автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Транспортирование древесины троллейными поездами в лесном комплексе

ч - А 'с

П И " '

МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 630 37:629.113.64

КОЛЬНИЧЕНКО Георгий Иванович

ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ ТРОЛЛЕЙНЫМИ ПОЕЗДАМИ В ЛЕСНОМ КОМПЛЕКСЕ

Специальности 05.21.01 — Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок; 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва —

1992

Работа выполнена на кафедре электроэнергетики лесных комплексов /Московского лесотехнического института.

Официальные оппоненты — доктор технических наук

Карлннский 3. И. (МЛТИ),

доктор технических наук, профессор Петелин Д. П. (МГТА),

доктор технических паук Синёв В. С. (ВНПОлеспром)

Ведущее предприятие — Акционерное общество «Лесин-

вест» (Гипролестранс).

Защита диссертации состоится «

у[0

<?* .ЛП. . 1991г.

в . т I. V . час. на заседании специализированного совета при

Московском лесотехническом институте (141001, Мытищи-1,

Московское! области).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЛТИ.

Автореферат разослан . . X ^. . . . 1992_ г.

Отзывы на автореферат В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ, ЗАВЕРЕННЫХ ПЕЧАТЬЮ, просим направлять в адрес Совета института.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, профессор 10. П. СЕМЕНОВ

Подп. к нем. 12.10.92 г.

Объем 2 и. л.

Зак. 430 Тир. 120

Типография Московского лесотехнического института

N Л /■> > к Л 1» Л Г. Л'-, '1

ДМ.». . "V АЯ

ОБЩАЯ ХАРАХЕЯСЕКЛ РЛШШ

Актуальность тога. Транспорт древесины является пгибо-леэ хап2тзлоёько2 технологической фазой лесопромышленного производства.

Актуальность расгсатризаеггай проблег-пг предопределена, с одной стороны, необходимостью повышения эффективности работы лесотранспорта, а с другой стороны, тс.\а структурные сдвигами, которые происходят в топливно-энергетическом обеспечат страны и лесных отраслей.

На сегодня энергетической основой транспорта является нефть, удорожание которой (наряду с другш.я апдгаа энергоресурсов) составляет глап'г/а особенность развития энергетики.

Анализ структуры эноргобалланса основного технологического процесса маетной заготовки дровоскш показывает, что её вывозка потребляет более К] % общего объема расходуемой энергии. Рационализация использования энергоресурсоз на транспорте предполагает переход на более совершенные виды транспортной техники, более зконо.'личные типы и репп.\и транспортных средств. Электротяга позволяет существенна повысить производительность поездов, снизить сдлсочныЯ состав :.:зспн, уменьшить текуцио затраты, сократить ¡исход зцоргии на единицу транспортной работы, улучшить условия труда водителей, снизить загрязнение, окружило и среды, умеяьпять зависимость лесотранспортз от нефти.

Создание и внедрение высокоэр^октнЕных элэктри'гидпро-вашпос лесотранспортных мапин, отвечаз'дих требованиям современной технологии и условиям лесозаготовительного производства, является крупной отраслзвоп проблемой, тасыепппм образом связанной с ресениегл исключительно острых и масштабных народно-хозяйственных задач (энергосбережения, зкологи-чо аких, социальных), то ость пмзесзй большое, народно-хозяйственное значение.

Целвэ дтссортпшм является разработка научных основ создания нового вида лесотранспортной техника - троллейных лесовозных поездоэ - нас рационального использования для технологических перевозок древесины в лес:ю£ отрасли. Дости-змшв этой .целя "связано о разработкой комплекса катекатичес-кшмюдэлей а расчетных ыо'тодоз, яозащзс в основе методологии технико-экономического анализа троллейного лесотракспор-тз' на: всех стадиях;его создания л применения, позволчэдего зыявитъ г резлпзозать значительные, резервы повышения эффективности работа лесотранспортнкх ма~1н с точки зрения энер-гогборепения, •улучаенпл условий труда д экологии, а такяо улучпонЕЯ их производственных, технических, эксплуатационных г.' экономически:: показателе;:. .•.'

■ Нят-н-т' гэтгз'тп' тоботи состоит в теоретическом к экспериментальном обоснозагып: применения электротяг;: з:а безрельсовом лосотранспорте, то есть пересмотра сукзствухг;сй структуры транспорта-древесины за счёт внедрения рп^руто ото-

-г?пктяк° наряду с евтокобилышма лосоаозаии трол-ло&ед: лесовозных поездов. В рамках ото!: проблемы, походя ;:з - цели диссертационной работы, был с±>ор:лу.тд'.роран ко:.:плеко научных задач, необходимость репенкя которых обусловлена спецификой работы лесотранспорта.

К застте представлены паи разработайте впервые или по- ■ дучокнао в результате псследсвзкаХ: •

- основы моделирозо1П1Я деплсснля троллейных лесовозных поездов с использование!,: вероятностных характер;:ст:ы; дорог;

-'методы л алгоритмы репенкя.задач тягово - энергетического расчёта тролло&цре лосоеозных поездов во взаимосвязи, с рогимоы работы системы электроснаб:хо:пу1 троллейного лзео-транспорта;' -

- результаты анализа технологических возможностей замены автопоездов троллейными лесовозными поездами ори поре возке древесины на предприятиях лесного комплекса;

- результаты определения зон экономической эффективности троллейного лесотранспорта г. возмохчых масстабов ого пеполь-

'зования. э лесозаготовительной щюмыелонностд;

- елгоратуические основы выбора оптимальных режимов дзи-змпия троллейных лосоеозных поездов;

- результата экслорлкентальзого дсслэдовзкгя созданных о Московском ГШ образцов троллейнше лзеовозаах поездов.'

Дяя реоопия перочпелешпз задач 2 проведения исследований была применены штода математического гаделаравзния, то-ораа вероятностей з случайся: процессов, теория электрической тяга, теория электрических цепей постоянного a переменного тока, элемента теории матричного исчисления, элемента теораа оптимального управления. '

Достотооиоста каучтде пологаяий. содержащихся в дассвр-т5цио1щой рзбото, подтверждена результатам тягозо-энергети-ческил испытаний троллеШшх лесовозних поездоз, а тагсго экспериментов, заполненных в лабораториях ШЗИ и ШШвагоно-строення. При проведении исследований использовалась совре-коЕкая стандартная контрольно-измерительная а регистрирующая . аппаратура и вычислительная техника.

Ппзатическзя ценность рпботн. В методическом плано разработанные теоретические положения, предложите метода, алгоритмы и программы расчета предназначены для решения многочисленных вопросов, связанных с анализом вновь разрабатываемы:: конструкций тролле11ннх лэсозозных поездоз, обоснования осповшпс параметров троллейхого лесотранспорта а выбора рациональных ро.тлмез ого работы в процессе зкеплузтахцхл, что будет способствовать иовьиеназ обцэго уровня проектно-хсонструк-торс:"о: работ. Коделирозание па основе разработанных алгоритмов делает более быстры?.: и надёжным пог.ск вараантоз улучшения зх:ономнчэс:":х л технико-эксплуатационных характеристик лесо-трзнспортяых ;.!2п::я, поз: пения. эффективности их использования кз пергзозке древесины.'

С цельэ реализации этой задачи бнл разработан пакет прикладных программ для ЗБМ тягово-энергетичесг-ого расчета и расчета электроснабжения троллейного лесотранспорта, который передан з эксплуатация таким. зедтгим'проехстнхлл и научно-иро-пззодст!'знн:-с.1 организациям отрасли как институт Гнпролестранс (а/о "Лесинвест"), НКПОбумирои, 1Ш0 ".Мезеньлас".

Разработанные з диссертации расчетные методы л алгоритма наела применение для репзния научно-технических задач, связанных, с анализом государственных энергосистем (ЛЕИ им.М.И.Ка-линкнз), систем электростб.такия' лёсохозя£стз<з:ных предприя- . тай (Ü0CK0ECK09 управление. лесного.хозяйства) а систем элек-

троснабкения объектов Министерства оборот СССР (в/ч 25840), что наило отражение в ряде руководящих документов по техническому :обслуга:ванию я ремонту- спецтехники.

Создание экспериментальных образцов троллейных лесовозов грузоподъемностью 18 и 30 тонн, разработанных и испытанных под руководством и при участии автора, открывают реальную перспективу освоения в кратчайше сроки серийного производства троллейных лесовозных поездов повышенной грузоподъемности, внедрение которых, будет означать переход на качественно новый уровень развития безрельсового лесогранспорта, обоспечиватаций значительное улучшение его тохнико-эконокпческпх, экологических и- других показателей. .'.'.'

Опыт разработка указанных образцов отражен в Икструет'-л по эксплуатация грузовых троллейбусов типа КТГ, предназначенной дяя"парокого круга Енгонерио-тсхнлческих работников, механиков и водителей грузозого электротранспорта сграни.

Результаты теоретических исслодозанпЯп практические рекомендации автора''работы были использованы при разработке технико-экономического.обоснования применения троллейного лесогранспорта в условиях ТПО "Усть-Илпыскпй ЛПК", ЕЛО "Ыозояь-лес", а такса перевозки технологического сырья по маршруту , Буферный склад ПЛО "Випералес" - Бирка Впшорского ЦБЗ.

Экоко:.'_1ческая эффективность троллейного лесотранслорта по сравнении с автовквозкой'определяется существенной экономией эксплуатационных затрат. Например, расчётный годовой экономический эффект от внедрения электротяги только на одной гагастрзла "Карапчанская ЛПБ-БЕХ" Усть-11лпмского ЯК с грузооборотом 1045 тыс.м3/год составит 648,2 тыс.руб (в ценах периода, предшествовавшего реформе ценообразования).

Результаты исследований используются в учебном процессе . на кафедре электроэнергетики лесных комплексов ШЛИ при выполнении дипломного проектирования.

Аптюбащм тобота. Основные положения диссертации и отдельные её разделы заслушаны в получили одобрение на:

- ежегодных научво-техническлх конференциях {Московского Лесотехнического института в 1974, 1975, 1977, 1979, 1981, 2082, 1933, 1984, 1987, 1989 г.г.;

- Всесоюзном совещании главных энергетиков Цпилеебум-рома СССР, 1933 г. {г. Сваляна Закарпатской обл.);

- 1У Всесоюзной научно-технической конференции "Кокп-зксная механизация и автоматизация перекестательгшх спора-;:Я в лесной, деревообрабатывающей и целлшозко-буиазной ромшленности, 1984 г. (г. Москва);

- совещании учёных лесотехнических вузов с инженерно-эхническпми работниками Усть-!1лиг.:ского лесопромышленного эмплекса, 1984 г. Сг. Усть-Ллимск);

- научно-технической конференции кафедр сухопутного ранспорта леса, 1985 г. (г. !Лосква);

- Всесоюзной научной конференции по проблеме "Комплекс-оэ и рациональное использование лесных ресурсов", 1985 г. г. Минск); |

- Секции энергетика и эдекгрификацил Центрального прав-знпя НТО лесной промышленности и лесного хозяйства СССР, 986 г. (г. Москва);

- Всесоюзном научно-техническом семинаре "0 коренном лучаенни использования топливно-энергетических ресурсов на редприятиях отрасли, 1988 г. Сг. Волзск гурийской АССР);

- У Всесоюзной научно-технической конференции по пробле-э "Комплексная механизация и автоматизация переместительных збот на предприятиях лесного комплекса", 1989 г. (г.Москва);

- семинара ЦП З.ЧТО букзхчой и дзрепообрабзтквавцзЯ про-¡глленностп и Миллесарома СССР "Направления развития знерго-ики целлвлозно-бумадной и дегевообрабзтивагсей дромызлолно-тп в ХШ пятилетке с учетом освоения нетрадиционно возобноЕ-яемих источников эноргли", 1990 г. (г. Светогорск Ленинградкой обл.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 работ.

Сбъ'б:.:. Диссертация состоит из введения, пести глав, заточения, списка литература пз 152 наименований и приложения.

Обтай объем оГ9 стр., включая 29 таблиц и 29 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введете

Во введении даётся общая характеристика проблем, формулируется цель исследований и перечисляются основные научные результаты, выносимые на засдату.

