Оценка эффективности использования УСАВП в грузовом движении Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Список литературы

1. Основные проблемы и задачи развития централизованного теплоснабжения [Текст] // Новости теплоснабжения. - 2007. - №1. - С. 28 - 32.

2. Яновский, Ф. Б. Энергетическая стратегия развития теплоснабжения России [Текст] / Ф. Б. Яновский, С. А. Михайлова // Энергосбережение. - 2003. - № 6. - С. 26 - 34.

3. Некрасов, А. С. Состояние и перспективы развития теплоснабжения в России [Текст] / А. С. Некрасов, С. А. Воронина // Энергосбережение. - 2004. - № 3. - С. 22 - 26.

4. Жирнов, Н. И. Пиковые водогрейные котлы большой мощности [Текст] / Н. И. Жир-нов, JL Б. Кроль. - М.: Энергия, 1964. - 150 с.

5. Бутаков, И. Н. Коэффициент полезного действия тепловых установок и энергосистем [Текст] / И. Н. Бутаков / Томский гос. ун-т - Томск, - 1961. - 144 с.

УДК 621.331:621.311.004.18

А. Л. Каштанов, А. Н. Ларин, А. В. Пономарев

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСАВП В ГРУЗОВОМ ДВИЖЕНИИ

Унифицированные системы автоматизированного ведения поезда дают ряд преимуществ по сравнению с управлением подвижного состава машинистом. С целью обоснования целесообразности внедрения данного комплекса возникает необходимость в разработке методики по оценке технико-экономического эффекта. Кроме того, анализ результатов, основанный на статистического обработке исходных данных, позволит определять условия, при которых достигается максимальный эффект при использовании систем УСАВП.

В настоящее время на железнодорожном транспорте ведется широкое внедрение унифицированных систем автоматизированного ведения (УСАВП) с регистратором параметров движения поезда (РПДА). Данные системы предназначены для автоматизированного управления режимами тяги и торможения локомотивов на основе расчета энергооптимальных алгоритмов при условии ограничения продольно-динамических сил в составе поезда, выполнении безопасных режимов управления поездом и условий безопасности движения поездов, а также облегчения труда локомотивных бригад.

Системы автоведения выполняют следующие функции [1,2]:

- определяют фактические параметры движения поезда и выводят их на экран дисплея;

- ведут расчет рекомендуемых параметров движения поезда и управляющих воздействий в реальном времени;

- управляют тягой и торможением;

- осуществляют визуальный и звуковой диалог с машинистом;

- производят запись регистрируемых параметров на картридж (через подсистему РПДА);

- проводят тестирование аппаратуры автоведения и тягового подвижного состава и осуществляют контроль исправности аппаратуры.

Система автоведения обеспечивает поддержание заданной скорости и непрерывно рассчитывает ее оптимальное значение в условиях меняющейся поездной обстановки, минимизируя расход электроэнергии и жестко соблюдая перегонное время хода для грузового движения.

Внедрение систем УСАВП требует значительных капиталовложений. Таким образом, представленные преимущества следует тщательно соизмерять с инвестициями, связанными с реализацией данного проекта. В сложившихся условиях возникает необходимость в разработке методики по оценке технико-экономической эффективности использования систем УСАВП.

N:n4.<n4) ИЗВЕСТИЯ Транссиба 49

В целом эффективность систем УСАВП можно рассматривать по трем направлениям (рисунок 1):

снижение удельного расхода электрической энергии (УРЭ) на тягу поездов;

повышение безопасности движения;

снижение трудозатрат железной дороги (локомотивного депо).

Достоверно оценить эффективность за счет «повышения безопасности движения» не представляется возможным, поэтому расчет эффекта включает в себя два этапа.

Первым шагом расчета является оценка снижения эксплуатационных расходов за счет снижения удельного расхода энергоресурсов на тягу поездов. Удельный расход энергоресурсов на тягу поездов на уровне одной поездки с грузовым поездом является случайной величиной, что определяет необходимость вероятностного подхода к описанию его закономерностей. Основными факторами, определяющими величину УРЭ, является масса поезда <2 и масса на ось вагона д, которые функционально связаны между собой.

снижение удельного расхода электрической энергии на тягу _поездов_

повышение безопасности движения

снижение трудозатрат локомотивного депо

Эффективность применения УСАВП

— экономия электроэнергии за счет энергосберегающих режимов движения

— поддержание качества вождения поездов на высоком уровне независимо от квалификации машинистов

— повышение пропускной способности дороги за счет уплотнения графика движения, сокращение сроков и стоимости перевозок

—за счет точного исполнения скоростного режима как по сигналам светофора, так и по местам ограничения скорости, включая и временные — за счет обеспечения активация деятельности машиниста благодаря речевым сообщениям системы автоведения поездов

— облегчение труда машинистов

— создание условий для организации обслуживания локомотива при поездке одним машинистом

— сокращение трудозатрат, связанных с расшифровкой информации и учетом электроэнергии

