Энергосберегающие решения при выборе параметров и проектировании трассы железных дорог тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.03, кандидат технических наук Шаврина, Елена Васильевна

• Шаврина, Елена Васильевна
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шаврина, Елена Васильевна

трассы

2.3. Предельное удлинение трассы

2.3.1, Предельное удлинение по условию экономии энергетических затрат

2.3.2. Предельное удлинение по условию экономии эксплуатационных расходов

2.4. Выводы из главы 2

ГЛАВА 3. Эффективность уменьшения уклона продольного

профиля на участках движения поездов расчетной массы в неустановившемся режиме

3.1. Влияние протяженности ограничивающего подъема

и профиля перегона на энергетические затраты

3.2. Зависимость эксплуатационных расходов от протяженности напряженного хода и профиля перегона

3.3. Предельное удлинение трассы

3.3.1, Предельное удлинение по условию экономии энергетических затрат

3.3.2. Предельное удлинение по условию экономии эксплу-

атационных расходов

3.4. Выводы из главы 3

ГЛАВА 4. Энергосберегающие решения при выборе параметров проектируемых железных дорог (ограничивающий уклон и масса грузовых поездов)

4.1. Энергооптимальная крутизна ограничивающего уклона при различном удельном весе напряженных ходов трассы

4.2 Зависимость эксплуатационных расходов от ограничивающего уклона и удельного веса напряженных ходов

4.3. Предельный и оптимальный удельный вес напряженных ходов трассы

4.3.1. Предельный удельный вес напряженных ходов по экономии энергозатрат

4.3.2. Предельный удельный вес напряженных ходов

по экономии эксплуатационных расходов

4.3.3.0птимальный удельный вес напряженны ходов

4.4. Выводы из главы 4

ГЛАВА 5. Уменьшение уклона продольного профиля на участке

трассы Беркакит - Томмот - Якутск

Общие выводы

Использованная литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Энергосберегающие решения при выборе параметров и проектировании трассы железных дорог»

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт является крупным потребителем топливно-энергетических ресурсов. Эксплуатационная длина железных дорог России составляет около 90 тыс.км, из которых почти 40 тыс. км электрифицированы. На долю железнодорожного транспорта приходится около половины всего грузооборота транспортной системы России. В настоящее время годовой расход электроэнергии на тягу поездов на железных дорогах России превышает 20 млрд. кВт*ч, а расход условного топлива - 3,5 млн.т. Стоимость топливно-энергетических ресурсов к концу 1995 г. в среднем по стране возросла почти в 3 раза. В то же время стоимость грузовых перевозок на железнодорожном транспорте возросла в 2,5 раза. Это привело к увеличению доли затрат на топливно-энергетические ресурсы в эксплуатационных расходах железных дорог. Из общего потребления электроэнергии 81 % расходуется на тягу поездов. По расходу энергетических ресурсов электрическая тяга является высокоэффективным технологическим процессом транспортировки грузов.

Важнейшим показателем, определяющим электрическую и тепловозную тягу как энергосберегающую технологию перевозочного процесса, является экономия энергоресурсов. На выполняемые электрической тягой 3Л объема перевозок затрачивается всего 5% потребляемой в стране электроэнергии, а тепловозная тяга на 26% объема перевозок потребляет около 13% дефицитного топлива. При этом электрифицированный железнодорожный транспорт имеет самые низкие удельные энергозатраты по сравнению с другими видами транспорта.

Специфической особенностью транспорта является то. что дизельное топливо и электроэнергия выступают здесь в роли сырья для производства транспортной продукции. Это предопределяет большой удельный вес затрат на энергоресурсы в стоимости перевозок. Повышение тарифов на энергоно-

сители оказывает большее воздействие на транспорте: в промышленности доля затрат на энергоносители в себестоимости продукции не более 5%, а на железнодорожных перевозках она составляет 15-17%. При этом грузовое движение потребляет около 68% электроэнергии.

Удельный расход электроэнергии на тягу поездов в настоящее время составляет 135 кВт*ч/10тыс.т.км, а удельный расход топлива - 65 кг/10 тыс.т.км. В связи с большой разницей мировых и российских цен на топливно-энергетические ресурсы в условиях отсутствия монополии государства на продажу их за рубеж, можно полагать, что цены на них в России будут расти. Вместе с тем 25% всех потребляемых ресурсов теряется из-за отсутствия мер по их сбережению.

В связи с этим в 1996 году был принят Федеральный закон РФ "Об энергосбережении". Он направлен на повышение эффективности использования энергоресурсов во всех отраслях производства, в том числе и на транспорте. Поэтому экономия расхода энергии на железнодорожном транспорте -важная задача, которую нужно решать уже на стадии проектирования железной дороги.

