Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Обухов Виталий Павлович

Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов
<
Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Обухов Виталий Павлович. Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.07.- Москва, 2002.- 160 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/1841-0

Содержание к диссертации

Введение

1. Проблемы энергосбережения и нормирования энергозатрат в электрической тяге стр. 8

1.1. Тенденция изменения удельного расхода электрической энергии в электрической тяге и задачи системы нормирования ... стр. 8

1.2. Виды норм стр. 19

2. Аналитический обзор методов нормирования энергозатрат на поездку стр. 25

2.1. Классификация методов расчета нормы энергозатрат на поездку стр. 25

2.2. Методы, не использующие тяговый расчет стр. 29

2.2.1. Метод корректировочных коэффициентов стр. 29

2.2.2. Определение удельных затрат электроэнергии по методике ВНИИЖТа стр.31

2.2.3. Балансовый метод стр. 35

2.3. Методы, использующие тяговый расчет стр. 38

2.3.1. Графический метод стр. 38

2.3.2. Численный метод стр. 39

3. Развитие аналитического метода тягового расчета применительно к задаче оперативного нормирования.энергозатрат стр.44

3.1. Уравнение движения поезда для точечной модели стр. 44

3.2. Методы решения уравнения движения поезда стр. 47

3.3. Сведение уравнения движения поезда к табличным интегралам стр. 56

3.4. Уравнение движения поезда для ленточной модели стр. 63

3.5. Аппроксимация характеристик, входящих в уравнение движения поезда стр. 65

4. Методика тягового расчета стр. 71

4.1. Исходная информация для тяговых расчетов на ЭВМ стр. 71

4.2. Предлагаемая методика расчета скорости и времени в функции пути, проверка нагревания электрооборудования стр. 74

4.3. Расчетные выражения для электроэнергии на тягу поезда стр. 78

4.4. Описание алгоритма программы оперативного тягового расчета стр. 81

5. Структура нормирования для депо стр. 90

5.1. Анализ существующей системы нормирования энергозатрат в депо стр. 90

5.2. Результаты опытной проверки для депо Орехово Московской железной дороги стр. 96

Заключение стр. 108

Литература стр.110

Пиложение стр. 123

Введение к работе

Важнейшей задачей локомотивного хозяйства в условиях рыночных отношений является сокращение расхода электрической энергии на тягу поездов. Доля энергозатрат в общей сумме эксплуатационных расходов электровозных депо, обслуживающих грузовое движение достигла 40 %, хотя ранее она составляла 12-15 %. Рост доли энергозатрат произошел в основном за счет роста тарифов на электрическую энергию. В последнее десятилетие цена возросла в несколько раз. На величину расхода электроэнергии существенно влияют также уровень организации движения поездов, техническое состояние пути, устройств энергоснабжения, вагонного парка, сигнализации и связи, погодно-климатические условия и другие внешние факторы.

Усилия МПС по снижению удельного расхода электроэнергии сводятся к трем направлениям:

- заказ более экономичного подвижного состава;

- воздействие на эксплуатационные факторы, влияющие на удельные энергозатраты;

- использование интеллектуального потенциала и опыта лиц, обеспечивающих движение поездов, т.е. практически это сводится к тому, чтобы заинтересовать машинистов.

Актуальность данной диссертации подтверждается также руководящими материалами МПС РФ, в частности, Программой энергосбережения на 1996 -2000 гг. (указание МПС А - 478у от 03.04 .96г.) и Программой доведения норм удельного расхода топлива и электроэнергии на тягу поездов до уровня 1988 года (указание МПС М - 816у от 31.03.00г.).

Степень разработанности проблемы определяется ранее выполненными работами по теории электрической тяги поездов и нормированию энергозатрат.

В области теории электрической тяги следует отметить классические работы Вульфа А.В., Крылова А.Н., Розенфельда В.Е., Сидорова Н.Н., Исаева И.П., Осипова СИ., в которых развиты методы тяговых расчетов и способы определения энергозатрат на выполнение заданных объемов поездной работы.

В области теории нормирования энергозатрат следует отметить работы Молярчука B.C., Петраковского С.С., Медлина Р.Я., Феоктистова В.П., Сидоровой Н.Н., Бакланова А.А.

Система нормирования энергозатрат включает в себя следующие три составляющие - расчет нормы, учет фактического расхода электроэнергии и стимулирование.

