2018-01-21
1706
Компьютерные методы и оптимизация тягового электрооборудования
Методы тяговых расчетов, а также относящиеся к ним нормативы регламентируются «Правилами тяговых расчетов для поездной работы» (ПТР). ПТР являются одним из основных документов на железнодорожном транспорте, содержащим нормы для тяговых расчетов. Эти нормы обязательны для проектируемых, строящихся и эксплуатируемых железных дорог. ПТР как методическое и регламентирующее руководство особенно важно для железных дорог России, имеющих большую протяженность сети, разнотипность подвижного состава, разнообразие условий эксплуатации.
Правила тяговых расчетов пересматривались и обновлялись в 1920, 1922, 1928, 1933, 1936, 1953, 1956, 1961, 1969, 1985 и 2013 гг. На всех этих этапах ПТР отражали главнейшие изменения, которые происходили в подвижном составе и в условиях эксплуатации железных дорог СССР (России). Так, все издания ПТР до 1936 г. относились исключительно к паровозной тяге, т.к. ни тепловозная, ни электрическая тяга в то время не имели достаточно широкого распространения на наших железных дорогах. В ПТР 1953 г. тепловозной и электрической тяге были отведены соответствующие разделы, а в ПТР 1956 г. эти виды тяги заняли ведущее место в соответствии с их значением в перевозочной работе В издании ПТР 1961 г. впервые появился самостоятельный раздел «Тяговые расчеты для железных дорог узкой колеи» (ширина колеи - 1067 и 750 мм), а в издании 1969 г. - «Тяговые расчеты на ЭВМ».
|
|
|
В ПТР приводятся следующие нормы для производства тяговых расчетов:
- формулы для определения сопротивления движению подвижного состава;
- силы нажатия тормозных колодок;
- тормозные пути;
- коэффициенты трения тормозных колодок;
- коэффициенты сцепления колес локомотивов и вагонов с рельсами при тяге и торможении;
- конструкционные и допустимые скорости движения;
- расчетные значения силы тяги и скорости локомотивов на подъеме;
- силы тяги при трогании с места;
- допустимые значения продольных усилий при различных режимах тяги и торможения;
- ограничивающие токи и предельные температуры электрических машин электровозов и тепловозов.
Для подвижного состава отдельно приводятся:
- тяговые, токовые и тормозные (при реостатном и рекуперативном торможении) характеристики локомотивов (моторных вагонов);
- электромеханические характеристики тяговых электродвигателей;
- тепловые характеристики обмотки якорей тяговых электродвигателей;
- кривые расхода топлива тепловозов и дизель-поездов на холостом ходу и в режиме тяги.
Кроме этого в ПТР даются основные формулы и рекомендации по выполнению расчетов:
- решению тормозных задач;
|
|
|
- расчетов массы состава, скорости движения и времени хода движения поездов;
- проверки тяговых электродвигателей (тяговых генераторов) на нагревание;
- определению расхода и рекуперации электрической энергии;
- определению расхода топлива.
Все эти расчеты выполняются на ЭВМ методами численного решения интегральных и дифференциальных уравнений движения поезда.
Использование компьютера для выполнения тяговых расчетов. Выбор основных параметров тяги.
ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОМПЛЕКСА ИСКРА
1. Определение и ведение всех видов скоростей, принятых на железнодорожном транспорте: конструкционных, допускаемых по безопасности (согласно Приказа № 41 МПС РФ), скоростей движения по тяговым расчетам (расчетных ходовых, технических, участковых), а также ограничений скорости по состоянию пути и конструкции подвижного состава.
2. Вариантные расчеты и ведение допускаемых скоростей движения поездов с формированием проекта Приказа "Н" Начальника дороги и типовых ведомостей к графику движения поездов:
- Формы № 1 «Ведомость допускаемых скоростей движения локомотивов по главным путям перегонов и станций» со вкладышами;
- Формы № 1-a «Ведомость допускаемых скоростей движения поездов на раздельных пунктах по главным и боковым путям» со вкладышами;
- Формы № 2 «Ведомость постоянных и длительных предупреждений об ограничении скорости движения поездов» со вкладышами.