Энергосберегающие решения должны приниматься при выборе параметров проектируемых линий: расчетной массы поезда, типа локомотива, организации движения поездов и связанного с ней путевого развития линий. Экономии энергии при движении поездов можно также достичь за счет рационального проектирования трассы.

Некоторые решения, обеспечивающие экономию энергозатрат в перевозочном процессе, которые могут быть приняты на стадии проектирования железной дороги, рассмотрены в данной работе.

Заключение диссертации по теме «Изыскание и проектирование железных дорог», Шаврина, Елена Васильевна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Железнодорожный транспорт России является крупным потребителем энергетических ресурсов, используя ежегодно только на тягу поездов более 20 млрд.кВт*ч электроэнергии и 3,5 млн.т. условного топлива. Поэтому экономия энергозатрат на железнодорожном транспорте является актуальной задачей повышения эффективности железнодорожного транспорта.

2. Одним из решений, обеспечивающих экономию энергозатрат и эксплуатационных расходов железной дороги, может быть на стадии проектирования трассы уменьшение уклона продольного профиля на участках ограничивающих подъемов при сохранении массы поезда и соответствующем увеличении скорости движения.

3. При неизменной длине напряженного хода и соответствующем уменьшении преодолеваемой высоты уположение ограничивающего уклона на 20% (на 2-3 %„) приводит на данном участке к экономии электроэнергии до 20% и дизельного топлива до 29%, при этом экономия эксплуатационных расходов (при грузонапряженности 10 млн.ткм/км год в каждом направлении) достигает соответственно 11 и 15%.

4. Для условий установившегося движения поездов по ограничивающему подъему получены зависимости экономии затрат электроэнергии, дизельного топлива и эксплуатационных расходов при уменьшении уклона профиля в функции относительного удлинения участка напряженного хода.

5. Для условий неустановившегося движения поездов исследовано влияние длины участка напряженного хода и скоростей подхода к нему на размеры экономии энергозатрат и эксплуатационных расходов при уменьшении ограничивающего уклона.

6. Установлена дополнительная экономия энергозатрат и эксплуатационных расходов на участках вольного хода, расположенных за напряженным ходом, вследствие увеличения выходной скорости с участка напряженного хода при уменьшении ограничивающего уклона. Выявлена зависимость этой экономии от профиля вольного хода.

7. В исследовании определены предельные значения удлинения участка напряженного хода, обеспечивающие экономию энергозатрат и эксплуатационных расходов при уменьшении ограничивающего уклона. В результате установлены сферы эффективного уменьшения ограничивающего уклона продольного профиля.

8. Выполненный анализ приводит к выводу, ЧТО наибольший эффект при уменьшении ограничивающего уклона достигается при тепловозной тяге и что каждая тысячная уменьшения уклона при пологих ограничивающих уклонах более эффективна, чем при крутых уклонах.

9. В работе показано, что при оценке энергоэффективности таких параметров проектируемых железных дорог, как ограничивающий (руководящий) уклон и расчетная масса грузовых поездов может быть использован показатель - удельный вес напряженных ходов трассы.

10. Получена зависимость предельного значения удельного веса напряженных ходов, которая позволяет установить границы эффективности различных руководящих уклонов по критерию минимума затрат электрической энергии или дизельного топлива на тягу поездов, либо минимума эксплуатационных расходов. При удельном весе напряженных ходов меньше его предельного значения уменьшение руководящего уклона может привести к существенной экономии электроэнергии, дизельного топлива и эксплуатационных расходов.

11. В работе впервые сделана попытка установить для различных руководящих уклонов проектируемой линии пределы наивыгоднейшего удельного веса напряженного хода трассы по условию минимума энергетических затрат на тягу поездов и минимума эксплуатационных расходов. Приведенные данные могут служить ориентиром при назначении вариантов руководящего уклона проектируемой железной дороги.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шаврина, Елена Васильевна, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аккерман Г.Л. Теория и практика проектирования железных дорог с учетом воздействия окружающей среды: Дисс. докт. техн. наук : 50.22.03./ Екатеринбург, 1992.-475 с.

2. Болотин A.B. Оценка экономической эффективности проектных решений //Ж.д.трансп.-1996.-№11.-С.64-66.

3. Веденисов Б.Н. Исследование о проведении железнодорожных линий между двумя отдельными пунктами // Тр. ин-та МИИТ.-1936.-С. 57-59.

4. Веденисов Б.Н., Денисов П.К. Преодоление высоты с наименьшей затратой времени // Сборник трудов Академии наук СССР.-М.-вып.1.-1953. С.42-49.

5. Волков Б.А. Экономическая эффективность инвестиций на железнодорожном транспорте в условиях рынка.-М., Транспорт.-1996.-191 с.

