CC BY
16
рых не найдены или не существуют пакеты, предполагается решать с помощью скриптов на языке R. К таким задачам относится расчет функциональных преобразований МОС-метода. Для прототипа построены фрагменты схемы, узлы которой инициируют функции RapidMiner, отобранные пакеты R и написанные скрипты, рассчитывающие функциональные преобразования.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ведерникова Т. И. Способы построения рабочего словаря признаков для решения задач идентификации. [электронный ресурс] : электрон. науч. журн. // Известия ИГЭА. 2012. № 4. URL: http://webcache.googleusercontent.com/ search ?q=cache: ATWqRZq4ZI0J: eizvestia.isea. ru/ pdf.aspx?id%3D13863+&hl=ru&gl=ru. (Дата обращения 15.03.2013).
2. Blaz Zupan, Janez Demsar. Open-source Tools for Data Mining // Clinics in laboratory medicine 2008. 28 (1). Р. 37-54.
3. Open Source Data Mining Software Evaluation [электронный ресурс] URL: //http://www.phiresear-chlab.org/downloads/Open-
SourceDataMining.pdf. (Дата обращения 15.02.2013).
4. Соммервилл Иан. Инженерия программного обеспечения: пер. с англ. 6-е изд. М. : Изд. дом «Вильямс», 2002. 624 с.
5. Kenneth E. Lantz, The Prototyping Methodology, Prentice-Hall, Inc., Upper Saddle River, NJ. 1986.
6. Fabrice Kordon, Luqi. An Introduction to Rapid System Prototyping // IEEE Transactions on Software Engineering. 2002. Vol. 28, no. 9, Р. 817821.
7. Технологии разработки программного обеспечения : учеб. / С. Орлов. СПб. : Питер, 2002. 464 с.
8. Quality Technique: Prototyping / S. Stein et al. [Электронный ресурс]. URL: http: //salvin .jeancharle s. free.fr/documents/proj et -boulot/suede/quality management/Quality Techniques/ stein_dielewicz_petersen_ andersson.pdf. (Дата обращения 22.02.2013).
9. Jones, M. Cameron; Floyd, Ingbert R.; Twidale, Michael B. Patchwork Prototyping with Open-Source Software. // The Handbook of Research on Open Source Software, St. Amant, K. and Still, B. (Eds), Idea Group, Inc., PA, 2007.
УДК 621.331 Табанаков Павел Валерьевич,
ведущий инженер производственно-технического отдела, Восточно-Сибирская дирекция инфраструктуры,
тел. 89041404997
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГУЛИРУЕМОЙ КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ
P. V. Tabanakov
IMPROVING ENERGY EFFICIENCY OF ADJUSTABLE COMPENSATING INSTALLATION
Аннотация. В статье рассмотрены актуальные проблемы формирования законов регулирования технических средств для повышения энергетических показателей работы тяговых сетей магистральных железных дорог.
Ключевые слова: компенсация реактивной мощности, тяговая сеть, электроподвижной состав, потери электрической энергии.
Abstract. In the article actual problems of formation of laws of regulation of means for increase of power indicators of work of the main railways traction networks are considered.
Keywords: compensation of jet capacity, traction network, electrorolling stock, losses of electric energy.
В условиях непрерывно развивающейся экономики и расширения рыночных отношений тре-
буется оптимизация и повышение экономической эффективности работы железнодорожного транспорта. Для этого необходимо применение нового, отвечающего современным требованиям, энергоэффективного оборудования с одной стороны, и новые принципы управления им - с другой. За последние 9 лет уровень эксплуатационного грузооборота по ВСЖД увеличился, как это следует из рис. 1, на 30 %.
Ежегодно требования к росту пропускной способности железнодорожных линий неуклонно возрастают. В этой связи глобальное техническое переоснащение требует больших финансовых затрат. Модернизация уже существующего оборудования с применением новейших технологий позволит частично решить проблему, связанную с ограничением пропускной способности линий по устройствам тягового электроснабжения.
Р
Ю
а н
I С
393,9
400,4
324,7
357,8^^3637
376,9 379,3
278,2
304,8
313,5
ш
21-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
2003г. 2004г. 2005г. 2006г. 2007г. 2008г. 2009г. 2010г. 2011г. 2012г.