Особо важным представляется первая составляющая. Для технологического нормирования электрической энергии ЦТ МПС рекомендует метод /67, 92/, в котором использовано понятие об энергетическом паспорте локомотива, который позволяет на основе энергозатрат базового варианта найти искомые энергозатраты по любому другому варианту с помощью коэффициентов влияния. Обычно система технологических норм в локомотивном депо с помощью этого метода устанавливается заранее. Но более эффективен расчет нормы для готового к отправлению конкретного поезда. Поэтому предлагается перейти к оперативному расчету нормы для реального сформированного состава грузового поезда на основе фактической информации, содержащейся в его натурном листе. Такой расчет позволяет учесть характеристики всех вагонов, включая тип вагона и его осевую нагрузку. Полученная в результате расчета величина энергозатрат может рассматриваться как минимальная техническая норма (МТН), т.е. как исходная расчетная база для вычисления выдаваемой машинисту нормы.

Особую актуальность это имеет для грузового движения, которое является основным на железных дорогах России. Поэтому в дальнейшем задача решается для грузового движения, и ее цель состоит в оперативном расчете нормы энергозатрат, т.е. в выполнении оперативного тягового расчета на ПЭВМ непосредственно в депо.

Предварительно проанализированы причины изменений удельных энергозатрат в тяге поездов. Здесь нужно отметить, что быстрый рост мощности электровозов не сопровождался пропорциональным ростом веса поезда, что привело к недоиспользованию мощности электровоза. Этот фактор оценивается отношением среднего фактического веса поезда к норме - на Московской железной дороге сейчас при восьмиосных электровозах это соотношение равно 0,45-0,55. Одной из причин появления неполновесных поездов является рост доли порожнего пробега грузовых вагонов, которая достигла 35%. Также важным условием является организация безостановочного пропуска поездов, но как показывает анализ коэффициента участковой скорости, задержки движения поездов у светофоров, на станциях и из-за ограничений скорости растут.

Все это влечет за собой разброс норм, поэтому нужна система дифференцированных норм, учитывающая все разнообразие параметров состава и условий его движения. Для обеспечения максимального стимулирующего эффекта, побуждающего машиниста к реализации наиболее экономичного режима ведения поезда, задаваемая на поездку норма должна максимально соответствовать МТН.

В МПС существует достаточно сложная система норм, из которой в данной работе рассматриваются только технологические нормы на поездку.

Из методов расчета норм для поставленной задачи выбран тяговый расчет, потому что при условии наличия в депо ПЭВМ он гарантирует быстрое решение задачи.

Выполнение тягового расчета предполагает предварительный выбор метода. Известны графические, численные и аналитические методы. Обычно сейчас пользуются численными методами, но для них приходится выбирать шаг интегрирования около 10 м, что увеличивает время решения задачи на ПЭВМ.

В данной работе предлагается использовать разработанный специальный аналитический метод тягового расчета, основанный на прямом интегрировании уравнения движения поезда по элементам профиля пути, т.е. большими шагами. Этот метод позволяет упростить алгоритм тягового расчета и, соответственно, ускорить расчет МТН на порядок, что обеспечивает возможность оперативного нормирования. 

Тенденция изменения удельного расхода электрической энергии в электрической тяге и задачи системы нормирования

В результате в 1996-2001 годах удалось добиться некоторого снижения удельного расхода электроэнергии и эта тенденция должна быть сохранена и усилена в последующие годы. Большое значение здесь имеет совершенствование системы нормирования.

Задачи системы нормирования. Нормативный метод управления-экономикой широко используется в различных сферах плановой работы. Единая система норм определяет состав комплекса научно обоснованных трудовых, материальных и финансовых нормативных показателей, порядок и методы их формирования, организацию разработки и контроля норм на всех уровнях планирования, а также стимулирование их выполнения.

Целью создания системы норм является усиление научной обоснованности, пропорциональности и сбалансированности плановых заданий, более глубокое выявление и использования резервов, дальнейшее повышение эффективности работы. Плановые нормы представляют собой численные показатели, которые разрабатываются, как правило, независимо друг от друга. Нормы расхода ресурсов служат мерой потребления ресурсов, качественными показателями уровня совершенства соответствующих производственных процессов, инструментами управления потреблением и экономией ресурсов. И в то же время при помощи норм осуществляется измерение производственной ценности производимых продуктов /105/.

