Повышение эффективности использования магистральных грузовых электровозов посредством управления режимами эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Перестенко Артем Евгеньевич

• Перестенко Артем Евгеньевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Перестенко Артем Евгеньевич

Содержание

Введение

1 Мониторинг потребления электрической энергии и эффективность использования магистральных грузовых электровозов

1.1 Структура потерь электроэнергии тяги поездов

1.2 Анализ существующих методов определения эффективных режимов эксплуатации локомотивов

1.3 Системы сбора и обработки данных об эксплуатации грузовых электровозов

1.4 Постановка цели и задач исследования

2 Контроль потребления электрической энергии на тягу поездов и оценка эффективности использования электровоза

2.1 Информационная модель эксплуатации ЭПС

2.2 Недостатки существующей системы сбора данных, препятствующие вычислению показателей эксплуатации ЭПС

2.3 Вычисление эксплуатационных параметров магистральных грузовых электровозов путем обработки данных с систем регистрации показателей движения и автоведения

2.4 Потребление электрической энергии и эффективность использования электровоза

2.5 Выводы

3 Управление режимами эксплуатации магистральных грузовых электровозов

3.1 Прогнозирование параметров при помощи искусственных нейронных сетей архитектуры Ц^М

3.2 Определение оптимальных внутренних параметров ИРНС

3.3 Алгоритм подготовки обучающих примеров из данных о поездке

3.4 Алгоритм обработки данных о параметрах движения и метод управления магистральными грузовыми электровозами

3.5 Выводы

4 Экспериментальные исследования метода управления магистральными грузовыми

электровозами и удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом

4.1 Валидация данных систем регистрации параметров движения и автоведения

4.2 Отбор поездок для формирования обучающих примеров

4.3 Экспериментальная проверка эффективности метода управления электровозами и удельная энергоемкость тяги поездов локомотивом

4.4 Выводы

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение З

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности использования магистральных грузовых электровозов посредством управления режимами эксплуатации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Компания ОАО «Российские железные дороги» является одним из крупнейших потребителей электрической энергии в России, расходуя ежегодно около 5% от всей производимой в стране электроэнергии, что составляет порядка 75% всех используемых холдингом топливно-энергетических ресурсов и определяет 60% от всех затрат на приобретение топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), которые растут на протяжении последних восьми лет. В свою очередь, доля электроэнергии, затрачиваемой на тягу поездов, составляет порядка 90% от всей потребляемой компанией электрической энергии. Таким образом степень эффективности использования электрической энергии на тягу поездов оказывает ключевое влияние на величину затрат компании на приобретение ТЭР и, в случае неизменности тренда, её значимость со временем будет лишь расти.

Долгосрочная программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» до 2025 года, которая полностью интегрирована с Указами Президента Российской Федерации «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года», «О стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» и «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации» определяет необходимость увеличения эффективности перевозочного процесса за счет повышения качественных показателей использования подвижного состава. Достигнуть данной цели планируется, в том числе, посредством создания и внедрения динамических систем управления тяговыми единицами с использованием искусственного интеллекта и формирования сквозных цифровых технологий организации перевозочного процесса ("Цифровая железная дорога").

Применяемые в настоящее время способы определения энергооптимальных последовательностей управляющих воздействий базируются на предварительных расчетах аналитическими методами с использованием имитационных моделей. Данные модели оперируют лишь информацией, известной до начала поездки, почти не учитывая быстро меняющиеся условия движения, и являются недостаточно гибкими

для их использования в динамичных системах, в том числе работающих в режиме реального времени. Более того, так как эти методы в большинстве случаев применяются к анализу всей поездки целиком, выдача обратной связи машинисту непосредственно в процессе осуществления поездки в большинстве случаев невозможна, что приводит к несвоевременности и недостаточной точности вырабатываемых корректирующих воздействий для управления локомотивом.

Таким образом, разработка методов снижения потерь электроэнергии магистральными локомотивами путём повышения эффективности их использования за счет совершенствования бортовых систем автоведения и поддержки принятия решений посредством применения интеллектуальных систем выработки оптимальных эксплуатационных режимов является актуальной.

Задачи повышения эффективности эксплуатации, эксплуатационной надежности и работоспособности локомотивного парка отражены в «Стратегии научно-технологического развития холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая книга)» и в других распорядительных документах железнодорожной отрасли.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно -технических работ Омского государственного университета путей сообщения (тема НИР № г.р. АААА-А18-118091090005-4) при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-38-90140 в целях реализации национального проекта «Наука и университеты».