1. Техотческг-в т. сооталько-зкономические оспсктц ггоогитогн. её народно-хозяйственное значение

Вывозка леса, язляясь технологическим звеном лесозаготовительного процесса, характеризуется рядом специфических черт, которые дслггны бить учтены при создании новых транспортных средстз. Такие особенности как больше размеры по длине деревьев, хлыстов г других круглых лесоматериалов, ¡.талая объёмная касса цепы создают определённые трудности полного использования грузоподъёмности лесовозных поездов. Одностороннее направление грузопотока нацеливает на повышение рейсовой нагрузки, что так^е связано с- проблемой увеличения грузоподъёмности лесотранспортню: маспн.

Характеризуясь известными преимуществами' (более высокие тяговке г. регулировочные свойства, надёжность :: экономичность, кеньпая стоимость обслуживания и ремонта, постоянная готовность г. работе, в том числе в условиях низких температур, большая перогрузочная способность), электротяга позволяет за счёт создашь дополнительных осей сравнительно легко повысить грузоподъёмность лесовоза без увеличения нагрузки на ось, то есть создавать многокомплактг.ыо поезда повышенной грузоподъёмности.

В глазе дзн анализ возможностей применения троллейных лесовозных поездов в рамках слогзившхся в лесозаготовительном производства транспортно-технологичзских схем. Нааболее широкие возможности для их использования открывает многоступенчатая вывозка древесины, к которой относятся такгдз транс-портно-технологические схош с грузосборочными дорогами. Высокие тяговые.п скоростные свойства электропривода в сочетании с оконокечиостьв позволяет снизить затраты на доставку древесины от перегрузочных пунктов по магистралям, то есть

ювысить эффективность второй ступени лесотранепортного провеса. Кроме того, электрифицированные лесовозные поезда ыо-ут быть применены для доставки древесины по дорогац с усо-¡ергенствованным покрытием непосредственно предприятиям - по-•ребителям лесного комплекса (деревообрабатывающим,ц/б и дрЗ.

В главе анализируются объективные предпосылки для ксполь-ювания электротяги на безрельсовом лесогранспорте. Они пред-тределены сдвигами и изменениями, происходящими в развитии >нергетики и транспорта страны и лесного комплекса.

Проблема электрификации безрельсового лесотранспорта являйся масштабной и актуальной. Основанием для ее постановки и решения является труды учега.-х, зело.кивяих основы современной {ауки об электрической тяге: A.B. Зульфа, Я.М. Гаккеля, "■.Д. дубе.тира, А.Б. Лебедева, З.А. ¡¿'евалина и др. Ряду важных зопросов рассматриваемой проблемы посвящены работы £ф;.емо-за И.С. i Нарквардта К.Г., Роз'ек^ельда B.S., Степнова А.Д., Грахткана Л.М., Зиделеза A.C., а тагст.е Андерса В.И., Ьекли-и, В.'5., Котахмедова Д.Б., Пузгина A.C., Тарнихевского Ы.З., Гомляновича ДЛ., Шевченко З.В., и др.

Проведенный э главе обзор литературы показывает, что з настоящее время безрельсовый электрифицированный транспорт вступил в новый этап его исследования и развития.

3 литературе пирохо оссецеч <">пыт использования дизель-гроллейвозного транспорта в горно-добызахчцих отраслях Канады, DA?, известны разработки ученых ClüA, Японии и др. 3 СССР наибе :ее зна"ительнъ:е работы по созданию троллейного транспорта были проведены под руководством профессор: 5иделева A.C. в институте Укр-Вшлгсект и в Киевском икт.енерно-строителънсм институте. Обширные работы по создайте электрических погрузочных и транспортных малин проводятся в Институте горного дела A4 Казахстана, э НА*И, ИЗ'Л и дп.

Все зарубежные и отечественные источники отмечлгт, что экономическая целесообразность применения троллейных мплин определяется увеличением их производительности и сокращением расхода дизельного гоплива, что приобретает особое значение э условиях изменения цен на энергоресурсы. Отечественный и зарубежный оггыт применения безрелъсовгто о ле х т ро т ран спорта свидетельствует о том, -.то внедрение троллейных поездов на перевозке др>езесины открывает новые возможности для существенного повышения юс производительности, экономии энергия на

лесотранспорте, улучшения условий труда и уменьшения за- , висимости лесовозного транспорта от нефти. '

С позиций системного подхода представляется также очень важным то, что электрификация лесотранспорта, отвечая интересам отрасли, в масштабе страны благотворно скажется на межотраслевом распределении нефтепродуктов, будет способствовать более эффективному использовании гидроэнергии и других региональных энергоресурсов.

I В главе, исходя из накопленного опыта создания безрельсового электротранспорта, сделан вывод о том, что троллейный лесотранспорт целесообразно создавать на основе системы постоянного тока, позволявшей ускорить его разработку и внедрение за счет использования оборудования и аппаратуры, серийно выпускаемых отечественной промышленность* для электротранспорта других отраслей народного хозяйства.

Поскольку троллейный лесотранспорт - это новый вид транспорта для лесной промышленности, то, естественно, отсутствуют методики расчета его движения, которые бы в полной мере учитывали технические, производственно-технологические и другие особенности его применени?. 3 связи с этим разработка новых и корректировка сусествугскх расчетных методов была продиктована необходимостью- учета специфичес-хих условий вывозки древесины.

Внедрение троллейного лесотранспорта -с неизбежностью ставит вопрос технологической замены автомобильней тяги эле ктрической в рамках слокиваейся транспортной технологии, лесозаготовительного производства. В этом анализе нельзя абстрагироваться от экономических условий ¡ос взаимозаменяемости. В связи с этим возникает необходимость технико-экономической оценки технологических возможностей такой замены.

Для правильного решения вопросов организации серийного изготовления и внедрения" троллейного лесотранспорта потребовалось .также определение зон и возможных масштабов его эффективного применения.

В соответствии с этим и были сформулированы основные направления исследований, продиктованных особенностями работ« лесотранспорта и определен перечень решаемых в диссерт

циц научных задач (см. раздел "Научная новизна работа").

2. Моделирование движения тролле Га со; лесовозных поездов

Одной пз эффективных мер преодоления трудностей, связанных с репонпем задач конструирования и эксплуатации троллейных лесовозных поездов,- язляется применение метода моделирования слоглавс систем.

Как слоянуп систему следует рассматривать комплекс "тяговая сеть - троллейный лесовозный поезд - дорога. - вода-таль". Влияние на процесс дзигения поезда, каздого из элемен-. тов этого комплекса описывается аналитическими, эмпирическими и стохастическими зависимостями. Входящие в них параметр* мозно разбить яа три группы:

- конструктивные (восоше данные, количество п тип тяговых электродвигателей, тип трансмиссии п т.п.);

- дорожше, которые характеризуют тия покрытия, продоль-гай профиль и т.д.;

.- реяпмные параметра, описывающие воздействие водителя га органы управления поездом.

На вход этой системы подаптся величины, ■ характеризуюсь дорогу, а на выходе долтлы быть получены результирутцие пока-, затели движения поезда (скорость, зремя прохождения участков трассы, расход энергии п т.д.).

Определение зависжсстп меяду основная параметрами движения и подвижного состава является осношгым содорга:тем тяговых расчётов, проводз.кх как, на стадии проектирования ло-сотранспорта, так а его эксплуатация.

В слоетвпейся практике прозодеяия тяговых расчетоз требуется построение кривых двиг-ения, расчёт которых сснозан на интегрировании уравнения движения поезда. Известно, что псе метода, основанные па интегрировании.уравнения движения, являются достаточно сло.исл.?и и громоздкими. -Применение точного метода тягового расчета далеко не всегда является гарантией получения точного результата из-за неточности задания исходных да:!:шх. Так, например, пзред тем как начать интегрирование уравпо'гия дк'лош'-я, обычно проводят обработку пр^иля пути с тем, чтобы уменьшить объём расчетной работы, так как в противном случае частые изменения профиля приводят к боль-

поьу чпслу элементов расчёта. Кроме того, при построены! кривых двпхекия, как правило, не учитывается влияние изменения напряжения в контактной сети на характеристики ускоряющих усилий, что такяе вносит допсшЕтельнуи погрешность в результата.-Именно поэтов на стадии проектирования п исследования ■ экспериментальных образцов троллейных лосовозннх поездов представляется вполне оправданна.! использование приближённых способов тягового расчёта, но таких, которые бы отвечали условиям вывозки древесины. Для лесовозных магистралей д грузо-сборочных дорог характерно сочетание большой протяжённости (до 53 к.! и боло о) с отсутстзиеи или минимальным числом остановок лесовозов, что даёт основание для применения способа . установившееся скоростей. Замена 1а кзядом участке трассы действительных средних скоростей установившимися даёт ошибку в сторону завышения ели занижения скорости, ко при большой протяжённости трассы и увеличении числа изменений цроС&иля погрешость от такой земзкы будет уменьшаться. Следует иметь а виду, что масса троллейных поездов сравнительно невелико, что токео свидетельствует в пользу этого метода, так как при ыалой шшрдпонности поезд будет значительно быстрее достигать установившейся скорости при переходе. на участок с другим уклоном. Кроме того; благодаря свойством тяговых характеристик электродвигателей колебание скоростей па отдельна: элементах профиля получается прп электрической тяге меньше, чем при других видах тяги. Таким образок, в работе делается обоснованный вывод о правомерности использования метода установившем скоростей для проведения тяговых расчётов троллейных лесовозных поездов, так как он содержит необходимые предпосылки для сравнительно простого п достаточно точного решения тяговых задач.

Для моделирования движения троллейного лесовозного поезда на ЭВМ разработана логическая схема, представленная на рис.1, в которой вагаейшеЗ этап моделирования - тяговый расчёт - представлен блоком 6. Этот блок вклг-зчает зависимости для определения результирувдях показателей ДЕПкения поезда на основе катода установившихся скоростей.

ПредлсЕонный алгоритм тягового расчёта, рзализулдий этот катод з программе для 33.5, предусматривает расчёт удельной сида тяги ^ поезда к его скорости V на участках трассы с

t/CJOofSir Unsisc^^Liuif ;

t. pacves™***? ;

¿. yapc-rffrlptj лоез&з; J/ra/yc^f/no^f /rfntcSao сети; v&se /

/70/Tyteftre cm&xacrrwvccteov ¡ Mcot/tu Jopotv

F

fni'ioi'b/* /rtójoi-rojf»/* jea^fa/r-me/rt/cmu* /ierejt?a

Trïtaaïk/ /?сс«гт с остр

Xnpcr/rrfffluCntUtr

/гг/tynepa/rrviKo-'га

7btoé»ni /Oaevèm

xqoGK/nçot/c/TTis* Sa#aM0<s*C*t0to

fj-t. Л....... ir

с tyjoseaxau tfepQrArwncjrsrbt* vc/rafifu__

>т â/тага Я

l'vtc.

ск А»«,*

О 4t ¿SO КО fr

I. Пршщипиа)гч1ая схега алгоритма молслпропаняч лшчония тролля ¡lnor-y .тесп1У)?ного поп яда

Рис. I.

различными ухло"аг.п I з соответствии с пзпост;шмл условия-га, характеризутпими- равнопесиа пргдсззкпг: поезду сил при отсутствии инерции.

Осрмалзпо определение f Ь ) :: V для данного

участка трассы 'с укшик I сводится г. аахоаяонкз.' корня уравнения - го- (г-) пли пересечения- гра-

фиков функция = гч-(г-) по итерационной схсмэ.

Сходимость иторзцио:п:ого процесса определяется характером зависимости М п и-(г-). На безрельсовом электротранспорте юподьзунтся тяговые электродвигатели (ТЗД) последовательного, ^зависимого и смесзнкого возбуждения. Поскольку з харзктз-зпетикэ ТЭД стесанного возбуждения стратега ссобеняостп характеристик всех перечислена« сипоз двигателей, то анализ ¡ходимости итерационного метода бил проведён на примерз танго этоЗ характеристики, которкй показал, что процесс итераций ;ходптся не хут.е геометрической прогрессии-со знаменателем :/2. Разработанный алгоритм обеспечивает надёгнузэ сходимость :терзцпонного способа репонпя на ЭНД задач тягового - расчёта троллейных лесовозных поездоз по всём рабочем диапазона реа-~зуемых на практике установившихся рег^пмэв их работы.