— снижение трудозатрат теплотехника по анализу расхода электроэнергии

Рисунок 1 - Направления по оценке эффективности использования РПДА УСАВП

Следует отметить, что при оценке УРЭ на тягу поездов в грузовом движении следует включать величину q, так как при изменении длины поезда (числа осей) и q = const величина УРЭ изменяется несущественно, в то же время изменение величины q при тех же условиях приводит к значительному изменению УРЭ. При расчете УРЭ наиболее целесообразным является определение необходимых корреляционных зависимостей по данным, сгруппированным по квантам массы, приходящейся на ось вагона. Наиболее рациональное количество квантов по массе на ось равно 10с интервалом 2 т. Формирование величины УРЭ по участку происходит в результате совместного воздействия значений УРЭ по квантам и распределения работы по ним, которое характеризуется структурой грузопотока [3].

Системы автоведения могут работать в следующих режимах

1. Режим автоведения - система автоведения берет на себя полное управление поездом, используя органы управления локомотивом.

2. Режим советчика - управление производится машинистом.

50 ИЗВЕСТИЯ Транссиб!^— ^

06301360

3. Режим кнопочного контроллера - управление поездом осуществляется машинистом через клавиатуру системы автоведения.

Подход к определению энергоэффективности использования УСАВП за счет изменения удельного расхода электроэнергии на тягу поездов, состоит в сравнении поездок, выполненных в различных режимах: использование режима автоведения менее 25 %; от 25 до 50 %; от 50 % до 75 % и более 75 %.

Первая группа отождествляется со случаями, когда автоведение не используется, последняя - когда используется. Третья и четвертые группы - промежуточные - и носят дополнительный информационный характер, помогая разобраться в зависимости расхода энергоресурсов от использования системы УСАВП на различных участках движения.

Удельный расход энергоресурсов на движение совокупности грузовых поездов на некотором участке за определенный период времени (в этом случае ряд факторов, а именно особенности участка и метеорологические условия, можно считать постоянно действующими) определяется выражением, кВт-ч/104 ткм:

и и _

щ= —-= —-> (1)

Л и и ' 4 7

У! ^

/=1 /=1

/=1

где W(k)j - расход энергии в /-м кванте k-го участка, кВт-ч;

A(k)i - работа, выполненная в /-м кванте к-го участка, 104 ткм; п - количество квантов массы поезда на ось; / - порядковый номер кванта массы на ось; к - номер участка работы локомотивных бригад;

С0(А)/ - среднее значение удельного расхода электроэнергии в /-м кванте к-то участка, кВт-ч/104 ткм,

— W

(k)i /ОЛ

Ю(*)/ = -р- > (3)

a(k)j - доля тонно-километровой работы в /-м кванте к-то участка относительно суммарной работы в целом по участку, o.e.:

«<«■„■ (4)

X Ak)i /=1

В соответствии с формулами (1) - (4) проводится расчет УРЭ на тягу поездов по участ-

кам раздельно для поездок в соответствующем режиме использования системы УСАВП С0У кВт-ч/104 ткм:

где (В(А )г. - среднее значение удельного расхода электроэнергии в /-м кванте к-то участка в соответствующем режиме использования УСАВПу, кВт-ч/104 ткм;

а(к)г ~ Доля тонно-километровой работы в /-м кванте к-то участка относительно суммарной работы в целом по выборке в соответствующем режиме использования УСАВП, о. е.

На основании полученных значений УРЭ по поездо-участкам выполняется расчет УРЭ в

целом по депо, кВт-ч/104 ткм:

т

1К -и (6)

7=1

где ю^ - УРЭ на тягу поездов в соответствующем режиме использования УСАВП по у-му

участку, кВт-ч/104 ткм;

Ру— доля работы у-го участка в общем объеме работы депо в грузовом движении; тп - количество участков работы локомотивных бригад.

Расчет снижения эксплуатационных расходов на оплату электроэнергии за счет снижения ее потребления на тягу поездов рассматриваемого локомотивного депо описывается выражением, р.:

доээ тср / 25 ,100 100 ,100 \ тср .100 /25 „Ю0\ ( ПЛ

АЭуд=Гээ ЧЮД 'А ~ЮД 'А ) = Гээ -А 'К "ЮД )> (7)

где Тэ1Р - средневзвешенный тариф на электрическую энергию на тягу поездов по депо (р./кВт-ч);

А100 - суммарная работа по депо, выполненная электропоездами в режиме использования автоведения более 75 %, 104 ткм;

со25 - удельный расход электроэнергии по депо в режиме использования автоведения менее 25 %, кВт-ч/104 ткм;

со100 - удельный расход электроэнергии по депо в режиме использования автоведения более 75 %, кВт-ч/104 ткм.

Вторым шагом в определении эффективности использования УСАВП является расчет величины снижения эксплуатационных расходов за счет высвобождения штата помощников машинистов. Следует отметить, что данная составляющая эффекта достигается только при утверждении в депо решения ездить «в одно лицо». При этом снижаются эксплуатационные расходы за счет высвобождения штата помощников машинистов.

