени с учетом условий эксплуатации поездов на участке без изменений общего времени.

Используя результаты теоретических исследований и опытных поездок, бьши определены перегонные времена хода, составлены режимные карты управления поездами, позволяющие реализовать экономичные режимы движения. На наиболее лимитируемых движение перегонах участка время- было увеличено для возможности более полного использования энергии движущегося поезда без применения тормозных средств при подъезде к месту с ограничением скорости. Для того

чтобы не изменять в целом время движения на'участке, использовались резервы времени перегонов, на которых за счет оптимизации реготав управления поездом появилась возможность уменьшения времени движения.

Затраты электроэнергии в графиковой и экспериментальной поездках

Перегонное время,мин Электроэнергйя,кВтч/10лт

ь I а и ц н -

г р t <5 к к эксперимент график эксперимент

Ростов Главный - - - -

Ростов Товарная 17 13 360 370

Кизитерника 15 15 75 40

/,л ексаил ро вкь 20 18 200 . 180

Новочеркасск 14 18 ¡51 115'

Перепаковке 20 . i а 225 216

К ам? ¡юл ом ли 19 18 210 • 200 :

Мая т пая . 12 i? 290 255

Горная 15 15 Í 90 465

Сули н 15 19 162 95

Зверева 20 21 515 560

П р е л У г о л ь к а я 1 2 9 160 185

Л п я а я i а 211 103 40

Псего 197 1 97 3066 . 2721

В ходе проведения специальных поездок с пассажирскими поездами М 49,20 по разработанным режимам и расписании подтвердились выводы теоретического исследования. В таблице приведены результаты экспериментальной поездки и лучшей поездки, осуществляемо"! по действующему графику в период проведения исследований.

Рассматривая итоги таблицы, видно, что суммарное :премя движения на тяговом участке Ростов-Лихая осталось прежнее - 197 мин, а затраты электроэнергии снизились на 12 %.

Используя методику характеристики энергопотребления поезда на основе коэффициента к, на рис. 6'представлены результаты оптимизации движения на некоторых перегонах участка.' Площадь, заштря-

с

хсванная под ломанной линией (к) и ограниченная осями координат, характеризует удельную затраченную электроэнергию поездами из указанных перегонах .участка. Реализуемые траектории движения кз

перегонах с ограничениями отражают графики У(3).. Такое представление наглядно демонстрирует результат внедрения оптимизации режимов движения поезда.

ТОСТОг ТОВ. АЛЕКСАНДРОВНА НОВОЧЕРКАССК -ГОРНАЯ

. 1?ис. 6, Оптимизация движения поездов ка перегонах участка Ростов-Лихая

Неблагоприятным фактором для реализации такой технологии является опоздание поездов по причине технических отказов и ошибочных действий работников 'службы перевозок. Нозые подходы при ее смотрении требуются к нормированию электроэнергии, взаимной ответственности отделений, а также поездных дежурных диспетчеров.

• ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Анализ работ по проблеме энергопотребления и опыт эксплуатации поездов на СЮКД показывает, что для поиска путей снижения энергозатрат г,а тягу требуется комплексный подход к исследован ищ

I

йисгемы "Мзыдкист-поезд-срода движения", внедрение организациям-

но-технологнческих мероприятий, учитывающих метеорологические » эксплуатационные условия движения, характеристики подвитого состава.

2. На основе метода энергетического баланса предлагается доя практического использования математическая модель потребления электроэнергии поездом* Она позволяет определяв' эффективность управления им в основных режимах и характеризовать организации движения поездов на тяговом унасткс с помощью удельного коэффициента трения-сопротивления движению поезда..

3. По усовершенствованной методике проведения опытно-исследовательских поездок на участках СКУЛ с применением разработанных технических мобильных средств регистрации характеристик движения поезда установлено следующее процентное соотношение между венозными составляющими расхода электроэнергии: 55.., 65 % расходуется на преодоление сопротивления движении поезда; 10... 12 % составляют потери энергии в ТЭД и преобразователях электровоза; 15. ..35 % составляют потери энергии поезда при торможениях

4. Статистическим анализом" данных по грузозому и пассажирскому движениям установлены удельные значения основных причин применения тормозных средств на исследуемых магистральных участках; временно установленные ограничения* скорости - 42... 46 %\ остансс-ки (пассажирские поезда) - 2? %: вредные спуски (грузовые поезда)

- 34 %. Уменьшение влияния этих причин на реализацию рациональны.^ режимов движения поездов является основным организационным направлением в современных условиях работы железных дорог.

5. Исследованиями показано, что неравномерность движения поезда по причине ограничения скорости .'(с учетом перестраховки машинистом - не превысить допустимую скорость) и соблюдения граФ^а приводит к увеличении затрат на тягу до 35 %. Составленная номограмма позволяет оценивать влиянир установлённого'перегонного ире-

(

меш на дополнительные затрат энергии поездом.