Рис. 1. Динамика эксплуатационного грузооборота по ВСЖД
Одним из таких средств являются устройства компенсации реактивной мощности, позволяющие сегодня значительно снижать потери электроэнергии, как в целом по электроэнергетическим системам, так и в тяговой сети в частности. Устаревшие методы компенсации, основанные на применении фиксированного значения емкостной мощности в условиях резко меняющейся и все возрастающей тяговой нагрузки, вызванной непрерывным увеличением весовых норм поездов и пропускной способности, не позволяют максимально использовать ресурс компенсирующих установок. Сегодня, располагая новейшими средствами микропроцессорной техники, возможно построение новых, высоконадежных систем компенсации, имеющих интеллектуальный центр управления, способный реагировать на изменение тяговой нагрузки и вырабатывать управляющее воздействие в реальном масштабе времени.
Математический анализ, выполненный на примере двухпутного участка дороги с применением известного принципа о компенсации реактивной мощности в тяговых сетях, показывает наличие резерва экономии потерь электроэнергии в тяговых сетях. Это определяется тем, что, в соответствии с известным принципом [1], реактивная мощность, вырабатываемая компенсирующим устройством (КУ), должна быть равна 50 % суммарной реактивной мощности всех тяговых нагру-
Ь — х
зок в межподстанционной зоне (МПЗ), что отражено формулой (1). Этот принцип реализуется, в частности, для равномерной нагрузки, анализ потерь мощности для которой основан на привлечении информации рис. 2.
Осу = ^р1 - , (1)
где ОКУ - требуемая мощность КУ; Ошсмпз -
суммарная реактивная мощность от всех ЭПС на участке между подстанциями ТПА и ТПВ (в МПЗ); I - суммарный реактивный ток всех ЭПС в рассматриваемой МПЗ; и - напряжение в тяговой сети.
Рис. 2. К определению закона изменения тока в тяговой сети расчетной МПЗ при равномерной нагрузке
Однако этот принцип соответствует среднестатистическим данным режима тяговых сетей, оставляя возможность докомпенсации реактивной мощности в отдельные периоды времени, когда реактивная нагрузка выше среднего значения, и, наоборот, не допускать перекомпенсацию, когда реактивная нагрузка меньше среднего. Это подтверждается результатами, полученными на основе анализа режима работы тяговой сети, характеристика которого представлена графически на рис. 3.
Так, в этом конкретном примере доля тока КУ
от суммарного реактивного тока ЭПС: 1к = 0,4
ТПВ
//////У/Л//////////////////777
I = IX
Вх Ь
Рис. 3. К анализу тока КУ при произвольном расположении ЭПС
К
Ь
* I к
(= —— относительное значение тока КУ).
Принцип 50 % не соблюдается. Можно сделать вывод о том, что для снижения потерь до минимума необходима непрерывная передача данных о текущих координатах электроподвижного состава (ЭПС) в МПЗ и о суммарном значении реактивной составляющей тока этих ЭПС.
Рассмотрим вопрос о законе регулирования КУ для случая двухстороннего питания с параллельным соединением подвесок путей. Будем полагать, что подвески путей однородны в границах рассматриваемой МПЗ, что, впрочем, соответствует многим реальным случаям. Тогда расчетная схема для анализа формируемого закона примет вид, указанный на рис. 4.
Для большей общности запишем закон регулирования КУ для пяти ЭПС в межподстанцион-ной зоне. Это могут быть ЭПС прямого и обратного направлений. Выбранное число ЭПС достаточно большое, чтобы можно было проследить общий характер формирования закона. Это позволит использовать этот закон для любого числа ЭПС от единицы до максимального, делая его в какой-то мере универсальным (универсальным в полной мере он не может быть, поскольку, как отмечалось выше, он рассчитан на параллельную схему и однородную контактную сеть). В соответствии с рис. 4 и на основании первого закона Кирхгофа, можно для каждого из семи участков МПЗ, образуемых узлами ЭПС, записать выражения для потерь мощностей в контактной сети. Примем, что погонное сопротивление г0 = 1 Ом/км . Как показывает предварительный анализ, это не сказывается на результатах, поскольку эта величина выводится
из расчетов сокращением. Тогда
ДР = (I, - I, )2 •
ДРП = (1Г -/1 - 1к)2 ■(Х2 -х);
ДРШ = (/г - /1 -12 - /к )2 •( х - х);
Дру = (1Г - /1 -12 - /з - 1к )2! Ь - х ];
ДР/ = (- /1 - /2 - /з + /к )2
' Ь%
,Х4 - Ь ,
ДРу = (/, -/1 -/2 -/з -/4 + /к)2 •(х5 -х4);
ДРу = (/, - /1 - /2 - /з - /4 - /5 + "( Ь - Х5) , где Др ... ДРП ... ДРУ1 - мощность потерь при сопротивлении 1 Ом/км на соответствующих индексным номерам участках МПЗ; / ... /2... /5-
токи ЭПС на координатах х1... х2... х5.