Снижение заработной платы в результате перехода на управление «в одно лицо» может быть рассчитано следующим образом:

( Т Л

АС3.пл = (СзллЛл — крТикы1ы — Сдопм ) 1 + —— — С3 пл 1л + Сдоп пм, (8)

V м )

где Сз.пл.1л - суммарные расходы на заработную плату машинистам, управляющим локомотивом «в одно лицо», за расчетный период, р.; - районный коэффициент; Гм - часовая тарифная ставка машиниста, р./ч;

к\л - процент доплаты за управление локомотивом «в одно лицо», %; ¿¡л - часы, отработанные «в одно лицо;

Сдоп.м - дополнительные расходы, напрямую не связанные с количеством отработанных часов, рассчитанные для машиниста, р.;

Гп.м - часовая тарифная ставка помощника машиниста, р./ч;

52 ИЗВЕСТИЯ Транссиб!^— ^

06301360

Сдоп.п.м - дополнительные расходы, напрямую не связанные с количеством отработанных часов, рассчитанные для помощника машиниста, р.

Величина снижения заработной платы ЛСзпл является основой для расчета снижения

эксплуатационных расходов за счет высвобождения штата помощников машинистов, которые можно определить по формуле:

АЭ.....= АС

1 00+ £,в+¿травм + ^рах +£Пр

100

•77 +

N С

раб.1л (

раб.1л ф.о ~\2

(9)

где кс.в - коэффициент, учитывающий расходы локомотивного депо в отчетном периоде на уплату страховых взносов;

¿травм - коэффициент, учитывающий расходы локомотивного депо в отчетном периоде на уплату взноса на обязательное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний;

¿страх - коэффициент, учитывающий платежи железной дороги в отчетном периоде по договорам добровольного страхования жизни высвобождаемых работников;

кщ> - коэффициент, учитывающий прочие (накладные) расходы локомотивного депо в отчетном периоде;

// - коэффициент увеличения расходов локомотивного депо, связанных с оплатой труда явочных локомотивных бригад, на содержание резерва локомотивных бригад; -А^раб. 1л - количество машинистов, управляющих локомотивом «в одно лицо»; Сф.о - стоимость одного комплекта форменной одежды по данным бухгалтерии, предъявляемых в отделе материально-технического снабжения отделения дороги.

Значение суммарной величины снижения эксплуатационных расходов, обусловленной внедрением в рассматриваемом локомотивном депо технологии автоведения поездов, рассчитывается по выражению:

АЭ = АЭ,+АЭ -АС ,

уд гит жат '

(10)

где АСЭКст - эксплуатационные расходы на поддержание систем УСАВП в исправном состоянии.

Анализ результатов расчетов, выполняемых в соответствии с методикой, позволяет определить условия, при которых достигается максимальный эффект при использовании систем УСАВП. В грузовом движении наибольший эффект достигается на участках с равнинным профилем. Результаты оценки эффекта в зависимости от нагрузки на ось приведены в таблице.

Сравнение удельного расхода при различных режимах использования УСАВП в зависимости от нагрузки на ось поезда

Нагрузка на ось поезда Удельный расход электроэнергии, кВт'ч / ткм Снижение удельного расхода за счет использования УСАВП, %

Без использования УСАВП С использованием УСАВП

Менее 9 т 126,9 129,6 -2,1 %

От 9 до 15 т 66,9 73,3 -9,5 %

От 15 до 21 т 62,2 57,7 7,3 %

Более 21 т 49,0 48,9 0,3 %

Оценка технико-экономического эффекта внедрения УСАВП основана на статистической обработке большого объема исходных данных. В связи с этим разработан программный комплекс «АРМ ЭЭ-УСАВП», позволяющий в автоматизированном режиме осуществлять обработку исходных данных по оценке удельного расхода электроэнергии на тягу поездов, осуще-

ствлять расчет экономического эффекта, а также формировать квартальный отчет НТО-4 (рисунок 2). Следует отметить, что программный комплекс также позволяет выполнить проверку отчетных данных систем РПДА.

Рисунок 2 - Структура программного комплекса «АРМ ЭЭ-УСАВП»

Программный комплекс по расчету экономии эксплуатационных расходов от использования систем автоведения с регистратором параметров движения поезда, внедряемых на тяговом подвижном составе («АРМ ЭЭ-УСАВП») разработан в среде программирования Borland Delphi 6.0 с широким использованием Microsoft Office Excel 2003.

Список литературы

1. Системы автоведения, регистрации параметров движения и работы тягового подвижного состава [Текст]. Обзорное пособие. ООО «АВП-Технология». М., 2009. - 96 с.

2. Технико-экономическое обоснование внедрения мероприятия программы ресурсосбережения «Автомашинист электротяги пассажирское движение» [Текст]. ЗАО «ОЦВ». - М., 2005.- 11 с.

3. Сидорова, Е. А. Разработка системы нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов на основе исследования статистических закономерностей [Текст]: Дис... канд. техн. наук / Омский институт инженеров железнодорожного транспорта. Омск, 1991. - 198 с.