Система норм строится на основе следующих принципов : обеспечение единства формирования по уровням планирования норм, максимальный учет индивидуальных особенностей поезда и участка, сохранение стимулирующего характера нормы.

Являясь плановой мерой затрат, нормы составляют расчетную основу потребления, распределения и экономии электрической энергии, а также средством государственного контроля за эффективностью их использования на железнодорожном транспорте. На современном этапе значение нормирования расхода электрической энергии определяется рядом важных и долговременно действующих факторов.

Во-первых, нормы расхода энергии являются одним из основных критериев оценки совершенства перевозочного процесса, играют роль фактора, стимулирующего внедрение новой техники и рациональное использование энергетических ресурсов.

Во-вторых, поскольку нормирование энергии означает установление плановой меры ее потребления, под планирование перевозочного процесса подводится научная расчетная основа.

В-третьих, нормы расхода энергии - директивные показатели, утверждаемые соответствующими вышестоящими органами являются составным элементом планирования деятельности министерства, управления дороги, отделения, локомотивного депо.

В-четвертых, производится премирование работников за снижение фактических удельных расходов энергии по сравнению с утвержденными нормами расхода, т.е. нормы расхода выполняют функцию основных исходных показателей премирования за экономию энергии и стимула к изысканию резервов.

В-пятых, экономия энергии позволяет пересмотреть сложившиеся и установить новые балансовые связи и экономические пропорции, перераспределить высвобождающиеся ресурсы.

Выступая в качестве объективного технико-экономического критерия оценки уровня использования электрической энергии, нормы расхода энергии являются организующим и мобилизующим началом в борьбе за экономию энергии на всех уровнях управления локомотивным хозяйством.

Для контроля энергопотребления на железнодорожном транспорте необходима такая система нормирования, которая не только учитывала бы потребление электроэнергии, но и имела бы стимулирующий характер. Эта система нормирования (рис. 1.6,а) включает в себя три составляющие: расчет нормы, учет фактического расхода энергии и стимулирование. Первая составляющая, определяет выбор метода, с помощью которого рассчитывается эта норма. В зависимости от используемого метода можно оценить точность расчета нормы и определить погрешность, которую дает выбранный метод. Учет фактического расхода электроэнергии позволяет определить как непосредственные затраты энергии на передвижение поезда, т.е. совершенную полезную работу, так и уровень совершенствования технической оснащенности перевозочного процесса. Особое место занимает третья составляющая системы нормирования. Как показано на рис. 1.6,6 зависимость фактического расхода электроэнергии от нормированного, имеет три характерных точки. Точка 0 определяет легковыполнимый нормированный расход электроэнергии, при котором эффект от стимулирующего фактора равен нулю, т.е. стимулы к экономии электроэнергии отсутствуют. Если задать невыполнимый нормированный расход энергии, то эффект от стимулирующего фактора тоже равен нулю (точка 2).

Определение удельных затрат электроэнергии по методике ВНИИЖТа

Анализируя методы расчета нормы электрозатрат, приходим к следующему выводу, что каждую методику необходимо рассматривать с двух точек зрения. Во-первых, соответствуют ли расчетные нормы действительным расходам энергии при всем многообразии условий эксплуатации технических средств транспорта. Во-вторых, как применяемая методика отражает возможные изменения условий работы транспорта, а также разнообразие условий эксплуатации и поездной работы, соответствуют ли нормы его техническому процессу, техническому вооружению и являются ли прогрессивными, т.е. стимулирующими машиниста к использованию резервов.

С другой стороны задача нормирования является одной из самых важных составляющих проблем экономии энергоресурсов на железнодорожном транспорте. Цель нормирования заключается в определении и лимитировании необходимого количества энергии для выполнения заданного объема работы при рациональном и экономном ее использовании.

Основными методами расчета норм энергозатрат на поездку являются (рис.2.1): расчетно-аналитический, расчетно-статистический и опытный.

Расчетно-аналитический метод основывается на определении составляющих расхода электроэнергии с последующим их суммированием. Индивидуальные нормы определяются теоретическим расчетом по экспериментально установленным нормативным характеристикам с учетом достигнутых прогрессивных показателей удельного расхода. Разработанную таким образом норму называют базисной. При определении норм расхода электроэнергии на планируемый период не проводят полного расчета нормообразующих составляющих, а исходят из базисной нормы и обязательно вносят коррективы для учета отклонений по составляющим расхода электроэнергии. Корректировочные коэффициенты должны определятся также на основе точных аналитических расчетов.

