РАЗРАБОТКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ДИАГРАММ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ ЭЛЕКТРОВОЗАМИ 2ЭС6 ПРИ ИХ СЛЕДОВАНИИ ПО ТВЕРДЫМ НИТКАМ ГРАФИКА

DEVELOPMENT OF ENERGY DIAGRAM FOR EVALUATION OF EFFICIENCY OF POWER TRAIN FOR TRACTION ELECTRIC LOCOMOTIVES 2ES6 ON THEIR WAY THREAD ON SOLID GRAPHIC

Stanislav Istomin

lecturer of the Department of EPS Omsk State University of Railway Transport,

Russia, Omsk

Andrey Ognevskiy

student of Omsk State University of Railway Transport,

Russia, Omsk

АННОТАЦИЯ

Предложена методика для оценки эффективности использования электроэнергии на тягу поездов. Проверена адекватность результатов моделирования поездок в программном комплексе КОРТЭС. Проведено имитационное моделирование на участке Московка-Барабинск при различных условиях движения. Разработаны энергетические диаграммы, которые могут служить эталоном, при сравнении с которым проводится оценка эффективности использования электроэнергии и качества работы локомотивных бригад.

ABSTRACT

A method for evaluating the effectiveness of the use of electricity for traction. Adequacy trips simulation results in the software package KORTES. A simulation on the site Moskovka-Barabinsk under different driving conditions. Developed energy diagrams, which can serve as a benchmark when comparing which assesses the energy efficiency and quality of work of locomotive crews.

Ключевые слова: имитационное моделирование, энергетическая эффективность, энергетические диаграммы, график движения.

Keywords: simulation, energy efficiency, energy diagrams, timetable.

Технология организации движения грузовых поездов по расписанию не только способствует более эффективному использованию инфраструктуры ОАО «РЖД» и повышению конкурентоспособности железнодорожных перевозок, но и предоставляет грузовладельцам, а также собственникам подвижного состава возможность значительного улучшения показателей использования вагонов и обеспечения их ритмичной подачи под погрузку.

Первые попытки внедрения графика движения грузовых поездов были предприняты в СССР в 1930-х годах. Тогда эта технология не прижилась из-за проблем организации эффективного взаимодействия железной дороги с грузоотправителями и грузополучателями. Сыграло свою роль также несовершенство системы оперативного планирования и управления [1].

С развитием технологии и совершенствованием систем управления и коммуникаций расширились возможности применения автоматического управления движением. Новое программное обеспечение позволяет решать задачи, которые раньше было решить невозможно или очень проблематично.

Среди основных задач на сегодняшний день – ведение грузовых поездов по расписанию, движение по твердым ниткам графика. Необходимым условием является наличие актуального графика движения поездов. Для решения этой задачи реализуется проект АПК «Эльбрус». Система обеспечивает построение суточного прогнозного энергосберегающего графика движения поездов, стыковку вариантов графиков между дорогами, резервную передачу прогнозного графика в системы оперативного управления и борт локомотива.

Исходя из вышесказанного, актуальным является вопрос об оценке эффективности использования электроэнергии при следовании поездов по твердым ниткам графика с использованием энергооптимальных времен хода, полученных из аппаратно-программного комплекса «Эльбрус».

Для этого необходимо выбрать наиболее подходящий метод оценки энергетической эффективности.

Был проведен анализ основных методов оценки энергетической эффективности работы электроподвижного состава. Основными методами являются: опытный, расчетно-аналитический вероятностно-статистический.

При сравнительном анализе данных методов можно сделать вывод, что расчетно-аналитический метод является приоритетным, поскольку позволяет получить достоверные результаты и смоделировать различные условия движения состава в пределах рассматриваемого участка, не требуя большого объема статистических данных. Расчетно-статистический метод не подходит для анализа, так как для этого необходимо накопить объем статистических данных. При опытном методе потребуются большие затраты времени и ресурсов для получения необходимых данных о расходах электроэнергии для различных участков, серий электровозов и масс составов [2, с. 516–521].

Для оценки эффективности использования электроэнергии при следовании поездов по «твердым» ниткам графика необходимо провести сравнительный анализ расхода электроэнергии, полученный в реальной поездке и при моделировании.

Для проведения моделирования был выбран программный комплекс КОРТЭС, который позволяет моделировать поездки с различными параметрами движения.