В глазе разработан способ расчётного получения тяговых : тормозных (динамического и рекуперативного тормогазния) ха-актерпстик троллейных лесовозных поездов а ппрокпх пределах егулиропання возбуждения ТЭД и гштазцего. напряжения, который боспечнвао? автоматизация проведения кэ ЗШ многовзриантных асчотоз при анализе реэглоэ работы трояяеГного лгеотрзне-орта.

В основную модоль рпс.1 введена группа ограничения. ко-зрыэ накладывался па процесс дзяяепдй тролло&ого лэсовоэ-зго поезда з рат-имз тяги (по такспмзльне:-! допустимой скоро-гп. по сцепленпэ, по максимальному току по условия:.! пом^гута-Т£ ТЗД, по условиям зкетрэнного тортозэнпя) г. з родимо тор- •

(по скорости, по допустимому напрягег-пв на коллекто-!, по максимальному тормозному усилст), а та™.о по нагреву ЭД в результате пгохолда-гия поезда по всему мзроруту.

По ходу п?оеодо':1ПЯ тягового расчёта разработанный алго- " та предусматривает проверку соответствия ого результатов ¡речнэ ограничительных условий на ка.тдом участке дороги, 'и невыполнении лнбого из ограничзнлЗ алгоритм предусматри-

\

вдот пороход на другой розах, то есть с использованием други характеристик, обоспечиваздпх движение поезда с меньшими токами и меньшими'скоростям.. В случае полного исчерпания возможностей перехода ТЭД на рег.пмы с больсим возбуждением уп-раБлзниз в алгоритме рисЛ передаётся блоку 9, изменяющему 'грузоподъемность поезда (в сторону уменьшения) или суммарную модность ТЭД поезда (в сторону увеличения),'так кап преззмяя масса груза :: модность ТЭД но позволяли двигаться поезду по этой .'дороге с зшодноидок огракггятешшх усйовпй.-

■Разработанная г-соделируздая система представляет собой комплекс, состояний из ура знаний, 'описываи-цин процесс движения троллейного лесовозного поезда и дороз-еще условия.

В качество основных характеристик дорог:: з коп прилягу тин дородного покрытия и параметрн со продольного профиля. 3 оо'цпй алгоритм расчёта гарам-эгров движения троллейного лесовозного поезда введён специально'разработанной блок стохастического моделирования продольного профиля дороги.,

Предлагаемой способ моделирования дорсзд-идс условий при: цилизльно отличается от известного -в литература способа, пр: дуематризэюцего госпропззсдеппз гоомотричссгнз: эламантоз пр: дольного профиля дороги по заданным.зороитпостно-статлатиче; Ким законам':": рчепределанпя.

Помимо громоздкости после—-::::: метод сод-зрнит ряд допущений, которые но могут не сказаться на -точности модолз:роза ния. Например, он не учитывает нэрреляпзпо соседними да:-:::..уклонов и длин, т.о. он, будучи прззгодным для сце-н: частоты встречаемости различии:: уклонов, ::о отра:-аает послед зательности их расг.ологлЭто обстоятельство является :ла лосуцустзснным при анйлиг.о дзияекия автомобиля,, но при расч те слектроснебиония троллейного лесотранспорта ото моглт да недопустимо больсое значение погрешности.

В сеязи с этим в главо предложен способ, позполянцнн г: дэлировать продольные пробили дорог региона (местности), щ ставленного, дорогой — прототило:.:.

Гудем исходить из того, что профиль дороги предстазляе собой дзумерпуэ случайную последовательность вида

I j. - дороги па учзс?:-:e l прет.—йпгосты! ■.

■ Ho г.сследовотслзкооть nap С , ) мз.-;э смотреть етх а реализация случайного процесса 9t С t = i,., ., т") укло-оп дороги, пзморопз учссткз:-: раилэЛ длины ¿ ~mhi ¿j тноептедько прсцзсса п^. естественно сдслать предполенониэ 1 его стационарности п ^ргодцчзоогц.

Но трудцо показать, что процесс т )

.-агаетс.": из кслстапта m , равно'" среднему у-.-ге.чу r-ооЛ до-огп, :: црсцосса , характордзухцого неровности анализпру-?.:ой дороги, ;:отор:;Л га:~э обладает сэо-стгзми стационарности : эргодичкостц. Стационарность отрег-зот одцородпесть случай-:оЛ состазл.<ггд?Л t , а эргодичность означает, что гсо эоро-:тис0тш:0 характеристики процзсса :.:огут бить пслуче:тц по од-:оЛ рсалпзацигг.

Г'оделпруг: цгД алгоритм состоит из двух частей:

- порвал: часть проводит стстистпчос::пЛ анализ информации ■ дорого - прототипе;

— зторз.т часть синтезирует провидь дорог;! с задз;пп?л рэдннм уклоне:.: г. заданной про?яхЗ:июстг.

Согласно теории стсцпспзр.'-вгс зремзп-аг; рядов отацнепар— :цй процосс с непрор-гзноЛ спектральной плотпостьв мопзт б:гть ¡коль угодно точно прибдп^за процессом аптсрегроссип (X?), ¡гределяеммм соотнесением:

•дз с. t - независимее стг.гаартпно нормально рсспр:дзлё:сп;э случзЛцыс поличное пзрамзтрамл (C,vr£>K );

а4 .., п« -- ноэЖпцпснт:: Л?;

■< - дор.шок Л?. "

Алгоритм моде.1Г.рова:гпл продольного гро^иля дорог роалп-;опзн в програ.-.т/.о rtODEL , нег-ользу-лцей подпрограммы из ¡г.<5ллото:а SSP1.I3 цаучшдс программ ддг £С звм : VOAKR РСГСМ , С [Л F 1" , , i? R Л F .

Дгл Bin::слетит сснсз:-ик характеристик процесса, прод-¡тазлокного дорогоЛ - прототипом (сценок среднего сродного . ;".чо:;а, дисперсии, коаарлсщгонной фуцкцдд) додпрограм-

:а VCAKR. . Дало о с помоцьэ подпрограмма POSft сцоцлза-зтея коз^кциентц авторе-гр-зссиг. (поряди к ) и величина дис-терсии D к независимых гауссовспи:: величин £ с в гырз-знпп

■ для.

■ С помощьо процедуры СТА 71 определяется лучший порядок 1С о авторогресопп среда рассматриваемых гипотез: к = = 1,2, ■.., £ . Выбор яаплучпего порядка производится одним-из способов, задаваемых пользователем: методом конечной ошибки чпрогноза или .информационным критерием Акайка. Выбором кс . заканчивается анализ дороги - прототипа, после чего производится моделирование профилей дороги з'соответствии с выражением сЬ. . ^ ~

С'этой цельп полагается ^ = £¿1 , ¥)К=

= а . 2 -*д* определяются рекурентно

из соотношения (I). Через достаточное количество иагог процедура* выходит? на- стационарный рези.! д полученные'данные могут - быть использованы для синтеза дороги.

Дорога - прототип тзыбиравтся, исходя из - следующих условий: ■ . . ■

. — она дол^на: сметь достаточно больпоа количество уклонов (не менее 30); * "

- сна по возмещает:: не долгнз проходить через перевал- ' шш лсЕбину, то есть существенно отличаться от прямой линии * создипезцой начало и конец дороги. Для дорог, содерлацпх такие перевалы (пли горбины) целесообразно моделировать отдельно участки до и после перевала (лозбинн). .

Для иллюстрации в диссертации приведена -результат:: моделирования продольного профиля одного из участков Сезеро-Вос-течной магистрали. ЕГО "Мозеиьлес". Для условий этой дороги, и 20-ти зариантоз её м одело Г:, полученное по, описанной процедуре, были, проведены тлгозые расчётн треллеш-иле лесозоз-нлс пооздоз грузоподьёмностьз 33, 40, 53 г. 60 тонн. .

Результаты расчёта для реальной д.:рзги хорспо согласуэт-ся о результатами модельного эксперимента: разница при онрз-' делении удольного расхода энергии лзизь в отдельных случаях приблизилась к 10 % для -всех вариантов грузоподъёмности поездов. -

Формально такое соответствие мелет быть проверено с поморье рангового критерия Вилхоксона.

Ередло.-^еалгоритм моделирования продольны: профилей дорог позволяет без проведения натурных испытаний определить результирующие показатели дзпг.зеия з условиях, характерна:

Таяла сорасо:.:, ргзрзботгпнкз з глсвэ способы и алгоритма .»додпрогаЕЛЯ s сочзтспи:: с гысско:! стеиаз-зхзэ азтсм^тдзагпп ;т;сга na ЗМ дазт всзз,тс.~-:ость быстро и эТзективкс зестл гнз-пз вддянля кс;зструз*.тгз2злл: и дерозтитге яарагсгрог: на. тягезе-з.-зсрсстзизе, а такг.о оконсг.г.-зск::э' показатели работы троллей-ззг: лгсспсзпнп поездов.

ттзелле fr от'э ле с отзз*?спот>тз

Система эле::троснаб.тзЕпя г. подзпд.поЗ состав электротранспорта всё ззремд работают з переменно:.: электрическом резпзмз, з кемдай момент сд-ззыпзя пли-янпэ друг зза друга, поокэяы'" зсё зремл изменится то:с: нагрузок п :.:ссто их прилолзеззия з связи ; пэремеденлек поездов. .Точный учёт плиязгип. сети на робогу :одзззг.ззого состава предстагляа? з тяговых расчётах немалые грудззссти. Заметим, что в абсолютно торгом метода расчёта пет зеобзсодзт.зости, таг. как позогяегю. задать абсолютно точззо ис-содныэ даззззко. "сходя ::з этого, погрешность расчётов, завися-■ую непосредственно от метода, моено стлать допустимой в пре-хелах ¿(10*15)2. С учётом этой зозмозпой величиззы погрешности : следует вост." сдсику разработанных и продлозгззпзых методов :ягового расчёта и расчёта. систем внутреннего злсктроснзб.но-

;;з::болза точно параметра сязктрсснабззхгпя тродхейззогз :зсотранспортз мезяо рассчитать извзстнзл.: методом сечения тра'г.ка диззлозгня. Зго прежнего является зполззе- обосновании: в данном случае, таг. как с:: учитывает таило осойсззностл гролгейной . пгноеззл как сравнительно малое кслпчзстзо поездов в зона тяговой п^стаззцид и их двнзззе-ззие без остановок з реглмо тягл г.о протяжённы:.! участкам магистрали. Для окся-;ателхз-зо устзнозлэзппзх варпаз-зтев организации движения трол-'зейзпл: лсссзоззие: дорог этот метод гесчётз является наиболее :сч:-:ым. Однзко при предварительном проектировании, когда грс-двизг.озизя еде недостаточно обоснован, более прознзечтптель-£ыз- оказывается прийэнониэ метода теории гэролтностой.. !.!это-д:к], оезгезаззззая на пришг-пзх vоогни вероятностей, дзляотся ззибслее обшей, так паз: другие упредезп-зые' метода акалитичес-

еого расчёта (равномерно распределённой нагрузи, подвпянхзс нагрузок п т.д.) могут быть получены, как частные случаи метода теории вероятности. Таким образом, на основе проведенного в главе анализа'сделан вывод о том, что для расчёта реяимов •внутреннего электроснабжения троллойного лесотранспорта целесообразно использовать метод сечения графика'явззанпя и метод теории вероятностей.

Основным недостатком метода сечения графпхеа движения является чрезмерная громоздкость вычислении, сопрово.-эдаэдая электрический расчёт мгновенных схем, преодолеть который мокко только но основа использования Э2.1. С этой цельз в главе предложен метод тосчёт" собственных и 7'па:"-г-г~ сохтотпшгекнй, позволяющий рспатъ с помоцьэ 2К.1 целый ряд злектроэнерготи-чэсг-ии- задач и ст:-:рываэцпП в томчисле новые возмсахосск для реализации на Э&1 метода сечения гробика двикеххия.

