close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Совершенствование методики расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок на железных дорогах постоянного тока....pdf

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Блинкова Светлана Александровна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ СКОРОСТНЫХ ПАССАЖИРСКИХ
ПЕРЕВОЗОК НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА
05.22.07 – Подвижной состав железных дорог,
тяга поездов и электрификация
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Самара – 2015
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО СамГУПС)
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент
Гаранин Максим Алексеевич
Официальные оппоненты:
Бурков Анатолий Трофимович, доктор технических наук, профессор, федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I», профессор кафедры «Электроснабжение железных дорог» (ФГБОУ ВПО ПГУПС).
Кондратьев Юрий Владимирович, кандидат технических наук, доцент, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения», доцент кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта»
(ФГБОУ ВПО ОмГУПС)
Ведущая организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО ИрГУПС)
Защита состоится «19» февраля 2016 г. в 14−00 на заседании диссертационного
совета Д 218.013.01 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, д. 66, ауд. Б2-15 – зал диссертационных советов.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения». Адрес сайта, на котором размещена диссертация и автореферат:
http://www.usurt.ru.
Автореферат разослан «____» ________ 2015 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Тимухина Елена Николаевна
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Одной из приоритетных задач «Энергетической стратегии холдинга «Российские железные дороги» является полное и
надежное энергетическое обеспечение перевозочного процесса, снижение рисков
при кризисных ситуациях в энергообеспечении железнодорожного транспорта.
В настоящее время, в связи с увеличением полигонов скоростных пассажирских перевозок, а также с постоянным ростом массы грузовых поездов, актуальной задачей является усиление инфраструктуры железных дорог для реализации потребной пропускной способности. Особую значимость имеет вопрос расчета энергообеспечения перевозочного процесса, поскольку большинство участков
железных дорог имеют систему тягового электроснабжения (СТЭ), спроектированную на отличную от применяемой в настоящее время организацию движения
поездов. Следствием этого является то, что уже сейчас СТЭ отдельных наиболее
нагруженных участков ОАО «РЖД» начинает работать без надлежащих резервов,
необходимых для обеспечения прогнозируемого роста объема перевозок грузов и
пассажиров. Возникает проблема отсутствия необходимых резервов мощности
системы электроснабжения, ограничения в потреблении электроэнергии и связанными с этим снижением пропускной и провозной способности. Особенно это проявляется на участках, электрифицированных на постоянном токе, характеризующихся большими значениями токовых нагрузок и, как следствие, более существенным падением уровня напряжения в контактной сети, что отрицательно сказывается на организации скоростных пассажирских перевозок.
К настоящему времени из-за сложного описания режимов работы СТЭ аналитическими зависимостями при проведении расчетов используются имитационные методы моделирования. Проведенная работа рядом исследователей по созданию и развитию идентификационных моделей СТЭ, а также разработанные программные средства для расчета СТЭ, использующие контуры проверки адекватности работы, позволили существенно увеличить точность расчетов режимов работы СТЭ.
4
При этом существующие методы по оценке энергообеспеченности, в том
числе и программные средства, не позволяют оценивать энергообеспеченность
при скоростном пассажирском движении. Поскольку действующая в настоящее
время Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог
2010 года, вопервых, в качестве основной функциональной составляющей использует межпоездной интервал, что не актуально для расчета скоростных пассажирских перевозок. Во  вторых, пропускную способность предлагается рассчитывать с помощью имитационного моделирования на базе программного комплекса, в котором отсутствует процедура проверки адекватности работы.
Таким образом, актуальность диссертационного исследования обусловлена необходимостью совершенствования методики расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок на железных дорогах постоянного тока.
Объект исследования. Система тяги, устройства электроснабжения.
Область исследования. Системы электроснабжения железных дорог.
Улучшение эксплуатационных показателей устройств электроснабжения.
Степень разработанности темы исследования. В своих исследованиях в
области систем электроснабжения железных дорог и в области улучшения эксплуатационных показателей устройств электроснабжения автор опирался на труды ученых: ВНИИЖТ  А.В. Котельников, В.Е. Марский; ДвГУПС  Б.Е. Дынькин, В.Н. Ли; ИрГУПС − В.Д. Бардушко, В.П. Закарюкин, А.В. Крюков; ОмГУПС
 О.А. Сидоров, В.Т. Черемисин; МИИТ  В.В. Андреев, М.П. Бадер, Р.Р. Мамошин, Г.Г. Марквардт, Г.К. Марквардт, В.Н. Пупынин; ПГУПС  А.Т. Бурков, А.Н.
