CC BY
21
1Ш Транспорт П
оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3 L
5. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Cherepanov A.V. Intellektual'nye tekhnologii upravleniya kachestvom elektroenergii [Intelligent technologies of power quality management]. Irkutsk: INRTU Publ, 2015, 218 p.
6. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Slozhnonesimmetrichnye rezhimy elektricheskikh system [Complexly asymmetric modes of electrical systems]. Irkutsk: Irkutsk University Publ., 2005, 273 p.
7. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Modelirovanie rezhimov sistem elektrosnabzheniya zheleznykh dorog [Modeling of power supply systems' modes for railways]. Irkutsk: ISTU Publ., 2014, 164 p.
8. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Ivanova E.S. Analiz skhem simmetrirovaniya tyagovykh nagruzok zheleznykh dorog peremennogo toka [The analysis of schemes of symmetrization of railway traction loads of alternating current]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], No. 4(20), 2013, pp. 68-73.
9. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Avdienko I.M. Modelirovanie sistem tyagovogo elektrosnabzheniya, osnashchennykh sim-met-riruyushchimi transformatorami Vudbridzha [Modeling of traction power supply systems equipped with Woodbridge symmetrizing transformers]. Povyshenie effektivnosti proizvodstva i ispol'zovaniya energii v usloviyakh Sibiri [Increase of efficiency of production and use of energy in the conditions of Siberia]. Irkutsk: INRTU Publ., 2015, Vol. 2, pp. 109-114.
10. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Avdienko I.M. Matematicheskie modeli simmetriruyushchikh transformatorov [Mathematical models of balancing transformers]. Informatsionnye i matematicheskie tekhnologii v nauke i upravlenii [Informational and mathematical technologies in science and management], Part I. Irkutsk: MESI SB RAS Publ., 2015, pp. 121-128.
11. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Avdienko I.M. Ustranenie nesimmetrii v elektricheskikh setyakh, pitayushchikh tyagovye pod-stantsii zheleznykh dorog [Elimination of asymmetry in electric networks powering railway traction sub-stations]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System analysis. Modeling], No. 1(49), 2016, pp. 189-195.
12. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Avdienko I.M. Imitatsionnoe modelirovanie sistem tyagovogo elektrosnabzheniya, osna-shchennykh simmetriruyushchimi ustroistvami [Simulation modeling of traction power supply systems equipped with balancing devices]. Transport Aziatsko-Tikhookeanskogo regiona [Transport of the Asia-Pacific region], No. 2 (4) 2015, pp. 11-17.
13. Mamoshin R.R. et al. Transformatory tyagovykh podstantsii s povyshennym simmetri-ruyushchim effektom [Transducers of traction substations with increased symmetrizing effect]. Vestnik VNIIZhT [Vestnik of the Railway Research Institute], 1989, No. 4, pp. 22-24.
14. Kryukov A.V., Zakaryukin V.P., Sokolov V.Yu. Modelirovanie sistem elektrosnabzheniya s moshchnymi tokoprovodami [Modeling of power supply systems with high-powered wireways]. Irkutsk: ISTU Publ., 2010, 80 p.
УДК 621.311.001.57
Черемисин Василий Титович,
д. т. н., профессор, заведующий кафедрой «Подвижной состав электрических железных дорог», директор Научно-исследовательского института энергосбережения на железнодорожном транспорте, Омский государственный университет путей сообщения, e-mail: сheremisinvt@gmail. com Незевак Владислав Леонидович, к. т. н., доцент, старший научный сотрудник, Научно-исследовательская часть, кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта», Омский государственный университет путей сообщения,
e-mail: nezevakwl@mail.ru,
Саркенов Советхан Сатжанович,
аспирант, кафедра «Подвижной состав электрических
железных дорог»,
Омский государственный университет путей сообщения,
e-mail: sovet201 @mail. ru
Информация о статье
Дата поступления: 10 мая 2017 г.
DOI: 10.26731/1813-9108.2017.3(55). 135-144 V. T. Cheremisin,
Doctor of Engineering Science, Prof., Head of the Subdepartment
of Electric Railway Rolling Stock, Director of the Research and Development Institution of Energy Preservation at Railway Transport, Omsk State Transport University, e-mail: сheremisinvt@gmail. com V. L. Nezevak,
Ph.D. in Engineering Science, Assoc. Prof., Senior Research
Officer,
Research department, the Subdepartment of Electric Power Supply of Railway Transport, Omsk State Transport University, e-mail: nezevakwl@mail.ru, S. S. Sarkenov,
Ph.D. .student, the Subdepartment of Electric Railway Rolling
Stock,
Omsk State Transport University, e-mail: sovet201@mail.ru
Article info
Received: May 10, 2017
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАКЕТНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ НА ОБЪЕМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЯГУ НА УЧАСТКАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА С I ТИПОМ ПРОФИЛЯ
EVALUATING INFLUENCE OF BATCH TRAFFIC ORGANIZATION
ON THE VOLUME OF ELECTRICITY FOR TRACTION AT THE DC CURRENT SECTIONS WITH THE Ith TYPE OF PROFILE
© В. Т. Черемисин, В. JI. Незевак, С. С. Саркенов., 2017
135
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
Аннотация. В статье рассматривается подход к оценке влияния параметров графика движения на объем электроэнергии на тягу поездов при пакетном пропуске на двухпутных участках постоянного тока. Оценка влияния параметров графика движения рассмотрена при изменении массы состава, нагрузки на ось, межпоездного интервала в пакете поездов и количества поездов в пакете. Рассмотрено сравнение результатов влияния технической скорости на двух участках железной дороги на расход электроэнергии, получаемых с помощью нормативного и расчетного способов на основе имитационного моделирования. Обобщение результатов электрических расчетов позволяет получить регрессионные модели, описывающие изменение объема электропотребления на тягу от параметров расписания графика движения при различных условиях. Показаны характер и диапазоны изменения объема электропотребления на тягу в зависимости от параметров расписания графика движения поездов. Предложенные регрессионные модели позволяют описать полученные при моделировании результаты изменения электропотребления на тягу с коэффициентом детерминации выше 0,9. Показано, что при пакетном пропуске поездов на двухпутном участке с I типом профиля количество поездов в пакете имеет сильную корреляционную связь, а межпоездной интервал — среднюю отрицательную связь с расходом электроэнергии на тягу. Полученные результаты показывают влияние пакетной организации на объем электропотребления и предназначены для разработки метода определения параметров расписания прогнозных энергосберегающих графиков движения поездов.
Ключевые слова: тяговые расчеты, график движения поездов, пакеты поездов, межпоездной интервал, техническая скорость, масса состава, регрессионная модель, расход и потери электроэнергии.
Abstract. The article considers the approach to the estimation of the effect of the traffic .schedule parameters on the volume of electric power for the traction of the trains during a batch pass on double-track sections of direct current.
The estimation of the influence of the traffic parameters is considered with a change in the mass of the train, the load on the axle, the inter-train interval in the train batch and the number of trains in the batch. The comparison of the results of technical speed influence on two sections of the railway on the electric power consumption obtained by means of the normative and calculated method on the basis of simulation modeling is considered. The generalization of the results of electrical calculations makes it possible to obtain regression models describing the change in the volume of power consumption for traction from the schedule parameters of the traffic schedule under different conditions. The nature and ranges of changes in the volume ofpower consumption for traction are shown depending on the parameters of the schedule of the train schedule. The proposed regression models allow describing the results of a change in the power consumption for traction obtained with the simulation with a coefficient of determination above 0.9. It is shown that in the case of a batch transit of trains on a two-track section with the Ith type of profile, the number of trains in the batch has a strong correlation relationship, and the inter-drive interval is the average negative connection with the power consumption for traction. The obtained results show the influence of the batch organization on the amount of electricity consumption and are intended to develop a method for determining the parameters of the schedule offorecast energy-saving train schedules.
Keywords: Traction calculations, train schedule, train batches, inter-train interval, technical speed, train mass, regression model, consumption and power losses.
Введение
В настоящее время задача повышения энергетической эффективности перевозок на железнодорожном транспорте является одной из важнейших задач, имеющих общегосударственное значение. Государственная политика в данной сфере стимулирует мероприятия, направленные на повышение энергетической эффективности, вводя, например, льготное налогообложение для объектов высокой энергетической эффективности. В соответствии с ориентирами, задаваемыми государством в области повышения энергетической эффективности, Энергетическая стратегия холдинга РЖД устанавливает основные направления развития перевозочного процесса, в т. ч. в области повышения энергетической эффективности локомотивного парка, организации и управления перевозочным процессом, развития электросетевого комплекса [1].
Постановка задачи
В связи с вышесказанным представляется актуальной задача определения параметров прогнозных энергосберегающих графиков движения и оценки влияния на объем электропотребления на тягу параметров расписания графика с учетом потерь электроэнергии в системе тягового элек-
троснабжения и условий применения рекуперативного торможения.
Общеизвестно, что количество факторов, оказывающих влияние на величину расхода электроэнергии на тягу поездов на участке железной дороги, значительно. В связи с этим при решении задачи построения энергосберегающего графика должны быть учтены все факторы, оказывающие существенное влияние [2-6]. Рассмотрим основные подходы к решению данной задачи на примере двухпутного участка постоянного тока, преобладающего над однопутными участками на линиях с интенсивным движением.
Способы решения
В число факторов, оказывающих влияние на объем электропотребления на тягу входят такие как температура окружающей среды, масса поезда, нагрузка на ось вагона, техническая скорость поезда, серия электроподвижного состава, размеры движения, условия для применения рекуперативного торможения [7-11] и др. С целью оценки влияния параметров графика движения на объем электроэнергии на тягу рассмотрим различные варианты построения графика движения поездов [12-14]. Отличия вариантов будут заключаться в массе составов и нагрузке на ось, межпоездном интервале и количестве поездов в пакете. Все
1Ш Транспорт ^
оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3 ^
ш
остальные факторы при построении графика движения примем неизменными для всех рассматриваемых вариантов.
Анализ уровня удельного расхода электроэнергии на тягу и его изменения в холдинге РЖД выполняется на основе уравнения тягового энергетического баланса, учитывающего ряд нормообра-зующих факторов, в том числе и техническую скорость по видам движения. Следует отметить, что определение удельного расхода электроэнергии осуществляется при принятии допущений - на основе усредненных тяговых характеристик электроподвижного состава (ЭПС) и эквивалентного уклона. Анализ уровня удельного расхода электроэнергии осуществляется с использованием коэффициента влияния /-го эксплуатационного фактора рг- (далее - коэффициент влияния), который характеризует относительное (в процентах) изменение удельного расхода ТЭР, обусловленное изменением этого фактора на 1 % или на принятую единицу его измерения (1 км/ч, 1 С и др.).
Среди факторов, оказывающих влияние на удельный расход электроэнергии, особое место занимают качественные показатели использования локомотивов, в том числе средняя техническая скорость. Способы определения коэффициента влияния изменения средней технической скорости (на 1 км/ч) на изменение удельного расхода энергоресурсов на тягу поездов в грузовом движении вутех. гр приведены в [15]. В дальнейшем рассмотрим влияние технической скорости в порядке, указанном в Методике анализа и прогнозирования топливно-энергетических ресурсов при рассмотрении нормообразующих факторов [16].
На первом этапе подготовки данных для расчета коэффициентов влияния определяются параметры осредненного локомотива раздельно для каждой серии ЭПС в каждом виде движения. Под осредненным локомотивом здесь понимается ЭПС, параметры которого получены путем усреднения по относительному объему перевозочной работы, выполненной ЭПС каждой серии в общем объеме работы соответствующего тягового подвижного состава по виду движения.
На втором этапе подготовки данных определяются следующие показатели:
- удельный расход электроэнергии Ь в каждом виде движения - на основе исходной информации по данным маршрутов машиниста;
- доля порожнего пробега грузовых вагонов в безразмерных единицах на основе исходной информации по данным маршрутов машиниста:
М. =■
100
(1)
На третьем этапе подготовки данных во всех видах движения определяются вспомогательные коэффициенты для расчета коэффициентов влияния по формулам:
„ 1т -(КТС -Кь, )
К =-, (2)
1 367,2 • п
где 1т - индекс вида тяги (для электрической тяги 10 000); КТС - коэффициент технического состояния ЭПС; КЬх - коэффициент, характеризующий относительный расход электроэнергии на холостом ходу; п - номинальный коэффициент полезного действия ЭПС;
(3)
К = Kрф • Кк • ыш,
где Крэф - коэффициент эффективности использования рабочего парка ЭПС; - номинальная касательная мощность ЭПС, кВт;
1 (4)
Кз =
b • Q
где Ь - удельный расход ТЭР, кВт-ч (кг)/10 тыс. т-км брутто; Q - средняя масса поезда, т.
На четвертом этапе подготовки данных определяются вспомогательные коэффициенты для расчета основного удельного сопротивления движению по формулам: локомотива -
4 = 0,002 -(5 - М 6п), Бл = 0,00005-(6 - Мбп);
грузовых вагонов -
(2,5 - Мп)
Ър '
0,01-(10 +16,4 • Мп-(1 + 0,2 • Мп )• М бп)
К = 0,7 + 2 •-
(5)
(6)
(7)
В. =
гр
Чг
(8)
Сгр =
0,0005 • (5 - 2,12 • Mn - (1 - 0,04 • Mn)• M6n)
q
гр
(9)
Коэффициент влияния изменения средней технической скорости на изменение удельного расхода электроэнергии в грузовом и хозяйственном видах движения локомотивов определяется по формуле
= К
К •(P • A, + Q • Вгр + +2 •Утех •( P • Вя + Q • Сгр )
К 2 • I m
У2 -h
тех I
100.
(10)
где ап- количество порожних поездов на участке.
b
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
т
Решение задачи на примере
Рассмотрим изменение коэффициента влияния при определении по Методике. В качестве участка для расчета рассмотрим на примере существующих участков железных дорог участок Б - М Западно-Сибирской железной дороги, параметры осредненного локомотива в грузовом движения для которого приведены в табл. 1. Коэффициент влияния вУтех. гр определяется по формуле (10). Коэффициент влияния для рассмотренного участка может быть определен не только рассмотренным нормативным способом, но и расчетным - на основе имитационного моделирования движения поезда. С целью определения вУтех. гр были проведены расчеты с помощью программного комплекса «КОРТЭС» в следующем порядке. На первом этапе для одного из значений Утех гр. баз технической скорости, принимаемого за базовое, определяется базовый расход электроэнергии Жгр. баз. Коэффициент влияния для других технических ско-
2,0
1,8
1,5 1,3
Ртех. гр 1Д) 0,8 0,5
ростей Ктех. гр по результатам моделирования определяется относительно базового значения:
Р
W_
гр. I
Утех.грЛ
W
(11)
гр. баз
где Wгр. 7 - расход электроэнергии ЭПС для 7-й технической скорости Ктех. гр. ¡.
Результаты расчетов определения коэффициента влияния для диапазона скоростей от 40 до 100 км/ч в четном и нечетном направлениях на рассматриваемом участке Б - М в грузовом движении нормативным и расчетным способами представлены в табл. 2. График изменения коэффициента влияния технической скорости в нечетном направлении в грузовом движении для расчетов по нормативному и расчетному способу приведен на рис. 1. Аналогичный характер изменения коэффициентов влияния имеет место и для четного направления в грузовом движении.
^ ^ ^
40
50
80
км/ч
60 70
V'! еХ
- Расчетный способ — —»— - Нормативный способ
100
Рис. 1. График изменения коэффициента влияния в нечетном направлении на участке Б - М
в грузовом движении
Участок Б - М характеризуется профилем пути, относящимся к I типу [17]. Для участков с данным профилем пути изменение расхода электроэнергии определено в диапазоне скоростей от 40 до 100 км/ч. Результаты, полученные расчетным способом, учитывают как тяговые характеристики локомотива, так и профиль пути и являются более точными. По результатам сравнения расчетов можно выделить диапазон скоростей, в котором расчетный и нормативный способы позволяют
получить для участка с I типом профиля значения расхода электроэнергии с наименьшими отклонениями. График отклонения коэффициента влияния, определенного по нормативному способу, от значений коэффициента, определенного по расчетному способу, приведен на рис. 2. Из рисунка видно, что наилучшее совпадение результатов отмечается в диапазоне технической скорости от 50 до 60 км/ч.
Т а б л и ц а 1
Параметры осредненного локомотива в грузовом движении на участке Б - М
№ п/п Наименование показателя Серия ВЛ10 Серия 2ЭС6 Осредненный локомотив
1 Доля работы локомотивов соответствующей серии в общей работе ТПС по виду движения уЛ, % неч чет неч чет неч чет
7 5 93 95
2 Сцепной вес локомотива Р, т 184 200 198,6 199,2
3 Номинальный КПД локомотива п 0,893 0,913 0,912 0,911
4 Номинальная касательная мощность локомотива кВт 4529 6000 5904 5925
5 Коэффициент, характеризующий относительный расход ТЭР на холостом ходу, К^ 0,0246 0,0251 0,025 0,025
1ШШ Транспорт ^
оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3 ^
ш
Т а б л и ц а 2
Результаты расчетов коэффициента технической скорости для участка Б - М
Коэффициент влияния (Ртех) КТех, км/ч
40 50 60 70 80 90 100
Расчетный способ неч 0,80 0,82 0,86 0,98 1,14 1,49 2,07
чет 0,82 0,84 0,88 0,97 1,14 1,47 2,02
Нормативный способ неч 0,51 0,75 0,95 1,12 1,27 1,42 1,56
чет 0,49 0,74 0,93 1,09 1,25 1,39 1,53
■ нечет ■чет
Утех, км/ч
Рис. 2. График отклонения коэффициента влияния технической скорости на расход электроэнергии
Рассмотрим изменение расхода электроэнергии на тягу поездов от четырех факторов -массы поезда, нагрузки на ось, межпоездных интервалов и количества поездов в пакете при пакетном пропуске поездов на двухпутном участке постоянного тока с I типом профиля пути. В качестве участка для расчета примем рассмотренный ранее участок Б - М Западно-Сибирской железной дороги. Моделирование графиков движения поездов и расчет расхода электроэнергии на тягу были выполнены в следующем порядке. На первом этапе были проведены тяговые расчеты для грузовых поездов с различными массами поездов и нагрузками на ось. Нагрузка на ось изменялась в диапазоне от 5 т/ось до 20 т/ось с шагом 5 т/ось. Масса состава изменялась в диапазоне от 1000 т до 6000 т с шагом 1000 т. Техническая скорость оставалась для всех тяговых расчетов постоянной, равной 70 км/ч.
На основе выполненных расчетов формируются ГДП, используемые в дальнейшем для электрических расчетов. Отличие вариантов ГДП друг от друга заключается в изменении межпоездного интервала и количества поездов в пакете. Количество поездов в пакете N при электрических расче-
тах изменялось в диапазоне от 3 до 8, а межпоездной интервал в пакете /инт изменялся в диапазоне от 10 до 18 мин. Расход электроэнергии определялся с учетом потерь в преобразовательных трансформаторах и выпрямителях, а также в тяговой сети.
Корреляционный анализ влияния факторов на расход электроэнергии на тягу поездов проведен на основе данных, полученных при электрических расчетах [18, 19]. Анализ позволяет определить степень влияния рассмотренных параметров ГДП друг на друга и на электропотребление на тягу. Нормированная корреляционная матрица представлена в табл. 3. По результатам расчета коэффициентов корреляции можно сделать вывод об отсутствии мультиколлинеарности рассматриваемых факторов.
Полученные данные подтверждаеют основное влияние на расход электроэнергии на тягу поездов массы состава т. Количество поездов в пакете N оказывает незначительное влияние, а интервал между поездами в пакете /инт имеет отрицательную корреляционную связь с расходом электроэнергии на тягу.
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
ш
Т а б л и ц а 3
W ^ось m N ^инт
W -0,07 0,79 0,32 -0,22
^ось 0,38 0 0
m 0 0
N 0
^инт
Построение моделей
Рассмотрим модель линейной регрессии для определения расхода электроэнергии на тягу следующего вида:
расчет = Л + В ■ Шось + С • Шс + Б ■ N + Е ■ ¡иит . (12)
Модель (12) для рассмотренных выше условий моделирования примет следующий вид: WpасЧeт = 706787,9 - 27142,7 ■ шось +181,8 ■ тс +
+58469,0 ■ N - 27086,1- *.
иит
На рис. 3 представлено сравнение полученных результатов расчета расхода электроэнергии с результатами, полученными с помощью регрессионной модели.
Коэффициент детерминации для рассмотренной регрессионной модели В2 = 0,93, что является удовлетворительным приближением [20].
1800
С целью оценки влияния параметров расписания ГДП на расход электроэнергии на тягу далее рассмотрим случай, когда масса состава, нагрузка на ось и техническая скорость являются постоянными для всех вариантов графика, изменяются только два параметра - межпоездные интервалы и количество поездов в пакетах. Результаты расчетов для варианта нагрузки 5 т/ось и массы состава 1000 т и варианта нагрузки 20 т/ось и массы состава 6000 т представлены в табл. 4 и 5 соответственно. В табл. 6 и 7 соответственно представлены нормированные корреляционные матрицы для рассмотренных выше вариантов. Из таблиц видно, что количество поездов в пакете имеет сильную корреляционную связь с расходом электроэнергии, а интервал между поездами пакете ¿инт -среднюю отрицательную корреляционную связь.
МВт-ч 1400
А
1200 1000 800 600 400 200 0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Порядковый номер расчета -►
моделирование регрессионная модель
Рис. 3. График изменения расхода электроэнергии на тягу, полученный по результатам моделирования и регрессионной модели
5 т/ось
20 т/ось
10 т/ось
15 т/ось
1Ш Транспорт ^
оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3 ^
ш
Т а б л и ц а 4
Расход электроэнергии при нагрузке на ось 5 т/ось и массе состава 1000 т
Расход электроэнергии, кВтч
/инт, мин
N 10 11 12 13 14 15 16 17 18
3 575980 563773 550763 538817 527601 516215 505753 495095 485963
4 678905 657749 638651 620036 602515 587537 569799 556398 543401
5 758971 733945 704484 683710 659276 638027 620594 599346 583373
6 825356 793008 759578 732225 702824 681247 655760 634152 615213
7 862484 839212 804793 771706 739031 713040 685740 661416 639536
8 873734 867765 839642 805519 769639 739281 710179 683860 658482
Т а б л и ц а 5
Расход электроэнергии при нагрузке на ось 20 т/ось и массе состава 6000 т
Расход электроэнергии, кВт-ч
/инт, мин
N 10 11 12 13 14 15 16 17 18
3 986165 966400 943660 921845 904065 883651 865480 848053 831006
4 1165263 1129970 1096380 1064082 1034207 1008217 978080 953908 931522
5 1306312 1261163 1211690 1174429 1132683 1096549 1066221 1028600 1001799
6 1421587 1364512 1307292 1258645 1208367 1172137 1127262 1089514 1056994
7 1486021 1443320 1385867 1327655 1269866 1227490 1179139 1136092 1099888
8 1506422 1493240 1444862 1386172 1323004 1273595 1221925 1175377 1132881
Т а б л и ц а 6
W N ¿инт
W 0,80 -0,56
N 0
¿инт
Т а б л и ц а 7
W N ¿инт
W 0,79 -0,55
N 0
¿инт
Корреляционный анализ показывает, что количество поездов в пакете оказывает существенное влияние на расход электроэнергии на тягу поездов, а интервал между поездами в пакете 1;инт имеет отрицательную корреляционную связь с расходом электроэнергии на тягу. Данные результаты аналогичны полученным ранее (см. табл. 3).
Рассмотрим модель линейной регрессии для определения расхода электроэнергии на тягу для двух параметров следующего вида:
Жрачет = А + Б - N + С - Кнт- (13)
Для рассматриваемого случая при нагрузке 5 т/ось и массе состава 1000 т уравнение (13) принимает следующий вид:
W
расчет
= 3,54 + 0,24 • N - 0,11-1
Коэффициент детерминации для полученной модели В2 = 0,95.
Для рассматриваемого случая при нагрузке 20 т/ось и массе состава 6000 т уравнение (13) принимает следующий вид:
Ж = 1,01 + 0,07 • N - 0,03 • / .
расчет ^ ^ "инт.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
20 25 30 35 Порядковый номер расчета
моделирование регрессионая модель
Рис. 4. Расход электроэнергии при нагрузке на ось 20 т/ось и массе состава 6000 т
Т а б л и ц а 8
Нагрузка на ось, т/ось Масса состава, т Регрессионная модель
5 1000 3,54 + 0,236 ■ N — 0,109 ■ £инт
2000 2,71 + 0,183 ■ N - 0,085 ■ £инт
10 1000 2,22 + 0,145 ■ N — 0,067 ■ £инт
2000 1,79+ 0,121-М- 0,056-^
3000 1,66 + 0,109 ■ N - 0,054 ■ £инт
4000 1,52 + 0,103 ■ N - 0,053 ■ £инт
15 1000 1,94 + 0,126 ■ N — 0,058 ■ £инт
2000 1,52 + 0,103 ■ N - 0,053 ■ £инт
3000 1,36 + 0,091 ■ N - 0,043 ■ £инт
4000 1,28 + 0,091 ■ N — 0,042 ■ ¿инт
5000 1,21 + 0,082 -Ы - 0,041 ■ ¿инт
6000 1,12 + 0,078 ■ N — 0,041 ■ £инт
20 1000 1,82 + 0,123 ■ N — 0,062 ■ ¿инт
2000 1,36 + 0,092 ■ N - 0,044 ■ ¿инт
3000 1,23 + 0,084 ■ N - 0,043 ■ ¿инт
4000 1,13 + 0,083 ■ N - 0,042 ■ ¿инт
5000 1,07 + 0,074 ■ N - 0,034 ■ ¿инт
6000 1,01 + 0,073 ■ N - 0,033 ■ ¿инт
Расчеты для всех вариантов изменения массы состава и нагрузки на ось позволяют обобщить полученные результаты (рис. 3) и получить уравнения регрессии для диапазона изменения параметров ГДП (табл. 8).
Полученные уравнения показывают, что с увеличением нагрузки на ось и массы состава параметры расписания оказывают меньшее влияние на расход электроэнергии на тягу. Применение полученных уравнение реализуется через интерполяцию коэффициентов модели в соответ-
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 55, no.3
ствии с изменением различных отчетных значений.
Выводы
Таким образом, принятие массы и других параметров ГДП постоянными при изменении параметров расписания ГДП не влияет на характер изменения расхода электроэнергии на тягу. При пакетном пропуске поездов на двухпутном участке с I типом профиля количество поездов в пакете имеет сильную корреляционную связь, а межпоездной интервал - среднюю отрицательную связь с расходом электроэнергии на тягу. Полученные уравнения линейной регрессии, описывающие изменение расхода электроэнергии на тягу, позволяют получить приемлемые результаты с коэффи-
циентом детерминации выше 0,9. Одинаковый характер изменения функции расхода электроэнергии для рассмотренных условий различного сочетания масс составов и нагрузки на ось позволяет определять расход электроэнергии на основе средних значений эксплуатационных факторов за отчетный период. Имитационное моделирование при оценке влияния расписания ГДП на расход электроэнергии следует проводить при постоянных нормообразующих факторах. Это позволяет в дальнейшем использовать полученные выводы при разработке основных положений методики оценки влияния параметров ГДП на расход электроэнергии на тягу.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Энергетическая стратегия холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года : распоряжение ОАО «РЖД» от 15 декабря 2011 г. № 2718р. М., 2011. 97 с.
2. K.T. Kim, K.M. Kim (2010) An optimization for reducing maximum traction power of MRT railways: a case study of Seoul Metro line 4, Proceedings of the Conference of the Korean Institute of Industrial Engineers, Donguk University, Seoul.
3. Gordon, S.P. and Lehrer, D.G., Coordinated train control and energy management control strategies, Proceedings of the 1998 ASME/IEEE Joint in Railroad Conference, 1998. Pp. 165-176.
4. Guo, H.-J., Ohashi, H. and Ishinokura, O., DC electric train traffic scheduling method considering energy saving - Combination of train traffic parameters for larger regenerative power (in Japanese), Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, 119-D(11), 1999. Pp. 1337-1344.
5. Chen J.F., Lin, R.L. and Liu, Y.C., Optimization of an MRT Train Schedule: Reducing Maximum Traction Power by Using Genetic Algorithms, IEEE Transactions on Power Systems, 2005. 20(3). Pp. 1366-1372.
6. Gu, Q., Cao, F. and Tang, T., Novel peak power demand reduction strategy under a moving block signalling system, Computers in Railways XII. WIT Press, 2010. Pp.663-674.
7. Виноградов С. А., Кирякин В.Ю., Анфиногенов А.Ю. Прогнозные энергосберегающие графики движения поездов // Железнодорожный транспорт. 2011. № 8. С. 22-25.
8. Виноградов С.А. О ходе работы «Разработка системы построения прогнозных энергосберегающих графиков движения поездов на направлении Исилькуль - Инская Западно-Сибирской железной дороги» // Бюл. объед. учен. совета ОАО «РЖД». 2012. № 3. С. 32-39.
9. Королева А.В., Колбасинский Д. В. Анализ структуры электропотребления метрополитенов, их технико-экономических показателей и методов снижения электропотребления // Современная наука: Актуальные проблемы и пути решения. 2013. № 4. С. 14-17.
10. Мугинштейн Л.А. Тяговое обеспечение тяжеловесного движения и управление поездами повышенной массы с использованием автоматизированных систем // Бюл. объед. учен. совета ОАО «РЖД». 2016. № 6. С. 13 - 28.
11. Сидорова Е.А., Вялкова С.О. Влияние массы грузового поезда на удельный расход электроэнергии на тягу поездов // Повышение энергетической эффективности наземных транспортных систем : материалы междунар. науч.- практ. конф. Омск : Омск. гос. ун-т путей сообщ., 2014. С. 88-95.
12. Незевак В.Л., Шатохин А.П., Гателюк О.В. Оптимизация графика движения поездов по критерию расхода электрической энергии на тягу на участках железных дорог в условиях применения рекуперативного торможения // Изв. Транссиба. 2015. № 1 (21). С. 59-69.
13. Пат. 2591560 Рос. Федерация. МПК G06F 17/50, B60L 7/00. Способ имитационного моделирования энергоэффективного графика движения поездов на электрифицированных железных дорогах / С.Г. Истомин, В.Л. Незевак, Д.В. Пашков и др. № 2015105233/11 ; заявл. 16.02.2015 ; опубл. 20.07.2016. Бюл. № 20.
14. Nesewak V., Istomin S.Analysis of electric locomotive 2es10 operation on the dc track section of the Sverdlovsk railway // EB: Elektrische Bahnen. 2015. Т. 113. № 4. С. 186-189.
15. Правила тяговых расчетов для поездной работы / П.Т. Гребенюк, А.Н. Долганов и др. М. : Транспорт, 1985. 287 с.
16. Методика анализа и прогнозирования топливно-энергетических ресурсов : распоряжение ОАО «РЖД» № 512 от 26.12.2014 г.
17. Баранов А.М. Козлов В. Е., Фельдман Э. Д. Развитие пропускной и провозной способности однопутных линий // Тр. Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп. М. : Транспорт, 1964. Вып. 280. 196 с.
18. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. СПб. : Лань, 2009. 656 с.
19. Амосов А. А. Вычислительные методы. СПб. : Лань, 2014. 672 с.
20. Елисеева И.И., Юрбашев М.М. Общая теория статистики. М. : Финансы и статистика, 2001. 480 с.
REFERENCES
1. Energeticheskaya strategiya kholdinga «Rossiiskie zheleznye dorogi» na period do 2015 goda i na perspektivu do 2030 goda [Energy strategy of the holding group "Russian Railways" for the period until 2015 and for the future until 2030]: Rasporyazhenie OAO «RZhD» ot 15 dekabrya 2011 g [Order of JSC Russian Railways dated December 15, 2011 No. 2718r], No. 2718r, Moscow, 2011, 97 p.
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, № 3 (55), 2017
m
2. Kim K.T., Kim K.M. An optimization for reducing maximum traction power of MRT railways: a case study of Seoul Metro line 4. Proceedings of the Conference of the Korean Institute of Industrial Engineers, Donguk University, Seoul, 2010.
3. Gordon, S.P. and Lehrer, D.G., Coordinated train control and energy management control strategies. Proceedings of the 1998 ASME/IEEE Joint in Railroad Conference, 1998, pp. 165-176.
4. Guo, H.-J., Ohashi, H., Ishinokura, O. DC electric train traffic scheduling method considering energy saving - Combination of train traffic parameters for larger regenerative power (in Japanese). Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, 119-D(11), 1999, pp. 1337-1344.
5. Chen, J.F., Lin, R.L., Liu, Y.C. Optimization of an MRT Train Schedule: Reducing Maximum Traction Power by Using Genetic Algorithms. IEEE Transactions on Power Systems, 20(3), 2005, pp. 1366-1372.
6. Gu, Q., Cao, F., Tang, T. Novel peak power demand reduction strategy under a moving block signalling system. Computers in RailwaysXII, WIT Press, 2010, pp. 663-674.
7. Vinogradov, S.A., Kiryakin V.Yu., Anfinogenov A.Yu. Prognoznye energosberegayushchie grafiki dvizheniya poezdov [Forecast energy-saving train traffic graphs]. Zheleznodorozhnyi transport [Railway transport], 2011, No. 8, pp. 22-25.
8. Vinogradov, S. A. O khode raboty «Razrabotka sistemy postroeniya prognoznykh energosberegayushchikh grafikov dvizheniya poezdov na napravlenii Isil'kul' - Inskaya Zapadno-Sibirskoi zheleznoi dorogi» [On the progress of work "Development of a system for constructing predictive energy-saving trains on the Isilkul-Inskaya direction of the West Siberian Railway"]. Byulleten' ob"edinennogo uchenogo soveta OAO «RZhD» [Bulletin of the Joint Scientific Council of JSC Russian Railways], 2012, No. 3, pp. 32-39.
9. Koroleva, A.V., Kolbasinskii D. V. Analiz struktury elektropotrebleniya metropolitenov, ikh tekhniko-ekonomicheskikh poka-zatelei i metodov snizheniya elektropotrebleniya [Analysis of the electricity consumption structure of subways, their technical and economic indicators and methods for reducing power consumption]. Sovremennaya nauka: Aktual'nye problemy iputi resheniya [Contemporary Science: Current Problems and Solutions], 2013, No. 4, pp. 14-17.
10. Muginshtein L.A. Tyagovoe obespechenie tyazhelovesnogo dvizheniya i upravlenie poezdami povyshennoi massy s ispol'zovaniem avtomatizirovannykh system [Traction support of heavy traffic and management of trains of increased weight using automated systems]. Byulleten' Ob"edinennogo uchenogo .soveta OAO «RZhD» [Bulletin of the Joint Scientific Council of JSC Russian Railways], 2016, No. 6, pp. 13-28.
11. Sidorova, E. A., Vyalkova S. O. Vliyanie massy gruzovogo poezda na udel'nyi raskhod elektroenergii na tyagu poezdov [The influence of the weight of a freight train on the specific consumption of electric power on the traction of trains]. Povyshenie energetich-eskoi effektivnosti nazemnykh transportnykh sistem: Materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Increase of energy efficiency of land transport systems: Materials of the international scientific and practical conference]. Omsk: Omsk State Transport University Publ., 2014, pp. 88-95.
12. Nezevak, V.L., Shatokhin A.P., Gatelyuk O.V. Optimizatsiya grafika dvizheniya poezdov po kriteriyu raskhoda elektricheskoi energii na tyagu na uchastkakh zheleznykh dorog v usloviyakh primeneniya rekuperativnogo tormozheniya [Optimization of the train traffic schedule by the criterion of electric power consumption for traction on railway sections in the conditions of application of regenerative braking]. Izvestiya Transsiba [Journal of Transsib Railway Studies], 2015, No. 1 (21), pp. 59-69.
13. Istomin S. G., Nezevak V. L., Pashkov D. V. et al. Sposob imitatsionnogo modelirovaniya energoeffektivnogo grafika dvizheniya poezdov na elektrifitsirovannykh zheleznykh dorogakh [Method for simulation modeling of energy efficient train schedule for electrified railways]. Invention Patent RF No. 2015 105233/11, MPK G06F 17/50 (2006.01), B60L 7/00 (2006.01) ; applied Feb.16, 2015, published Jul. 20, 2016, Byul. No. 20.
14. Istomin S., Nesewak V. Analysis of electric locomotive 2es10 operation on the dc track section of the sverdlovsk railway. EB: Elektrische Bahnen, 2015, Vol. 113, No. 4, pp. 186-189.
15. Grebenyuk P. T., Dolganov A. N. et al. Pravila tyagovykh raschetov dlya poezdnoi raboty [Rules of traction calculations for train work]. Moscow: Transport Publ., 1985, 287 p.
16. Metodika analiza i prognozirovaniya toplivno-energeticheskikh resursov [Methods of analysis and forecasting of fuel and energy resources]: Rasporyazhenie OAO «RZhD» No. 512 ot 26.12.2014 g [Order of JSC Russian Railways No. 512 dated December 26, 2014].
17. Baranov, A.M., Kozlov V. E., Fel'dman E. D. Razvitie propusknoi i provoznoi sposobnosti odnoputnykh linii [Development of the throughput and carrying capacity of single-track lines]. Trudy Vsesoyuznogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozh-nogo transporta [Proceedings of the All-Union Scientific Research Institute of Railway Transport]. Moscow: Transport Publ., 1964, Issue 280, 196 p.
18. Fikhtengol'ts, G. M. Kurs differentsial'nogo i integral'nogo ischisleniya [The course of differential and integral calculus]. St. Petersburg: Lan' Publ., 2009, 656 p.
19. Amosov, A. A. Vychislitel'nye metody [Computational methods]. St. Petersburg: Lan' Publ., 2014, 672 p.
20. Eliseeva, I. I. Yurbashev M. M. Obshchaya teoriya statistiki [The general theory of statistics]. 4th ed., updated and revised. Moscow: Finansy i statistika Publ., 2001, 480 p.