Расчётные выражения х-1 .-определения .собствохпипс и взаххм-ных сспро'тиЕлений выведены на основе решения системы равнений узловых ноиря:г.окий,'"х;отсрая для схемы, имездей Х"1 тено-.раторнххх ветвей (с ЭДЗ Е1} ., EJ£п) и п узлов ( с пагрегенпас: ~0± ,..,...,"17,,) имеет.гид:

(I = •

где Ц.цгЦ.1с, у. 1у - соответственно провод:.улости генераторных ветвей, ветвей нагрузок и ветвей сети меяду узлами 1

Кз матрицы хсоэ-Лпидиентов при напряг.е-:пях и ЗДС моико выделить симметричную квадратную ?,гтрицу порядка п

У = .. _ (3)

• лм

у которой,диагокал^о^олек-знты «Дд' 'е&гь'Ъциза црозодимо-стей'ветвай, -«аздавива .8 узлеГр ; :,:'а,кедиагональныеч - прово-даотсти ветвей,'-соедшхйщих.смеянйэ узда.'-^

Собственные. с взаимные^ с6Противлейияуравны отношения со-отвотствуЬдих -ЭДЗк составляющим сокоз в§т.ве2,_ обусловленных

действием■этих ЭДС. При токах, раэ:п.с: единице, числениыо значения ЭДЗ л соответствующие сопротивления будут., равны.. Поэтому, добавляя и системе (2) уравнение для тона рассматриваемой ветви и полагая этот ток равным одиницо, по правилу Крамера,, получим выражения для собственных, сопротивлений

¿-Л ¿-и.

и взаимных сопротивлений

- мезду генераторными ветвями ~Z.il и ~Z.fi

= - ^^ ; (5)

-мезду генераторной . и нагрузочной 7. ьо ветатах

¿-¿оЛ— — -- >

^ Ч- мезду генераторной потвья и ветвьо сети

1 ¿.т ¿- чп

где , , , ^ ~ элементы, обрззёяпой матрицы коэффициентов уравнений узловых напряжений 2' = "^Г"1 . В глазе приведено доказательство неЕырсздонности матри-ци^Г , а это означает, что всогда существует матрица и, следовательно, выведенные выра-енпя (4), (5), (5а) и (6) является универсальными, то ость от пригожи для расчёта собственных и взаимных сопротивлений в электрических системах по— стслггпого и переменного тока лзбой конфигурации и принципиально лзбой слогсгос'ти.

.Отметим тот факт, что обцеиззэстная з элактротохггпкз фор-|дула преобразования многолучовой" звезда в зхппвадснтггый многоугольник - ■ является частным случаем формулы (5). Действительно, з случае-схемы с одиг!стве!шой узлозой точкой (каковой является многолучевая звезда) матрица Z =У~*имеет порядок п=1 г. состоит из единственного диагонального элемента, численно равного величине, обратной полной узловой проводимости ( -/Е у )„ Другими словами (5) позволяет представить з виде эквивалентного многоугольника но только схему звезды, но и схему лзбой, сколь угодно слоглой коггфигурации.

\

'. В работа показано, что с помогло формул (4)-(6) мокко сравнительно просто -21то:сдятз ОКЗИЗадеНТНЫЗ ССПрОТИЗЛОННЯ олзктрлчас::и:-: схем г. их. отдельных участкоз.

В связи. с этим было .с^отел^лггро^дно плавило зквквалег.тк-тоздния, которое математически продстазляется з гиде формулы.

I istn ■ 1 = К 1

-é—- V У (7)

__ ^ Zlï. . 7

.гдэ ¿г U - взаимное сопротивление ме.чду -ой ззтзю качала схемы. (участка) zj -о;: за твы> конца схсмы (учэстка)-

, На основе мзтода расчёта собственных и зза:>мн::х сопротив-лакай разработан способ расчёта ^ог.отясгтад нел?кия в системе згоктроснгбзенгд, для-.чего используется метод налозенца, рэа-лизуо:.^ с гхмадью вкггук2за1Е^х фор:.^-л (4), (5), (5а), (6). лойстгктельно, з схеме с преиззолънкм числом источников (генераторов) с 3£С ELi_, .. "ЕдгДля тока произвольной вс-тви ^ будзм иметь ■

= Ф- + -és— + ч- (s)

где —•. Z.</V - взаимные сопротивления мо.т^у r.a.Â-Егл пз , ген-зратороз i: рассматриваемо Г: вг-ткьз ci .

Разработанные способы зкзлзслоктисования и расчёта ттко-распределения предназначены для решения комплекса технически: задач, связанных с, исследованием как установившиеся, так и переходных pe.™/.'j3. Наиболее рациональном продставляется :-■: соз-глэстное прпмзпенио, "стздполагаздое вычисление матрицы и Z1

В главе разработан условно прямой катод электрического расчёта систем с тяговой .нагрузкой, тагле псасльзувсий матрицу Z1 s обеспечивающий быстра сходимость .решения. Название "прямой" объясняется тем, что в пределах какого цикла расчёт капрЕкекий осуществляется прямым способом по ' конечным щорму-. лам, а не приближённым,-.как ото имеет место в итерационных методах. А термин "условно прямой"'означает, что в конце каждого промежуточного цикла требуется корректировка параметров сети п режима (проЕодамостей, токов.или мощностей) с точки зрения их соответствия напряжениям узлов. Коррекция осуцест-. зяяэтея' по. Енрзлсенпзз

_ хГс 7 О)

где I - номер предзес^укзеЗ коррекции;

2.'(V') ~ обращенная матрицз коэ^ядлонтоз уравнения узловых. напрягониЗ, скорректированная го напрягай® ТГ4" ;

Т - матрица-столбец, элементами которой являются -Л г —

I ¿ = у.; • Е г. »-о есть произведения г проаодккостей генерируттах ветвей па их ЭДС.

ГI имеет опродолённое физическое толкование, это некоторый ток, который протекал бн по генераторной ветви, зклшённоЗ в узел I , в предполозкщш, что = О . в случае питания системы но от генераторов, а от син подстанций (при многостороннем питании) с помецью матрицы I ° мож;о учэсть измененпо напряжения на пилах подстанции вследствие изменения нагрузок в сети, при этом в матрицу будут входить шесто ЭДС £,, напряжения/ Ус .

В этом способе расчёта нагрузки представлены з вядо про-, зодимостей. Но если они заданы в виде токов, то коррекция должна' проводиться по форлуло:

где Т*(1Г1') - матрица-столбец нагрузочных токов, корректируемых по величине и с ;

Z" - обращенная матрица коэффициентов при узловых напряжениях, в диагональные элементы которой не входят проводимости нагрузок (в отлично от матрицы 7.1 ).

Предлагаемый способ (9) и его модификация (10) розлдзулт прямой метод расчёта с коррекцией взаимозависимых параметров сети и регимз, которая достигается проведением единообразных повторных расчётов, природа которых икая по сравнению с итерациями в используемых кыне методах . Зейделя, Ньатона и др. Коричное отлично последних заключается в том, что они дазт значения наигя.лэний и токсэ, удозлетЕсрягцих законам Кирхгофа, только по о:<о:пгнпи итерационного нгсцесса, а пред-лст.егный метод даёт т'Л'.ое рзеоние в каждом цикле расчёта, которое п-здсоргаотся последуго?* корректировке лить з силу того, -гто оно получено по исходным данным, насколько на соог- , ветстЕугцим .вновь полученным значения!.! напряжений. Опыт про-

ведения расчётов по рассмотренному алгоритму подтверядает предположение о быстрой п надёжной сходимости репения. Так, например, для схема с 25 узла:а необходимая точность расчёта обеспечивается, кок правило, за одну-две итерации, в то время как при использовании традиционных методов расчёта установившиеся режимов,. их. количество исчисляется несколькими десятка-га и дахе сотнями. Столь быстрое достижение результата по предлагаемому способу обусловлено соотношением величин прово-димостей нагрузочных, генераторных ветвей и ветвей сети. Суммарная проводимость.генераторных вотвей г. ветвей сети, как правило, кз порядок болъсо проводимостей нагрузок, поэтому 'изменение последних сказквает настолько малое влияние на величину диагональных элементов матрицы "У" и , что у:;:е в результате первой коррекции мы имеем весьма точное значение этих матриц.

Алгоритм расчёта удобен ^ля программирования и характеризуется -хороЕпл быстродействием, которое определяется временем обрацокия матриц:-; V ' . Си обеспечивает на дойный расчёт параметров злектроспаб.т.еккя троллейного лесотрапспорта в строгом соответствии с параметрами движения троллейных лесовозных поездов, что является гарантией .высокой точности расчёта (см. /рпс.1). Ккокно это качество позволяет использовать этот метод как инструмент оценю! других методов'расчёта тегохзас сотен.

3 главе рассмотрена возможность использования версг-.ност-кнх методов расчёта тяговых сетей и сделан внвод о том, что для условий вывозки дрозосикы в силу её, особенностей-наиболее предг.очтителыдлл является применение уточнённого вероятностного метода. Это уточнение, по предлопениа профессора ' В.Е.Розекфельдэ, достигается путём замени математических ожиданий токов действительными средними значениями нагрузок, вызванных отдельными поездами, что позволяет попользовать этот метод для расчёта тяговых сетей троллейного лесотранс-порта даже в случаях, когда количество поездов на участка тя-1 говой подстанции невелико (т.е. не превышает 3-4). При ого реализации нз ЭВМ введена процедура корректировки тяговых характеристик поездов по величинз рассчитываемой средней потери напряжения. Как показали многочисленные расчёта з большинстве случаев для достижения приемлемой- точности оказывается вполне достаточны; проведение одного цикла корректировки.

Сопоставление этого метода с методом сечения графика движения проиллюстрировано результатам расчёта участка одной из ■ магистралей Усть-'1лпмс::ого лесопромышленного комплекса длиной 10 км, которые показали, что различие в определении потерь напряжения и потерь модности не превышает соответственно I и 4 % для одностороннего и 6 и 13 % для двухстороннего"питания.

4. Исследование вопросов организации .я 'технологии погрузки-оазгрузкл троллойтнгх лосо?озтгс поездов

Для реализации идеи электрификации безрельсового лесо-тра!!спортэ необходим анализ технологических возмо-лостеЗ замены автомобильной тяги но электрическую, поскольку рассмотрение проблемы взаимозаменяемости технологий и энергоносителей, а тзкяэ их экономическая оценка нузнн для-правильного прогнозирования масштабов электрификации отрасли.

Представляется очевидным тот факт, что переход лосотрснс-порта с яндкого топлива на электроэнергия возможен, но ого экономические показатели неоднозначны.

Троллейный лесотракспорт предъявляет специфически о требования с точки зрения безопасности проведения погрузечно-раз-грузочшх операций, особе!шо в случаях,, когда речь идёт о внедрении троллейвозов в условиях лесозаготовительных предприятий, которые сооружались с ориентацией на применение автотранспорта.

Контактный провод в кестах.погрузки и разгрузки создаёт опасную зону для работ погрузочно-разгрузочинх механизмоз, которые, э сво:о очередь, могут стать причиной повреждения контактной оотк. Поэтому п главе рассмотрены варианты преодоления трудностей, возникающих в связи с необходкмостьи обеспечения эфТюктг.зкой и безопасной работы в местах погрузки (разгрузки) дрззоеннк.

3 услозиях у.~е-действующих предприятий безопасная и фектпиная технология иогруэочио-рззГрузочных работ определяется, н основном, типом применяемое подъемнс-транспортных механизмов. В глазе показано, что з случае применен::." челасткых-погрузчпков эта,задача решается за счйт использования ыз троллейном лесовозе птгшгового токосьёмного устройства спец::.',.ть-ной конструкции, разработанного на кафедре электроэнергетики

лесных комплексов. ШГШ. Оно выполнено на уровне изобретения и зарегестрпровано в государственном реестре согласно заявке II 467790 3/31-11 (053367 ).

Это устройство имеет поворотную раму с приводом поворота, которая сьабкена продольными направляющими с установленной на них кареткой со штангами, также вмещай привод перемещения. Возможность изменения полокеняя каретки и поворотной раш позволяет располагать платформу транспортного средства с грузом на расстоянии 6-10 метров от контактных проводов и производить погрузку-разгрузку с соблюдением необходимых мер безопасности и без отключения поезда от контактной сети.

При использовании на погрузочно-разгрузочной площадке консольно-козловых кранов безопасность работы такте мо.-ет . вполне обеспечена с помоцыз указанного токосгёмного устройства. При отом подъездные пути троллейного лесовоза должны располагаться под консолями крана, а контактные провода - за пределами зоны его работы.