Расчетно-статистический метод предполагает использование большого количества статистической информации за несколько предыдущих лет о расходах энергии и влиянии различных нормообразующих факторов на удельные энергозатраты. При этом, методами математической статистики отсеивают недостоверные данные, устанавливают возможные пределы колебаний нормы. Он имеет все недостатки предыдущего периода, не всегда полностью отражает планируемые достижения научно-технического прогресса и не стимулирует использование имеющихся резервов. Расчетно-статистический метод применяется в тех случаях, когда невозможно использовать расчетно-аналитический или опытный методы.

Опытный метод предусматривает проведение эксперимента для определения расхода энергии. Он включает в себя либо поездки с динамометрическим вагоном или с эталонным счетчиком, либо обработку маршрутных листов на станциях механизированного учета или в группе учета депо. Во время опытных поездок локомотивной бригаде предоставляется возможность вести поезд с таким расчетом, чтобы энергозатраты были минимальными. Также при этом появляется возможность объективно оценить мастерство вождения и квалификацию машинистов. При этом локомотив должен быть в технически исправном состоянии, а сам эксперимент должен осуществляться в режимах, предусмотренных технологическими регламентами или инструкциями.

Методы нормирования и прогнозирования можно классифицировать следующим образом, как показано на рис. 2.1, в зависимости от применяемого математического аппарата и способов расчета. Как видно из рис. 2.1, расчетно-аналитические методы предполагают либо выполнение тягового расчета, либо определение расхода энергии по коэффициентам влияния или по балансу энергии.

Метод тягового расчета дает возможность оценить и учесть большое количество факторов, влияющих на расход энергии. Этот метод позволяет моделировать любую обстановку, которая может сложиться на участке. Все это относится только к условиям одной поездки на тяговом плече, при этом расчеты получаются очень сложными, а следствием этого являются значительные затраты времени на вычисление. В связи с большим объемом работы при проведении многовариантных тяговых расчетов получили распространение приближенные методы, из которых следует отметить метод установившихся скоростей и метод эквивалентных уклонов. При этих методах не вычисляют и не строят кривые движения, что существенно сокращает затраты труда и времени. В данной работе предложен еще один метод значительно упрощающий тяговый расчет и сокращающий затраты машинного времени на вычисления.

Метод расчета норм по коэффициентам влияния предполагает выполнение расчета на основе базовой нормы, т.е. удельного расхода энергии, приведенного к определенным базовым условиям. Такая норма определяется по тягово-энергетическим паспортам локомотивов при условии, что они следуют с составом определенного веса по прямому горизонтальному участку с определенной скоростью, при этом статическая нагрузка на ось вагонов составляет 17,5 т. Базовая норма корректируется в зависимости от условий эксплуатации с помощью поправочных коэффициентов, полученных в результате опытных поездок.

Балансовые методы используют принцип энергетического баланса, т.е. расчет нормы расхода энергии ведется по составляющим. А именно, по затратам энергии на преодоление сил сопротивления движению с учетом потерь энергии при пуске (в пусковых резисторах), в тяговых электродвигателях и преобразователях. Необходимо учитывать также тормозные потери и возврат энергии в режиме рекуперации. Все балансовые методы хорошо отработаны применительно к нормированию на одну поездку.

Сведение уравнения движения поезда к табличным интегралам

Расчеты кривых движения V(S) и t(S), которые лежат в основе организации движения поездов, производятся следующим образом. На первом этапе производят подготовку заданного профиля для возможности выполнения в дальнейшем тягового расчета. При графическом методе выполнения тяговых расчетов с целью уменьшения затраты времени на построение кривых движения предварительно производят спрямление профиля пути, т.е. объединение нескольких смежных элементов профиля пути одного знака. При использовании ЭВМ этого делать нет необходимости, т.к. быстродействие и объем памяти машины позволяют производить вычисления по действительному профилю. Однако для удобства расчета спрямление профиля обычно при этом производится, как и при графическом методе, что позволяет экономно представлять исходную информацию о пути. Выполняют и приведение профиля, то есть замену кривых в плане соответствующими фиктивными подъемами.

