Визначення енергозаощаджуючих режимів розгону поїздів
Loading...
Files
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: Мета. В сучасних умовах експлуатації рухомого складу актуальним завданням є підвищення ефективності його використання за рахунок зниження витрат енергоресурсів, в тому числі й на тягу поїздів. Цього можливо досягти шляхом створення систем керування потужністю локомотивів, зокрема, використанням режимних карт та бортових апаратно-програмних комплексів. Методика. В статті розглянуто способи рушання з місця та набору швидкості поїзда. Тягові розрахунки з визначенням енергозаощаджуючих траєкторій передбачають пошук раціональної залежності витрат енергоресурсів від часу ходу поїзда. При виборі енергозаощаджуючих траєкторій руху поїзда та при розробці режимних карт ведення поїздів необхідно враховувати змінні параметри, такі як: профіль ділянки, масу складу, серію локомотива та ін. При передачі потужності від первинної силової установки до рушійних колісних пар відбуваються неминучі втрати, які описуються коефіцієнтом корисної дії (ККД). Для більшості елементів передачі локомотива залежності ККД описуються нелінійними рівняннями. Розглянуто отримання енергозаощаджуючої функції управління тягою
при рушанні та розгоні з метою зменшення питомих витрат енергоресурсів за рахунок удосконалення алгоритму розрахунку багатоваріантних траєкторій руху поїзда. Запропоновано методику вибору енергозаощаджуючої траєкторії руху при розгоні поїзда та управлінні потужністю електровозів і тепловозів із електричною передачею, в основу якої покладено математичні методи рівномірного пошуку та параметричної оптимізації. Результати. Для змінних параметрів складу та поїзної ситуації побудовано двохпараметричну функціональну залежність управління потужністю локомотива та аналітично визначено ефективність запропонованого алгоритму. Наукова новизна. За результатами роботи авторами отримано енергозаощаджуючу функцію управління тягою, яка залежить від маси складу та ухилу. На відміну від існуючих розробок раціонального ведення поїздів дана функція потребує значно менше машинного часу при високій точності розрахунків, що дає можливість її впровадження в бортову систему керування локомотивом та економії енергоресурсів. Практична значимість. Експериментально визначений вченими алгоритм, який є складовою частиною бортового програмного комплексу визначення енергозаощаджуючих режимів ведення поїздів, сприятиме зниженню витрат енергоресурсів.
RUS: Цель. В современных условиях эксплуатации подвижного состава актуальной задачей является повышение эффективности его использования за счет снижения расходов энергоресурсов, в том числе и на тягу поездов. Этого возможно достичь путем создания систем управления мощностью локомотивов, в частности, использованием режимных карт и бортовых аппаратно-программных комплексов. Методика. В статье рассмотрены способы трогания с места и набора скорости поездом. Тяговые расчеты с определением энергосберегающих траекторий предусматривают поиск рациональной зависимости расхода энергоресурсов от времени хода поезда. При выборе энергосберегающих траекторий движения поезда и при разработке режимных карт ведения поездов необходимо учитывать переменные параметры, такие как: профиль участка, массу состава, серию локомотива и др. При передаче мощности от первичной силовой установки к движущим колесным парам происходят неизбежные потери, которые описываются коэффициентом полезного действия (КПД). Для большинства элементов передачи локомотива зависимости КПД описываются нелинейными уравнениями. Рассмотрено получение энергосберегающей функции управления тягой при трогании и разгоне с целью уменьшения удельного расхода энергоресурсов за счет совершенствования алгоритма расчета многовариантных траекторий движения поезда. Предложена методика выбора энергосберегающих траекторий движения при разгоне поезда и управления мощностью электровозов и тепловозов с электрической передачей, в основу которой положены математические методы равномерного поиска и параметрической оптимизации. Результаты. Для переменных параметров состава и поездной ситуации построена двухпараметрическая функциональная зависимость управления мощностью локомотива и аналитически определена эффективность предложенного алгоритма. Научная новизна. В результате работы авторами получена энергосберегающая функция управления тягой, которая зависит от массы состава и уклона. В отличие от существующих разработок рационального ведения поездов данная функция требует значительно меньше машинного времени при высокой точности расчетов, что дает возможность ее внедрения в бортовую систему управления локомотивом и экономии энергоресурсов. Практическая значимость. Экспериментально установленный алгоритм, который является составной частью бортового программного комплекса определения энергосберегающих режимов ведения поездов, будет способствовать снижению расходов энергоресурсов.
ENG: Purpose. In modern conditions of rolling stock operation, the actual vital task is the increasing the efficiency of its use by reducing the cost of energy, including for the traction. It can be achieved by the way of locomotives power control systems creating, in particular the use of operating cards and on-board software and hardware. Methodology. The article discusses ways of starting and acceleration of the train. Traction calculations with the definition of energy-efficient trajectories provide the search of a rational consumption of energy with time of running trains. When selecting energy saving train trajectories and the development of operating trains of reference cards, it is necessary to consider the variables such as: the profile area, weight of the stock, series of the locomotive and others. When the transmission power from the primary power equipment to the driving wheel pairs the inevitable losses that are described by the efficiency factor occur. For the most part of the locomotive elements the dependences of the efficiency factor are described by the nonlinear equations. Getting the energy-saving function of traction control at starting and acceleration to reduce the specific consumption of energy by improving the algorithm for calculating the trajectories of multiple trains was considered. The method of selection of energy-efficient trajectories at dispersal trains and power control electric and diesel locomotives with electric transmission which bases on the mathematical methods for evenly search and parametric optimization was offered. Findings. For the variables of the train situation and rolling stock was built two-parameter functional dependence of the power control locomotive and analytically determined the effectiveness of the proposed algorithm. Originality. In the work result the authors received the power saving function of traction control, which depends on the mass of the rolling stock and slant. In contrast to existing development of rational management of trains, this function requires much less computer time with a high accuracy of the calculations, which makes it possible to incorporate it into the onboard control system of the locomotive and energy savings. Practical value. Experimentally established algorithm, which is part of the on-board software package definition of energy-saving modes of conducting trains, will contribute to the reduction of energy expenses.