6. Волков Б.А. Анализ технико-экономических показателей строительства новых железных дорог с электрической тягой // Тр. ин-та МИИТ,-вып.772.-С.10-19.

7. Волков Б.А., Муджира Т.М. Методика формирования укрупненных показателей стоимости строительства железнодорожных объектов с учетом инфляционных процессов.-М.-1994.-14 с.

8. Гранильщиков В.А. Еще раз о методике выбора руководящего подъема // Транспортное стр-во.-1932,- №10.-С.32-35.

9. Горинов A.B. Изыскания и проектирование железных дорог.-М.:Трансжелдориздат.-1969.-Ч.1,- 366 с.

Ю.Дегтерева H.H. Экономические обследования и экономика железных до-рог.-М.-1926.-С. 193-206.

П.Ерофеев E.B. Определение оптимального по расходу энергии перегонного времени хода поездов метрополитена // Вестн. ВНИИЖТ.-1979.-Ж2.-С.53-55.

12.Жиглявский A.A., Жилинскас А.Г. Методы поиска глобального экстрему-ма.-М.: Наука.-1991.-248с.

13.Изыскания и проектирование железных дорог / И.В. Турбин, A.B. Гаври-ленков, И.И. Кантор, Б.В. Яковлев; Под ред. И.В. Турбина -М.: Транспорт, 1989.-479 с.

14.Ильгинсонис М.Г. Оптимальное по энергозатратам управление движением поезда с учетом профиля пути // Вестн. ВНИИЖТ.-1987.-№5.-С.12-15.

15.Иоаннисян А.И. Влияние крутизны руководящего уклона на длину железнодорожной линии // Тр.ин-та МИИТ,- 1951.-вып.75. С.119-121.

16.Иоаннисян А.И. Некоторые вопросы проектирования продольного профиля // Тр.ин.та МИИТ.-1948.-вып.71.-С.89-92.

17.Иоаннисян А.И. Улучшение трассы существующих железных дорог.-М.: Транспорт, 1972.-176 с.

18.Кантор И.И. Продольный профиль и тяга поездов.-М.: Транспорт, 1984,208 с.

19.Кантор И.И., Шаврина Е.В. Энергоэффективные решения при проектировании трассы железных дорог // Вестник ВНИИЖТ.-1998.-№ 1. С.45-48.

20.Кантор И.И., Шаврина Е.В. Энергосберегающие решения при выборе параметров проектируемых железных дорог // Трансп. стр-во.-1998.-№8,-С.13-14.

21.Кондратченко А.П. Резервы экономии энергетических ресурсов при проектировании трассы железных дорог // Трансп.стр-во.-1982,- № 8,- С.50-52.

22.Кудрявцев Я.Б. Характер энергооптимальных скоростей движения поезда //Вестн. ВНИИЖТ.-1989.-№8.-С.13-18.

23.Лянда A.A. Выбор оптимального продольного профиля линии // Метрост-рой.-1979.-№8.-С.20-22.

24.Максимов В.М. Оптимизированное управление при автоматическом ведении поездов метрополитена // Тр. ин-та МИИТ.-1971.-вып388.-С.82-92.

25.Мельников П.П. О железных дорогах,-1835.

26.Мельников П.П. Главные вопросы, которые должны быть разрешены при учреждении железных дорог.-1836.

27.Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов и их отбору для финансирования.-М.-1994,- 80 с.

28.Методические рекомендации по сравнению вариантов проектных решений железнодорожных линий, узлов и станций.-М.:ВПТИ-трансстрой,-1988,-468 с.

29.Минаев Б.Н., Горяинов Л.А. Об экономии топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте // II междунар. науч.-техн. конференция: Тез. докл.-М., МИИТ.-Т.1.-1996.-С 4-5.

30.Минаев Б.Н., Мокриденко Г.П. Возможности сбережения топливно-энергетических ресурсов // Ж.д.трансп.-1995.-№1.-С.48-52.

31.Мугинштейн П.А., Лисицын А.Л. и др. Экспериментальное исследование режимов работы электровозов постоянного тока // Вестн. ВНИИЖТ.-1982,-№2.-С. 19-24.

32.Мунькин В.В. Экономия затрат на электроэнергию // Ж.д. трансп-1993,-№1.-С.38-40

ЗЗ.Оппенгейм К.А. Элементы трасс железных дорог -М.-1939.-239 с.

34.Петерсон М.А. О наивыгоднейшем уклоне железной дороги // Техника и экономика путей сообщения.-1922,- № 8.-С.24-28.

35.Петров Ю.П. Оптимальное управление движением транспортных средств.-М.:Энергия,-1969.-87с.

36.Пехтерев Ф.. Шинкарев Ф. Еще раз о "цене киловатта" // Гудок.-1998.-15 октября.

37.Плакс A.B., Лянда A.A. Оптимизация режимов движения поездов метрополитена // Вестн. ВНИИЖТ.-1981 ,-№6.-С.23-27.

38.Правила тяговых расчетов для поездной работы.-М.: Транспорт, 1985.-287с.

39.Протодьяконов М.М. Изыскания и проектирование железных дорог // Тр.ин-таМИИТ.-1934.-вып.46.-С.24-28.

40.Протодьяконов М.М. Методология выбора руководящего уклона на вновь строящихся железных дорогах // Трансп. стр-во.-1932,- вып.47,- № 5.-С.18-20.

41. Протодьяконов М.М. Пример определения наивыгоднейшей вариации предельного уклона и коэффициента развития по принципу экономичности // Экономические обследования и экономика железных дорог / Под ред. Гибшмана Е.А. и ДегтереваH.H..-М.:Транспечать.-1926.-С.128-152.

42.Протодьяконов М.М. Технические и экономические соображения при трассировании и нанесении проектной линии // Под ред. Гибшмана Е.А. и Деггерева H.H.. -М.:Транспечать.-1926.-С. 128-152.

43.Репрев А.И. Влияние руководящего уклона на развитие линии и изменение объемов земляных работ с учетом современных строительных требований. Дисс. канд. техн. наук:05.22.03./М., 1952,- 240 с.

44.Рыбкин Ю.Е. Удельная мощность локомотивов и ходовая скорость грузовых поездов // Вестн.ВНИИЖТ.-1969.-№3.-С32-34.

45.Садовских Л.Е., Пакман Е.М., Пакман A.M. О поиске оптимальных режимов езды электроподвижного состава И Тр.ин-та МИИТ.-М.-1970.-Вып 310.-С.25-30.

46.Скива Л., Яначек Я., Ценек П. Энергетически оптимальное управление транспортными системами.-М.: Транспорт,-1992.-247 с.

47.Стрельников В.Т. Организация движения поездов с наименьшими затратами // Ж.д.трансп.-1995,-№10.-С.12-15.

48.Турбин И.В. Системный анализ и оценка мер реконструкции параметров эксплуатации железных дорог с позиций ресурсосбережения // Сб.науч.тр. Фундаментальные и поисковые научно-исследовательские работы в области железнодорожного транспорта, вып.909. 4.1.-М.-1995.-с. 143-145.

49.Турбин И.В., Сафина Г.М. Искусственный интеллект в принятии решений при проектировании железных дорог // Трансп. стр.-1997.-№3.-С.22-23.

50.Турбин И.В. Эксплуатационно-экономическая оценка участков вольного хода в технико-экономических расчетах при выборе направления линии //Тр.ин-таМИИТ.-М.-1976.-вып.538.-С.70-73.

51.Турбин И.В. Ресурсосберегающие решения в проектировании и реконструкции железных дорог // Сб.научн.тр. Фундаментальные и поисковые научно-исследовательские работы в области железнодорожного транспорта Ч.П.-М.-1995.-вып.869.-С. 163-165.

52.Турбин И.В. Ресурсосберегающие решения при выборе ограничивающих уклонов новой линии и параметров проекта железных дорог // Сб.науч.тр,-Ч.1.-М.-1995.-вып.888.-С.96-99.

53.Федоров Т.К., Треймундт Н.Д. Определение оптимального профиля линии метрополитена//Трансп. стр.-1977.-№5.-С.46-48.

54.Федеральный закон об энергосбережении / Российская газета.-1996.-10 апреля.

55.Шаврина Е.В. К вопросу о проектировании трассы железных дорог с учетом экономии электроэнергии и топлива на тягу поездов / Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тез. докл. Первая межвузовская научно-методическая конференция.-Ч.П,-1996,- С.173-176.

56.Шаврина Е.В. О проектировании профиля железных дорог с учетом сбережения энергетических ресурсов / Информационное обеспечение технических и организационных систем на железнодорожном транспорте: Тез. докл.-1998.-С.13-14.

57.Шеманаев В.А. К вопросу о выборе наивыгоднейшей весовой нормы грузовых поездов // Трансп. стр-во.-1965.-№5.-С.37-39.

58.Шеманаев В.А. Исследование вопросов комплексного выбора руководящего уклона и полезной длины приемо-отправочных путей при проектировании новых железных дорог: Дис. канд. техн. наук.-М.,1967.-313с.

59.Шуран С. Цена киловатта//Гудок-1997,-17 декабря.

60.Шуран С. Цена киловатта // Гудок,-1998.-21 июля.

61.Элементы вычислительной математики / Норкин С.Б., Берри Р.Я. и др.; Под.ред Норкина С.Б. ,-М.:1966.-205с.