CC BY
18
УДК 621.331
В. Г. КУЗНЕЦОВ, Д. О. БОСИЙ, К. О. КАЛАШНИКОВ (ДНУЗТ)
Кафедра Електропостачання зал1зниць, Днтропетровський нацюнальний университет зал1зничного транспорту ¡меш акад. В. Лазаряна, вул. Лазаряна 2, Днтропетровськ, Украша, 49010, тел.: (056) 793-19-11, ел. пошта: уки2@1.иа. с!аке@1.иа
УПРАВЛ1ННЯ ТРАНСПОРТНИМ ПОТОКОМ ДЛЯ ЗМЕНШЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦ1ЙНИХ ВИТРАТ ЕЛЕКТРИФ1КОВАНИХ ЗАЛВНИЦЬ
Вступ
У зв'язку з постшним шдвшценням вартосп електроенерп! не втрачае свое! актуальноси задача зменшення втрат електроенерп! та власно-го II споживання слсктриф1 кованим зашзничним транспортом. В загальному електроенергетич-ному баланс! Украши споживання електроенер-гп транспортом знаходиться на 4-му мющ теля промисловосп, населения, та комунально-побутових споживач1в, таким чином тяговими шдстанщями с лс ктриф \ ковано го транспорту ви-конуеться переробка майже 6 % електрично! енергн. Економ1я навпъ незначного вщсотка споживання електроенерп! викликае вщчутну економда кошпв. Споживання електроенерп! затзницями в першу черту залежить в!д оргаш-зацп перев!зного процесу та значною м!рою ви-значаеться узгодженою роботою ус!х шдрозд!-л!в: станщй, локомотивних ! вагонних депо, дис-танщй кол!!, сигнашзацн та зв'язку, дистанщй електропостачання, що забезпечуеться рухом по!зд!в за ч!тко визначеним графшом.
Особлив!сть роботи систем тягового електропостачання обумовлюеться характером змши навантажень вщ електрорухомого складу. При чому, в процес! руху змшюеться взаемне розта-шування по!зд!в, струм ! швидюсть кожного окремого по!зду, оскшьки по!зд в кожен момент часу знаходиться на р!зному елеменп поздовж-нього проф!лю, який створюе свш вплив на ос-новний ошр руху. Все це викликае зм!ну навантажень тягових шдстанцш! впливае на величину втрат електроенерп! в контактшй мсрсжл.
Метою дано! роботи е дослщження впливу па-раметр!в граф!ку руху по!зд!в, який визначае на-вантаження системи тягового електропостачання, на втрати електроенерп! в контактшй мсрсжл.
Огляд л1тератури
Поставлен!й проблематищ присвячена до-сить велика клльклсть роб!т пров!дних вчених [1, 2], проте задача зменшення втрат електроенерп! в контактшй мсрсжл за рахунок управ-л!ння транспортним потоком до цього часу не реатзована.
© Кузнецов В. Г. та ш., 2013
В робот! [3] проведен! досл1дження втрат електроенерп! в контактшй мереж! з врахуван-ням дислокащ! по!зд!в. Проте в реальних умо-вах шдтримувати оптимальн! в1дстан1 м1ж по!з-дами, яи зм1нюються в кожен момент часу, практично неможливо за умови вщсутносп ¡н-формащ! у машишст!в електровоз! про знахо-дження шших рухомих склад1в за пристроями супутниково! нав!гац!!. Тому виникае задача усереднення дислокащй по!зд!в до середнього м!жпо!зного ¡нтсрвалу. який в!дпов!датиме м1-шмуму втрат електрично! енерг!!. Управляю-чим параметром в робот! [4] розглядаеться \пж-по!зний ¡нтсрвал. Унасл1док нер!вном!рносп руху по!зд!в, фактичш розм1ри руху не завжди перевищують наявну пропускну спроможшсть д1лянки. Таким чином, у графшу руху з'являеться резерв вшьного часу, який надае можливост! регулювання м!жпо!зного ¡нтсрвалу в певних межах. Обмеженнями в поставле-шй задач! м!шм!зац!! втрат електроенерп! по-винн! бути найменша величина ¡нтсрвалу \пж по!здами за умовами безпеки руху та сумарний час пропуску заданого пакету по!зд!в. За умовами надшносп роботи рейкових юл довжина блок-д1лянки повинна бути не меншою 1,0 км ! не бшыпе 3,0 км. Окр1м цього, мшмальний м1-жпо!зний ¡нтсрвал повинен враховувати обме-ження за умовами роботи системи електропостачання [5] ! враховувати:
- потужшсть обладнання тягових шдстанщй;
- нагр!вання провод!в контактно! мсрсжл:
- р1вень напруги на струмоприймач! електрорухомого складу.