6. Применение режима выбега на перегонах длиной свыше 7 ..10 км с ограничениями скорости, близкими к значениям технической скорости, позволяет снизить энергозатраты на 5...10 % по сравнению с режимом торможения при следовании с постоянной скоростью до песта с ограничением.

7. Разработаны рекомендации по выполнению рациональных алгоритмов, торможения, обеспечивающие безопасность движения на вредных спусках й высокую среднюю скорость, позволяющие снизить расход электроэнергии на собственные нужды локомотива на 10.,20 %, сократить вреда проследования перегона на 20...60 %.

8. На основе методов корреляционного и регрессионного анализа, эвристической самоорганизации разработаны алгоритм и программное обеспечение для построения математической модели, позволяющей прогнозировать.затраты энергетических ресурсов на тягу поездов локомотивного депо. Получена наиболее удобная з применении аналитическая зависимость, в которой использованы нормообразующие факторы, характеризующие.метеорологические и эксплуатационные условия движения поездов на тяговом участке.

9. Обоснована необходимость дифференцированного учета временно установленных ограничений скорости при составлении графика ¿синения по разработанной характеристике (коэффициенту ограничения скорости) .и распределения закладываемых резервов времени с учетом знергозатратности и сложности перегонов.

{0. На примере конкретного перегона с ограничением скорости, на котором потери энергии поездами в течение некоторого времени значительно превышают затраты на ремонт пути, экономически обоснована необходимость выполнения ремонтных работ и первоочередной отмены предупреждения.

15. Разработаны рекомендации машинисту электровоза (в виде номограмм), позволяющие планировать и более эффективно применять режим выбега, обучать локомотивные бригады рациональным алгорит-

мам управления поездом.

12. Организованы экспериментальные поездки с пассажирскими поездами на участке Ростоз - Лихая по откорректированному расписанию движения, с реализованными знергооптимапь.чыми режимами, подтверждающие результаты теоретических исследований. Получено' снижение затрат электроэнергии на тягу, достигающей .-20 %.

13, разработанные, предложения . г,о рациональной организация движения поездов на'тяговом участке и реализации знергооптимальт • ных алгоритмов управления паегдем рекомендуются для широкого внедрения в практику железных дорог.

Ссковшо тюлояечия диссерыщии. опубликованы р раожах:

1. Тшошек И.Н. Э#ективное управление локомотивом//Актуальные проблемы а.-д. транспорта: Мелев. сб. науч. тр. / РГУПС.- Рос-гов/Д, iSG5. -С. 558-163.

2. Тимошек И. Н. Выбор энергооптимальных алгоритмов управления поездов // Совершенствование проектирования и технологии работы станций я узлов: Hesa.' сб. йаучн. тр./' РГУПС.- Ростсз/Д, 1996. -С. 110-120

3. Тимошек И. Н., Зубков В. Н. Повышение э^ективкссти и надёжности выполнения графика движения поездов // Совсраемстоовачисг прог оптирования и технологии работы станций и узлов: Ксав. сб. научи. тр. / РГУПС, - Ростов/Д, 1996. -С. 84-93.

4. Тимошек И. Н., Зубкоз В.Н. Исследование влияния временно устанавливаемых ограничений скорости дсижения на выполнение трафика // Совершенствование проектирования и технологии работы станций и узлов: Кожа. сб. научн. тр. / РГУПС. - Ростод/Д, 1S96.-С, 218-221.

5 ослоконь М. А., Козубснко В.Г., Лябах H.H., Тимошек И.Н. Прогнозирование расхода; электроэнергии на тягу поездов на основе статистических закономерностей // Известия ЗУСэв. Сереро-Каз-

казский регион. Сер. Технические науки. -1996. -№2.

6. Белоконь 1.1. А., Тимошек И.Н. Разработка алгоритма управления движением поезда с учетом многих критериев// Тез. науч. -учебн.

-метод, конф., посбящ. 50-летию ПОБЕДЫ, 130-летию МПС и 65-ле-

«

тию РГУПС, 25 - 28 апреля 1995,- Ростов/Д, 1996.-С. 7-8.

7. Зубков В.П., Козубенко В.Г., Легкодимова Е. В., Тимошек И. Н. Совершенствование' графика движения с целью минимизации расхода на тягу поездов //Актуальные проблемы ж. -д. трансп.: Межи. сб. науч. тр. / РГУПС. - Ростов/Д, 1995.-С. 158-163.

8. Козубенко В.Г., Тимошек И.Н., Демехин В.Ф. Оценка качества управления движением поезда //Соверш. систем электроснабжения злектрифицированных я. д.: Межв. сб. науч. тр./РГУПС.-Ростов/Л, 1994.-С. 87-94.

9 .Козубенко В.Г., Тимошек И.Н. Надежность ТЭД и расход электроэнергии // Повышение качества и надежности машин: Межвуз. сб. науч. тр. / РГУПС. -Ростов/Д, 1994.-С. 41-44.