Если погрузка или разгрузка осуществляется козловыми (например, типа.ЛТ-62) или мостовыми кранами, то в качества возможных вариантов организации технологического процесса погрузки-разгрузки мозсет быть предложено оснащение троллейвозов устройством- д;л самологрузки, а :акгэ использование тракторного толкателя или большегрузных челюстных погрузчиков. Возможность и эффектинкость гл пр:и.:енен;1Я анализируется в главе на примере участка Карапчанская ЛПБ - склад межсезонного хранения хлыстов Ш0 "Усть-Нлимский .ИХ" путём рассмот-ренля различных.приемлемых для реализации технологических схем в связи с предполагаемым внедрением троллейного лесо-транспорта.

Поток транспортируемой с Карапчакской ЛПБ древесины образован потоком транспортных средств, вывозящих хлысты по маршруту Карапчанская ЯШ - Еаргл раскрякёвки хлыстов в объёме 851 тно.м3 и потоком транспортных-средств по перевозке древесины по линии Карапчанская ЛПБ - склад в объёме 142 тыс.м3 а год.

Поскольку исходный объём перевозимой дровеспны является неизменным для любого технологического варианта, то в качестве показателя эффективности технологичйских ироцессоз погрузки-разгрузки приняты суммарные денежные затраты по всему ком-

плаксу работ:

3 - 4- Зг. ■+■ З3 -t/z 3 СИ)

где Зх - затраты по роботам на КШБ, руб ;

Зг. - затраты по работам на складе межсезонного хранения хлыстов, руб ; ^ 3S - затраты по транспорту леса, руб ;

¿3 . - затраты по дорачной составляющей, учитывающей ^ различия в протяжённости транспортных путей для различных технологических схем. Затраты по работам'на КЛПБ и складе зклклают капитальные затраты на погрузочное п.разгрузочное оборудование, на его работу и простои погрузочно-разгрузочных и транспортных средств, а такке затраты на строительство ЛПБ и склада, зависящие от типа иогрузочно-разгрузочных средств. Еходядая з них составляющая доропных затрат учитывает величину затрат на транспортные пути погрузочно-разгрузочных средств, устройство подзтзбельннх мест и т.п._

В связи с необходимостью анализа огромного количества вариантов технологических репеннй была разработана программа расчёта для SB'.I (автор доцент Захариков З.М.) з соответствии с методическими рекомендациями профессоров Алябьева В.И. и Редькина А.К., которая позволил? осуществить псиск оптимальных параметров процессов по числу машин, их эксплуатационных по ко за теле Г:, типов ма'лин, ре.тл-лов их работы с целью всесторонней оценки использования различных технологических средств как для автомобильной вывозки древесины, так и троллейной ле-совызозки.

' При анализе рассмотренных вариантов взаимодействие погрузочно-разгрузочных и транспортных средств представляется как система массового обслуживания (ОТО). При этом согласно общепринятым рекомендациям поток транспортных срздств, прибывающих на погрузку (разгрузку) к i (Tf) погрузочным (разгру-сочным) средствам, полагается стационарным пуассоновским по-токем. При это.'.: интервалы менду прибытиями транспортных средств в CMC приняты распределёнными по показательному закону, а время их обслуживания - лэ закону Эрлзнга с значением показателя К в функции распределения, равны?.! числу элемен-: эз, составлявших цикл обслуживания. Исходя из этого для СМО

с одним входящим потоком и ^(п) каналами обслунивания показатели йуккцнопироза'ая СГ.'О определяются по известным фор.\гу-лам. Интенсивности обслуживания транспортных средств_/••<,1-определяется в кандом случао на основе анализа конкретной операции технологического процесса. Например, для случая са-иопогруяагодихся транспортных средств зремя цикла

где - время на открытие коникоз, мин ;

±ро - время на растаскивание троса и охват пачки петлей, мин ;

- время на накатывание (скатывание) пачки, мин.

Аналогично по известным формулам определяются значения и п для случаев использования кранов, челюстных погрузчиков п т.д.

Алгоритм, реализованный в ЭЗМ-программе,позволяет проследить влияние любого из варьируемых параметров на эксплуатационные показатели машин и определить параметры эффективной организации работ.по комплексу операций в рамках каздой пз рассматриваемых технологических схем.

Проведённые расчеты и их анализ показал, что в условиях Усть-Илимского ЛПК применение троллейных лесовозных поездов даёт определённый технико-экономический эйект по сравнения с автовпвозкой как при использовании оборудования для само-погрузкп, челкстиых больпегруэннх погрузчиков, так п средств, обеспечивающих бесконтактноа перемещение троллейных порздоз в местах погрузки-разгрузки. К числу таких средств, в порвую очередь, можно отнести тяговые транспортёры, дополнительный двигатель внутреннего сгорания,на троллейвозе и электромеха-кичеекке аккумуляторы, позволяющие помимо задачи бесконтактного перемещения тролло&юго псозда реш:гь задччу резкого повышения экономичности работы, тяговых двигателей.

Б глава дан анализ средстз бесконтактного перемещения троллейных лесовозов п сделан вывод о том, что их'прпмонение является при определённых условиях вполне оправданным, ток как при их рациональном использовании обеспечивается общая экономическая эффективность процесса "погрузка - транспортировка - разгрузка". При отсутствии контактного провода на по-

грузо-разгрузочншс площадках троллейные поезда мо:гно применять ■в рамках традиционных технологических схем, разработанных для условий действующих предприятий, использующих автомобильный лесотранспорт.

Преодоление трудностей, связанных с обеспечением безопасной работы в местах погрузки-разгрузки троллейных лэсоеоз-нкс поездов,проце всего достигается в условиях вновь проектируемых предприятий, так как на стадии проектирования- за счёт выбора соответствущкх погрузочно-разгрузочных средств п расположения подъездных путей лзгче всего обеспечить продвилонпз троллейных поездоз без их отхода от контактной сети з местах погрузки-разгрузки с соблюдение:.: надле::сацкх мер безопасности.

Прг-монепке любого из перечисленных в глазе способов безопасного и эффективного проведения погруэочно-рззгрузочшк работ па троллейном лесетрзнспорте, естественно, в ка::сдо:л конкретном случае нуждается в предварительном технико-эконс-мпческсм анализе, который :.:о;:-:ет быть достаточно наде.тяо и бистро проведен на основе расчётно-:.:етодкческ::х средств и материалов, представленных'з диссертационной работе.

о. Те/н'нко-экономичссная оганк.? реактивности

Т^ОЛ.-.РбТгОГО ЛдССТЗЗКОГО'ЗТЯ

Эффективность работ;; троллейного яесстрспспортэ обоспе-—:ваотся за счёт общеизвестных препмуч-эстз электротяг::, большой производительности-троллейной лосовывозкп, уменьшения удельного расхода энергии на двпкеппз л отказа от пепользоза-нпя дидкого топлива, средстз его доставки и хранения, а такпз за счёт улучзеипя условий труда и благоприятного решения экологических задач. Недостатком- электрифицированной вывозу является необходимость сооружения систем внешнего п внутреннего электроснабжения, что отрицательно скажется на экономических показателях вывозки древесины. " "

• В сеязп с этим потребовался технпко-зкономичзс1сий анализ возмогшего применения электротяги в лесной промыплэнпости. Он проводился на основе разрабста;шой (по заданию Технического управления Нинлеспрома СССР) Ш ""етодпге техязко-эковэаг-ческой оцездз эффективности троллойзюго лезотрсцсаортз", которая была согласована с ШШЕаЭ п реализована л црограымэ для

— за —

ЭВМ, что позволило получить расчёт по 1003 вариантам исходных условий.

К расчёту сравнительной эффективности бил принят азто-\ поезд КрАЗ-255.1 с роспуском ГКБ-9383 п троллейный лесовозный поезд такой ко грузоподъёмности (23 т), оптимальные параметры которого были выбраны на основе специально разработанной методики обоснования парзмотроз новой лесотранспортной техники (авторы А.И.Андреез-Тзердов и Е.М.Чкичонко). Грузоподъёмность двухкомплектного троллейвоза была взята такта равной грузоподъёмности автолесовоза (53 т) с суммарной моцностьаэ тяговых электродвигателей 333 кЗт.

Удельный расход электроэнергии и скорости движения троллейных поездов были рассчитаны ШЛИ, а жидкого топлив- для автолесоьозов специалистам ЦШПП.'Э.

Сметно-фшансовый расчёт системы внутреннего электроснабжения был произведён нэ основе типовых смет, разработанных институтом Мосгортрансниипроект.

Тяговые расчёты подтвердили скоростное преимущество троллейных поездов по сравнению с автопоездами: сменная производительность троллейвозов оказалась выше производительности автопоездов на 17-36 %. Приведённые затраты, рассчитанные для этих значений производительности, позволили вести сопоставление автомобильной :: электротяги дяя ртзлпчкых условий лесовывозки.

Анализ полученной зависимости приведённых затрат от величины грузооборота магистрали для однокомплектных лесовозов показал, что привэдёшгые затраты при электрической тяге меньше аналогичных затрат автотранспорта, начиная с грузооборота 200 тыс.м3 в год и выпе. -

Было так.-«! установлено, что с ростом расстояния зывозки приведённые затраты для обоих видов транспорта возрастает линейно, по с увеличением расстояния зывозки растёт разница между значениями затрат, причём при грузооборотах 233 тыс.м3 и более - в пользу троллейных лесовозных поездев. Это объясняется тем, что с увеличением рассюяния вывозки растёт доля . времени нахоздзния лесовоза в движения, что в луч-лей степени сказывается на. экономических показателях троллейвозов. Сто-пень улучшения этих показателей оказывается достаточной, чтобы компенсировать экономические потери на электрификации до-

рога.

Эффективность троллейного лосотрансаорта сбеспочигаотся за счзт'судэстзенкой экономии эксплуатационных затрат. Заметим, что содер.^".;:е г. эксплуатация подвижного состава - самая крупная статья спсплуатадпокакх расходов: у автопоезда сё удельны" вес превышает 60 а у троллейвозов достигает 51 %. Экономия по это:": статье и определяет, в основном, эффективность троллейного лосотр.-:«-лорта. Расчёты показал::, что эксплуатационные затрат:: »х- ото": статье дли троллейного транспорта меньше, чем у автомобильного из 07-35. G

Второй по значимости статей затрат является содержание и эксплуатация гара~лого хозяйства, которая такта ооэспечпза-ет обдуо экономна Э2:сплуатгца0!п!ых затратдля.троллэпзозсз.. Расходы по энергохозяйству загпггавт з обдем комплексе эксплуатационных оатрат сравнительно небольшой удсдькнй дсс аз-iô %)\ .'.

Степень изменения состагсагцих эксплуатлдюкыс: затрат у аптсмобиля и троллайгоза' рэзяпчнао. Расходы на гадкое топливо для автсдсездз пройЕают. расхода па элептроЭЕоргда для троллейвоза по леем расстояния:,: вывозки з 2-3 раза.

3 деле:.: с увеличением грузооборота дороги 'и расстояния гывезкд эконс:.пл тзкудих затрат для троллейного лесотранс-дорта увеличивается..

Анализ изменения кдпитальн:п: злоээппй показал, что для всех вариантов меньшей капиталоёмкостью обладает азтомобиль-:нгй трмспорт, :-:о с увеличением грузооборота дороги разница кезяу уделыпи.с: капитальными злояек'ь-.х: по цмдам транспорта всё з большей степени.сокращается.

1Ъ:-:п:ка-;:со:-:о:лг;ос:гле расчёты свидетельствует. что с • увеличением крутизны уклоноз дорог зона эффективного примз-нония троллейвозов расширяется за счёт болео знсских скоростей и производительности троллейных поездов. Лея троллейной тяги когзго предусматривать з проектах лесовозных дорог болео тят-ёлне по условпягд продольного профиля параметры и в первув очередь руководящий уклон и максимальный подъём, что монет дать болызув экономно капитальных и приведённых затрат, так как удельный вес дородной составляющей з суммарных затратах кагдого вида транспорта достигает 70-75

Для двухкомплектных поездов, как и одноксмплвктнкх, соотношение ' приведённых и эксплуатационных затрат определяется, в основном, грузооборотом- Равнозеллкость приведённых затрат у двухкомплектных поездов (трслле'псго и автомобильного) наступает позло, зона эффективного применения, двухкомплектных троллейных поездов начинается с грузооборотов 400-500 тыс.м3 в год.