(^ Л
V з=1
= 0.
(2)
Решая (2) относительно искомого тока КУ, получим закон изменения компенсирующей установки для схемы, представленной на рис. 4.
2/к =
(;=з 3=5 3=5 \
2 • IЬ •х -I Ь •х + Ь • £
3=4 3=4 )
Ь
(3)
Распространяя полученный результат на произвольное число ЭПС в МПЗ, можно записать для каждого момента времени t
Рис. 4. К анализу работы КУ в МПЗ
2 •
21. = -
IЬ • ХА — I Ь • ХА + Ь • I1
V ]=\
] =т+\
А
]=т+\ у
Ь
(4)
где т - число ЭПС до КУ; п - общее число ЭПС в МПЗ; ] - текущее значение узла (только для ЭПС, исключая узел, образованный КУ).
Таким образом, при наличии современных средств сбора, передачи и обработки информации для каждого момента времени, ток КУ становится известным. Бесконтактные плавнорегулирующие устройства на основе разработанного закона позволят минимизировать потери электроэнергии и, следовательно, решить и попутную задачу увеличения уровня напряжения в контактной сети.
На рис. 5 представлена блок-схема, отражающая основной поток информации в полученной системе.
ш
Рис. 5. Блок-схема основных потоков информации при интеллектуальном регулировании мощности КУ
Остается вопрос о дискретизации процесса во времени. Необходимо решить задачу - сколько времени может сохраняться неизменным ток КУ при дискретном управлении мощностью КУ. Это, как понятно, зависит от динамики тяговой нагрузки в рассматриваемой МПЗ. Однако, при наличии ЭВМ в контуре управления, представляется целесообразным прогно-
I, А
зировать изменение нагрузок ЭПС, находящихся в МПЗ, через Л/ по результатам тяговых расчетов и по изложенной методике формировать управляющее воздействие на КУ. Наличие ЭВМ в контуре управления делает целесообразным такое управление на обширном полигоне, содержащем несколько КУ.
С целью подтверждения достоверности работы полученного закона, выполнен расчет тока КУ в границах горно-перевального участка ВСЖД Подкаменная - Андриановская. Как известно, данный участок является одним из «узких мест», представляющих ограничения по уровню пропускной способности главного хода дороги.
Результаты тягового расчета для условий пропуска тяжелого поезда весом до 6000 т в четном направлении показывают, что доля реактивной составляющей тока в контактной сети 1р достигает в среднем 20 % от полного тягового тока I, что отражено на рис. 6.
Нельзя не учитывать тот факт, что данный расчет произведен для одного поезда, а при моделировании реальной поездной обстановки доля реактивного тока и общего уровня потребления реактивной мощности может достигать гораздо больших значений. Итогом данного расчета является массив данных с реактивной составляющей тока как функция пути рассматриваемого участка. Полученный массив использован для получения закона регулирования тока КУ, описываемого уравнением (4).
Результаты расчета с различным количеством ЭПС, представленные в табл. 1, свидетельствуют о целесообразности привлечения полученного закона в период неравномерных нагрузок и оправдывают его применение в современной поездной обстановке, и тем более для перспективных нагрузок от пропуска сдвоенных поездов весом до 12000 т.
1 4 7 10 13 15 19 22г£ 31 343743««492еБ®й64 70 73 76 79 82 66 8В 91 94 97 103 1С8 106 1С0 112 115 118 121 124 127 130 133 135 139 142 145 148 151 154 157 160 163 166 169 172 175 178 181 184 187 "ЕЮ 193
1р = 20%(1кс)
Ц мм
Рис. 6. Изменение тока в МПЗ участка Б. Луг - Подкаменная ВСЖД на основе тягового расчета
Т а б л и ц а 1
Результаты расчета доли тока КУ от суммарного тока в МПЗ с применением полученного закона на основе
тягового расчета для реального участка дороги
Х |р Х*1р Х |р Х*1р 1. 1ку 1сум
1 37 37 16 8 128 29 1339,655 5144
2 34 68 17 86 1462
3 155 465 18 63 1134
4 167 668 19 45 855
5 166 830 20 82 1640
6 159 954 21 93 1953
7 158 1106 22 51 1122
8 157 1256 23 8 184
9 157 1413 24 79 1896
10 157 1570 25 8 200
11 157 1727 26 132 3432
12 164 1968 27 135 3645
13 79 1027 28 58 1624
14 31 434 29 97 2813
15 39 585
I ку = 26%(1р.сум)
Х 1р Х*1р Х 1р Х*1р 1. 1ку 1сум
1 37 37 16 8 128 29 815,3103 2843
2 34 68 17 86 1462
3 155 465 0
0 19 45 855
0 20 82 1640
0 21 93 1953
0 0
8 157 1256 23 8 184
9 157 1413 24 79 1896
10 157 1570 25 8 200
11 157 1727 26 132 3432
0 27 135 3645
0 28 58 1624
14 31 434 29 97 2813
15 39 585
I ку = 28 %(1р.сум)
Х 1р Х*1р Х |р Х*1р 1. 1ку 1сум
1 37 37 16 8 128 29 363,5172 1088
2 34 68 17 86 1462
3 155 465 0
0 19 45 855
0 20 82 1640
0 21 93 1953
0 0
0 23 8 184
0 24 79 1896
0 25 8 200
0 26 132 3432
0 27 135 3645
0 28 58 1624
14 31 434 29 97 2813
I ку = 33%(1р.сум)
Примечание: х - координата ЭПС, км; ^ - реактивный ток ЭПС; ^ *x - промежуточные результаты вычислений; L - длина МПЗ; к - ток компенсирующего устройства, полученный в результате вычислений по предлагаемому закону регулирования.