Марикин; РГУПС  А.Л. Быкадоров, Ю.И. Жарков, Е.П. Фигурнов; СамГУПС 
В.Л. Григорьев, А.Н. Митрофанов; УрГУПС  Э.В. Тер-Оганов, Б.А. Аржанников,
А.Г. Галкин, А.В. Ефимов, Ю.П. Неугодников.
Целью исследования является совершенствование методики расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок на железных дорогах,
электрифицированных по системе постоянного тока.
Достижение указанной цели осуществлялось в ходе постановки и решения
следующих задач.
5
1. Проведение анализа существующих методов расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.
2. Разработка модели системы тягового электроснабжения повышенной
точности за счет включения в модель дополнительных контуров проверки адекватности работы, позволяющих осуществлять оценку энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.
3. Разработка алгоритма выбора мероприятий по усилению системы тягового электроснабжения постоянного тока, позволяющего осуществлять экспресс
оценку и выбор мероприятий по повышению энергообеспеченности при организации на участке скоростных пассажирских перевозок.
4. Разработка алгоритма определения рабочей схемы тяговых подстанций
участка на основе данных автоматизированной информационно-измерительной
системы коммерческого учета электроэнергии (АИИСКУЭ), позволяющего привести параметры модели системы тягового электроснабжения к реальным процессам.
5. Разработка технологии оценки энергообеспеченности участков на основе
кластерного анализа показателей работы системы управления ресурсами, рисками
и надежностью на этапах жизненного цикла (УРРАН), позволяющая расширить
функциональные возможности системы.
6. Проведение экспериментальных исследований в части проверки адекватности работы по физическим параметрам системы тягового электроснабжения.
7. Оценка технико-экономической эффективности выбранных мероприятий.
Научная новизна работы заключается в совершенствовании методических
решений по расчету энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.
Основные научные результаты, полученные в работе:
1. Разработана модель системы тягового электроснабжения повышенной
точности, позволяющая произвести оценку энергообеспеченности скоростных
пассажирских перевозок на участках железных дорог постоянного тока, отличающаяся наличием четырех контуров проверки адекватности работы.
6
2. Разработан алгоритм выбора мероприятий по усилению системы тягового
электроснабжения постоянного тока, позволивший разработать формализованную
инструкцию выбора мероприятий по повышению энергообеспеченности. Алгоритм отличается тем, что позволяет исключить лишние операции при подборе мероприятий.
3. Предложен алгоритм определения рабочей схемы тяговых подстанций
моделируемого участка на основе данных АИИСКУЭ, позволяющий привести параметры модели системы тягового электроснабжения к реальным процессам.
4. Разработана технология оценки энергообеспеченности участков на основе
кластерного анализа показателей работы системы УРРАН, позволяющая связать
показатели данной системы с показателями энергообеспеченности, что представляет возможность дополнительно производить оценку энергообеспеченности при
составлении факторного анализа.
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработанная модель СТЭ, имеющая четыре контура проверки адекватности работы, может быть
использована работниками экспертноаналитических групп хозяйства электрификации и электроснабжения для расчета энергообеспеченности участков.
Разработанный алгоритм выбора мероприятий по усилению системы тягового электроснабжения постоянного тока может быть использован при проведении экспресс – оценки мероприятий, обеспечивающих максимальный эффект по
приведению показателей нагрузочной способности к нормативным значениям.
Разработанная технология оценки энергообеспеченности участков на основе
кластерного анализа показателей работы системы УРРАН может быть использована при составлении факторного анализа, как в дистанциях электроснабжения,
так и в службе электрификации и электроснабжения.
Разработанная программа «Esnew2», предназначенная для расчета системы
тягового электроснабжения с оценкой энергообеспеченности участков, может
быть использована в производственных условиях для оценки энергообеспеченности участков Куйбышевской железной дороги.