В главе дан ориентировочный растёт возмоеных мэсттгабов . использования тполлейного лесотоанспорта в лесозаготовительной промышленности, которые определяются зоной ого эффективного применения. Анализ всей совокупности лесовозных автодорог и их характеристик явился исходны.! этапом для репения поставленной задачи. В результате установлено, что из 852 дорог круглогодового действия предприятий Ыпнлеспрома СССР в зону экономически эффективного внедрения электротяги входит 155 автомагистралей, икапцих грузооборот не менее 200 тыс.м3 в год. Электрификация. 89 дорог Сиз 155-ти).затруднена в ближайшей перспективе из-за га удалённости от источников электро- . энергии или нецелесообразна кз-за сравнительно малого срока службы (менее 2Э лот). Экономическая оценка остальных 66-ти дайствующих магистралей, ка долю которых приходится около 25 % перевозимой древесины в масштабе Канлеспрома СССР, свидетельствует об экономической целесообразности их электрификации, так как за счёт'экономии эксплуатационных затрат срок окупаемости капвложений не превысит нормативного значения. Отобранные,из указанных 66-ти дорог.17 автомагистралей первоочередного внедрения со средним грузооборотом 639,6 тыс.м3 в год будут иметь■наименьшие удельные капитальные влохения со сроков их окупаемости 3,7 года.

Экономическая оценка электрификации 16-ти перспективных автомагистралей,в районах ГЗС Сибири (строящихся и проектируемых) показала, что применение троллейного лесотранспорта в-условиях этих дорог будет особенно эффективно: срок окупаемости капиталовложений на их электрификацию не;превысит 2-3,5 лет.

В итоге, согласно расчётам, электрификация 62 автомагистралей (66-ти суцесгаусщах и 16-ги перспективных) обеспечит вывозку на электротяге свьпе 30 % Есей древесины, перевозимой в масштабе министерства по дорогам круглогодового действия;

потребует серийного изготовления около 23Q0 троллейных лесовозных поездов, высвободит ежегодно 120-153 тыс.тонн дизельного топлива, потребует 0,-1-0,5 млрд.кЗт.ч электроэнергии в год, высвободит 10-13 % персонала, занятого на лесотранспорт-ных работах, уменьшит "списочный состав лесовозных поездов на 30-35

В главе дана такзе технико-экономическая оценка возмоя-ного применения троллейного лесотранспорта э условиях ПЛО "¡.'езоньлес". Её рззультатн убедительно свидетельствует о целесообразности создания троллейных лесовозных поездов псвы-пенной грузоподъёмности 45-60 тонн, внедрение которю: будет означать переход но новый уровень развития магистрального безрельсового транспорта, обеспечивающий значительное улучшение его технико-экономических характеристик.

В глаге разработан алгоритм расчёта оптимального 'реткмэ дзи:;:о:1пя троллейного лесовозного поезда. Оптимизация решила движения заключается э поиске наилучшего варианта сочетания скоростных, энергетических и стоимостных параметров транспортирования древесины для условий конкретной лесовозной дороги. В качестве критерия оптимизации избран г.ан-па.тм текущих затрат, посколь::у задача поиска оптимального режима дзпг.ения поезда сформулирована з условиях имеющейся неизменной производственной структуры - дорога, её обустройство, содержание, ремонтные модности,.энергетическое хозяйство и т.п.

Используя у~.е- известный. подход для решения аналогичной задачи на ."елезкедорегнем транспорте.'целевуп) функцию с учётом выделения энергетических затрат представим з виде

Ср ==. (CjTj ч- Со А р") — min , (12v где Ср - суммарные эксплуатационные затраты на один рейс поезда, р/рейс;

Су - удельная расходная ставка на двияепиз поезда без учёта энергетических расходов, р/ч движения поезда;

С з — удельная расходная ставка по энергетическим затратам, р/кВт.ч расходуемой энергия;

Тд. - сремя движения поезда за один рейс, ч;

-Ар - общий расход электроэнергии за один, рейс, кВт.ч.

Посла дифференцирования выражения (12) и приравнивания нули производной получим "■"' • '

(jáA.) - -с- .'

• 4 ИТ j cur - — ? - ^3)

т.е. оптимальным будет такой репам поезда, при втором пролз-аояныз стг- Суду? осаЕакоаьаа для всех учас?коз дорог/, г раз--ними отнс~ш:п1)

3 случае, если задано сбцэо время дЕ:и;.зк;:г. поезда по зо с Л дороге, то выраг.онпз (13) теряет а условие (12)

сводится :* отасглапа минимума обдого расхода скоргдк по т-сем участкам дороги

->. - m¿M • Di)

¿ = ~

Исходя из условия (14) и применив метод неопределённых множителей Лагра:-1т.а, получим, что при заданном обдом времени ыаи-зыгоднеп-лим будет такое распределение времён хода по участкам, при котором производные от расхода онорггл по зремепл одина- • козы'на кэ.тдом участке.

■ Рассмотренный способ пеломен з основу алгоритма расчёта оптимального реки.ма движения.троллейного лесовозного поезда, который водел составной частьа блока тягового расчёта ебцей схимы модадироззкия рис.1. С дельз упредок-^ рззлиаацил зтого алгоритма ян осЕОзе многочисленна экономических расчётов были получек: зависимости кекду'Ср/с, п основными факторам, злпякдими ка его зелпч::ну, к чпелу которц-: относятся тип ТЭД, грузооборот Д • г протяжённость дороги (рис.2).

Расчёты оптимальных рвкимэз дз^екяя троллейных лесовозных поездов з условиях ЕЛО' "Клгтлсклае" и Ш10 "Иезеньлос" показали, что оптимальные скорости не более, чем зга 7-IC £ отличается от значений, получаемых на самых скоростных тяговых характеристиках поездов при условии соблюдения ограничений, накладываемых па тяговые и тормозные режимы. Столь малое отличие з скоростях практически не сказывается на экономическом результате, что позволяет рекомендовать эти режимы как наиболее близкие к оптимальным с -экономической" точкк зрения.

5

ч

NÍ

§

Ч S"

I

fe

■S

S

§ «s

I

о

fi

_ С) ,43-

6. гзсчоткы0 тгезулугатп ::сследов.ан;:я

сподста T?o.-v;ffnoro лрсотг-янспоптз '

3 1963 г. по указанна Технического управления '¿пнлесбум-прома СССР Московским ЛТК била разработана целевая программа научных, проектных и производственных работ по создания экспериментальна образцов троллейгпп: лесовозных поездов. Она била согласована с организациям-соисполнителям;' и утверждена первым заместителем !.'.и;:::с?ра 4.02.83 г. 3 рамках указанной программа бил создан экспериментальна'? образец троллейного лесовозного поезда T;.".-Z9 грузоподъемностью 18 т. 3 его проектировать :: изготовлении принимали участие '¿ТТЛ, Г:и1-ролестрапс, Киевский завод электротранспорта и Усть-Илпмскпй ЛПК. Поезд Т.'Л-Ю бил сснацён тяговым электродвигателем типа J3-2I0A3 моглостьэ ПО кВт. Образец посмел тягово-энергетичес-, кие испытания в г. Братске па Братском ЛПК з летний и з/л-чий i периоды (з том числе и при-температуре -53 °С). Итогом его исч питаний явлюсь то, что била доказана возможность и целесооб-1 разность разработки конструкции троллейного лесовозного поез- , да поызизпной грузоподъёмности на оспозз базовой модели грузового троллейбуса КТГ-2. Поэтому в рамках научно-исследовательской работы по хоздоговору с ПЛО "".езоньлес" и обзодкнег-исм ВИСбумлром бнл создан экспериментальный образец троллейного лесовозного поезда грузоподьомностьз 33 тон::. Конструкция поезда разработана по просг.ту ."ТТЛ с участием БгИйгзагоностроо-ния и троллсйбуслого парка 3 Сг. ;~осгла). Троллейный тягач поезда создан на базе грузового троллойбуза К7Г-2. 3 отлично от последнего тягач ;".:зст две зад:-:::о ведущие оси (с ус^тенны-ми россорами) с приводом от тяговых электродвигателей ДК-21ЭАЗ суммарной мощностью.2x110 кЗт. .Разработанная схема силовых целей л целей упраалзния обоедочиваот з троллейном ре~^п.:о одно- ' временную работу обоих ТЭД. ,3 автомобильном рэглмз поезд при- ' водйтся в дзиг.енле карбюраторным Д5С модели К\3-~2СА мэщно-сть:э 71,4 кВт. Аппаратура управления тяговыми двигателями размещается в электрокару, установленном го кабиной водителя. Токоприёмники рассчитаны на питание двух 73J и установлены таким образом, чтобы но возникало помех при производстве погру-зочяо-рззгрузочнше работ.

В ходе испытаний поезда были определены его тягово-зяер-гетнческие п динамические показатели. Програ:,с.».а испытаний предусматривала определений времени разгона до скорости выхода на безреостатную характеристику ТЭД, установившейся скорости, величины тормозного пути п максимального замедления при рабочем тормоменип, удельного сопротивления двн;г.ениэ, максимального тока поезда, проверку качества коммутации ТЭД, определение удельного расходз электроэнергия на движение и измерение со-протизлекия изоляции высоковольтных и низковольтных цепей относительно корпуса поезда.

Испытан:^ проводились с участием группы специалистов ВгЕНзагоноотроения с использованием стандартной контрольно-измерительной и рзгистрпрутзцей аппаратуры по методикам, разработанным совместно ISZTA и 5НЗЗ на основе таюзше методик, используемым при проведении.испытаний троллейбусов и л-зеных трзнсаортшз ма'лин.

Результаты проведённых испытан;:!: экспериментального образца троллейного лесовозного поезда грузоподъемность::) 30 т отра-ены s Акте ксмисспп (предстзвлзнном.з Грнломе::::;: к диссертации). Комиссия считает-предъявленный образец зидзряаклим испита кия: поезд пригоден к эксплуатации на лзсоесзпкг: дорога:-: с асфальтным и ботонным покрытием с уклонами до 70 i«npa максимальной грузоподъё:.тюоти 30 тонн. Комиссия рекомендует выпуск установочной оорни троллейного лесовозного пег;,да указанна": 1грузсдодьё.'~"ност:: на основе двухдвпгатольного электропривода мои:ност:-о 2::110 :3т с использованием базовой модели грузового троллойСусз с учётом црэдлояезшц комиссии по сс-вор-панствовз:-. ::;з коне тру кцип поезда.

■ Обработка осц:мтлограмм, ош-тцз: з ходе испытаний, позволила получить численные зпачо;;кя удельного сопротивления дзи.^-кпю vr„ при соответстзуэцих значениях средних скоростей v , Эти знзченля были использованы для нахоздежы! регрессионной зависимости игс. — j (ь-) з виде полжома второго порядка. Репрние этой задачи проводилось с помецью программы RE&RAA' пакета прикладных программ "Еланэкс" ("30. С сё помоцыз была получено зависг.мость — f для троллейного лесовозного псозда грузоподъёмностью 33 т в виде-глг0 -iijü -:- С, 11Л ъ- + + o,oiS 1-г, которая п была использована з дальпэйлзм в тягево-онергетичаских расчёта::. . '

Результата испытаний экспериментальных образцов троллейных лесовозных поездов позволили на основа сопоставления оценить достоверность расчётных результатов, получаемых с помогла разработанных в глазах 2 к 3 алгоритмов :: программ тягово-экзргетическдх расчётов. Сравнение экспериментальных к расчёт, пых значений дало подтверздаяие обоснованности тех теоретичес ких допущений, которые лежат в основе предложенной методики тягозо-эяергетичоскдх расчётов.