Степень разработанности темы диссертации. Исследования надежности и работоспособности, систем и технологий эксплуатации тягового подвижного состава магистральных железных дорог, энергопотребления на тягу поездов проводились научными коллективами ВНИКТИ, ВНИИЖТа, РУТ(МИИТа), ДВГУПСа, РГУПСа, СамГУПСа, ИрГУПСа, ПГУПСа, УрГУПСа, ОмГУПСа. Значительный вклад в решение названных проблем внесли известные ученые Б. А. Аржанников, М. П. Бадёр, Л. А. Баранов, А. А. Бакланов, А. Т. Бурков, Л. А. Герман, В. А. Гречишников, Б. Е. Дынькин, А. М. Евстафьев, Д. В. Ермоленко, Ю. И. Жарков, В. П. Закарюкин, А. А. Зарифьян, В. Н. Игин, А. Б. Косарев, А. В. Котельников, В. А. Кучумов,

А. Н. Марикин, Р. Р. Мамошин, Р. Я. Медлин, О. В. Мельниченко, А. Н. Митрофанов, В. С. Молярчук, Л. А. Мугинштейн, А. К. Пляскин, А. Д. Петрушин, О. Е. Пудовиков, Н. Н. Сидорова, В. П. Феоктистов, Н. О. Фролов, М. В. Шевлюгин и др.

Задачи применения информационных технологий на железнодорожном транспорте и совершенствования систем управления эффективностью использования локомотивов были рассмотрены в работах Б. И. Давыдова, Ю. А. Давыдова, С. Г. Истомина, И. К. Лакина, Е. А. Сидоровой, B. Т. Черемисина и др.

Среди зарубежных учёных вопросами энергосбережения и энергоэффективности на железнодорожном транспорте занимались B. Bohlscheid, S. Graßmann, D. Gulbrandsen, G. Harmsen, H. Strößenreuther, P. Treige, T. Montrone, P. Pellegrini, P. Nobili, T.Bécsi, S. Aradi, I. V Sanchis, P. S. Zuriaga, Y. Ding, Y. Bai, F. Liu, B. Mao, A. R. Albrecht, P. G. Howlett, P. J. Pudney, X. Vu, G. M. Scheepmaker, R. M. P. Goverde, L. G. Kroon и др.

Анализ больших объемов экспериментальных и отчётных данных показал, что значения показателей использования локомотивов для различных поездок с одинаковыми условиями движения могут различаться в три и более раз, что свидетельствует о существенном влиянии технологии эксплуатации подвижного состава на энергоэффективность тяги поездов.

Для улучшения эксплуатационных показателей и эффективного использования локомотивов необходимо совершенствовать системы управления их технологическими режимами с учетом параметров движения в эксплуатации.

Целью диссертационной работы является улучшение эксплуатационных показателей и повышение эффективности использования магистральных грузовых электровозов посредством совершенствования технологии их эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- выполнить анализ систем управления локомотивами, методов формирования и эффективности управляющих воздействий;

- разработать методику контроля потребления электрической энергии на тягу, позволяющую проводить оценку удельной энергоемкости тяги поездов локомоти-

вом;

- предложить алгоритм обработки данных о параметрах движения электровоза, позволяющий вычислять значения уставок силы тяги, обеспечивающих повышение эффективности его использования;

- создать метод управления магистральными грузовыми электровозами с возможностью корректировки режимов движения с учётом сложившихся поездных условий для повышения эксплуатационных показателей локомотива;

- выполнить экспериментальную проверку эффективности метода управления магистральными грузовыми электровозами на реальном участке железной дороги с целью определения снижения удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом.

Объекты исследования - магистральные грузовые электровозы, технологии их эксплуатации.

Области исследования - эксплуатационные характеристики подвижного состава, методы и средства снижения потерь электроэнергии; улучшение эксплуатационных показателей подвижного состава; системы управления и повышение эффективности использования магистральных грузовых электровозов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

разработана методика контроля потребления электрической энергии электровозом для оценки удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом;

предложен алгоритм обработки данных о параметрах движения электровоза, позволяющий вычислять значения уставок силы тяги, обеспечивающих повышение эксплуатационных показателей локомотива;

создан метод управления магистральными грузовыми электровозами, позволяющий выполнять корректировку режимов движения с учётом сложившихся поездных условий для повышения эксплуатационных показателей локомотива.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Разработана методология улучшения эксплуатационных показателей и повышения эффективности использования магистральных грузовых электровозов за счет управления их эксплуатационными режимами посредством корректировки уставок силы тяги.

Разработанная методика контроля потребления электрической энергии электровозом позволяет проводить оценку удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом и оперативно информировать машиниста об эффективности выбранных им технологических режимов эксплуатации.