Постановка задач1
Для досягнення поставлено! мети проведемо досл!дження величини втрат електроенергн на приклад! реально! дшянки електриф!ковано! зал!знищ за допомогою ¿мгацшного моделю-вання. Вихщними даними для моделювання задамося наступними:
- довжина м!жшдстанцшно! зони - 18 км;
- питомий ошр контактно! мереж! г0 = 0.07 Ом/км;
- перер1з контактно! шдвюки - 412 мм2;
- схема живлення - вузлова;
- кшыасть категорш по!зд1в - 4;
- вага шлздав - 1250, 1400, 3000, 5000 т;
- типи електровоз1в - ЧС7, BJ18, ДЕ1;
- тягов! розрахунки для заданого просалю, вказано! ваги та тишв електровоз1в.
Характеристики обраних категорш по1зд1в приведен! в табл. 1. Тягов! розрахунки, яю представляють собою залежност! струму елект-ровозу та швидкост! по!зду з урахуванням ic-нуючих обмежень вщ координата мюцезнахо-дження по!зда, приведет на рис. 1.
Таблиця 1
Характеристики noTi/iiu р!зних категорш
№ категорп шнзду Характеристика
Категор!я Вага брутто, т Тип електровозу
1 Пасажирський, швидкий 1250 ЧС-7
2 Вантажний 1400 BJ1-8
3 Вантажний 3000 ДЭ-1
4 Вантажний 5000 BJ1-8
16 X, км
V, км/год
80
70 -
60 -
50 -
40 -
30 -
20 -
10
0 - -1—
\
+
-+-
+
яка призначена для складання таких графшв ру-ху, що дозволяють досягти р1вном1рного заван-таження тягових шдстанщй, зменшення втрат електроенергп в контактшй мсрсжм та, в щлому, шдвищення ефективност! робота системи тягового електропостачання [10].
Видшимо насту пн 1 режими управл1ння транс-портним потоком: вир1внювання ¡нтснсивносп руху по'вдв: впорядковування послщовносп вщ-правлення по1зд1в; регулювання штервалу попутного слщування; часовий зсув пакету по1зд1в.
Вир1внювання штенсивност1 руху поТзд1в
Для оцшки впливу нер1вном1рност1 руху по-1зд1в на величину втрат електроенергп. розгля-немо два випадки пропуску однако во!' кшькост! Ш1зд1в з р1зною погодинною штенсившстю та однаковою. Нехай у першому випадку граф ¡к руху П01зд1в матиме вигляд, зображений на рис. 2, з якого видно, що за першу годину ви-конано пропуск 10 по1зд1в, за другу - 7, за тре-тю - 4. Графпч руху у другому випадку матиме вигляд, представлений на рис. 3, де штенсив-шсть руху р1вном1рна \ складае 7 по!зд1в на годину. Для цих розрахунклв приймаеться, що
граф ¡к руху складаеться з однотипних по1зд1в.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 х, км Рис. 1. Результаты тягових розрахуншв для попд'в р1зних категорш: 1 - пасажирський 1250 т; 2 - вантажний 1400 т; 3 - вантажний 3000 т;
4 - вантажний 5000 т
Необхщно розглянути можлив1 способи управлшня транспортним потоком через регулювання параметр! в граф1ку руху по1зд1в та ощнити зниження втрат електроенергп в контактшй мереж!. Для цього авторами розроблена спещальна програма «Автоматизована система складання енергоефективного графпсу руху погздв «Поток»,
0 1 2 3 I, ГОД
Рис. 2. Графпс руху пенздв з р1зною погодинною штенсившстю
За допомогою спещалповано! ¡\птацшно! модел1 виконаш розрахунки показ никл в системи тягового електропостачання та отримаш часов! залежност! втрат електроенерп! для ви-конаних графшв руху. Отримаш результата евщчать, що втрати електроенергп в контактшй мереж! змшюються в межах вщ 450 до 1340 кВт-год. 1нтегральна величина втрат електроенерп! на 3-годинному ¡нтервал1 складае 2 833,6 кВт-год.
Результата розрахунку р!вном!рного графшу руху (рис. 3) показують, що втрати електроенерп! за кожну годину однаковк за винятком першо!, ! складають 925,7 кВт-год. Менпи значения втрат першо! години обумовлеш нульо-вими початковими умовами при виконанш мо-делювання. Сумарш втрати електроенерг!! в контактшй мережл при пропуску 21-го по!зда дшянкою склали 2 588,1 кВт-год, що на 8,7 % менше попереднього випадку.
© Кузнецов В. Г. та ш., 2013
7 П013Д1В
О 1 2 3 год
Рис. 3. Р1вн0\прний граф1круху ПОГ!Д1Б
На рис. 4 приведен! залежносп миттевих втрат для розглянутих вар1анлв пропуску по!з-д1в. Максимальш значения втрат потужност! складають 2 814,4 1 1 337,2 кВт вщповщно для кожного вар1анту. АР, кВт 3000 у 2500 -2000 -1500 -1000 -500 -0
0
0.5
1.5
! 2.5 ГОД
Рис. 4. Миттев1 втрати потужносп для варкшт^в гра(|)1к!в руху: 1 - нср1внолирний: 2 - р1вно\ирний
1нтегруючи значения миттевих втрат потужност! в чаек отримаемо штегральну величину втрат елсктроснергп в контактшй мережл (рис. 5), анал1з яких наочно показуе зниження втрат у випадку застосування р1вном1рного гра-фп<\ руху, а постшний кут нахилу криво! втрат слсктроснсрп! вказуе на бшыи р1вно\ирнс зава-нтаження системи тягового електропостачання.