Прежде чем проводить оценку эффективности использования электроэнергии электровозами 2ЭС6 при их следовании по «твердым» ниткам графика, необходимо было проверить адекватность получаемых результатов. Для этого была взята поездка и смоделирован характер движения поезда, при этом экспериментальные значения принимались за образцовые. По результатам моделирования определены расчетные величины удельного расхода, удельной рекуперации и доли энергии рекуперации в общем объеме потребления в сумме для обеих межподстанционных зон по каждой поездке (таблица 1).

Таблица 1.

Сравнение результатов моделирования (тяговых расчетов) поездов с электрвозами 2ЭС6 по участку A – B – C в четном и нечетном направления

В целом, можно сделать вывод об адекватности результатов тяговых расчетов (максимальное расхождение расчетной удельной величины с экспериментальной составило 6,0 %) в программном комплексе «КОРТЭС» при моделировании поездов, как в четном, так и в нечетном направлении с электровозами 2ЭС6.

Для дальнейших исследований был выбран участок Московка-Барабинск. На данном участке было выполнено моделирование движение электровоза постоянного тока с поездами различной массы при соблюдении энергооптимальных перегонных времен хода, полученных из АПК «Эльбрус».

При моделировании масса состава и нагрузка на ось принимались переменными величинами, так как они являются индивидуальными для каждой поездки. Для моделирования были взяты величины массы состава от 1000 т до 7000 т с шагом в 500 т и нагрузки на ось от 5 т до 25 т с шагом в 1 т.

По результатам моделирования были получены значения расхода электроэнергии и рекуперации. Данные значения были приняты за нормативные и использовались для построения энергетических диаграмм.

Энергетические диаграммы наглядно показывают нормы расхода для каждого перегона рассматриваемого участка. При сравнении фактического расхода электроэнергии с нормативным можно провести оценку эффективности использования электроэнергии локомотивными бригадами.

В качестве примера были рассмотрены опытные поездки на участке Барабинск-Московка в четном направлении с массой состава 4171 т и нагрузкой на ось 16,29 т, и в нечетном направлении с массой состава 4611 т и нагрузкой на ось 16,95. Данные параметры поездок соответствуют средним значениям участка.

В соответствии с вышеизложенными параметрами поездок было проведено их моделирование с выдержкой энергооптимальных перегонных времен хода. По результатам моделирования были определены нормы расхода для каждого перегона экспериментального участка.

Для наглядности представления результатов сравнения опытных поездок с результатами моделирования были построены энергетические диаграммы, представленные на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Энергетическая диаграмма для четного направления движения

Рисунок 2. Энергетическая диаграмма для нечетного направления движения

Анализируя результаты исследований, приведенных на рисунках 1 и 2, можно отметить следующее:

1. В четном направлении в целом по поездке была экономия энергии, но на отдельно взятых участках, таких как Московка-Сыропятское, Каратканск-Татарская и Кирзинское-Барабинск, была превышена норма расхода, следовательно, неэффективно была израсходована энергия.
2. На участке Московка-Сыропятское выполнялось трогание с места и разгон поезда – самые энергозатратные режимы работы, кроме этого не было выдержано энергооптимальное время хода для данного участка.
3. На участке Кирзинское-Барабинск необходимо максимально применить рекуперативное торможение для остановки поезда, либо следовать в режиме выбега для экономии электроэнергии.
4. Из диаграммы видно, что при проведении опытной поездки машинист использовал рекуперативное торможение не максимально, вероятно следовал в режиме тяги, так как расход превышает норму, кроме этого не выдержал энергооптимальное время хода для данного участка. В целом по поездке итог положительный, было сэкономлено 500 кВт/ч.
5. В нечетном направлении очень грубо были превышены нормы расхода на всем пути следования. Не выдерживались энергооптимальные времена хода, не применялось рекуперативное торможение. В целом итог по поездке отрицательный, перерасход электроэнергии составил 3500 кВт/ч.

Список литературы:

1. Время для твердых ниток // «Пульт управления». Режим доступа: http://www.pult.gudok.ru/archive/detail.php?ID=1015050 (Дата обращения: 23.06.2016).
2. Гапанович В.А., Авилов В.Д., Аржанников Б.А. [и др.] Энергосбережение на железнодорожном транспорте: учебник для вузов; под ред. В.А. Гапановича. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2012. – 620 с.