Визначення енергооптимізованого керування локомотивом під час розгону поїзда
Loading...
Files
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, Дніпро
Abstract
UKR: У цій статті автори ставлять за основну мету вдосконалення математичної моделі руху поїзда за рахунок адаптації моделі для визначення значень потужності дизеля за відповідних значень прискорення поїзда та різних режимів його ведення. На підставі моделі передбачено побудувати та проаналізувати двопараметричні залежності керування локомотивом під час розгону, які забезпечують усталене прискорення на різних ухилах профілю колії для різних значень маси складу, що в результаті дозволить більш раціонально керувати локомотивним парком із чітким дотриманням графіка руху поїздів та мінімальною витратою дизельного палива на тягу. Методика. Для досягнення мети використано метод системного аналізу, нелінійного програмування, числові методи розв’язання диференціальних рівнянь руху поїзда, причому враховано, що інтегрування рівняння руху поїзда можна проводити за шляхом, часом та швидкістю, залежно від початково поставленої задачі в тягових розрахунках. Розрахунки здійснено для різних режимів та фаз ведення поїзда. Результати. Для аналізу результатів проведено порівняння отриманих показників тягових розрахунків, таких як технічна швидкість, час руху в дорозі та витрата палива. Для розв’язання задачі тягових розрахунків було обрано програмний пакет «Мaple», який дозволив не лише чисельно оцінити результати розв’язку двопараметричної математичної моделі, але і графічно, візуально, що значно спрощує їх сприйняття. Отримані результати розрахунків свідчать про зниження витрати енергоресурсів. Наукова новизна. Отримала подальший розвиток модель руху поїзда з урахуванням адаптації для визначення значень потужності дизеля у випадку усталених значень прискорення поїзда залежно від маси складу та ухилів профілю колії. Практична значимість. Доцільність проведеного дослідження полягає в економії енергоресурсів, зокрема дизельного палива, на тягу поїздів та дозволяє більш точно дотримуватися графіка руху поїздів, що, у свою чергу, впливає на безпеку руху в цілому.
ENG: In this article, the authors aim to improve the mathematical model of train movement by adapting the model to determine the values of diesel power at the corresponding values of train acceleration and different modes of train operation. Based on the model, it is planned to build and analyze two-parameter dependencies of locomotive control during acceleration, which provide steady acceleration on different track profile slopes for different values of train weight, which will allow for more rational management of the locomotive fleet with strict adherence to the train schedule and minimal diesel fuel consumption for traction. Methodology. To achieve this goal, we used the method of system analysis, nonlinear programming, and numerical methods for solving differential equations of train motion, taking into account that the integration of the equation of train motion can be carried out by path, time, and speed, depending on the initially set task in traction calculations. Calculations were performed for different modes and phases of train operation. Findings. To analyze the results, we compared the obtained traction calculations, such as technical speed, travel time, and fuel consumption. To solve the problem of traction calculations, we chose the Maple software package, which allowed us not only to numerically evaluate the results of solving the twoparameter mathematical model, but also to graphically and visually, which greatly simplifies their perception. The obtained results of the calculations indicate a decrease in energy consumption. Originality. The model of train movement has been further developed, taking into account the adaptation to determine the values of diesel power consumption in the case of steady-state values of train acceleration depending on the weight of the train and the slopes of the track profile. Practical value. The expediency of the study is to save energy resources, in particular diesel fuel, for train traction and allows more accurate adherence to the train schedule, which, in turn, affects traffic safety in general.
ENG: In this article, the authors aim to improve the mathematical model of train movement by adapting the model to determine the values of diesel power at the corresponding values of train acceleration and different modes of train operation. Based on the model, it is planned to build and analyze two-parameter dependencies of locomotive control during acceleration, which provide steady acceleration on different track profile slopes for different values of train weight, which will allow for more rational management of the locomotive fleet with strict adherence to the train schedule and minimal diesel fuel consumption for traction. Methodology. To achieve this goal, we used the method of system analysis, nonlinear programming, and numerical methods for solving differential equations of train motion, taking into account that the integration of the equation of train motion can be carried out by path, time, and speed, depending on the initially set task in traction calculations. Calculations were performed for different modes and phases of train operation. Findings. To analyze the results, we compared the obtained traction calculations, such as technical speed, travel time, and fuel consumption. To solve the problem of traction calculations, we chose the Maple software package, which allowed us not only to numerically evaluate the results of solving the twoparameter mathematical model, but also to graphically and visually, which greatly simplifies their perception. The obtained results of the calculations indicate a decrease in energy consumption. Originality. The model of train movement has been further developed, taking into account the adaptation to determine the values of diesel power consumption in the case of steady-state values of train acceleration depending on the weight of the train and the slopes of the track profile. Practical value. The expediency of the study is to save energy resources, in particular diesel fuel, for train traction and allows more accurate adherence to the train schedule, which, in turn, affects traffic safety in general.
Description
Д. Кислий: ORCID 0000-0002-4427-894X; А. Десяк: ORCID 0000-0001-8650-5242; Д. Бобирь: ORCID 0000-0003-1441-3861; Є. Боднар: ORCID 0000-0001-6040-913X
Keywords
тяга поїздів, локомотив, рухомий склад, енергетична ефективність, енергоощадження, математична модель, рівняння руху поїзда, train traction, locomotive, rolling stock, energy efficiency, energy saving, mathematical model, equation of train motion, КЛ
Citation
Кислий Д. М., Десяк А. Є., Бобирь Д. В., Боднар Є. Б. Визначення енергооптимізованого керування локомотивом під час розгону поїзда. Наука та прогрес транспорту. 2023. № 4(104). С. 25–38. DOI: 10.15802/stp2023/298713.