Расчёты показали, что использование тяговых злоктродвиг; телей Ж-211Б (мощностью 150 кВт) вместо ТЭД типа JK-2IÖA3. | (мощностью 110 кВт ) позволит увеличить скорость поезда 2 cpe¡ нем на 15 %, а такго сообщит способность преодолевать подъела в грузовом направлении до Ш % вклэчительно поезду грузодода ёмностьв 30 тонн, до 60 - поезду грузоподъёмностью 40 т. в до 50 55. - поездам грузододьёмностыэ 50-63 т. Результаты рас-4 чётоз, подкреплённые результатами испытаний созданных в НИИ ; экспериментальных образцов, подтвергдают возмояность и целесообразность разработки конструкций троллейнкх лесовозных поездов повышенной грузоподъёмности на осново электрического ! привода с троллейбусными тяготами электродвигателями, серийно выпускаемыми отечественной проилвленностью. Использование накопленного опыта расчётные и экспериментальных работ позволит избежать оппбок к конструктивных недостатков, выявленных в ! ходе испытаний экспериментальных образцов троллейных лесозо-' зов.

Одной из ванпэйпдх задач при создаю::: троллейного лесо-, транспорта является определение расстояния 'кегду тяговыми: подстанциями, от которого во многом зависит стоимость систем электроснабжения и затраты на её сооружение.-В главе приводе; ны результаты расчёта расстояний ме.тду подстанцмэ.я для ycnoi з::й Северо-восточной магистрали ПЯО "Мезаньлес". К расчёту был принят контактный провод ПКСЛ-85/1Ю и усялиэаюссе провода ггарк:-; A-I23.. Полученные -зависимости средних потерь капрянй ней в сети от шик тяговой подстанции до токоприёмников доез-доз при их движения под током ÙVZ от расстояния ¿ показывают, что расстояние иежду подстанциями мокет быть выбрано, ■ в пределах 8-10 юл. при номинальном напряжении ÜM = 633 В и 12-12 км при 1/и = 1200 3 как при одностороннем, так и двухстороннем питании..

Эти зависимости дают возможность оценить' влияние измзнэ-■ ния интервала между поездами на допустимуи величину расстояния меяду подстанциями: изменение интервала в диапазоне +25 % меняет это расстояние ориентировочно в диапазоне +10 %. При этом средняя потеря напряжения А У/с не провисит -15 £ номинального напряжения на шинах тяговой подстанции в-нормальных-' реяпмах работы и 25 % в вынужденных режимах.

Как уг.е отмечалось визе, с ростом грузоподъёмности поездов мояаго достичь заметного снижения удельного расхода энергии на их двикение. В связи с этим в главе представлены результаты тягозо-знергетических расчётов, проведённых для ле-созознкх поездов грузоподъёмностью от 30 до 60 тонн для трёх лесовозных магистрзлей: Баргузпнской ГСД 1Ш0 "Забайкаллос", дороги Карапчанская ЛПБ - Е'гргаа раскряяёзки хлыстов Усть-Илнмского -ШК и Соверо-Зосточной магистрал: 1Ш0 "Ыезеньлес". Расчёты показал::-, что увеличение грузоподъёмности поездов с 30 до 60 .тонн даст экономию удельного расхода энергии (на I т-км перевозимой древесины) с учёте:.: эсТбс-кта от рекуперативного тормокения на 20-30 что является мощным резервом экономии энергия на лесотранспорте. .

• Проведенный в глазе анализ результатов расчётно-эксперп-ментэльннх исследований .подтверждает правильность тех показателей г. параметров троллейной лесозывозки, которыа были зало-лены з технико-экономические расчёты, что даёт уверенность в справедливости техкико-эконЬмического обоснования применения троллейных лесовозных поездов на вывозке древесины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ■

Комплексное исследование научно-технической проблемы, имевшей застое- народно-хозяйственное значение и направленной на повышение эффективности работы лесотранспорта, позволило получить следующие основные новые положения и результаты:

' I. Совокупность объективных тенденций и условий рззвития энергетики и транспорта страны и лесного комплекса в сочетании с преимуществами, которые заключены в использовании электрифицированных мапин, даот полное основание для пересмотра существувщей структуры транспорта древэсины за счёт внедрения наряду с автолесозозами нозого вида-транспортной техники -

троллейккх лесовозних поездов. Применение троллейного лесо-транспорт.-; открывает новые возкояности -для повыаения производительности лесовозных поездов, экономии'энергии на лесо--транспорге, улучшения условий труда, решения экологических задач в отрасли и уг.анътения её зависшлостй от нефти.

2. Полученные а результате исследований данные, разработанные метода, алгоритмы и прографи расчёта предназначены для решения многочисленных вопросов, связанных с анализом вновь разрабатываемых конструкций троллейных лесовозных поездов и их последущей эксплуатацией. Разработка новых и корек-тировка существующих расчётных методов и их алгоритмизация была продиктована необходимостью учёта специфических условий лесоаывозкк, которые суиаствонно отличаются от условий работы электротранспорта других отраслей народного хозяйства.

С этой целы) в диссертации:

- разработан алгоритм, реализующий метод установившихся скоростей и оббспочивазпций надёжную сходимость итерационного способа решения нз ЗИЛ задач тягового расчёта троллейных лесовозных поездов во всём рабочем диапазоне установившихся ре* «мов их движения;

разработан способ получения тяговых и тормозных характеристик троллейных лесовозных поездов в пироком диапазоне регулирования возбуждения тяговых электродвигателей и питаэ-цего напряжения, чем обеспечивается автоматизация проведения иг ЭЕМ многовариантнше расчётов при анализе ре килов работы троллейных поездов с учётом ограничений, накладываемых на реяим их двжгения;

- разработан способ стохастического моделирования лесовозных дорог, позволяющий синтезировать профили дорог региона, представленного дорогой - прототипом, и вести анализ режимов двишжя троллейных лесовозов для условий, характерных для данной местности;

- продло.г.зн метод я получены универсальные расчётные выражения для определения собственных и взаимных сопротивлений в электрических системах произвольной конфигурации и принцк-пиально лабой сложности;

- показано, что общеизвестная в электротехнике формула преобразования многолучевой звезды в эквивалентный многоугольник является част;ым случаем выведенной форели для расчёта

взаимных сопротивлений;

- сформулировано правило эквивзлентирования и на основе предложенного метода расчёта собственных и взаимных сопротивлений разработан алгоритм вычисления эквивалентного сопротивления электрической системы или её участка и алгоритм расчёта токораспределе.чия, которые реализованы в программах для ЭВМ

в виде соответствующих блоков, используе!.щх при расчёте как установившихся, так и переходных рэ:?нмов электрических систем;

- предложены две модификации прямого способа электрического расчёта систем внутреннего электроснабжения троллейного лесотранспорта с коррекцией токоз поездов в зависимости от величины напряжения на токоприёмниках поездов, обеспечивапдие зысскуз точность тягового расчёта троллейных лесовозных поездов зо взаимосвязи с режимом работы системы электроснабжения з рампах метода сечения графика движения;

- с его дсмсдьго на основе сопоставления установлено, что из вероятностных методов наиболее предпочтитетьккм является применение уточнённого вероятностного метода профессора З.Е.Рсзоылсльда, сбеспечиващего необходимую точность расчётов электроснабжения троллейного лесотранспорта при отсутствии графика движения лесовозных поездов;

- разработан алгоритм и получены с-гяптрические зависимости, псзволязсдне^ресать практические задачи, связанные с выбором оптимального ре~'.мз дзп.т.екия троллейных лесовозных поездов, а также оценивать целесообразность мероприятий, :ц.*сд>— цих цельэ увеличение скорости поездов илз екпкекие расхода энергии на пх движение.

Предложенные методы и разработанные расчётные алгоритмы, состазлшпиз основу методологии технико-экономического анализа троллейного лесотранспорта, могут служить нэдеяным и оперативным средством выбора наиболее целесообразных вариантоз на стадии проектирования электрифицированных лесовозов и их систем энергоснабжения, а также обеспечения рациональных режимов пх работы в процессе эксплуатации.

3. Предлагай!,из в работе расчётные метода и алгоритмы универсальны и могут быть применены для репения научно-технических задач, связанных с анализом режимов электричесгсих еноте м других отраслей народного хозяйства, о чём свидетельствует накопленный огыт их использования:

- на основе метода расчёта собственных и взаимных сопро* тавланий в Ленинградском политехническом институте им.М.И.Калинина проводился анализ динамической устойчивости ряда энергосистем Советского соиза;

- алгоритмы и программы, реализующие способ эквивалента* рования и токораспределония, использовались в в/ч 25840 для расчёта токов трёхфазных и несимметричных коротких замыканий в системах электроскабкения ряда объектов Министерства обороны СССР, в том числе и космодрома Байконур. По результатам этих расчётов. осуществлялась корректировка параметров срабатывания устройств автоматики и релейной защиты в связи с развитием электрических систем указанных.объектов;

- предложенный способ расчёта собственных и взаимных сопротивлений был положен в основу алгоритма и программа расчёта установившихся режимов систем электроснабжения предприяти! лесного хозяйства.

4. В работе рассмотрены технологические аспекты применет кия троллейного лесотранспорта, показана технологическая возможность замена автомобильной тяги на электрическую и доказана технико-экономическая целесообразность такой замены.

Установлено, что выбор способов безопасной и эффективной технологии погрузочно-разгрузочных работ определяется типом применяемых подъёмно-транспортных механизмов. В случае применения челэстных погрузчиков и консольно-козловых кранов эта задача решается за счёт использования на троллейном лесовозе штангового токосъёмного устройства .специальной конструкции, разработанного кафедрой электроэнергетики лесных комлексоз

позволяющего расположить контактные провода на расстоянии не каяее 8-10 метров от зоны грузозахватных устройств. Если погрузка или разгрузка осуществляется -козловыми или. мостовыми кранами,. возникает необходимость использования в условиях действующих пре.дприятий способов бесконтактного перемещения тролязйнш: поездов в зоне погрузки-разгрузки (т.е. с отходом от контактной сети), в числе которых наиболее простым и доступным на сегодаяиний день является применение тягового транспортёра или оснащение тягача дополнительна: двигателем внутреннего сгорания, а также электромеханическим аккумулятором.

В условиях проектируемых предприятий задача достижения •безопасности погрузочно-разгрузочных рабст проще всего-решается на"стадии проектирования за счёт выбора соответствующих погрузочно-разгрузочных средств и расположения подъездных путей таким образом, чтобы обеспечивалось продвижение тролей-ных поездов без их отхода от контактной сети в местах погрузки-разгрузки с соблюдением надлежащих мер безопасности.

Технико-экономическая оценка любого из способов может быть достаточно надёжно и быстро проведена на основе расчёт-ко-методических средств и материалов, представленных в диссертация. '

5. Определены зоны и масштабы эффективного применения троллейных лесовозных поездов с целью последующего решения вопросов организации их серийного изготовления я внедрения. Установлено, что. эффективность троллейного лесотранспорта по критерия (линимума приведённых затрат обеспечивается за счёт экономии эксплуатационных расходов и определяется, в основном, грузооборотом дороги. Дяяоднокомплекткых поездоз приведённые затраты при электрической тяге, меньпе аналогичных затрат автомобильного транспорта, начиная с величины 100-200 тыс.м3 в год, а для двухкомплектных соответственно 400-500 тыс.м3 в год. 3 эту зону входит 155 действующих автомагистралей круглогодового действия, в том числе 66 со сроком службы 23-30 лет п более. На эти 65 дорог приходится 26 % нссЗ древесины, перевозимой г.о автодорога:.! круглогодового действия бывзэго 1.!;:нлеспромз СССР. Расчёты показалц, что наиболее эффективным будет применение троллейного лесотрзнспор-та з условиях 16 перспективных азтомаглсталой, проектируемых или строящихся вблизи ГЭС восточных районов страны: срок окупаемости капиталовложений на пх электрификации не превысит 2-3,о лат.

3 масштабе 82 мэгисталой (66-ти действующих и 16 перспективных) электрификация обзспечит уменьшение списочного состава лесовозных поездов на 30-35 %, снизит на 10-13 % численность персонала,.занятого на лесотрэнспортных работах, высвободит сотни тысяч тонн жидкого топлива, облегчлт труд водителей, укеньига загрязнение окружаяцей среды.

