Визначення параметрів обмеження поздовжнього прискорення для оптимізації витрат енергоресурсів на тягу поїздів
Loading...
Files
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, Дніпро
Abstract
UKR: Основною метою статті є вдосконалення тягових розрахунків з використанням математичного моделювання під час розв’язання рівняння руху поїзда. Модель поїзда адаптовано для оптимізації параметрів руху поїздів під час набору швидкості з визначенням функціональних взаємозв’язків потужності силової енергетичної установки локомотива й профілю ділянки колії з витратою енергоресурсів локомотивом. Методика. Для розв’язання поставлених задач використано сучасні методи математичного моделювання. Моделювання роботи силової енергетичної установки виконано із застосуванням методів інтерполяції та апроксимації. Під час створення моделі електричної частини передачі тепловоза використано метод імітаційного моделювання. Для розрахунку параметрів та характеру руху поїзда використано метод інтегрування диференціального рівняння руху та розв’язано задачу, яка полягає в знаходженні розв’язку цього рівняння на протяжності тягової ділянки з урахуванням варіативних значень потужності локомотива та ухилів профілю колії. Результати. Для аналізу результатів тягових розрахунків отримано такі показники, як технічна швидкість і витрата дизельного палива, а також виконано порівняння цих показників. Результати свідчать, що в разі обмеження прискорення спостерігається зниження витрати дизельного палива за майже незмінної технічної швидкості. Наукова новизна. Набуло подальшого розвитку підвищення енергоефективності ведення поїздів, а саме отримано функціональну залежність відносної потужності силової енергетичної установки локомотива, яка враховує дійсний профіль ділянки, що дає змогу визначати енергоощадні режими керування локомотивом та зменшити витрату енергоресурсів, навантаження на дизель та елементи тягової передачі тепловоза під час перехідних режимів, що, у свою чергу, крім економії дизельного палива, вплине на надійність елементів силової установки. Практична значимість полягає в економії дизельного палива в режимах руху, які забезпечують набір швидкості та підвищення надійності силової установки за рахунок зменшеного навантаження.
ENG: Purpose. The main purpose of the article is to improve traction calculations using mathematical modeling when solving the equation of train motion. The train model is adapted to optimize the parameters of train movement during speed gain with the determination of functional relationships between the power of the locomotive power plant and the profile of the track section with the consumption of energy resources by the locomotive. Methodology. Modern methods of mathematical modeling were used to solve the tasks. The modeling of the power plant operation was performed using interpolation and approximation methods. The simulation modeling method was used to create a model of the electrical part of the diesel locomotive transmission. The method of integrating the differential equation of motion was used to calculate the parameters and nature of the train's movement and the problem was solved, which consists in finding a solution to this equation over the length of the traction section, taking into account the variable values of the locomotive power and the slopes of the track profile. Findings. To analyze the results of traction calculations, we obtained such indicators as technical speed and diesel fuel consumption, and compared these indicators. The results show that in the case of acceleration limitation, there is a decrease in diesel fuel consumption at almost unchanged technical speed. Originality. The improvement of energy efficiency of train operation has been further developed, namely, the functional dependence of the relative power of the locomotive power plant, which takes into account the actual profile of the site, has been obtained, which makes it possible to determine energy-saving modes of locomotive control and reduce energy consumption, load on the diesel engine and elements of the diesel locomotive traction transmission during transient modes, which, in turn, in addition to saving diesel fuel, will affect the reliability of the power plant elements. The practical value of the study is to save diesel fuel in the modes of movement that provide speed gain and increase the reliability of the power plant due to reduced load.
ENG: Purpose. The main purpose of the article is to improve traction calculations using mathematical modeling when solving the equation of train motion. The train model is adapted to optimize the parameters of train movement during speed gain with the determination of functional relationships between the power of the locomotive power plant and the profile of the track section with the consumption of energy resources by the locomotive. Methodology. Modern methods of mathematical modeling were used to solve the tasks. The modeling of the power plant operation was performed using interpolation and approximation methods. The simulation modeling method was used to create a model of the electrical part of the diesel locomotive transmission. The method of integrating the differential equation of motion was used to calculate the parameters and nature of the train's movement and the problem was solved, which consists in finding a solution to this equation over the length of the traction section, taking into account the variable values of the locomotive power and the slopes of the track profile. Findings. To analyze the results of traction calculations, we obtained such indicators as technical speed and diesel fuel consumption, and compared these indicators. The results show that in the case of acceleration limitation, there is a decrease in diesel fuel consumption at almost unchanged technical speed. Originality. The improvement of energy efficiency of train operation has been further developed, namely, the functional dependence of the relative power of the locomotive power plant, which takes into account the actual profile of the site, has been obtained, which makes it possible to determine energy-saving modes of locomotive control and reduce energy consumption, load on the diesel engine and elements of the diesel locomotive traction transmission during transient modes, which, in turn, in addition to saving diesel fuel, will affect the reliability of the power plant elements. The practical value of the study is to save diesel fuel in the modes of movement that provide speed gain and increase the reliability of the power plant due to reduced load.
Description
Д. Бобирь: ORCID 0000-0003-1441-3861; Є. Боднар: ORCID 0000-0001-6040-913X; Д. Кислий: ORCID 0000-0002-4427-894X; А. Десяк: ORCID 0000-0001-8650-5242
Keywords
тяга поїздів, тепловоз, техніко-економічна ефективність, математична модель, рівняння руху поїзда, енергоощадність, train traction, diesel locomotive, technical and economic efficiency, mathematical model, equation of train motion, energy saving, КЛ
Citation
Бобирь Д. В., Боднар Є. Б., Кислий Д. М., Десяк А. Є. Визначення параметрів обмеження поздовжнього прискорення для оптимізації витрат енергоресурсів на тягу поїздів. Наука та прогрес транспорту. 2023. № 4 (104). С. 13–24. DOI: 10.15802/stp2023/298573.