Использование созданного метода управления магистральными грузовыми электровозами позволяет выполнять корректировку режимов движения с учётом сложившихся поездных условий и обеспечивать повышение эксплуатационных показателей локомотива.

Методология и методы исследования. При решении поставленных задач теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе основных положений теории тяги, методов математической статистики, математического моделирования, в том числе с использованием языка программирования R и табличного процессора Microsoft Excel 2016. Эксперименты проводились на магистральных грузовых электровозах в условиях эксплуатации.

Основные положения, выносимые на защиту:

методика контроля потребления электрической энергии электровозом для оценки удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом;

алгоритм обработки данных о параметрах движения электровоза, позволяющий вычислять значения уставок силы тяги, обеспечивающих повышение эксплуатационных показателей локомотива;

метод управления грузовыми магистральными электровозами, позволяющий выполнять корректировку режимов движения с учётом сложившихся поездных условий для повышения эксплуатационных показателей локомотива.

Реализация результатов работы.

Метод управления грузовыми магистральными электровозами принят к использованию в эксплуатационном локомотивном депо Омск Западно-Сибирской дирекции тяги - структурного подразделения Дирекции тяги - филиала ОАО «РЖД». При движении электровоза по траектории, определенной предложенным методом управления, снижается удельная энергоемкость тяги поездов локомотивом.

Степень достоверности научных положений и результатов диссертационной

работы подтверждена экспериментальными исследованиями, практической реализацией и основана на использованных положениях теории надежности, математической статистики и математического моделирования. Адекватность предложенных решений подтверждена достаточно высокой степенью согласования результатов математического моделирования с экспериментальными данными (расхождение истинного и смоделированного значений целевого показателя использования локомотивов составляет не более 10 %).

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на третьей и пятой всероссийских научно-технических конференциях с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (Омск, 2015, 2019); всероссийской молодежной научно-практической конференции с международным участием «Интеллектуальная энергетика на транспорте и в промышленности» (Омск, 2018); международном симпозиуме «ELTRANS 10.0» (Санкт-Петербург, 2019); научных конференциях «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2017, 2020); всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте» (Омск, 2020); международной научно-практической конференции «Разработка и эксплуатация электротехнических комплексов и систем энергетики и наземного транспорта» (Омск, 2020); на расширенном заседании кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог» ОмГУПСа (Омск, 2021); на заседании постоянно действующего научно-технического семинара Омского государственного университета путей сообщения по экспертизе и обсуждению диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, ученой степени доктора наук по научным специальностям технических отраслей науки (Омск, 2021).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликованы 13 научных работ, в том числе три научные статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, две статьи в изданиях, индексируемых в международной реферативной базе данных Scopus, и два свидетельства о

государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы из 136 наименований и содержит 104 страницы текста, включая 29 рисунков и 9 таблиц.

1 МОНИТОРИНГ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГРУЗОВЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Компания ОАО «Российские железные дороги» является одним из крупнейших потребителей электрической энергии в России, расходуя ежегодно порядка 5% от всей производимой в стране электроэнергии. Доля электроэнергии составляет порядка 75% относительно всех используемых холдингом топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и порядка 60% относительно всех затрат на приобретение ТЭР и растет на протяжении последних 8 лет (рисунок 1.1, таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Динамика потребления электрической энергии ОАО «РЖД»

Год Потребление электроэнергии, млн кВт • ч Доля РЖД в потреблении ЕЭС Доля электроэнергии в структуре ТЭР

Всего в РФ РЖД Потребление Затраты на закупку

Всего На тягу поездов Всего На тягу поездов Всего На тягу поездов

2019 1 059 362 50 068 44 554 4,7% 74,8% 66,6% 57,3% 50,8%

2018 1 055 559 50 219 44 406 4,8% 74,4% 65,8% 56,2% 49,5%

2017 1 039 880 48 430 42 672 4,7% 74,2% 65,4% 60,6% 52,7%

2016 1 026 856 46 556 40 587 4,5% 73,2% 63,8% 63,7% 56,0%

2015 1 008 200 46 965 40 963 4,7% 71,1% 62,0% 60,6% 53,3%

2014 1 013 900 46 602 40 963 4,6% 71,1% 62,5% 55,6% 48,7%

2013 1 009 800 46 076 39 827 4,6% 69,5% 60,0% 53,6% 46,3%

2012 1 016 300 47 084 40 795 4,6% 69,2% 60,0% 52,4% 45,3%

В свою очередь, доля электроэнергии, затрачиваемой на тягу поездов, составляет порядка 90% от всей потребляемой компанией электрической энергии. Таким образом степень эффективности использования электрической энергии на тягу поездов оказывает ключевое влияние на величину затрат компании на приобретение ТЭР и в случае неизменности тренда её значимость со временем будет лишь расти [1-2].