6. Техкико-зкономнческая оценка возможного применения троллейного лесотранспорта подкреплена результатами испытаний

экспериментальных образцов троллейных лесовозных поездов, созданных под руководством и прп непосредственном участии автора диссертационной работы:

- поезда ТМ-19 грузоподъёмностью 18 тонн, проектирование и изготовление которого осуществлено сотрудника;,® МДТИ, ЩИ1МЭ, Гкпролестранса, Гипрокоммувдортранса, Усть-Илимского и Братского ЛПК;

- поезда грузоподъёмностью 30 тонн, созданного усилиями 1,'Лта, ПЛО пЫ9зещ.лес",ВГО0бумпрома, ВНИИвагоностроения и Троллейбусного парка 8 г. Москвы.

Испытания подтвердили достоверность расчётных результатов, получаемых на основе излагаемых в диссертации методов.

7. Накопленный в ШЛИ опыт разработки и испытаний экспериментальных образцов троллейных лесовозов позволяет уверент приступить к созданию ухе в настоящее время троллейных лесот вознях по-здон ковнсеядой грузоподъёмности на осиовэ электрического привода с троллейбусными тяговыми электродвигателями серийно выпускаемыми отечественной промышленностью.

8. Проведённые неелэдавания, проектные и экспорименталы! ные работы свидетельствуют о том, что с помощью электротяги мс.тло в кратчайший срок существенно (в 1,5-2 к более раз) увеличить грузоподёмкость лесовозных поездов без увэлпче.'пгя нагрузки на ось, что будет означать переход на качественно новый уровень развития магистрального безрельсового лесотран-спорта, обеспечивающий значительное улучшение его показателей. Прп этом следует особо отметить, что увеличение грузоподъёмности троллейных поездов с 30 до 60 тонн даёт возможность сократить удельный расход энергии (на I т-км перевозимой древесины) с учётом эт/фокта ст рекуперативного торможения на 20-30 что является мощным резервом экономии энергии на лесотранспорте.

9. Предложенные в работе методы расчёта, технические решения к рекомендации били использованы прп проектировании экспериментального электрифицированного участка дороги ">"а-рапчанская ЛПБ - Еирка межсезонного хранения древесины" ТПО "Усть-11дпмскдй ЛПК" в рамках Комплексной программы работ по созданию троллейного лесотранспорта (разработанной по заданию Технического управления Млнлесбумпрсма и утвармдён-:юй заместителем Министра 4.02.63), а такяе при проведении

технико-экономического обоснования применения троллейного • лесотранспорта на Северо-Восточной магистрали ПЕО "Мезеньлес" п на участке "Буферный склад 1Ш0 "Випералес" - Биржа Впзер-ского ЦБЗ".

13. Разработанный пакет прикладных программ тйгово-энер-гетического расчёта и расчёта электроснабжения троллейного лесотранспорта передан в эксплуатацию институту "Гипролес-транс" (а/о "Лесинвест"), объединения!-! "ВНПОбумяром" и "Мезеньлес". Использование ЭВМ-программ позволит сэкономить ресурсы на научные исследования, проектирование п внедрение средств троллейного лесотранспорта.

11. Опыт разработки образцов троллейных лесовозных поездов напел отражение з Инструкции по эксплуатации грузовых троллейбусов типа К1Г, выпущенной ШЛИ совместно с Киевским заводом электротранспорта и предназначенной для пнрокого кру-гз инженерно-технических работников, электромехаников и водителей грузового электрического транспорта страны.

Методические разработки а?тора огранены такие з ряде регламентов и других руководят документов по техническому обслуживания электрооборудования п систем электроснабжения обьектоз Министерства обороны, т.е. получили конкретное практическое использование как в лесной, так и других отраслях народного хозяйства.

12. Разработка я знедренлз троллейных лесовозных поез-доз наряду с позыгеннем эффективности работы лесотранспорта будет содействозать репешпэ ряда других зажнейдих проблем (энергосбережения, сохранения потребления нефтепродуктов, социальных, экологически:;), ждудих своего безотлагательного разрепэкля как на урозне отрасли, так д зеего народного хозяйства.

Перечень печатных работ по теме диссертации Статьи, тезисы докладов, методики

I. Кольниченко Г.П., Улхайлова В.И. Применение Ц31Д для расчёта собственных я взаимных сопротивлений в сложных электрических системах // Науч. тр./ ЛЩ км ''.И.Калинина. - Ленинград, 1968. - .4 291. С. 82-90.

2. Кольниченко Г.И. К расчёту переходных процессов' в системах электроснабжения с помощью ЦЕМ // Науч. тр./ В/ч ' 25840. - !.!.: 1969. - К 57. - С. 66-70.

3. Кольниченко Г.И. Методика расчёта токов короткого замыкания в системах электроснабжения. - Г.1.: В/ч 25840.

- 1970. - СВ 2367/70. - 220 с.

4. Кольниченко Г.'Л. К прямому методу расчёта рекимов электрических систем с помощью ЦВ'.' // Изв. вузов. Энергетика. - 1973. - К 2. - С. 3-7.

5. Пациора П.П., Кольниченко Г.И., Букштынов В.А. Проблемы электроснабжения лесозаготовительных предприятий // Лесн. пром-сть. - 1974. - 2. - С. 12-13.

6. Пациора П.П., Кольниченко Г.И., Букзтынов В.А. К вопросам электроэнергетики лесного хозяйства // Изв. Ьузов. Лесн. яурн. - 1974. - >.' I. - С.. 131-134.

7. Кольниченко Г.И., Букптннов В.А. Способ расчёта эквивалентного сопротивления электрической схемы или её участка

с помощью ЦВМ // Изв. вузов. Энергетика. - 1975. - 1' I. •

- С. 101-104.

8. Кольниченко Г.И., Еукптыков В.А., Савченко А.О. К расчёту мощности компенсирующих устройств в системах электроснабжения // Изв. вузов. Энергетика. - 1975. - К 7.

- С. 129-134. -

9. Пациора П.П., Кольниченко Г.И., Еукптынов В.А. К вопросу алгоритмизации выбора компенсирующих устройств предприятий лесной промышленности нз. основе.ЦЗ.'Л // Науч. тр./ Моск. лесотехн. ик-т. - 1976. - Вып. 73. '- С. 175-177.

10. Пациора П.П., Кольниченко Г.И., Еукптынов З.А. Использование ЭВМ при исследовании установившихся регангов систем электрифицированного оборудования предприятий лесного хозяйства // Науч. тр./ Моск. лесотехн. ин-т. - 1976. -Выл.87.

- С. 105-108.

П. П?7дора П.П., Кольниченко Г.И. К проблеме использования электрифицированного безрельсового транспорта на лэсовы-возке // Науч. тр./ Моск. лесстехп. ин-т. - 1930. - Вып. 125.

- С. 34—«

*' 12. Пациора П.П., Кольниченко Г.И. Проблема электрификации транспорта леса // Научн. тр./ Моск. лесотехн. ин-т.

- 1981. - Вып. 133. - С. 44-47.

13. Пациора П.П.,- Чпнченко E.IÛ., Кольниченко Г.Й., BJ-ков B.'.l. Вопросы эКоктквностп электрификации безрельсового транспорта на вывозке лоса // Науч. тр./ '.'оок. лесотехн. :<н-т.

- 1982. - Вып. 142. - С. 130-135.

14. Лчциорз П.П., Кольниченко Г.;',., Чпнченко , Шптп-•ов Е.В., Федоров 2.В. Троллейвоз в лесу // лесн. пром-сть.

- 1963. - Г- II. - С. 24.

15. Пациора П.П., Кочыгг':энко Г.!!. Снп.т.енле уяелького расхода энергии на безрельсовом лесотранспорте // Науч. тр./ "ос к. лосотех.ч. ия-т. - 1983. - Вып. 154. - С. 39-44.

16. Кольниченко Г."., Пациора H.H. Основы методики и ал-■орнтм расчёта параметров движения троллейных лесовозных по-!Здов // Науч. тр./ Моск. лесотохн. ия-т. - 1934. - В>;п. 157. ■ С. 98-105.

17. Кольниченко Г.И.» Гиков З.М. Разработке способов еродвит.эиия троллейных лесовозных поездов на погрузочно-рпз-рузочкис пунктах // Комплексная механизация к автоматизация ереиостителъиых операция в лесн., дэревообраб., деллшозно-уг.гта. пром-ти: Тезисы докладов Есесовз. науч.-тохп. конф.

V.OCKB4, 16-19 апреля ISo4 г. - У.: ISC4. - С. 27-28.

IS. Пациора ПЛ., Кольниченко Г.'Л., Дрсхслер U.M., Чин-знко Е.". ТролтпРногу лесатрлнспорту - экспериментальное юдрсние // Комплексное и рациональное использование лесных зсурссз:' Тезисы докладов Всесого. науч. конф. - t.taiCK, 1985. С. 121-125.

19. Авербух Е.Г., Кольниченко Г.'.;. Исследование сходи-юти итерационного метода радения задачи тягового расчёта золлойных лесовозных поездов // Науч. тр./ i-'оск. лзеотехн. t-т. - 1986. - Выи. 177. - С. 66-71.

20. Кольниченко Г.И., Степанов A.C. Результаты испытаний :спериментального образца троллейного лесоэозного поезда :-19 // Науч. тр./ Моск. лесотехн. нн-т. - 1987. - Был. 189. С. 55-59.

21. Кольниченко Г.И., Степанов A.C., Чияченко Е.М. Трол-Ппый лзсотрэнспорт: эффективность применения // Лесн. ом-сть. - 1988. - J» I. - С. Г7-1В.

22. Кольнгтчаюю Г.И., Степзноз A.C. Электри£;шпня тран-орта как фактор экономил ТЭ? а других ресурсов п отрасли // '.оренпом улучшении использования топливно-энергетических

ресурсов на предприятиях отрасли: Тезисы докладов Всосоюзн. науч.-техн. семинара. - Еолжск Карийской АССР, 29-20 июня 1283 г. - 1J.: Шнлэсбумаром СССР. - l'JLß. - С. 62-66.

23. Кольниченко Г.И. Анализ я оценка методов расчёта параметров электроснабжения троллейного лесотранспорта // Науч. тр./ Коек, лесотехн. ин-т. - ISS8. - Вып. 230. - С.60-66

24. Зуев С.А., Кольниченко Г.И. Стохастическое моделирование в задачах движения троллейных лесовозных поездов // Механизация и автоматизация пероместителькых работ на предприятиях лесного комплекса: Тезисы докладов Есесоюзи. науч.-техн. коиф. - Москва, 25-27 октября i960 г. - С. 53-55.

25. Кольниченко Г .'Л. Способ расчёта электрического режима тяговой сети троллейного лесотранспорта // Науч. тр./ Моек лесотехн. ин-т. - 1939. - Был. 213. - С. 71-75.

25. Зуев С.А., Кольниченко Г.'Л. Стохастическое моделирование дорог в задачах движения троллейных лесовозных поездов // Изв. зузов. Лесн.. журн. - 1903. -Н. - С. 50-53.

27. Кольниченкс^Г.И. Тяговые характеристики троллейных лесовозных поездов при изменении возбуждения и напряжения тяговых электродвигателей // Науч. тр./ Моск. лесотехн. ин-т.

- 1990. - Вал. 226. - С. I06-III.

23. Кольниченко Г.И., Самоделкин З.А. К энергосбережения через ковуа технику // Зэстник Миклеспрома СССР. -. 1993.

- 9. - С. 9-15.

29. Кольниченко Г.И., Самоделкин В.А. Лесовозный поезд на электротяге // Леон, пром-сть. —..1393. - 24 паля.

33. Кольниченко Г.И. К энергосбережение через новуа технику и технологии // Бумаел. пром-сть. - 12ЭЗ. - 1? 12. - С.3-1

31. Кольниченко Г.И. Способ и алгоритм расчёта оптимальные режимов движения троллейных лесовозных поездов // Нзучн. тр./ Коек. лесотехн. ин-т. - 1991. - Бып. 243. - С. 35-44.

32. Кольниченко Г.И., Лесовой Б.5., Степзноз A.C. Основы с перспективы создания троллейных лесовозных поездов попытанной грузоподъёмности // Науч. тр./ :.'.сск._ лесотехн. ин-т.

- 1992. - Был. 251. - С. I32-III.

53. Кольниченко Г.И. К задаче расчёта оптимальных режимов работы треллейннх лесовозных поездов // Науч. тр./ Моск. лесотехн. ин-т. - 1992. - Вып. 256. - С. 52-59.