АУУ, кВт-год
0 0.5 1 1.5 2 2.5 ^ ГОД Рис. 5. Втрати електроенерги в контактшй мсрсжл д!лянки: 1 - нер!вном!рний графщ 2 - р1вно\прний
В результат! пор!вняння отриманих значень приходимо до висновку, що одна! та ж кшьюсть по!зд!в може бути пропущена д!лянкою за один ! той же час з рпними втратами електроенерг!!, якл залежать вщ параметр!в потоку по!зд1в. Таким чином, при управлшш потоком по!зд!в не-обхщно коригувати його показники з метою створення р!вном!рного завантаження системи тягового електропостачання та зменшення втрат електроенерги в контакты!й мережл.
Впорядковування послщовност! вщправ-лення поТзд1в
Для досл!дження впливу посл!довност! выправления по!зд!в на втрати електроенерг!! в ко-нтактн!й мереж! розглянемо вар1анти пропуску пакету по!зд!в 4-х обраних категор!й з ¡нтерва-лами 6, 10 ! 20 хв.
Як в ¡до мо з комбшаторики, загальна кл ль клеть перестановок визначаегься фактор!алом кшькосп об'екпв, тому для нашого випадку7 4! = 1-2-3-4 = 24 перестановки. Ьшшми словами виконати пропуск пакету по!зд1в 4-х категор!й можна виконати 24-ма способами. Для збереження шформаци про склад перестановки в р1зних режимах застосовуегься поняття лексикограф!чного порядку. Тобто, перес-тановц! гад № 1 вщповщае посл!довн!сть категорш по!зд1в 1, 2, 3, 4, перестановщ №2-1, 2, 4, 3, пере-становщ №3-1, 3, 2, 4,! так дал1,! для № 24 - 4, 3, 2, 1. Дотримуючись такого лексикограф!чного порядку можна виконати! зворотне перетворення.
Досл!джуючи законом!ршсть зм!ни втрат електроенерги вщ схеми живлення та вар!анпв розташування по!зд!в для значения штервалу попутного сл!дування 10 хв., отримаш значения втрат, яи приведен! на рис. 6. Найменше значения втрат електроенерги при дотриманш од-накового р!вня напруг на шинах сум!жних шдс-танц!й приходиться на паралельну схему живлення I складае 184,7 тис. кВт-год. При цьому розташування м1шмуму втрат при р!зних схемах живлення не змшюеться, а зм!нюеться лише його абсолютне значения.
Для \пжпо!зних 1нтсрвал1в 6 ! 20 хв. вар!анти розташування по!зд!в, яю вщповщають тшмуму втрат електроенерги змшюються незначно. Так, наприклад, для ¡нтервалу 6 хв., мшмум приходиться на розстановку № 1 - 246,1 тис. кВт-год, для : нтервалу 20 хв. - на № 3 - 246,3 тис. кВттод.
На рис. 7 представлен! втрати електроенерги для р!зних значень м!жпо!зних штервал!в при застосуванш вузлово! схеми живлення.
За результатами розрахунюв видно, що мш-мум втрат потужност! припадае на розташування категорШ по!зд!в № 3. Крш того, спостер!га-еться що при зменшенш ¿нтервалу попутного слщування, за ¡ншнх р!вних умов, втрати електроенерп! в контактшй мережл зростають. В ¡деа-льному випадку найнижчий р!вень втрат потужност! в контактшй мереж! буде при м!жпо!зному штервалц який дор!внюе часу ходу по!зда м1ж-пщетанщйною зоною, тобто коли на м!жшдста-нщйшй зош знаходиться лише один по!зд. Про-те в реальних умовах експлуатацн цей критерш сильно обмежить пропускну спроможн!сть д1ля-нки ! значно перевищить сумарний час пропуску необхщно! кллькост! по!зд!в.
