Введение к работе
і.
Важнейшим фактором повышения эффективности работы железных дорог является снижение эксплуатационных расходов. Известно, что железная дорога - один из крупнейших потребителей электроэнергии — 5,5% от энергопотребления страны, в т.ч. на тягу поездов 4,4%. Доля затрат на электроэнергию в общих эксплуатационных расходах моторвагонных депо в настоящее время составляет около 50%, поэтому именно снижение энергопотребления является одним из основных факторов экономии эксплуатационных затрат. Потребление электроэнергии на тягу в эксплуатации зависит как от типа моторвагонного подвижного состава, так и от условий его работы.
В рамках "Государственной Программы развития и повышения качества пригородных пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте", Федеральной целевой программы "Разработка и производство пассажирского подвижного состава нового поколения на предприятиях России (1996-2005 годы}" и отраслевой программы ресурсосбережения на железных дорогах России проводятся работы по созданию и организации производства новых электропоездов, в том числе с асинхронным тяговым приводом, а также по техническому и организационному переоснащению эксплуатируемого парка, включающие, модернизацию подвижного состава и совершенствование технологий перевозок.
Учитывая многообразие факторов, влияющих на эксплуатационные расходы моторвагонных депо, в настоящее время весьма актуальна задача определения основных путей экономии эксплуатационных затрат, улучшения качества прогнозных оценок эксплуатационной работы пригородных электропоездов, исследования эффективности применения новых электропоездов, разработки инструмента для анализа их эксплуатационных показателей, оптимизации характеристик и режимов работы.
Научной основой для постановки задачи стали фундаментальные исследования вопросов электрической тяги и энергетических показателей пригородных электропоездов в трудах видных отечественных ученых и специалистов Н.И. Вещевой, Л.Д. Капустина, Л.В. Гуткина, Г.В. Фаминского, 8.Е. Розенфельда, В.Д. Тулупоаа, Е.Г. Бовэ, В.П. Феоктистова и других, а также зарубежных специалистов.
4 ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является определение рациональных способов сравнения в различных условиях эксплуатации показателей работы электропоездов с учетом влияющих факторов при сокращении времени расчета и обеспечении достаточной точности. Для этого необходимо проведение комплексного исследования методов определения и сравнительного анализа тягово-энергетических показателей пригородных электропоездов, включающее:
исследование методов построения и разработку автоматизированной измерительной системы для проведения экспериментальных исследований пригородных электропоездов;
разработку методики и программных средств для проведения .тягово-энергетических испытаний электропоездов, обработки и анализа их результатов;
экспериментальное определение тягово-энергетических показателей, пригородных электропоездов различных поколений;
анализ условий эксплуатации и эксплуатационных затрат в пригородных узлах;
экспериментальную и расчетную оценку основных факторов, влияющих на тягово-энергетические показатели электропоездов в условиях эксплуатации;
разработку методики и программного обеспечения для проведения сравнительного анализа тягово-энергетических показателей пригородных электропоездов в условиях эксплуатации.
Тягово-энергетические и эксплуатационные испытания серийных пригородных электропоездов, а также оборудованных опытными и макетными системами, регистрация и анализ тягово-энергетических характеристик и показателей производился с помощью специально разработанных методик и измерительно-вычислительных средств на основе методов теории сигналов. В диссертационной работе используются методы инженерных расчетов, теоретического анализа расчетных и экспериментальных данных, обобщения результатов исследования, математической статистики и математического моделирования с применением ПЭВМ.
5 Разработка математических моделей и анализ данных проведены с использованием методов теории электрической тяги, теории электропривода и теории вероятностей.
Исследованы методы проведения тягово-энергетических испытаний, разработаны типовые структуры измерительно-вычислительного комплекса для различных вариантов применяемой аппаратуры, получены зависимости для выбора ее параметров. Разработаны математические и программные алгоритмы определения в реальном масштабе времени энергетических показателей при испытаниях электроподвижного состава.
Выявлены закономерности, характеризующие влияние различных факторов на энергетическую эффективность пригородных электропоездов.
Обоснована практическая возможность и предложена методика расчетной оценки среднеэксплуатационных показателей пригородных электропоездов. ПРАКТИЧЕСКАЯ ПОЛЕЗНОСТЬ
Предложенные методы автоматизации средств измерений позволили в сотни раз увеличить объем обрабатываемых данных и значительно повысить точность измерений при испытаниях электропоездов. Сроки проведения испытаний и обработки их результатов уменьшились в 2-3 раза. Получены тягово-энергетические показатели и характеристики новых и модернизированных пригородных электропоездов постоянного и переменного тока.
Разработанная методика сравнения тягово-энергетических показателей позволяет достоверно оценить эффективность применения пригородных электропоездов в конкретных условиях эксплуатации. Показана возможность уменьшения эксплуатационных расходов за счет только организационных мер, обеспечивающих энергетически оптимальную эксплуатацию существующего парка электропоездов.
Разработанная типовая методика тягово-энергетических испытаний пригородных электропоездов утверждена департаментом локомотивного хозяйства МПС РФ и используется при приемочных и сертификационных испытаниях.
Созданный измерительно-вычислительный комплекс прошел метрологическую аттестацию и используется при тягово-энергетических и эксплуатационных испытаниях электроподвижного состава.
Результаты проведенных тягово-энергетических и эксплуатационных испытаний используются при подготовке новой редакции "Правил тяговых, расчетов для поездной работы".
В настоящее время на Московской ж.д. эксплуатируется около 30 пригородных электропоездов серии ЭР2Т и ЭД2Т в нечетной составное.
Результаты работы использованы при подготовке технико-экономических обоснований создания новых электропоездов, типажа электропоездов и' технических требований к ним.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались и одобрены: на. научно-техническом совете Министерства путей сообщения в 1994 г.; на международной конференции "Состояние и перспективы развития _ электроподвижного состава", Новочеркасск, ВЭлНИИ, 1997 'г.; на российско: польском семинаре ученых железнодорожного транспорта, Москва, ВНИИЖТ, 1997 г.; на научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте", Москва, МГУ ПС, 1998 г.; на расширенном научно-техническом совете комплексного отделения тягового подвижного состава и электроснабжения ВНИИЖТ, 2000 г.
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 16 работ.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, содержит 161 страницу, включая 32 иллюстрации, 7 таблиц, список использованных источников (67 наименований), а также 2 приложения.