3. Пакетные технико-экономические расчеты движения поездов с формированием типовых ведомостей к графику движения поездов - ЦДЛ № 3 «Ведомостей перегонных времен хода». При расчете отдельного поезда определяется более 20 физико-механических, тепло - энергетических и эксплуатационно-экономических показателей движения, выполняется расчет и анализ потерь времени хода и снижения скорости движения поездов, дополнительных затрат либо экономии топлива (электроэнергии) и эксплуатационных расходов от действия ограничений скорости.
4. Вариантные расчеты станционных и межпоездных интервалов движения поездов с формированием типовых ведомостей к графику движения поездов ЦД №4, 4а, 4б, 4в и 4г.
5. Вариантные расчеты и анализ пропускной и перерабатывающей способности станций. Установление недостаточной пропускной и/или перерабатывающей способности одних устройств станций и необоснованных резервов этой способности у других устройств. Исходная информация и результаты выдаются на печать для контроля и анализа мощности станционных парков, стрелочных горловин, сортировочных горок и вытяжных путей по типовым формам 1С – 7СА, а также в виде сводных форм:
- № 14 ЦД «Сводные данные о пропускной и перерабатывающей способности станции (системы)» (показывает результативную пропускную способность станций по приему расформировываемых поездов, приему и отправлению транзитных поездов без переработки, отправлению поездов своего формирования и результативной перерабатывающей способности по сортировочным горкам и вытяжным путям);
- № 7 ЦД «Сводная ведомость пропускной и перерабатывающей способности станций»;
- № 15 ЦД «К нормативам плана формирования поездов станции (системы)».
6. Оперативная оценка влияния фактических предупреждений об ограничении скорости на показатели перевозочного процесса на основе данных о фактическом поездопотоке с формированием:
- ведомостей сводных результатов технико-экономической оценки в целом на дорогу, участок дороги, путь участка или проход отдельного поезда на конкретную дату или временной интервал;
- ведомостей сводных результатов технико-экономической оценки по перегонам с их ранжированием по одному из оцениваемых показателей (скорость, время, топливо, электроэнергия, эксплуатационные расходы) на конкретную дату или временной интервал.
|
|
|
7. Выполнение тяговых расчетов в режиме реального времени на основе данных о фактических предупреждениях с определением минимально возможных перегонных времен хода, передаваемых АС ВВХ локомотивным бригадам.
8. Разнообразное представление результатов расчета. Результаты расчетов представляются на экране в виде типовых ведомостей и дополнительных форм. На основе любой из них может быть сформирован документ MS Word. Результаты расчетов допускаемых скоростей, движения поездов, а также станционных и межпоездных интервалов могут быть представлены графически. При этом обеспечивается:
- вывод на экран одного или нескольких вариантов расчета (например, в целях их сравнения);
- выбор отображаемых на экране исходных данных и показателей расчета (осей раздельных пунктов, допускаемых скоростей, кривых скорости V(S), времени t(S), расхода топлива G(S) и т.д.);
- масштабирование изображения;
- вывод численных значений отображаемых показателей для текущего положения курсора мыши.
9. Вариантное ведение информации. Комплекс обеспечивает возможность ведения нескольких вариантов для одного и того же объекта (понятия) в БД, например нескольких вариантов:
- участка (пути) для технико-экономической оценки и сравнения решений при его проектировании или реконструкции;
- станции в целях поиска возможностей увеличения ее пропускной и перерабатывающей способности;
- допускаемых скоростей для формирования приказа начальника дороги «Об установлении допускаемых скоростей движения поездов по состоянию железнодорожного пути»;
- поездов для формирования поездопотоков в целях определения сводных показателей движения по путям, участкам и в целом по железнодорожному полигону.
10. Все расчеты выполняются исключительно по действующим инструкциям, приказам и руководствам, утвержденным МПС РФ или ОАО «РЖД»:
- расчеты допускаемых скоростей движения поездов - по методике Приказа МПС № 41 2001г.;
- расчеты возвышений наружного рельса - по «Временному руководству по определению возвышения наружного рельса и допускаемых скоростей движения в кривых» 2009г.;
|
|
|
- тяговые расчеты – по действующим «Правилам тяговых расчетов» 1985г. (с возможностью быстрой адаптации комплекса к новым правилам – в настоящее время разработан проект этих правил);
- расчеты интервалов движения поездов – по «Инструкции по определению станционных и межпоездных интервалов» 1995г;
- расчеты пропускной и перерабатывающей способности станций – по «Инструкции по расчету наличной пропускной способности железных дорог» 1991г., а также по более совершенной методике, разработанной доктором техн. наук, профессором Е.В. Архангельским (одним из авторов указанной инструкции – в части определения пропускной и перерабатывающей способности станций).
ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СЕТЕВОЙ ВЕРСИИ КОМПЛЕКСА ЭРА
1. Определение и ведение всех видов скоростей, принятых на железнодорожном транспорте: конструкционных, допускаемых по безопасности (согласно Приказа № 41 МПС РФ), скоростей движения по тяговым расчетам (расчетных ходовых, технических, участковых), а также ограничений скорости по состоянию пути и конструкции подвижного состава.
2. Пакетные технико-экономические расчеты движения поездов. Комплекс обеспечивает возможность пакетного расчета нескольких поездов по одному или выбранным (требуемым) участкам дороги. При пакетном выполнении расчетов в качестве результатов выступают:
- перегонные времена хода, расход топлива (электроэнергии) на тягу поездов, эксплуатационные расходы (зависящие от движения) и другие показатели движения по отдельному поезду (более 20 показателей);
- потери времени, дополнительные затраты топлива (электроэнергии) и эксплуатационные расходы на движение поездов от действия ограничений скорости по отдельному поезду (в частности, от ограничений скорости в кривых участках пути, сопряжениях кривых в плане, постоянных и длительных предупреждений об ограничении скорости и т.д.);
- сводные технико-экономические показатели движения поездов по перегонам с ранжированием перегонов по возрастанию (убыванию) основных показателей движения поездов или их изменения от действия ограничений скорости;
- сводные технико-экономические показатели движения поездов и поездопотоков по участкам и в целом по полигону в пределах заданного горизонта расчетов (от суток до нескольких лет): расчетные ходовые, технические и участковые скорости по видам движения (грузовому, пассажирскому, пригородному), суммарные расходы топлива (электроэнергии) на тягу поездов, суммарные эксплуатационные расходы, зависящие от движения, а также потери времени хода и дополнительные расходы дороги от действия ограничений скорости поездов.
3. Вариантные расчеты межпоездных интервалов движения поездов и производство всех проверок расстановки светофоров автоблокировки, которые должны выполняться на основе тяговых расчетов:
- проверка возможности трогания поезда с места при остановке перед светофором (делается для каждого светофора);
- расчет скоростей проследования нейтральных вставок (в случае остановки поезда у светофоров, расположенного перед вставками)
- все виды тормозных проверок, т.е. расчет тормозных путей для всех случаев торможения (служебного с проследованием на желтый свет, полного служебного, автостопного и.т.д.).
4. Вариантные расчеты и анализ пропускной и перерабатывающей способности станций. Установление недостаточной пропускной и/или перерабатывающей способности одних устройств станций и необоснованных резервов этой способности у других устройств. Исходная информация и результаты выдаются на печать для контроля и анализа мощности станционных парков, стрелочных горловин, сортировочных горок и вытяжных путей по типовым формам 1С – 7СА, а также в виде сводных форм:
- № 14 ЦД «Сводные данные о пропускной и перерабатывающей способности станции (системы)» (показывает результативную пропускную способность станций по приему расформировываемых поездов, приему и отправлению транзитных поездов без переработки, отправлению поездов своего формирования и результативной перерабатывающей способности по сортировочным горкам и вытяжным путям);
- № 7 ЦД «Сводная ведомость пропускной и перерабатывающей способности станций»;
- № 15 ЦД «К нормативам плана формирования поездов станции (системы)».
5. Вариантное планирование развития объединений баз ПМС по произвольному железнодорожному полигону с выдачей результатов в виде форм и ведомостей:
- комплексный план работы и развития баз ПМС;
- ведомости поставок продукции (путевой решетки, стрелочных переводов, балласта и т.д.) от баз в ареалы по годам планового периода.
6. Разнообразное представление результатов расчета. Результаты расчетов представляются на экране в виде типовых ведомостей и дополнительных форм. На основе любой из них может быть сформирован документ MS Word, MS Excel, LibreOffice Writer и LibreOffice Calc (свободно распространяемых и бесплатных аналогов MS Word и MS Excel). Результаты расчетов допускаемых скоростей, движения поездов и проверки расстановки светофоров могут быть представлены графически. При этом обеспечивается:
- вывод на экран одного или нескольких вариантов расчета (например, в целях их сравнения);
- выбор отображаемых на экране исходных данных и показателей расчета (осей раздельных пунктов, допускаемых скоростей, кривых скорости V(S), времени t(S), расхода топлива G(S) и т.д.);
- масштабирование изображения;
- вывод численных значений отображаемых показателей для текущего положения курсора мыши.
7. Формирование чертежей с исходными данными, промежуточными и конечными результатами технико-экономических расчетов движения поездов и проверки расстановки светофоров автоблокировки в формате AutoCAD. При этом обеспечивается:
- формирование типовых чертежей со стандартным оформлением (например, на чертежи расстановки сигналов автоблокировки выводятся устройства и ситуация, учитываемые при расстановке светофоров);
- формирование «заказных» чертежей, т.е. содержащих только то, что указал инженер в экранном перечне объектов, кривых, показателей и т.п.;
- указание пользовательских масштабов, используемых для отображения различных кривых и показателей движения поездов.
8. Вариантное ведение информации. Комплекс обеспечивает возможность ведения нескольких вариантов для одного и того же объекта (понятия) в БД, например нескольких вариантов:
- участка (пути) для технико-экономической оценки и сравнения решений при его проектировании или реконструкции;
- станции в целях поиска возможностей увеличения ее пропускной и перерабатывающей способности;
- допускаемых скоростей для формирования приказа начальника дороги «Об установлении допускаемых скоростей движения поездов по состоянию железнодорожного пути»;
- поездов для формирования поездопотоков в целях определения сводных показателей движения по путям, участкам и в целом по железнодорожному полигону.
9. Все расчеты выполняются исключительно по действующим инструкциям, приказам и руководствам, утвержденным МПС РФ или ОАО «РЖД»:
- расчеты допускаемых скоростей движения поездов - по методике Приказа МПС № 41 2001г.;
- расчеты возвышений наружного рельса - по «Временному руководству по определению возвышения наружного рельса и допускаемых скоростей движения в кривых» 2009г.;
- тяговые расчеты – по действующим «Правилам тяговых расчетов» 1985г. (с возможностью быстрой адаптации комплекса к новым правилам – в настоящее время разработан проект этих правил);
- расчеты интервалов движения поездов – по «Инструкции по определению станционных и межпоездных интервалов» 1995г;
- проверка расстановки светофоров автоблокировки – по «Руководящим указаниям по расстановке светофоров автоблокировки и определению длин блок-участков на линиях с АЛСО» 2003г.;
- расчеты пропускной и перерабатывающей способности станций – по «Инструкции по расчету наличной пропускной способности железных дорог» 1991г., а также по более совершенной методике, разработанной доктором техн. наук, профессором Е.В. Архангельским (одним из авторов указанной инструкции – в части определения пропускной и перерабатывающей способности станций).