© Кузнецов В. Г. та т., 2013
тис. кВт-год
1000 -Г 800 -■ 600 -■ 400 -■ 200 -■ 0
3 1 15 7 13 9 4 5 21 14 18 22 2 11 17 19 8 16 20 6 10 24 23 12 д/
Рис. 6. Втрати електроенерги для рпних схем живлення в залежносп в1д вар1анпв розташування категорш по'ги'в з ¡нтсрвалом 10 хв.: 1 - паралельна схема; 2 - вузлова схема; 3 - двостороння схема;
4 - консольна схема
тис. кВт-год
500 1 400 -300 -200 -100 -0
и, хв
6
3 1 15 7 13 9 4 5 21 141822 2 11 1719 8 16 6 1024 20 2312 N
Рис. 7. Втрати електроенерги для рпних значень \пжпопних штерватв та повного набору
перестановок категорш попд'в
Окремо виконувались дослщження величи-ни власного споживання електроенерги на тягу П01зд1в. Аналгзуючи отри мат результата гпдт-верджено в1домий факт, що витрата електроенерги безпосередньо електровозами не зале-жить вщ схеми живлення контактно! .мереж 1. Таке явище е не дол ¡ком застосування ¡мггашй-ного моделювання 13 припущенням, що режим напруги не впливае на тягово-енергетичш характеристики рухомого складу 1 не враховуеться взаемний вплив потужних тягових наванта-жень, яю пов'язаш м1ж собою через систему тягового електропостачання.
Незважаючи на вказаш припущення, отри-маш досить щкав1 законом1рностг Зокрема, встановлено, що вар1ант розташування категорш по!'зд1 в з м1шмальними втратами електрое-нерп! не завжди сшвпадае з вар1антом, який забезпечуе \ин1мальн1 втрати електроенерги. Проаналпуемо детальнее законом1рност1 зм1-ни витрат слсктроенерп!' в1дносно трьох штер-вал1в попутного сл1дування 6, 10 1 20 хв. на приклад 1 двосторонньо! схеми живлення.
У випадку пропуску пакету по!зд1в з лпнгма-льно можливим ¡нтервалом 6 хв., картина роз-под1лу витрат електроенерги за номером розс-
тановки мае явнии розрив мшшальних значень вщносно ¿нших (рис. 8).
Найменшу витрату електроенерги мають перш! 6 розстановок, яш в порядку зростання першо!, розташовуються наступним чином: 3, 9, 15, 7, 1 и 13. Максимальний розкид значень серед цих розстановок складае менше 1 % I приймаеться у якосп шукано! множини ршень. Загальною закономфшетю вказаних розстановок е сл1дування останн1м по!зду найб1льшо! ваги, оскшьки в ¡нших випадках швидклеть бшьш швидких по1зд1в буде обмежуватись важковаговим складом, що призведе до збшь-шення часу пропуску пакету та в1дпов1дно ви-трати слсктроенерп!'.
У випадку середнього штервалу руху 10 хв., картина розподшу витрат слсктроенергй' вигля-дае 01льш розмазаною 1 не мае явних розрив1в максимальних 1 мшгмальних значень (рис. 8). Найкращими з точки зору витрати електроенерги у даному випадку можна видшити 3 розста-новки: 11, 20 1 5. Вони характеризуются посл1-довним чергуванням ваги по1зд1в, а саме легкий - важкий - легкий - важкий або важкий - легкий - важкий - легкий. При цьому, найбшьш важковаговий склад мае слщувати спочатку
© Кузнецов В. Г. та т., 2013
першим або другим. Бшып висою значения ви-трат електроенерги мають розстановки, у яких сшвпадають категори. тобто легкий - легкий або важкий - важкий. Максимум витрат електроенерги припадае на комбшаци р1знотипних Ш1зд1в за вагою, в яких важковаговий по!зд слщуе останшм.
Картина розподшу витрати електроенерги у випадку максимального штервалу при пакетному пропуску П01зд1в мае вигляд, протилеж-ний випадку з \п шмаль ним ¡нтсрвалом (рис. 8). Що характерно тепер т1 розстановки, в яких за
V/, тис. кВт-год
1800
1700
1600
мшшального штервалу спостер1гались низьк1 значения витрати електроенерги. вщповщають найбшын високим значениям витрати. Поясню-еться це тим, що бшып швидкому по!зду доста-тньо м1жпо1зного ¡нтервалу. щоб не обмежува-ти свою швидклеть через наявшеть попереду бшып повшьного. Саме в цьому випадку для досягнення м1шмуму витрат електроенерги не-обхщно вщправляти по!зди в порядку змен-шення ваги, розстановка № 24 1 е тому шдтвер-дженням.
1500
1400
1300
1200
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
1 3 7 9 13 15 11 20 5 14 4 17 21 18 22 19 6 23 16 10 8 2 12 24 N
Рис. 8. Витрати електроенерги при пропуску пакету рпнотипних шиздав з рпними ¡нтервалами
Регулювання ¡нтервалу попутного слщу-вання
В приведених рашше дослщженнях м1жпо1-зний ¡нтервал у пакет1 по1зд1в приймався пос-тшним. Виконаемо дослщження впливу змши мгжиогзного ¿нтервалу для по!зд1в у пакет1 за ¡нших р1вних умов. У якосп обмеження задамо фшеований час пропуску задано! кшькосп noi-зд1в дшянкою. За вщсутносп такого обмеження оптимгзашя м1жпо!зних ¡нтсрвал1в призводить до i'x збшынення до величини часу ходу кожного пелзда дшянкою, i, як наслщок, до незр1в-нянних вар1ант1в.
Розглянемо вар1анти пропуску 3-х тишв noi-зд1в вагою 1400, 3000 i 5000 т у парному i непарному напрямках. В якосп схеми живлення приймемо вузлову. Розглянемо по-черз1 кожен з режим ¡в оптимпаци. вважаючи ¡Huii парамет-ри незмшними.
В режим1 пошуку послщовносп вщправлення погздв клльклеть вар1ант1в визначаеться фактор1а-лом i в дашй задач i дор1внюе 6. Результата розра-хунклв для од и id' коли при р1вних умовах на ш-Luiir коли з ¡нтсрвалом 10 хв. приведет в табл. 2.
Як видно з табл. 2, оптимальним буде посл1-довшеть вщправлення 3, 1, 5 непарною ко л ¡ею 1 6, 2, 4 парною. Прийнята нумеращя по1зд1в вщ-повщае розподшу 1х ваги у порядку збшынення.
Визначимо оптимальш ¡нтервали м1ж кож-ним по1здом у пакет1 парно! 1 непарно! коли з обмеженням сумарного часу пропуску пакету. Формал1зуемо задачу, уводячи позначення на графпчу руху пелздв в загальному вид1 (рис. 9).
Таблиця 2
Втрати в контактнш мереж! двоколшноТ дшянки
№ п/п Послиовшсть ввдправлення ПОГ!Д1В. 1-а кол1я Втрати, тис. кВт-год Послиовшсть ввдправлення ПОГ!Д1В. 2-а кол1я Втрати, тис. кВт-год
1 1 3 5 538.3 246 443
2 1 5 3 647.9 264 441.2
3 315 522.5 426 447.8
4 3 5 1 608.5 462 458.5
5 5 1 3 712.4 624 437
6 5 3 1 749.5 642 445.9
© Кузнецов В. Г. та т., 2013
1г
Рис. 9. Розрахункова схема параметр!в руху поги'в
3 рис. 9 видно, що час пропуску пакету по!з-д1в Т в загальному вид\ визначаеться виразом
(1)
А ЧУ, тис. кВттод
450
N
390
100
200
300
де А/| - затримка часу вщправлення першо-го пойду в пакстк хв;
./|. .¡2 - м!жпо!зш ¡нтервали. хв;
('4 ~ 'з ) - час ходу останнього по!зду в пакет!, хв.
Таким чином, враховуючи прийняте обме-ження, отримаемо р1вняння, яке визначае неза-лежш параметри графшу руху
^tl+Jl+J2=T-(t^-tъ) = const. (2)
В загальному випадку р1вняння (2) мае не-еюнченну множину рппень, якщо обмежити область ршень щлими числами, матимемо д1а-фантове р1вняння з кшьюстю змшних, що дорь внюе кшькосп П01зд1в у пакет!, тобто в нашому випадку - 3.
Достатньо швидко р1вняння (2) можна вирь шити, реал1зуючи переб1р можливих значень за допомогою трьох вкладених цикгпв. Проте для бшыпо! ушверсальносп, тобто для будь-яко! кшькост! П01зд1в, необхщно застосувати рекур-сивнш шдхщ з глибиною рскурсп. що дор1внюе кшькост! змшних у р1внянш.
Приймаючи обмеження часу пропуску пакету р1вне 1 год \ вважаючи \пшмальний ¡нтервал руху 6 хв, для розрахунково! дшянки матимемо 276 комбшацш, що задовольняють р1вняння (2), для кожного з яких виконаемо моделювання та визначимо втрати електроенергп в контактшй мережл.
3 рис. 10 видно, що \п шмаль не значения втрат електроенергп вщповщае порядковому номеру 240, наб1р параметр ¡в непарного пакету якого виглядае наступним чином: 10; 12; 12. Для парного пакету, використовуючи аналопч-ний шдхщ, отриманий наб1р параметр!в 0; 24; 10. Результата розрахунку можуть бути також штерпретоваш у в игл яд 1 л\н\й р1вня тривим1р-но! функци, який приведено на рис. 11 для парного пакету.
Рис. 10. Втрати електроенергп в контактшй мережл для множини набор1в параметр!в руху попд'в
кВттод
500 -г 490
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 хв Рис. 11. Втрати електроенергп в контактшй мережл для пара метр ¡в графпав руху парного пакету
3 рис. 11 наочно видно, що мшмум приходиться при нульовому часовому зсув1 \ першо-му ¿нтервал! =24 хв. Другий ¿нтервал визначаеться з р!вняння (2) шляхом вщшмання вщ обмеження Т необх!дних доданк!в, ! в результат!, отримуемо ./2 =10 хв-
Отримаш параметри графшу руху означа-ють, що для досягнення мшмуму втрат елект-роенерг!! перший по!зд непарного пакету необхщно вщправити ¡з затримкою 10 хв, дал! через кожш 12 хв вщправляти наступш по!зди. Для парного пакету перший по!зд треба в!дправити одразу, а наступи! через 24 ! 10 хв вщповщно.