На базе полученного аналитического решения уравнения движения поезда (для точечной модели в пределах элемента профиля пути с уклоном і = const) разработана практическая методика тягового расчета. По этой методике расчет скорости в функции пути V(S) выполняется путем интегрирования УДП второй формы. В качестве первого приближения шага интегрирования принимают очередной элемент продольного профиля пути AS. Вычисление скорости VK В конце шага AS при известном значении скорости в начале шага VH осуществляется по формуле (3.60), которая представляет собой требуемую функциональную зависимость в неявном виде и не может быть из-за нелинейностей приведена к явной форме VK = p(VH, AS). Поэтому расчет кривой движения V(S) должен базироваться на итерационном вычислительном процессе. Существует положение, что на любом шаге интегрирования (при і = const) независимо от режима движения поезда (тяга, выбег, торможение) зависимость V(S) является монотонной, т.е. производная dV/dS не меняет знак в пределах AS. Это следует из свойств УДП как обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка и из монотонного характера зависимостей f(V), b(V), w0(V).

После определения скорости в конце шага VK в пределах самого шага интегрирования AS необходимо реализовать проверку условия где Vmin, Vmax - соответственно минимальная и максимальная допустимые скорости на элементе профиля пути AS. Если это условие не выполняется, то надо определить внутри шага AS промежуточную точку пути SnpoM , в которой скорость равна ограничению. В данном случае это просто сделать, поскольку имеется явное выражение SnpoM - SH = y(VH, І). Следующий шаг делается на интервале [S OM -SK] при условии изменения режима движения поезда (переход с тяги на выбег или на более низкую позицию контроллера, соответствующую менее интенсивной ходовой позиции). Таким образом, основу рассматриваемого расчета кривой движения скорости в функции пути V(S) составляет интегрирование УДП по формуле (3.60), т. е. вычисление скорости в конце шага VK по известным значениям скорости в начале шага VH и шага интегрирования AS (при і = const). Зависимость эта является неявной, так что при этом целесообразно воспользоваться методом простой итерации с добавлением принципа дихотомии. Сущность этого метода состоит в следующем: - для скорости в начале шага интегрирования VH определяем знак производной от скорости, т.е. a =sign(dV/dt)H; - вычисляем укороченный шаг AS = AS(AV), при AV = Vmax - VH, если а =1 или AS = AS(AV), при AV = VH - Vmin, если а = -1; - если AS AS(AV), то переходим к укороченному шагу SH -s- (SH+AS ), как это рассмотрено выше, причем значение скорости на конце этого укороченного шага уже определено условиями ограничения по скорости и равно Vmax или Vmjn; - если AS AS(AV), т.е. на элементе AS не достигаются ограничения по скорости, то выполняется нормальный шаг с вычислением скорости в конце элемента профиля пути VK по неявной формуле (3.60) методом простой итерации. В качестве первого приближения AV рекомендуется принять небольшое значение, например, AVo = 5 км/ч. Подставив его в формулу (3.60), получим AS0. При AS0 AS принимаем AVj = AVo + 5 км/ч и повторяем расчет, пока не превысим AS. При ASj AS работает принцип дихотомии, т.е. принимаем AVi+i = AVj+2,5 км/ч и т.д. пока не будет достигнуто условие ASj = AS.

Расчет зависимости V(S) начинается с режима пуска, для чего алгебраическую разность действующих удельных сил определяют по значениям, найденным на подготовительных этапах тяговых расчетов с учетом веса поезда. Предельные значения определяются условиями сцепления. Далее, задавая начальную скорость VH и длину элемента профиля пути AS при определенном тяговом режиме (С..., СП..., П-ПВ, П-ОВ1 и т.д.) находят конечную скорость VK на этом элементе методом итерации. Найденная скорость сравнивается с имеющимися на данном участке ограничениями скорости, которые определяются тормозными средствами поезда, состоянием пути и конструктивной скоростью электровоза. Если же в результате итерации конечная скорость оказывается выше допустимой, то выбирается другой режим движения, например, переход на другое соединение двигателей. После этого процесс повторяется при измененном режиме.