Отдельные элементы работы использованы на Куйбышевской железной до-
7
роге для расчета усиления системы тягового электроснабжения. Теоретические
положения работы используются в учебном процессе кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» Самарского государственного университета
путей сообщения по дисциплинам «Электроснабжение железных дорог», «Электроснабжение высокоскоростных магистралей» и «Моделирование работы СТЭ».
Методология и методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались теоретические и практические исследования, методы математического анализа, методы структурного синтеза моделей, теория вероятностей, математическая статистика, методы идентификации и имитационного
моделирования.
Положения, выносимые на защиту:
1. Модель системы тягового электроснабжения повышенной точности с дополнительными контурами проверки адекватности работы, позволяющими осуществлять оценку энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.
2. Алгоритм выбора мероприятий по усилению системы тягового электроснабжения, позволяющий осуществлять экспресс  оценку и выбор мероприятий
по повышению энергообеспеченности при организации на участке скоростных
пассажирских перевозок.
3. Алгоритм определения рабочей схемы тяговых подстанций участка на
основе данных АИИСКУЭ, позволяющий привести параметры модели системы
тягового электроснабжения к реальным процессам.
4. Технология оценки энергообеспеченности участков на основе кластерного анализа показателей работы системы УРРАН, позволяющая расширить функциональные возможности системы.
Степень достоверности и апробация результатов. Результаты обоснованы теоретически и подтверждены результатами экспериментальных исследований
на реальном участке Куйбышевской железной дороги в части проверки адекватности работы по физическим параметрам системы тягового электроснабжения.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: V Межд. науч. – практ. конф. «Образова-
8
ние, наука, транспорт в XXI веке» (Оренбург, 2015); Межд. науч. – практ. конф.
«Наука и образование транспорту» (Самара, 2014, 2013, 2012); Седьмой Международный симпозиум «Электрификация и развитие инфраструктуры энергообеспечения тяги поездов скоростного и высокоскоростного ж.д. транспорта» (СанктПетербург, 2013); Межд. науч. – практ. конф. имени Леонардо да Винчи (Берлин,
2013); Межд. науч. – практ. конф. «Электроэнергетическая инфраструктура и
электроподвижной состав железнодорожного транспорта» (г. Ростов-на-Дону, 2122 мая, 2013); Всерос. науч. – техн. конф. «Эксплуатац. надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» (Омск, 2012); Всерос. науч. –
техн. конф. «Наука университета – инновации производства» (Хабаровск, 2012);
VI Межд. науч. – практ. конф. «Электрификация железнодорожного транспорта»
(Мисхор, 2012).
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 18 печатных
работах, из них 4 публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ,
2 патента на полезные модели, 1 патент на изобретение, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,
заключения и списка литературы. Работа представлена на 120 страницах, содержит 94 страницы основного текста, 52 рисунка, 12 таблиц. Список литературы
включает 103 наименования.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации,
сформулированы цели и задачи работы, представлена научная новизна и
практическая ценность результатов исследований, приведены положения,
выносимые на защиту.
В первой главе проведен анализ современного состояния научнотехнической проблемы оценки энергообеспеченности тяги поездов, расчетных
методов по определению энергообеспеченности, рассмотрена связь между
энергообеспечением в условиях пропуска скоростных и тяжеловесных поездов.
Впервые
понятие
9
«энергообеспеченность
в
системе
тягового
электроснабжения» введено в работах д.т.н., профессора Митрофанова А.Н.
Критерий энергообеспеченности тяги поездов сформулирован, как условие не
превышения мощности, необходимой электроподвижному составу, являющейся
минорантой, по отношению к мощности, которую способна обеспечить система
тягового электроснабжения, являющейся мажорантой.
Коэффициент запаса энергообеспеченности К 1 показывает отношение
имеющейся минимальной мощности системы тягового электроснабжения с учетом стороннего и нетягового потребления по отношению к максимальной потребной мощности. По своей сути данный коэффициент представляет собой кратность
запаса энергообеспеченности СТЭ. Для оценки эффективности мероприятий по
усилению СТЭ и, как следствие, повышению энергообеспеченности участков целесообразно использовать коэффициент энергопотребности К 2 , который является
более информативным, поскольку его значение в пределах до 1 означает штатную
ситуацию, когда система тягового электроснабжения обеспечивает требуемые
размеры движения при этом имеется запас мощности. Значение коэффициента
выше 1 означает неготовность СТЭ обеспечить требуемые размеры движения.
Проведенный анализ позволил определить наиболее совершенные методы
расчета СТЭ: расчет четко определенных ниток графика движения классическими
методами, расчет статистически устойчивых ниток графика движения классическими методами, расчет четко определенных ниток графика движения в фазных
координатах и построение мгновенных схем приложения электрических нагрузок
с учетом фактического уровня напряжения на токоприемнике.
Во второй главе были проведены исследования факторов и разработаны
критерии по оценке энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.
При расчете энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок
важное значение имеет адекватность модели СТЭ – соответствие между результатами расчета и реальными процессами, протекающими в СТЭ. В работе предлагается в блок контроля адекватности работы к существующему параметру, в качестве которого выступает расход электрической энергии, контролируемый по счет-
10
чикам АИИСКУЭ, добавить три дополнительных параметра:
1. Токовые нагрузки фидеров контактной сети и уровень напряжения на
шинах. Использование данных параметров возможно посредством снятия данных
с устройств цифровой защиты и автоматики фидеров (ЦЗАФ), установленных на
тяговых подстанциях. Использование устройств ЦЗАФ позволит увеличить дискретизацию сравниваемых параметров.
2. Температуру нагрева проводов контактной сети, измеряемой устройствами тепловой защиты контактной сети (ТЗКС).
Рисунок 1 – Взаимосвязь между сопоставительными параметрами,
используемыми для проверки адекватности работы
На рисунке 1 приведены следующие обозначения:
I ф  токовые нагрузки фидеров контактной сети, А;
QП  масса поезда, т;
VП  скорость поезда, км/ч;
Tокр  температура окружающего воздуха, С;
T – температура нагрева проводов контактной сети, С;
U Ш  уровень напряжения на шинах тяговой подстанции, В;
I стор – токовая нагрузка со стороны стороннего электропотребления, А;
WТП  расход электрической энергии тяговой подстанции, кВт∙ч.
При расчете энергообеспеченности необходимо знать фактический и
договорной отпуск мощности сторонним потребителям, так как оценка
электропотребления Куйбышевской железной дороги показала, что фактическое
стороннее электропотребление на 20% меньше, чем договорное электропотребление.
11
В третьей главе разработана модель системы тягового электроснабжения
повышенной точности с дополнительными контурами проверки адекватности
работы. Вход модели представляет собой многопараметрический процесс,
отражающий поездную работу на участке, а выход содержит данные о параметрах
работы СТЭ. При этом в качестве критерия проверки адекватности работы
используются наблюдаемые параметры – электропотребление на участке, токи
фидеров, напряжение на шинах тяговых подстанций и температура нагрева
проводов контактной сети. Коррекция параметров модели СТЭ осуществляется на
основе сопоставления фактических и расчетных параметров (рисунок 2).
Рисунок 2 – Блок-схема многоконтурной модели с построением графика движения
поездов
Представлены усовершенствованные аналитические выражения для проверки энергообеспеченности.
1. Силовое оборудование тяговых подстанций:
Проверка выпрямителей по току I , А
t2
t2
Idt

k

дВ  I В dt ,
t1
t1
где I – наибольшее среднее значение тока подстанции, А;
I В – номинальный ток включённых выпрямителей, А;
(1)
12
k дВ − коэффициент допустимой нагрузки выпрямителя.
Проверка преобразовательных трансформаторов по мощности S , кВА
t2
t2
 U пр Idt  k дТ  ST dt ,
t1
t1
(2)
где U п – приведенное номинальное напряжение, кВ;
SТ – номинальная мощность включённых преобразовательных трансформа-
торов, кВ·А;
k дТ – коэффициент допустимой нагрузки преобразовательного трансформа-
тора.