Часовий зеув пакету поТзд1в
Приведет результата оштизацй графшу руху неявно враховують часовий зеув парного ! непарного пакет1в, при цьому дотримуеться прийняте обмеження часу пропуску. Призна-чення часового зеуву полягае у знаходженш можливого мшмуму втрати при подалыпих часових зеувах без обмеження часу пропуску.
Отримаш результата (рис. 12) показують, що при часовому зсув1 непарного пакету мож-ливо ще знизити втрати електроенергп, при цьому час пропуску збшыпиться лише на 2 хв ! складе 1 год 02 хв.
© Кузнецов В. Г. та ш., 2013
А V/. к Вт-год
440 -г
380 ^^^^^^^^^^
350 -I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Д^ХВ Рис. 12. Втрати електроенергп при часовому зсув1 пакетов шиздш: 1- непарного; 2 - парного
Для подалыпих часових зсув1в до 10-12 хв парного 1 непарного паксн в спостершаеться зб1-льшення втрат електроенергп. 1стотного зни-ження втрат можна також досягти при пор1вняно бшыпих часових зеувах, що вщповщно збшь-шить 1 час пропуску пакету по1зд1в дпянкою.
В результат! енергоефективний граф ¡к з точки зору м1шмуму втрат електроенергп в тяговш мережл. що враховуе впорядкування вщправ-лення ргзнотипних кате гор¡й по13д1в, оптималь-ш ¡нтервали слщування та часовий зеув парного 1 непарного пакетов матиме вигляд, представлений на рис. 13. Ц км
Рис. 13. Енергоефективний графперуху попд'в СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Доманская, Г. А. Энергосберегающие технологии тягового электроснабжения железных дорог с учетом режимов работы питающих их энергосистем: автореф. дис. ... канд. техн. наук 05.22.09 / Г. А. Доманская. - Д., 2007. - 25 с.
2. Землянов, В. Б. Энергооптимальные технологии анализа и регулирования электропотребления на тягу поездов: автореф. дис....канд. техн. наук: 05.22.09 / В. Б. Землянов. - Д., 2000. - 23 с.
3. Кузнецов, В. Г. Исследование факторов, определяющих величину потерь мощности в тяговой сети / В. Г. Кузнецов, К. А. Калашников // Вюник Нацюнального техшчного ушверситету «ХП1» - 2012. - № 18. - С. 62-67.
4. Митрофанов, А. Н. Моделирование процессов прогнозирования и управления электропотреблением тяги поездов / А. Н. Митрофанов; Самарская гос. акад. путей сообщения. - Самара. - 2005, -168 с.
5. Эксплуатационные требования к параметрам устройств энергоснабжения железных дорог, элек-
© Кузнецов В. Г. та ш., 2013
Висновки
1. Для еле ктр иф1 кованих залгзниць Украши характерна нср1вно\пршсть руху П01зд1в, при чому фактичш роз\при не завжди перевищують наявних пропускних спроможностей дпянок. Графпчи руху П01зд1в мають резерв вшьного часу, який надае можливють виконувати регулю-вання мгжпо'пного ¡нтервалу в певних межах.
2. При BnpimeHHi задачi оптим1защ! графь ив руху П01зд1в слщ дотримуватись обмежень ¿нтервалу попутного слщування. Мшмальний штервал повинен враховувати обмеження за умовами безпеки руху та умов роботи систем тягового електропостачання. Також слщ обме-жувати сумарний час пропуску пакету П01зд1в за умовами тсхнп<о-сконо\пчних м1ркувань.
3. Зменшити експлуатащйш витрати зал1з-ниць можна шляхом скономп витрат електрое-Heprii на тягу по1зд1в та зниження втрат електроенерп! в контактшй мережл. Для зменшення втрат електроенерп! в залежносп в1д умов екс-плуатацп та резерв!в у граф1ках руху дощльно застосовувати вир!внювання ¡нтснсивност1 руху по!зд!в, впорядковування посл!довност! в!дправ-лення по!зд!в, регулювання ¿нтервалу попутного слщування та часовий зеув пакету по!зд!в.
4. Кшьюсно величина зм1ни втрат електроенергп в залежносп вщ посл!довност! вщправ-лення по!зд!в складае 20..23 %, вщ регулювання штервал!в м1ж по!здами 23..27 %. Таким чином, оптим!защя режим ¡в системи тягового електропостачання за рахунок складання енергоефек-тивних граф1клв руху дозволить зменшити втрати електроенергп на 2-3 % вщ загально! витрати електроенергп на тягу по!зд!в.
REFERENCES
1. Domanskaya G. A. Energosberegayushchie tekhnologii tyagovogo elektrosnabzheniya zheleznykh dorog s uchetom rezhimov raboty pitayushchikh ikh energosistemReference. Authoref. Kand, Diss. [Traction power energy saving technologies railways considering modes of feeding their power systems. Authoref. Cand. Sci. Diss.]. Dnipropetrovsk, 2007. 25 p.
2. Zemlyanov V. B. Energooptimal'nye tekhnologii analiza i regulirovaniya elektropotrebleniya na tyagu poezdov. Authoref. Kand, Diss. [Energy optimal technology analysis and regulation of electricity for traction. Authoref. Cand. Sci. Diss.] Dnipropetrovsk, 2000. 23 p.
3. Kuznetsov V. G., Kalashnikov K. A. Issledo-vanie faktorov, opredelyayushchikh velichinu poter' moshchnosti v tyagovoy seti [Study of the factors determining the magnitude of the power loss in traction network], Visnik Natsional'nogo tekhnichnogo universi-tetu «KhPI» [Bulletin of National Technical University "KhPI"], 2012, no. 18, pp. 62-67.
4. Mitrofanov A. N. Modelirovanie protsessov
трифицированных на постоянном токе [Текст]: сб. науч. тр. / ВНИИЖТ - Москва: Трансжелдориздат, 1959.-234 с.
6. Гульден, Я. Перечислительная комбинаторика / Я. Гульден, Д. Джексон. - М.: Наука, 1990. -504 с.
7. Кузнецов, В. Г. Оптимизация потерь электроэнергии в контактной сети железнодорожного транспорта / В. Г. Кузнецов, К. А. Калашников, Д. А. Босый // Пращ шституту с лс ктро д и на м i к и. -2012.-№33.-С.18-21.
8. Кузнецов, В. Г. Уменьшение потерь электроэнергии в контактной сети за счёт регулирования графика движения поездов / В. Г. Кузнецов, К. А. Калашников, Д. А. Босый // Техшчна електро-дина\пка. Темат. випуск: силова електрошка та ене-ргоефектившсть. Ч.З.-2012.-С.107-110.
9. Логвшова, Н. О. Зменшення експлуатацшних витрат за допомогою енергооптимального руху noi-UiB / Н. О. Логвшова. Д. О. Босий, О. М. Полях // Вюник Дшпропетровського нац. ун-ту зал1зн. трансп. iM. акад. В. Лазаряна. - 2012. - № 42. -С. 110-113.
10. Комп'ютерна програма «Автоматизована система складання енергоефективного графпсу руху noi'UiB «Поток»: A.c. 48202. Украша / Калашников КО., Кузнецов В.Г., Босий Д.О. Зареестровано 05.03.2013 р. К: ДС1ВУ, 2013.
Надшшла до друку 30.09.2013.
Внутршшш рецензент Сиченко В. Г.
prognozirovaniya i upravleniya elektropotrebleniem tyagi poezdov [Modeling processes forecasting and energy management traction trains]. Samara, 2005. 168 p.
5. Ekspluatatsionnye trebovaniya k parametram ustroystv energosnabzheniya zheleznykh dorog, elektrifitsi-rovannykh na postoyannom toke [Performance requirements for device parameters supply railways, electrified DC], Moscow, Transzheldorizdat Publ., 1959. 234 p.
6. Gul'den Ya., Dzhekson D. Perechislitel'naya kombinatorika [Enumerative combinatorics]. Moscow, NaukaPubl., 1990. 504 p.
7. Kuznetsov V. G., Kalashnikov K. A., Bosiy D. A. Optimizatsiya poter' elektroenergii v kontaktnoy seti zheleznodorozhnogo transporta [Optimization of energy losses in catenary of rail transport]. Pratsi institutu el-ektrodinamiki [Proceedings of the Institute of Electrodynamics], 2012, no.33, pp. 18-21.
8. Kuznetsov V. G., Kalashnikov K. A., Bosiy D. A. Umen'shenie poter' elektroenergii v kontaktnoy seti za schet regulirovaniya grafika dvizheniya poezdov [Reduction of electricity losses in the contact system by adjusting train schedule]. Tekhnichna elektrodinamika. Temat. vipusk: silova elektronika ta energoefektivnist'. Chast 3 [Technical electrodynamics. Theme Issue: power electronics and energy efficiency. Part 3], 2012, pp. 107-110.
9. Logvinova N. O., Bosiy D. A., Polyakh A. N. Zmenshennya ekspluatatsiynikh vitrat za dopomogoyu energooptimal'nogo rakhu poi'zdiv [Reduce operating costs by using energy optymal trains]. Visnik Dniprope-trovs'kogo nats. un-tu zalizn. transp. im. akad. V. Laz-aryana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named, acad. V. Lazaryan], 2012, no.42, pp. 110-113.
10. Kalashnikov K. A., Kuznetsov V. G., Bosiy D. A. Komp'yuterna programa «Avtomatizovana sistema skladannya energoefektivnogo grafiku rukhu poyizdiv «Potok» [Computer program "Automated system for folding energy efficient train schedule "Flow"]. Patent, no. 48202, 2013.
Зовшшнш рецензент Панасенко M. В.
Режим роботи систем тягового електропостачання обумовлюеться характером змши навантажень вщ електрорухомого складу. В процеа руху поТздт змшюеться Тх взаемне розташування, струм \ швидюсть кожного окремого поТзду, осктьки поТзд в кожен момент часу знаходиться на р1зному елемент1 поздовж-нього профшю, який створюе свш вплив на основний огнр руху. Все це викликае змшу навантажень тяго-вих тдстанцш \ впливае на величину втрат електроенерги в контактнш мереж1.
Метою роботи е дослщження впливу параметра графку руху поТздт, який визначае навантаження сис-теми тягового електропостачання, на втрати електроенерги в контактнш мереж1.
В статп розглядаеться питания можливосп зниження витрат електроенерги' на тягу поТздт та зниження втрат електроенерпТ в контактнш мереж1 електрифкованих зал1зниць шляхом управл1ння графком руху поТзд1в. Вказано що ¡снуюч1 розм1ри руху мають резерв для постановки та виршення задач1 оптим1заци па-раметр1в граф1ку руху. Виконано розрахунки на приклад1 реально! дтянки, як1 показують можливу величину економи електричноТ енергИ'. Досл1джено вплив виртнювання ¡нтенсивност1 руху поТзд1в, впорядку-вання посл1довност1 в1дправлення по1'зд1в, регулювання ¡нтервалу попутного сл1дування та часового зсуву пакету поТздт на втрати електричноТ енерги в контактн1й мереж1.
Ключов1 слова: електроенерг1я, втрати, контактна мережа, графк руху, м1жпо1'зний ¡нтервал, оптим1зац1я, моделювання.
© Кузнецов В. Г. та т., 2013 ISSN2307-4221 Електрифтащя транспорту, № 6. -2013.
УДК 621.331.3
В. Г. КУЗНЕЦОВ, Д. А. БОСЫЙ, К. А. КАЛАШНИКОВ (ДНУЖТ)
Кафедра Электроснабжение железных дорог, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени акад. В. Лазаряна, ул. Лазаряна 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел.: (056) 793-19-11, эл. почта: [email protected]. [email protected]
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫМ ПОТОКОМ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Режим работы систем тягового электроснабжения обусловлен характером изменения нагрузок от электроподвижного состава. В процессе движения поездов изменяется из взаимное расположение, токи и скорости каждого отдельного поезда, поскольку поезд в каждый момент времени находится на разном элементе продольного профиля, который создает свое влияние на основное сопротивление движению.
Целью данной работы является исследование влияния параметров графика движения поездов, который определяет основную нагрузку системы тягового электроснабжения, на потери электроэнергии в контактной сети.
В статье рассматривается вопрос возможности снижения расхода электроэнергии на тягу поездов и снижения потерь электроэнергии в контактной сети электрифицированных железных дорог путем управления графиком движения поездов. Отмечается, что существующие размеры движения имеют резерв для постановки и решения задачи оптимизации параметров графиков движения. Выполнены расчеты на примере реального участка, которые показывают возможную величину экономии электрической энергии. Исследовано влияние выравнивания интенсивности движения поездов, упорядочивания последовательности отправления поездов, регулирования интервала попутного следования и временного сдвига пакета поездов на потери электроэнергии в контактной сети.
Ключевые слова: электроэнергия, потери, контактная сеть, график движения, межпоездной интервал, оптимизация, моделирование.
Внутренний рецензент Сыченко В. Г. Внешний рецензент Панасенко Н. В.
UDC 621.331.3
V. G. KUZNETSOV, D. О. BOSIY, К. О. KALASHNIKOV (DNURT)
Department of Power supply of Railways, Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after academician V. Lazaryan, 2 Lazaryan Street, Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel.: (056) 793-19-11, e-mail: [email protected]. [email protected]
TRAFFIC MANAGEMENT TO REDUCE OPERATING COSTS OF ELECTRIFIED RAILWAYS
Mode of operation systems due to the nature of the traction power supply load changes from electric rolling. During the movement of the trains varies the positional relationship currents and speed of each train as the train at each time is at a different longitudinal profile element, which produces its effect on the motion of the main resistance.
The aim of this work is to study the influence of parameters of train schedule, which defines the main load of the traction power supply, on loss of electricity in the contact network.
The article describes a possibility of power consumption and power losses decreasing in contact lines of electrified railways by controlling of time train schedule. Existing railway traffic has a reserve for further time train schedule optimization. The results that were obtained by real railway sector calculation shows electric power economy potential. The influence of traffic intensity aligning, interval regulating and time shifting in train schedule on power losses in contact lines are researched.
Keywords: electric power, losses, contact line, train schedule, interval, optimization, simulating.
Internal reviewer Sychenko V. G. External reviewer Panasenko N. V.
© Кузнецов В. Г. та т., 2013 ISSN2307-4221 Електрифтащя транспорту, № 6. - 2013.