Предлагаемая методика расчета скорости и времени в функции пути, проверка нагревания электрооборудования

Рекомендуемый режим движения для наглядности наносят вверху диаграммы продольного профиля участка в виде горизонтальных полос, используя при этом условные обозначения в виде, например, приведенных на рис. 5.11. Этот пример режимной карты рассчитан для участка Орехово-Дулево Московской ж.д. для грузового поезда массой 5211 т (288 осей) с электровозом ВЛ10. Графиком движения предусмотрено время хода 20 мин. (от остановки до остановки). При этом расход электрической энергии составил 414,1 кВт-ч. При расчете кривых движения поезда в процессе нормирования энергозатрат можно производить некоторую корректировку при поиске наилучших результатов тремя основными способами: 1) непосредственно вручную задавать режимы движения поезда на отдельных конкретных элементах профиля пути; 2) если в конечном результате получается опоздание поезда (Tz 0), то можно задавать в начале участка для расчета времени не Tz=0, a Tz= -X мин., а потом в конце расчета сделать поправку (Tz+X) мин.; 3) так как участки имеют различные профили пути (всего по классификации ВНИИЖТа предусмотрено 7 типов профилей: от перевалистого до равнинного), то возможно блок выбора режима движения поезда корректировать под профиль конкретного участка /46/. 1. Применяемые в локомотивных депо методы нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов требуют совершенствования с целью снижения погрешности определения технологической нормы, повышения ее стимулирующего характера и обеспечения оперативности расчета и ускорения оформления маршрутного листа в увязке с общим технологическим процессом подготовки состава поезда к отправлению. 2. Требование снижения погрешности при расчете нормы энергозатрат наилучшим образом удовлетворяется при использовании тягового расчета в качестве базового метода определения расхода электроэнергии. Однако, требование оперативности расчета технологической нормы на персональной ЭВМ в условиях депо накладывает жесткие ограничения на время решения задачи. Указанное требование обычно не удовлетворяется при использовании для тягового расчета типовых численных методов решения уравнения движения поезда, например, метода Эйлера или Рунге-Кутта из-за больших по требованиям оперативности нормирования затрат машинного времени ПЭВМ. 3. Предложено использовать аналитический метод интегрирования уравнения движения поезда и показано, что при представлении поезда как материальной точки это уравнение может быть проинтегрировано аналитически путем разделения переменных при условии аппроксимации алгебраическими полиномами второго порядка нелинейных функций, выражающих силы тяги, торможения и основного сопротивления движению поезда в функции его скорости. Аналитическое интегрирование возможно в функции пути или времени по шагам, причем каждый шаг соответствует элементу спрямленного профиля пути (400-1500 м). 4. Результирующие выражения, полученные интегрированием уравнения движения поезда методом разделения переменных, являются неявными по отношению к скорости и времени, т.е. представляют собой формулы для вычисления пути по времени или по скорости. Поэтому тяговый расчет предложенным аналитическим методом необходимо вести с привлечением итерационного вычислительного процесса. Ввиду монотонного характера изменения скорости и времени при движении поезда на конкретном элементе профиля пути с постоянным уклоном при неизменном положении рукоятки контроллера машиниста или тормозного крана удовлетворительная сходимость вычислительного процесса получается даже при методе простой итерации. 5. Практическая реализация тягового расчета аналитическим методом требует учета ограничений скорости, а при достижении ограничения скорости — смены режима работы электровоза, т.е. изменения позиции контроллера машиниста или тормозного крана. При этом определение точки достижения ограничения по скорости, т.е. соответствующей координаты пути и времени, не вызывает в предложенной методике каких-либо затруднений, поскольку исходные аналитические выражения представляют собой функции для расчета пути и времени в зависимости от скорости. 6. Апробация предложенного метода нормирования, базирующегося на выполнении тягового расчета аналитическим методом, проведена на примере тяговых плеч Московской ж.д. При этом обеспечено вписывание процедуры расчета нормы в общую технологию подготовки состава к отправлению; этот расчет выполняется в группе нормирования (учета) параллельно с оформлением маршрутного листа. По результатам анализа установлено, что внедрение предложенного метода позволяет снизить разрыв между задаваемой нормой и фактическим расходом электроэнергии в 1,6-1,8 раза, что обеспечивает энергосбережение для электровозного депо в размере не менее 3-4% (за счет повышения стимулирующего эффекта технологической нормы энергозатрат).

Похожие диссертации на Аналитический метод оперативного нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов