К анализу эффективности использования электровозов 3ВЛ80С на участке Мароканд - Каттакурган Узбекской железной дороги

АННОТАЦИЯ

Получены значения тягово - энергетических показателей перевозочной работы электровозов 3ВЛ80^С на реальном, холмисто - горном участке Узбекской железной дороги при движении грузовых поездов разной массы состава, которые представлены в виде табличных данных и графических зависимостей. Могут быть использованы при оценке тягово – энергетической эффективности  локомотивов электрической тяги в условиях эксплуатации.

ABSTRACT

The values of the traction and energy indicators of the transportation operation of 3VL80^S electric locomotives on the real, hilly - mountainous section of the Uzbek railway during the movement of freight trains of different mass of the train were obtained, which are presented in the form of tabular data and graphical dependencies. They can be used to assess the traction and energy efficiency of electric traction locomotives under operating conditions.

Ключевые слова: грузовой поезд, электровоз, участок, скорость, расчёт, анализ, холмисто -  горный, перегон, профиль, железная дорога.

Keywords: the freight train, the electric locomotive, the area, the speed, calculation, analyses, hilly - mountainous, stage, profile, railway.

Расход топлива и электрической энергии на тягу поездов является одним из важнейших показателей энергетической эффективности локомотивов разных видов тяги в эксплуатации.

В настоящем исследовании, которое, по сути, является продолжением работ [1,2], решается задача по обоснованию параметров тягово - энергетических показателей эффективности использования магистрального (поездного) тягового электрического подвижного состава на реальном, холмисто – горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги.

Для реализации такой задачи широко используются известные методы теории локомотивной тяги [6], в частности, её прикладной и практической составляющей – тяговые расчёты.

Объектом исследования являются трёхсекционные магистральные (поездные) грузовые электровозы 3ВЛ80^С и спрямлённый профиль пути реального, холмисто – горного участка Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги.

Предмет исследования составляют параметры тягово - энергетических показателей перевозочной работы упомянутых выше электровозов 3ВЛ80^С при движении грузовых поездов разной массой составов без остановок и с остановками на промежуточных станциях, разъездах и раздельных пунктах.

Расчет расхода электроэнергии на движение поезда при отсутствии рекуперации выполняют [5], опираясь на построенные кривые скорости V(S),

времени t(S) и тока нагрузки I_da(V) для электровозов переменного тока.

Расход электроэнергии А_Д, затраченной электровозами переменного тока на движение грузовых поездов по участку в режиме тяги, определяем по формуле [5]:

                     , кВт-ч                                                                    (1)

где  - напряжение в контактной сети,  = 25000 В;  - среднее на i-м интервале значение действующего значения активного тока, потребляемого на тягу тока, А;  - время прохождения i-го интервала, мин.

Расход электроэнергии на собственные нужды электровоза вычисляем по формуле [6]:

                                     , кВт-ч                                                                      (2)

где  - общее время хода поезда по участку счета, мин; r- средний расход электроэнергии на собственные нужды электровоза, кВт-ч/мин.

Полный расход электроэнергии равен:

                               ,кВт-ч                                                                 (3)

Удельный расход электроэнергии определяем по формуле [5]:

                                , Вт-ч/ткм брутто                                                   (4)

где Q - масса состава (поезда), т; L - длина участка счёта, км.

Значения тягово - энергетических показателей перевозочной работы трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80^С, в том числе средние и усреднённые значения упомянутых показателей на участке Мароканд – Каттакурган для двух (обоих) видов движения представлены в табл. 1. Здесь, последние являются среднеарифметической величиной в принятом диапазоне изменения массы составов (Q = 2500 т - 3500 т) грузовых поездов.

Анализ данных табл. 1 свидетельствует, что эффективность использования исследуемых грузовых электровозов 3ВЛ80^С существенно снижается для режимов ведения грузовых поездов с остановками на промежуточных станциях, разъездах и раздельных пунктах холмисто - горного участка Мароканд – Каттакурган АО «Ўзбекистон темир йўллари».

В табл. 2 показаны приведённые значения энергетических показателей перевозочной работы трёхсекционных магистральных (поездных)  грузовых электровозов 3ВЛ80^С на холмисто – горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги, выраженные посредством равномерно распределённого (приведённого), а не сосредоточенного в одной точке, расхода электрической энергии на каждый один километр железнодорожного пути. С помощью такого типа (вида) энергетических показателей можно оценивать тяговое качество (сложность, трудность) профиля пути каждого из перегонов и в целом, всего анализируемого участка железной дороги, опираясь на предложенный авторами метод исследования [4].

Таблица 1.

Энергетические показатели эффективности электровозов 3ВЛ80^С

на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги

При помощи стандартной программы Microsoft Еxcel Office и данных табл. 1

с учётом исследований [1] авторы получили уравнения регрессии для определения параметров (значений) основных показателей эффективности использования трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80^С без остановок (числитель) и с остановками (знаменатель) на промежуточных станциях заданного участка Мароканд – Каттакурган любой i – й массы состава Q_i грузового поезда при достаточной величине достоверности аппроксимации R²=1,0 (необходимое условие достоверности - R² ≥0,8), где индекс Q_i = 1,2,3 – вариант тягового расчёта.

Общее время хода поезда t_х, мин

t_х= 0,025Q_i²+0,875Q_i+46,90 / t_х = 0,05Q_i²+0,1Q_i+52,7                                            (1)

Время хода поезда в режиме тяги t_т, мин:

t_т= -0,025Q_i²+1,325Q_i+6,05 / t_т= 0,15Q_i²+0,1Q_i+9,25                                              (2)

Время хода поезда в режиме холостого хода и торможения t_хх,т, мин:

t_хх,т= 0,05Q_i² - 0,5Q_i+40,85 / t_хх,т= -0,05Q_i² - 0,25Q_i+43,75                                         (3)

Техническая скорость движения V_т, км/ч:

V_т = -0,915Q_i² + 2,225Q_i + 75,75 / V_т = -0,05Q_i² – 0,155Q_i + 69,83                                     (4)

Общий расход электрической энергии за поездку А, кВт-ч:

А=9,18Q_i²+41,3Q_i+1228,1 / А = 17,745Q_i²+34,865Q_i+1683,8                                         (5)

Удельный расход электрической энергии а, Вт-ч/т км брутто:

а=0,19Q_i²-1,59Q_i+9,74 / а = 0,275Q_i²-2,225Q_i+13,27                                                   (6)

Полные денежные затраты (без налога на YLC), тыс. сўм:

С_э = 0,799Q_i²+3,595Q_i+106,9 / С_э = 1,5445Q_i²+3,0345Q_i+146,5                                     (7)

Приведённые денежные затраты (без налога YLC), тыс. сўм/км:

с_э= 0,0135Q_i²-0,0565Q_i,+1,745 / с_э= 0,0255Q_i²+0,0485Q_i,+2,839                                       (8)

Таблица 2.

Показатели эффективности использования электровозов 3ВЛ80^С

на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги

Опираясь на уравнения регрессии (1) – (8), можно получить номограммы по определению значений кинематических параметров движения грузовых поездов в принятом диапазоне изменения массы состава (Q = 2500 т – 3500 т) и параметров энергетических показателей эффективности трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых электровозов 3ВЛ80^С в количественном и денежном исчислении на исследуемом участке железной дороги.

В результате проведённых исследований авторами получены уравнения регрессии и обоснованы значения энергетических показателей эффективности грузовых электровозов 3ВЛ80^С на холмисто – горном участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги для реальных условий организации эксплуатационной деятельности этого участка железной дороги.

Полученные параметры энергетических показателей перевозочной работы грузовых электровозов 3ВЛ80^С рекомендуются для оценки тягово – энергетической эффективности их в эксплуатации, а также для обоснования степени сложности каждого из перегонов реальных холмисто – горных и, идентичных им, железнодорожных участков узбекских железных дорог.

Список литературы:

1. Аблялимов О.С. Тяговые расчёты для тепловозов 3ВЛ80^С на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги [Текст] / О.С. Аблялимов//Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2020. № 8 (77). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9960.– С. 68 - 76.
2. Аблялимов О.С. К эффективности использования электровозов 3ВЛ80^С на холмисто – горном участке железнодорожного пути [Текст] / О. С. Аблялимов // Научный журнал «Наука и образование транспорту» / Самарский гос. ун-т путей сообщения. – Самара, 2016. № 1  – С. 7 – 10.
3. Аблялимов О.С. К анализу показателей использования электровозов 3ВЛ80^С в условиях эксплуатации [Текст] / О. С. Аблялимов // Вторая Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» / Омский гос. ун-т путей сообщения. – Омск, 2013. – С. 260 – 265.
4. Аблялимов О.С. Оценка тягового качества профиля пути участка Каттакурган – Навои при электрической тяге / О.С. Аблялимов // Третья международная научно-практическая конференция «Разработка и эксплуатация электротехнических комплексов и систем энергетики и наземного транспорта» / Омский гос. ун-т путей сообщения. – Омск, 2018. – С. 211 – 217.
5. Аблялимов О.С. Основы управления локомотивов [Текст] / О.С. Аблялимов, Э.С. Ушаков // Учебник для профессиональных колледжей железнодорожного транспорта. – Ташкент: «Davr», 2012. – 392 с.
6. Кузьмич В. Д. Теория локомотивной тяги [Текст] / В. Д. Кузьмич, В. С. Руднев, С. Я. Френкель // Учебник для вузов железнодорожного транспорта. – М.: Маршрут, 2005. – 448 с.