Введение к работе
Актуальность исследования. Стратегической целью энергетической политики, реализуемой в рамках «Энергетической стратегии холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года»,
является максимально рациональное использование топливно-энергетических
ресурсов (ТЭР) во всех сферах деятельности компании для повышения экономической эффективности железнодорожных перевозок на основе внедрения инновационных технических средств и технологий, использования потенциала
повышения энергоэффективности.
До 84 % электроэнергии и 67 % дизельного топлива в топливно-энергетическом балансе железнодорожной отрасли приходится на тягу поездов. Среднегодовые затраты на приобретение ТЭР на тягу поездов составляют около 100 млрд р. В условиях непрекращающегося роста цен на энергоресурсы при
реализации энергетической стратегии холдинга наряду с интенсивным
внедрением передовых энергосберегающих технологий важную роль играет правильно организованное управление энергопотреблением – энергетический
менеджмент, основными инструментами которого являются качественный анализ, объективное нормирование энергозатрат на тягу поездов и энергетическое обследование структурных подразделений, участвующих в перевозочном процессе. В связи с этим исследования в данной предметной области являются актуальными.
Цель диссертационной работы – повышение эффективности системы управления энергопотреблением в локомотивном хозяйстве железных дорог
путем разработки и совершенствования методов анализа и нормирования расхода ТЭР на тягу поездов.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1) провести исследование системы учета и анализа энергопотребления
на тягу поездов по данным маршрутов машинистов и разработать предложения
по ее совершенствованию;
2) проанализировать состав показателей и структуру статистической отчетности об энергопотреблении на тягу поездов в локомотивном депо и сформулировать предложения по повышению ее информативности и аналитических качеств;
3) разработать методику вертикально интегрированных энергетических
обследований тяги поездов на объектах железнодорожного транспорта и выполнить ее апробацию;
4) усовершенствовать систему анализа возврата электрической энергии
в контактную сеть электроподвижным составом при применении рекуперативного торможения;
5) разработать методику нормирования и планирования энергии реку-перации на уровне локомотивного депо;
6) определить экономический эффект от внедрения предлагаемых методик на сети железных дорог.
Методы исследования. В работе использованы основные положения и методы теорий тяги поездов, информации и математической статистики. Для проведения расчетов и анализа математических зависимостей применялись лицензионные программные продукты: математический редактор Mathcad 14.0, электронные таблицы Microsoft Excel 2010 и встроенный в них язык программирования
Visual Basic for Applications.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1) сформулированы предложения по совершенствованию автоматизированной системы централизованной обработки маршрута машиниста (ЦОММ) в части учета расхода ТЭР на тягу поездов, в том числе предложен способ расчета права расхода ТЭР за поездку с учетом фактических затрат электроэнергии на отопление пассажирских вагонов в пути следования;
2) разработана методика вертикально интегрированных энергетических
обследований тяги поездов на объектах железнодорожного транспорта;
3) предложена усовершенствованная система анализа энергетической
эффективности применения рекуперативного торможения;
4) разработана методика нормирования и планирования возврата электроэнергии в контактную сеть при применении рекуперативного торможения.
Достоверность научных положений и результатов диссертационной
работы обоснована теоретически и подтверждена результатами расчетов, выполненных на основе обширного статистического материала, представляющего собой генеральную совокупность данных более двух миллионов маршрутов машинистов всех локомотивных депо Западно-Сибирской железной дороги за длительный
период времени, а также отчетных форм системы ЦОММ о расходе ТЭР на тягу поездов по Западно-Сибирской, Куйбышевской, Свердловской, Южно-Уральской и Красноярской железным дорогам за 2007 – 2011 гг. Расхождение результатов расчетов нормативных показателей и фактических данных составляет не более 8 %.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
1) разработанные предложения по совершенствованию системы ЦОММ способствуют повышению объективности и точности нормирования энергозатрат на тягу поездов и включены в новую редакцию Инструктивных указаний по
обработке маршрута машиниста, утвержденных старшим вице-президентом
ОАО «РЖД» В. А. Гапановичем;
2) разработанная методика вертикально интегрированных энергетических обследований тяги поездов включена в состав «Методических указаний по проведению энергетического обследования объектов ОАО «РЖД», утвержденных распоряжением старшего вице-президента ОАО «РЖД» В. А. Гапановича от 31 марта 2011 г. № 685р, и применена при проведении энергоаудита структурных подразделений трех железных дорог России;
3) система анализа возврата электроэнергии в контактную сеть при
применении рекуперативного торможения по данным маршрута машиниста способствует выявлению причин низкой эффективности рекуперации;
4) осуществление нормирования и планирования энергии рекуперации по разработанной методике позволит обеспечить повышение эффективности применения режима рекуперативного торможения локомотивными бригадами;
5) предложенные формы статистической отчетности реализованы в автоматизированной системе статистического анализа энергозатрат на тягу поездов и
внедрены во всех локомотивных и мотор-вагонных депо Западно-Сибирской
железной дороги в 2009 г., что позволило повысить эффективность принятия
управляющих решений в области тягового энергопотребления.
Личный вклад соискателя. Автором выполнен основной объем исследований, проведен анализ полученных данных, сформулированы положения
диссертации, составляющие её новизну и практическую значимость.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на XIV и XV международных научно-технических конференциях
«Современные техника и технологии» (Томск, 2008, 2009); международной
научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения
в науке, транспорте, производстве и образовании’ 2009» (Одесса, 2009); международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития’ 2010»
(Одесса, 2009); международной научно-практической конференции «Разработка и
внедрение ресурсо- и энергосберегающих технологий и устройств» (Пенза, 2011);
международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований’ 2012» (Одесса, 2012); научно-практических конференциях «Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте» (Омск, 2009), «Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2011)
и «Инновационные проекты и технологии для транспортного комплекса»
(Омск, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных
работ, из них три – в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России [1 – 3].
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка из
114 наименований и трех приложений. Работа изложена на 140 страницах основного текста, содержит 34 рисунка, 34 таблицы.