Проверка понижающих трансформаторов по мощности S , кВА
t2
t2
t2
 U пр Idt   S р dt  k дП  S П dt ,
t1
t1
t1
(3)
где S p – мощность районной и нетяговой нагрузки, получающей питание от этих
трансформаторов, кВ·А;
S П – суммарная номинальная мощность понижающих трансформаторов, пи-
тающих преобразовательные агрегаты, кВ·А;
k дП – коэффициент допустимой нагрузки понижающего трансформатора;
2. Проверка обмоток и масла трансформаторов по температуре  , С
θ
мдоп
 θ  (
  )(1  e  t /  ) ,
bi
bu
bi
θ
обмдоп
θ
а
 θ   ,
bt
h
(4)
(5)
где  мдоп – допустимое превышение температуры масла, С;
 bi − начальное превышение температуры масла, С;
θ bu  установившееся превышение температуры масла при нагрузке, прикла-
дываемой в течение интервала времени t, С;
t  продолжительность повышения температуры, ч;
 – тепловая постоянная времени масла, ч;
 обмдоп − допустимое превышение температуры обмотки, С;
13
 а – температура охлаждающей среды, С;
 bt − температура нагрева масла, С;
 h – превышение температуры наиболее нагретой точки, С.
3. Проверка контактной сети по уровню напряжения на токоприемниках
ЭПС U , В
t2
t 2 l2
t2
 U xx dt    U m3 dldt   U xx dt  U д min ,
t1
t1 l1
t1
(6)
где U хх – напряжение холостого хода в контактной сети, В;
U m3 – наименьшее среднее 3-минутное напряжение на токоприёмнике ЭПС
любого поезда, находящегося на данном пути межподстанционной зоны, В;
U д min – минимальное допустимое напряжение в контактной сети, В.
4. Проверка контактной сети по току нагрузки I , А, и температуре нагрева
проводов контактной сети T , С
I
доп
(t ) 
t
кон
1
t
t2
2
 I (t )dt
нач t1
,
t2
ρ
cm  T
dt  ωPθ h  I 2(t) 20 ( 1  α(T
 θ  20 )) ,
доп
окр
S
t1
(7)
(8)
где I доп  допустимый ток нагрузки, А;
t кон , t нач – максимальное значение длительности токовой нагрузки, мин;
с – удельная теплоемкость, Втс/кгК;
m – погонная масса провода, м;
Tдоп – допустимая температура нагрева провода, С;
 − коэффициент, зависящий от температуры окружающей среды;
P – периметр проводов круглого сечения, м;
 − превышение температуры провода,С;
h – угловой коэффициент прямой;
I (t ) – тяговый ток, А;
 20 – удельное электрическое сопротивление материала провода при темпе-
14
2
ратуре 20С, Оммм /м;
S – площадь сечения провода, мм2;
 – температурный коэффициент изменения сопротивления, 1/С;
Tокр – температура окружающего воздуха, С.
Рассчитанные данные получены в программе «Комплекс расчетов тягового
электроснабжения» (КОРТЭС) и программе для расчета системы тягового электроснабжения «Esnew-2». Проведенный анализ показал, что расхождение между
фактическими параметрами, полученными с устройств ЦЗАФ и моделируемыми в
программе «Esnew-2» составляет 0,5% по токовой нагрузке, 0,08% по уровню напряжения на шинах тяговой подстанции и 0,87% по температуре нагрева проводов контактной сети. При этом расхождение между фактическими параметрами и
моделируемыми в комплексе КОРТЭС составляет 20,5% по токовой нагрузке, 6%
по уровню напряжения и 21% по температуре нагрева проводов контактной сети.
В работе предложен алгоритм определения рабочей схемы тяговых подстанций моделируемого участка на основе данных АИИСКУЭ, позволяющий
привести параметры модели системы тягового электроснабжения к реальным
процессам. В качестве первого управляющего воздействия на параметры модели
СТЭ предлагается корректировка модельного графика движения поездов на основании анализа токовых нагрузок фидеров контактной сети, что позволит получить
дополнительный источник информации о фактическом графике исполненного
движения. В качестве второго управляющего воздействия на параметры модели
СТЭ предлагается включить в расчетную модель трансформаторов корректировку
схемы подстанции на основе анализа коэффициента корреляции между данными
АИИСКУЭ в различных точках учета.
Работа алгоритма рассматривается на основе тяговой подстанции Селикса.
Существует четыре схемы работы тяговой подстанции Селикса: первый и второй
вариант схемы соответствуют работе одного понизительного трансформатора,
при этом второй трансформатор находится в резерве. Третий и четвертый варианты соответствуют питанию распределительных устройств 10 кВ и 35 кВ отдельно
15
от одного из понизительных трансформаторов.
На рисунке 3 представлено изменение коэффициентов корреляции между
данными АИИСКУЭ.
а)
б)
а) корреляция между общим расходом и расходом на тягу;
б) корреляция между общим расходом и сторонним потреблением
Рисунок 3 – Корреляционный анализ между общим расходом, расходом на тягу и
сторонним потреблением
Используя алгоритм определения рабочей схемы за наблюдаемый период,
основанный на оценке коэффициента корреляции, можно определить рабочую
схему тяговой подстанции. В соответствии с таблицей 1 на ТП-Селикса был четвертый вариант схемы питания. После определения рабочей схемы тяговой подстанции в модель СТЭ вносятся соответствующие изменения, что позволяет приблизить модель к существующей системе.
Таблица 1 – Алгоритм определения рабочей схемы тяговой подстанции
Вариант
схемы
1
2
3
4
Коэффициенты корреляции между массивами данных, r
Ввод1  Тяга1
r
r
r
r
1
0
1
0
Ввод2  Тяга2
r
r
r
r
0
1
0
1
Ввод1  Сторона1
r
r
r
r
1
0
0
1
Ввод2  Сторона2
r
r
r
r
0
1
1
0
16
В работе разработан алгоритм усиления СТЭ постоянного тока (рисунок 4).
На первом этапе производится оценка минимального уровня напряжения в контактной сети и выбор группы мероприятий по усилению СТЭ. На втором этапе
осуществляется проверка эффективности выбранных мероприятий. На третьем
этапе проводится проверка выполнения условий защиты от токов короткого замыкания и проверка элементов обратной тяговой цепи.
Рисунок 4 – Алгоритм усиления системы тягового электроснабжения постоянного тока
В четвертой главе разработана технология оценки энергообеспеченности
участков на основе кластерного анализа показателей работы системы УРРАН.
Сопоставительный анализ оценки межподстанционных зон на полигоне Куйбышевской железной дороги с позиции методологии УРРАН и методики расчета
энергообеспеченности позволил выявить межподстанционные зоны, лимитирующие пропуск поездов по условиям электроснабжения. Проведенный кластерный
анализ участков по основным показателям надежности и безопасности, соответст-
17
вующим методологии УРРАН и показателям энергообеспеченности, позволил выявить похожие группы участков по критериальным параметрам, что свидетельствует о том, что используя оценку системы тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог на основе методологии УРРАН, можно косвенно судить об энергообеспеченности участков.
В пятой главе апробирована технология снятия данных о фактических токовых нагрузках фидеров контактной сети, уровней напряжения на шинах тяговой
подстанции и температуры нагрева проводов контактной сети. Техническая реализация снятия данных проводилась на ТП – Смышляевка Куйбышевской железной дороги (рисунок 5).
Рисунок 5 – Снятие фактических данных об уровне токов и напряжений с ЦЗАФ и температуры нагрева проводов контактной сети с помощью пирометра на ТП – Смышляевка
Проведенный эксперимент показал (рисунок 6), что снятие указанных параметров технически проще, в отличие от использования данных АИИСКУЭ, поскольку устройство ЦЗАФ, обеспечивающее контроль данных параметров, находится на балансе дистанций электроснабжения, при этом дискретизация снятия
данных с приборов составляет 0,3секунды.
Рисунок 7 – Технология снятия данных уровня токов и напряжений с устройств ЦЗАФ
18
Разработана программа «Esnew2» , предназначенная для расчета СТЭ с
оценкой энергообеспеченности участков. При расчете заданного графика движения программой формируется отчет, в котором оценивается коэффициент энергообеспеченности по каждой тяговой подстанции расчетного участка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных исследований решены следующие задачи:
1. Выполнен анализ существующих методов расчета системы тягового электроснабжения с позиции полноты учитываемых факторов и адекватности расчета,
который позволил выявить наиболее совершенные методы расчета СТЭ и определить методы, которые могут быть использованы для расчета энергообеспеченности при организации скоростных пассажирских перевозок.
2. Разработана модель СТЭ повышенной точности, которая реализована на
базе модели физических параметров участка. Коррекция параметров модели СТЭ
осуществляется на основе сопоставления фактических и расчетных параметров:
суммарного расхода электроэнергии тяговых подстанций, токов фидеров тяговых
подстанций, напряжения на шинах тяговых подстанций и температуры нагрева
проводов контактной сети. Использование многоконтурной модели позволит повысить точность расчета энергообеспеченности при организации скоростных пассажирских перевозок на 20 % по сравнению с используемыми моделями.