RUS: Цель. В современных условиях эксплуатации подвижного состава актуальной задачей является повышение эффективности его использования за счет снижения расходов энергоресурсов, в том числе и на тягу поездов. Этого возможно достичь путем создания систем управления мощностью локомотивов, в частности, использованием режимных карт и бортовых аппаратно-программных комплексов. Методика. В статье рассмотрены способы трогания с места и набора скорости поездом. Тяговые расчеты с определением энергосберегающих траекторий предусматривают поиск рациональной зависимости расхода энергоресурсов от времени хода поезда. При выборе энергосберегающих траекторий движения поезда и при разработке режимных карт ведения поездов необходимо учитывать переменные параметры, такие как: профиль участка, массу состава, серию локомотива и др. При передаче мощности от первичной силовой установки к движущим колесным парам происходят неизбежные потери, которые описываются коэффициентом полезного действия (КПД). Для большинства элементов передачи локомотива зависимости КПД описываются нелинейными уравнениями. Рассмотрено получение энергосберегающей функции управления тягой при трогании и разгоне с целью уменьшения удельного расхода энергоресурсов за счет совершенствования алгоритма расчета многовариантных траекторий движения поезда. Предложена методика выбора энергосберегающих траекторий движения при разгоне поезда и управления мощностью электровозов и тепловозов с электрической передачей, в основу которой положены математические методы равномерного поиска и параметрической оптимизации. Результаты. Для переменных параметров состава и поездной ситуации построена двухпараметрическая функциональная зависимость управления мощностью локомотива и аналитически определена эффективность предложенного алгоритма. Научная новизна. В результате работы авторами получена энергосберегающая функция управления тягой, которая зависит от массы состава и уклона. В отличие от существующих разработок рационального ведения поездов данная функция требует значительно меньше машинного времени при высокой точности расчетов, что дает возможность ее внедрения в бортовую систему управления локомотивом и экономии энергоресурсов. Практическая значимость. Экспериментально установленный алгоритм, который является составной частью бортового программного комплекса определения энергосберегающих режимов ведения поездов, будет способствовать снижению расходов энергоресурсов.
ENG: Purpose. In modern conditions of rolling stock operation, the actual vital task is the increasing the efficiency of its use by reducing the cost of energy, including for the traction. It can be achieved by the way of locomotives power control systems creating, in particular the use of operating cards and on-board software and hardware. Methodology. The article discusses ways of starting and acceleration of the train. Traction calculations with the definition of energy-efficient trajectories provide the search of a rational consumption of energy with time of running trains. When selecting energy saving train trajectories and the development of operating trains of reference cards, it is necessary to consider the variables such as: the profile area, weight of the stock, series of the locomotive and others. When the transmission power from the primary power equipment to the driving wheel pairs the inevitable losses that are described by the efficiency factor occur. For the most part of the locomotive elements the dependences of the efficiency factor are described by the nonlinear equations. Getting the energy-saving function of traction control at starting and acceleration to reduce the specific consumption of energy by improving the algorithm for calculating the trajectories of multiple trains was considered. The method of selection of energy-efficient trajectories at dispersal trains and power control electric and diesel locomotives with electric transmission which bases on the mathematical methods for evenly search and parametric optimization was offered. Findings. For the variables of the train situation and rolling stock was built two-parameter functional dependence of the power control locomotive and analytically determined the effectiveness of the proposed algorithm. Originality. In the work result the authors received the power saving function of traction control, which depends on the mass of the rolling stock and slant. In contrast to existing development of rational management of trains, this function requires much less computer time with a high accuracy of the calculations, which makes it possible to incorporate it into the onboard control system of the locomotive and energy savings. Practical value. Experimentally established algorithm, which is part of the on-board software package definition of energy-saving modes of conducting trains, will contribute to the reduction of energy expenses.
Description
Б. Боднар: ORCID 0000-0002-3591-4772; М. Капіца: ORCID 0000-0002-3800-2920; А. Афанасов: ORCID 0000-0003-4609-2361; Д. Кислий: ORCID 0000-0002-4427-894X
Keywords
тягові розрахунки, енергоефективність ведення поїздів, рушання з місця, розгін поїзда, управління потужністю, параметрична оптимізація, тяговые расчеты, энергоэффективность ведения поездов, трогание с места, разгон поезда, управление мощностью, параметрическая оптимизация, traction calculations, the energy efficiency of conducting trains, moving off, acceleration, power control, parameter optimization, КЛ, КЕРС
Citation
Боднар Б. Є., Капіца М. І., Афанасов А. М., Кислий Д. М. Визначення енергозаощаджуючих режимів розгону поїздів. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 5 (59). С. 40–52. doi:10.15802/stp2015/55359.