m
Реализация представленного закона позволит получить ряд эффектов, важнейшие из которых: снижение тока в тяговой сети, повышение уровня напряжения на токоприемнике электровоза, снижение температуры нагрева обмотки электровоза, снижение потребления реактивной мощности, улучшение условий при пропуске сдвоенных поездов.
Таким образом, новые методы в решении вопросов повышения энергетической эффективности систем электрической тяги позволят реализовать неиспользуемый в настоящее время резерв устройств компенсации реактивной мощности, достигая максимально возможного эффекта снижения энергетических и финансовых потерь.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК
1. Бородулин Б. М., Герман Л. А., Николаев Г. А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог переменного тока. М. : Транспорт, 1983. 184 с.
2. Бородулин Б. М., Герман Л. А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог переменного тока. М. : Транспорт, 1976. 136 с.
3. Бородулин Б. М., Шевцов Б. В. Определение параметров установок компенсации // Электрификация и энергетическое хозяйство : сб. науч. тр., 1973. № 3.
4. Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М. : Транспорт, 1982. 528 с.
УДК 656.21.02:656.222.3 Богданович Светлана Васильевна,
к. т. н., доцент, доцент кафедры «Организация движения транспорта», Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева, г. Алматы, Республика Казахстан,
e-mail: s.v.bogdanovich@mail.ru, тел. +7-701-734-21-61
К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПОСТАВКАМИ ГРУЗОВ
S. V. Bogdanovich
TO THE DEVELOPMENT OF CARGOES DELIVERY REGULATION AND CONTROL AUTOMATED SYSTEM
Аннотация. Рассмотрена транспортно-логистическая схема доставки груза с участием железнодорожного и автомобильного транспорта на основе календарного планирования погрузки. Определены основные этапы исследования доставки груза, необходимые исходные данные для расчета, применяемый математический аппарат. Итогом исследования является создание программного комплекса «Автоматизированное рабочее место грузового диспетчера по регулированию поставок» с единым пунктом дислокации.
Ключевые слова: грузоотправитель, грузополучатель, транспортно-логистическая схема доставки груза, автоматизированная система регулирования и управления поставками грузов.
Abstract. Transport and logistical scheme of cargoes delivery with participation of railway and motor transport on the basis of loading scheduling is considered. The main phases of cargoes delivery investigation, necessary basic data for the calculation, applied mathematical apparatus are defined. Result of research is creation of «The automated workplace of the freight dispatcher on deliveries regulation» program complex with uniform point of dislocation.
Keywords: consignor, consignee, transport and logistical scheme of cargoes delivery, the automated system of regulation and management of cargoes deliveries.
Оптимизация взаимодействия грузоотправителей и грузополучателей в перевозочном цикле достигается на основе разработки логистической цепочки доставки груза железнодорожным транспортом с подъездного пути отправителя на станции погрузки до подъездного пути получателя на станции выгрузки. При этом необходимо учитывать существующую технологическую схему развоза данных грузов со станции выгрузки (перевалочная база грузополучателя) автотранспортом автотранспортных предприятий (далее АТП) на конечные пункты потребления.
Транспортно-логистическая схема доставки груза выглядит следующим образом: погрузка вагонов на подъездном пути отправителя ^ формирование и отправление вагонов группой на начальной железнодорожной станции примыкания ^ перевозка до конечной железнодорожной станции примыкания ^ выгрузка на подъездных путях