3. Разработан алгоритм выбора мероприятий по усилению системы тягового
электроснабжения, позволяющий осуществлять экспресс  оценку и выбор мероприятий по повышению энергообеспеченности при организации на участке скоростных пассажирских перевозок.
4. Разработан алгоритм определения рабочей схемы тяговых подстанций
участка на основе данных АИИСКУЭ, позволяющий привести параметры модели
системы тягового электроснабжения к реальным процессам.
5. Разработана технология оценки энергообеспеченности участков на основе
кластерного анализа показателей работы системы УРРАН. Показана возможность
19
интеграции методики оценки энергообеспеченности тяги поездов в действующую
на сети железных дорог методологию УРРАН. Исследования подтверждают возможность применения методологии УРРАН в качестве экспресс – анализа энергообеспеченности участков.
6. Проведены экспериментальные исследования в части проверки адекватности работы по физическим параметрам системы тягового электроснабжения.
Опытное применение ЦЗАФ возможно в режиме реального времени, что позволит
своевременно оценивать энергообеспеченность. Использование инфракрасных
измерительных приборов позволит получить более совершенное устройство тепловой защиты контактной сети. Полученное устройство не будет иметь связи с
токоведущими частями тяговой сети под высоким напряжением.
7. Проведена оценка технико-экономической эффективности выбранных
мероприятий. Расчетный экономический эффект составит 400 тыс. руб. в год на
участке из десяти тяговых подстанций. Проект по внедрению технологии расчета
энергообеспеченности является окупаемым на четвертый год реализации.
Основные положения диссертации опубликованы в работах, включенных в
перечень ВАК Минобрнауки РФ:
1. Блинкова, С.А. Расчет энергообеспеченности перевозочного процесса и
усиление системы тягового электроснабжения / М.А. Гаранин, С.А. Блинкова //
Транспорт Урала.  2014.  №3(42).  С. 109  114.
2. Блинкова, С.А. Повышение нагрузочной способности контактной сети /
М.А. Гаранин, С.А. Блинкова // Вестник транспорта Поволжья.  2014.  №2 (44). 
С. 19  23.
3. Блинкова, С.А. Использование данных о токовых нагрузках фидеров контактной сети для проверки адекватности модели системы тягового электроснабжения / М.А. Гаранин, С.А. Блинкова // Вестник РГУПС.  2013.  № 2(50). 
С. 7  11.
4. Блинкова, С.А. Повышение точности расчета энергообеспеченности перевозочного процесса / М.А. Гаранин, С.А. Блинкова // Вестник транспорта Поволжья.  2012.  № 6(36).  С. 36  40.
20
Патенты:
1. Пат. 120796 Российская Федерация, МПК G06F17/50. Автоматизированная система ведения и анализа графика движения [Текст] / Блинкова С.А., Гаранин М.А., Никоноров Д.А. ; заявитель и патентообладатель Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС); № 2012116658/08 ; заявл.
24.04.2012; опубл. 27.09.2012.  2 с.
2. Пат. 125369 Российская Федерация, МПК G06Q50/28. Автоматизированная система ведения и анализа графика движения [Текст] / Блинкова С.А., Гаранин М.А., Никоноров Д.А. ; заявитель и патентообладатель Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС); № 2012117863/08 ; заявл.
27.04.2012; опубл. 27.02.2013.  2 с.
3. Пат. 2546577 Российская Федерация, МПК B61L25/00. Автоматизированная система ведения и анализа графика движения [Текст] / Блинкова С.А., Гаранин М.А. ; заявитель и патентообладатель Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС) ; № 2013128152/08 ; заявл. 19.06.2013; опубл.
10.04.2015, Бюл.№36.  8 с.
Блинкова Светлана Александровна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ СКОРОСТНЫХ ПАССАЖИРСКИХ
ПЕРЕВОЗОК НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА
05.22.07 – Подвижной состав железных дорог,
тяга поездов и электрификация
Подписано к печати 18.12.2015
Формат 60 х 84 1/16
Объем усл. печ. л 1,1
Тираж 100 экз.
Заказ № 740
Издательство УрГУПС, 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа