ТЯГОВЫЕ РАСЧЁТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ «O’z-EL» НА УЧАСТКЕ КОКАНД – АНДИЖАН УЗБЕКСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

АННОТАЦИЯ

Представлены результаты исследований по обоснованию кинематических параметров движения грузового поезда с фиксированной максимальной массой состава и параметров основных показателей энергетической эффективности грузовых электровозов переменного тока серии «O’z-EL» на реальном равнинном участке железной дороги. Результаты теоретических исследований получены посредством компьютерного программного комплекса КОРТЕС в виде табличных данных и графических зависимостей, численные значения которых находятся в пределах пятипроцентной погрешности в сравнении с практическими данными. И, в дальнейшем, они будут использованы авторами при оценке эффективности различных вариантов энергооптимального управления движением поезда на разных по степени трудности участках узбекских железных дорог в реальных условиях эксплуатации.

ABSTRACT

The results of studies on the justification of the kinematic parameters of the movement of a freight train with a fixed maximum mass of the composition and the parameters of the main indicators of the energy efficiency of freight AC electric locomotives of the «O'z-EL» series on a real flat section of the railway are presented. The results of theoretical studies were obtained using the KORTES computer software package in the form of tabular data and graphical dependencies, the numerical values of which are within a five percent error in comparison with practical data. And, in the future, they will be used by the authors in assessing the effectiveness of various options for energy-optimal control of train traffic on sections of Uzbek railways with different degrees of difficulty in real operating conditions effectiveness of various options for energy-optimal control of train traffic on sections of Uzbek railways with different degrees of difficulty in real operating conditions.

Ключевые слова: исследование, результат, грузовой поезд, электровоз, железнодорожный путь, параметр, тяговый расчёт, время, скорость, равнинный.

Keywords: investigation, result, the freight train, the electric locomotive, railway track, parameter, traction calculation, time, speed, plain.

Введение. В настоящее время, изыскание путей и возможностей снижения расхода энергопотребления на тягу поездов и сокращение затрат электрической энергии на приобретение и рачительное расходование тяговым электрифицированным железнодорожным транспортом всё ещё остаётся актуальной проблемой.

Здесь определяющим звеном является не только и не столько обеспечение пропускной и провозной способности железных дорог с наименьшими (минимальными) приведенными общими и удельными затратами денежных средств, сколько совершенствование системы современных программных информационно - компьютерных технологий, которые, в первую очередь, напрямую связаны с разработкой энергооптимальных режимов управления тяговым электрическим подвижным составом.

В этой связи, для реализации сказанного выше, на кафедре «Электрический подвижной состав» Ташкентского государственного транспортного университета проводятся исследования, основу которых составляет тяговый расчёт для различных типов и серий локомотивов.

Постановка задачи исследования. В результате модернизации АО «Ўзбекистон темир йўллари» за счёт увеличения общей протяжённости электрифицированных участков железных дорог и путём пополнения эксплуатируемого парка локомотивов электровозами нового поколения, к которым относятся электровозы «O’z-EL» и «O’z-ELR», среднегодовой рост общего объёма грузовых перевозок составляет приблизительно 2,9 процента. Причём, около 6,1 процента среднегодового роста железнодорожных перевозок грузов приходится на долю локомотивов электрической тяги, в тоже время, происходит снижение грузооборота локомотивами дизельной тяги на 3026 млн. т км брутто или, в среднем, на 13,72 процента в год.

Сказанное подтверждается диаграммой на рис. 1, характеризующей динамику изменения общего объёма грузооборота в млн. тонно-километров брутто, в том числе реализуемого магистральными (поездными) локомотивами дизельной и электрической тяги.

Сопоставительный анализ энергосбережения на тягу поездов по отчётным данным предприятий локомотивного комплекса Узбекской железной дороги показывает, что в последние годы объём перевозимых разных по типу, виду, структуре и содержанию грузов локомотивами электрической тяги постепенно растет и на сегодняшний день составляет приблизительно 79,5 процента от общего объёма грузовых железнодорожных перевозок.

Рисунок 1. Диаграмма объёма работы в грузовом движении

На рис. 2 показана диаграмма изменения общего энергопотребления на тягу поездов по АО «Ўзбекистон темир йўллари» за 2020 – 2021 годы, в том числе по каждому региональному железнодорожному узлу Узбекской железной дороги, в частности.

Рисунок 2. Доля энергопотребления на тягу поездов региональными железнодорожными узлами Узбекской железной дороги

Из анализа численных значений приведённой диаграммы видно, что расход электрической энергии локомотивами электрической тяги увеличивается, в среднем на восемь процентов, а самый высокий рост её составляет двадцать шесть процентов и приходится на региональный железнодорожный узел (РЖУ) «Коканд».

Целью данного исследования является обоснование кинематических параметров движения грузовых поездов и параметров основных показателей энергетической эффективности магистральных (поездных) грузовых электровозов, опираясь на материально – технологические условия эксплуатационной деятельности реального участка железной дороги в количественном исчислении.

Объект исследования составляют грузовой электровоз переменного тока серии «Oʼz-EL», показанный на рис. 3, грузовой поезд и спрямлённый профиль пути участка Коканд – Андижан Узбекской железной дороги.

Рисунок 3. Внешний вид грузового электровоза серии «O’z-EL»

Предмет исследования - кинематические параметры движения грузового поезда с максимальной массой состава Q = 3600т и параметры показателей энергетической эффективности исследуемых электровозов «Oʼz-EL», которыми являются полный (общий) и удельный расходы электрической энергии на тягу поездов на заданном (принятом) реальном участке железной дороги.

Электровоз, разработан на основе базового электровоза модели HXD3C Даляньской локомотиво - вагоностроительной компанией (Китайская народная республика) совместно с японской компанией Toshiba. Электровозы данной модели предназначены для вождения грузовых и пассажирских поездов и получили высокую оценку благодаря их высоким техническим характеристикам и высокой эксплуатационной стабильности.

В настоящее время, внедрение в практику работы на электрифицированных участках узбекских железных дорог электровозов серии «O’z-EL» дало весомый экономический эффект, в частности, сократилась трудоёмкость работы на двадцать пять процентов со снижением расхода электрической энергии на тягу поездов, в среднем, на десять процентов за счёт использования режима рекуперативного торможения [1].

Участок железнодорожного пути Коканд – Андижан протяжённостью в 132,8 километров содержит семьдесят восемь элементов. Упомянутый участок «равнинный» – I-й тип профиля пути, так как здесь доля элементов профиля пути с крутизной уклонов в интервале от +3,0 ‰ до –3,0 ‰, включая площадки i = 0, составляет 68,9 процентов общей длины рассматриваемого участка [2].

На указанном участке расположено десять промежуточных раздельных пунктов, в том числе шесть станций - ст. Фуркат, ст. Алтыарык, ст. Маргилан, ст. Ахунбабаева, ст. Кува и ст. Асака, четыре разъезда - рзд. Какир, рзд. Мехнатабад, рзд. Акбарабад и рзд. Ахтачи, а также две узловые станции - Коканд и Андижан-1. Ограничения скорости движения грузового поезда по рзд. Какир, ст. Фуркат и ст. Кува составляет V^ог = 60 км/ч , а по ст. Коканд, ст. Алтыарык, ст. Маргилан, ст. Ахунбабаева, ст. Асака и ст. Андижан-1 - V^ог = 40 км/ч. Наибольшая скорость движения грузового поезда на рассматриваемом участке железной дороги составляет V^max = 60 км/ч.

Результаты исследования и их анализ. Поставленную цель исследований реализовывали посредством выполнения тягового расчёта для исследуемого грузового электровоза «O’z-EL» переменного тока на реальном равнинном участке Коканд – Андижан Узбекской железной дороги с помощью компьютерного программного комплекса КОРТЕС, в основе которого лежала номинальная позиция контроллера машиниста в сочетании с режимами холостого хода и торможения. Каждый элемент профиля пути исследуемого равнинного участка железной дороги грузовой поезд проходил с использованием максимальной мощности тяговых свойств (качеств) грузового электровоза «O’z-EL» и кинетической энергии движения.

Компьютерный программный комплекс КОРТЕС, разработанный ВНИИЖТ [3,4], позволяет производить расчёты расхода и потерь электрической энергии, а также параметров системы тягового электроснабжения с оценкой энергопотребления для различных режимов ведения и графиков движения поезда.

Исходными данными для указанных расчётов являются: профиль пути; максимально допустимая скорость движения на перегоне (V_доп, км/ч); тип вагона; масса тары вагона (Q_тв, т); учётная длина вагона (l_в, м); количество осей вагона (N_ов, шт); грузоподъёмность вагона (Q_гв, т); коэффициент загрузки вагона (a); длина приёмоотправочных путей (l_пп, м); тип электровоза; расчётная сила тяги электровоза (F_кр, кН); расчётная скорость движения электровоза (V_р, км/ч); расчётная масса электровоза (Р, т); учётная длина электровоза (l_л, м).

Результаты тягово - энергетических расчётов и тягового расчёта на участке Коканд – Андижан для грузового электровоза «O’z-EL», полученные компьютерным программным комплексом КОРТЕС приведены, соответственно, на рис. 4 и рис. 5.

В табл. 1 приведены значения некоторых кинематических параметров движения грузового поезда с максимальной массой состава Q = 3600т и параметров энергетической эффективности электровозов переменного тока серии «O’z-EL» в количественном исчислении, которая затрачивается в процессе движения грузового поезда по перегонам реального равнинного участка Коканд – Андижан Узбекской железной дороги. Индексом звёздочка * обозначено - Управление по эксплуатации локомотивов АО «Ўзбекистон темир йўллари».

Рисунок 4. Данные тягово - энергетических расчётов на равнинном участке Коканд – Андижан для электровоза переменного тока серии «O’z-EL», полученные компьютерным программным комплексом КОРТЕС

Рисунок 5. Фрагмент тягового расчёта на равнинном участке Коканд – Андижан для электровоза переменного тока серии «O’z-EL», полученные компьютерным программным комплексом КОРТЕС

Таблица 1.

Показатели использования грузовых электровозов переменного тока серии «O’z-EL» на участке Коканд – Андижан Узбекской железной дороги

Заключение. Полученные авторами кинематические параметры движения грузового поезда и энергетических показателей перевозочной работы грузовых электровозов переменного тока серии «O’z-EL» в количественном исчислении для реальных условий организации железнодорожных перевозок грузов на участке Коканд – Андижан Узбекской железной дороги имеют достаточно хорошую сходимость с практическими данными локомотивного депо Коканд АО «Ўзбекистон темир йўллари», погрешность которых не превышает допустимый пятипроцентный барьер и будут реализованы при разработке энергооптимальных режимов управления локомотивами электрической тяги с учётом тягово - энергетической эффективности использования их в эксплуатации.

Список литературы:

1. Аблялимов О. С. Основы тяги поездов [Текст] / О. С. Аблялимов, В. Н. Курилкин, И. С. Камалов, О. Т. Касимов // Учебник для высших учебных заведений железнодорожного транспорта. Под общей редакцией О. С. Аблялимова. – Ташкент: «Complex Print» nashriyoti, 2020. – 662 с.
2. Аблялимов О. С. Оптимизация перевозочной работы локомотивов: вопросы теории, методы, расчёты, результаты. Монография [Текст] / О. С. Аблялимов // Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта. – Ташкент: «Complex Print» nashriyoti, 2020. – 488 с.
3. Лесов А. Т. Энергооптимизация режимов движения поезда на языке программы C# [Текст] / А. Т. Лесов, В. О. Иващенко // Известия Петербургского университета путей сообщения. – СПб.: ПГУПС, 2021. – Т. 18, вып. 4. – С. 480–490.
4. Лесов А. Т. Оптимизация кривой движения поезда для минимизации энергопотребление на базе железной дороги Узбекистана [Текст] / А. Т. Лесов, В. О. Иващенко // Бюллетень результатов научных исследований, 2022. - вып. 1. – С. 68–79. DOI: 10.20295/2223-9987-2022-1-68-79.
5. Лесов А. Т. Анализ методов решения задач оптимального управления движениям поезда [Текст] // Электроника и электрооборудование транспорта. – Томилинский электронный завод, 2022. - вып. 3. – С. 23–29.