По этой причине в долгосрочную программу развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» до 2025 года включен пункт о необходимости увеличения эффективности перевозочного процесса за счет повышения качественных показателей использования подвижного состава и задан высокий прио-

ритет вопросам создания и внедрения динамических систем управления перевозочным процессом с использованием искусственного интеллекта и формированию сквозных цифровых технологий организации перевозочного процесса ("Цифровая железная дорога"). Схожие цели обозначены и рядом других документов отраслевого и федерального уровня [3-10].

Рисунок 1.1 - Доля электроэнергии в структуре потребления ТЭР ОАО «РЖД»

а - потребление, б - затраты на закупку

1.1 Структура потерь электроэнергии тяги поездов

В общем виде энергоэффективность тяги поездов достигается снижением технологических потерь электрической энергии. Рассмотрим более подробно структуру потерь [11, 12].

Можно выделить следующие основные составляющие технологических потерь электроэнергии на тягу поездов:

1. Потери в оборудовании тяговых подстанций.

1.1. Потери в понижающих трансформаторах (ДW1).

Потери в понижающих трансформаторах зависят от потребления электроэнергии на тягу поездов. Определяются расчетным путем. Оценочная величина составляет 1,0-1,5 % от объема отпуска электроэнергии на тягу.

1.2. Потери в преобразовательных трансформаторах (ДW2).

Потери в преобразовательных трансформаторах зависят от потребления электроэнергии на тягу поездов, типа трансформатора и схемы выпрямления. Оценочная величина составляет 0,75-2,0 % от объема отпуска электроэнергии на тягу.

1.3. Потери в сглаживающих фильтрах (ДW3).

Потери электроэнергии зависят от типа сглаживающего фильтра, сопротивления реактора и нагрузки и составляют 0,05-0,25 %. Технические потери в тяговой сети.

1.4. Потери в контактной сети (ДW4)

Объемы технических потерь электроэнергии в контактной сети зависят от следующих факторов:

- сопротивления контактной подвески;

- качества токосъема;

- массы, режимов ведения и технической скорости движения поездов;

- мощности используемых локомотивов;

- профиля пути и т. д.

Потери от указанных факторов оцениваются величиной 2,0-4,0%.

1.5. Потери в рельсовой сети (ДW5).

Объемы технических потерь электроэнергии в рельсовой сети зависят как от всех указанных для контактной сети, так и от ряда дополнительных факторов:

- сопротивления рельсовой сети;

- конструкции пути (бесстыковой или звеньевой);

- количества и типов применяемых ДТ в рельсовой сети;

- вида соединений в рельсовой сети (междупутные, междроссельные, дроссельные, стыковые);

Потери от указанных факторов оцениваются величиной 0,5-2,0 %. Потери энергии на электроподвижном составе постоянного тока

1.6. Потери энергии в пусковых резисторах, тяговом двигателе и на собственные нужды (ДW6)

Потери в пусковых резисторах, тяговых двигателях и на собственные нужды зависят от:

- типа электроподвижного состава;

- профиля пути;

- режимов работы электроподвижного состава;

- количества ограничений скорости и остановок;

- температуры окружающего воздуха и т. д.

Оценочная величина потерь в пусковых резисторах составляет 2-5%, в тяговых двигателях 7-10%, на собственные нужды 2,5-4% от общего объема потребляемой электровозом электроэнергии [12-15].

1.7. Непроизводительные потери электроэнергии на выполнение технологических операций (ДW7)

В данном случае имеются непроизводительные потери, вызванные:

- горячим простоем в ожидании работы;

- временными ограничения скорости движения;

- неграфиковыми остановками и остановками у запрещающих сигналов светофоров;

- нагоном графикового времени;

- нерациональными режимами ведения поезда.

Оценочная величина совокупных потерь на технологические операции оценивается 2-4% [16-21].

Упрощенная структура потерь представлена на рисунке 1.2.

, 6-110 кВ ,

Тяговая подстанция

Д\¥1 Д\¥2 Л\¥3 ДW5

Рисунок 1.2 Структура распределения потерь электрической энергии

на тягу поездов локомотивом

1.2 Анализ существующих методов определения эффективных режимов эксплуатации локомотивов

Вопросы эффективности эксплуатации тягового подвижного состава магистральных железных дорог исследовались многими учёными с различных точек зрения [11-76].

Специалистами ВНИИЖТа под руководством профессора Мугинштейна Л. А. на сети железных дорог внедрен аппаратно-программный комплекс управления перевозочным процессом на больших полигонах на основе интеллектуальных систем, реализующий среднесрочный и оперативный расчет энергосберегающих графиков движения пассажирских и грузовых поездов и оперативную увязку технологических процессов обеспечения графика. В рамках этого комплекса в числе прочих разработан и практически реализован метод расчета энергооптимальных траекторий движения поездов по участкам железных дорог при заданных времени хода с учетом про-

филя пути, массы и схемы формирования поезда, ограничений скорости движения. В основе этого метода использовалась теория оптимального управления, разработанная академиком Л. С. Понтрягиным, дополненная оригинальными вычислительными алгоритмами, которые были реализованы в виде программ для персональных компьютеров [44-51].

Однако, несмотря на наличие солидного количества достоинств данного комплекса, стоит отметить и ряд существенных недостатков, ограничивающих эффективность его применения для управления тягой поездов:

- ручной ввод информации с маршрутов машинистов;

- расход электроэнергии на собственные нужды локомотива определяется по нормативам, установленными Правилами тяговых расчетов (ПТР). Во-первых, данные нормативы приведены в ПТР для среднесетевых условий, что не отражает действительное потребление применительно к реальной поездной ситуации, во-вторых, требуются дополнительные исследования в случае введения локомотивов новых серий в эксплуатацию;

- расход электроэнергии на выполнение в поездке технологических операций определяется при наличии в маршруте машиниста таких данных, как одиночное следование локомотива, выполнение маневров, горячий простой в ожидании работы, нагон графикового времени, временные ограничения скорости движения, неграфиковые остановки, остановки у запрещающих сигналов светофоров с учетом установленных пооперационных норм, которые формируются для среднесетевых условий, что не позволяет оценивать непроизводительные потери электроэнергии в реальной поездной ситуации;

- отсутствие возможности учета факторов, не определяемых расчетным путем (точность и исправность устройств регистрации расхода, значительные отклонения от рациональных режимов ведения, опыт и мастерство машинистов, особые погодные условия, техническое состояние пути и подвижного состава и т. д.);

- использование поправочных коэффициентов, полученных в результате опытных поездок и имеющих большой разброс;

- расчет выполняется для отдельно взятого поезда, что, в случае моделирования большого количества поездок, превращается в довольно трудоемкий процесс;

- необходимость периодического пересмотра корректирующих коэффициентов с целью приближения норм к фактически реализуемым.

Учеными Ростовского государственного университета путей сообщения предложен метаэвристический алгоритм оптимизации режимов ведения, использующий идеи стохастической оптимизации (в частности, мультистарт, процедуры Монте-Карло и имитации отжига), реализованный на языке МЛ^ЛВ и позволяющий решать задачу оптимизации режимов движения поезда для заданных исходных данных об участке железной дороги (профиль пути, ограничения скорости и др.), подвижном составе (вес, длина и составность поезда) и расписании движения [78-80].

Под руководством профессора института проблем транспорта им. Н. С. Соло-менко РАН И. М. Кокурина разработана автоматизированная система выдачи информации о перегонном времени хода, которая дополнена расчетами энергосберегающих режимов вождения грузовых поездов, выполняемыми модулем тяговых расчетов ЭРА (экспертиза, расчеты, анализ), созданным специалистами Дальневосточного государственного университета путей сообщения [81-84]. Система имитационного моделирования строит прогнозные графики движения каждого поезда, прокладывая энергоэкономные линии хода грузовых поездов в интервалах между пассажирскими, пригородными и другими поездами, согласно расписанию.

Европейские автоматизированные системы мониторинга потребления электроэнергии электроподвижным составом ERESS и ТЕМА позволяют значительно повышать оперативность получения информации о потреблении электроэнергии подвижным составом на протяжении всего пути следования, выявлять резервы снижения потерь электроэнергии на основании более подробной информации, а также максимально устранять влияния человеческого фактора при формировании отчетности, однако, данные системы изготовлены в соответствии со стандартами европейского союза и несут основную функцию, заключающуюся в формировании счетов частным бизнес-операторам, работающим в различных тарифных зонах [66-69, 85-

87]. В связи с этим данные системы не могут в полной мере функционировать в условиях работы ОАО "РЖД" и требуют существенной доработки.

В Италии ученые разработали алгоритм смешанной целочисленной линейной задачи режимов движения поезда (алгоритм TDRC-MILP), используемый для минимизации энергопотребления электроподвижным составом в режиме реального времени, когда автоматически задан маршрут и расписание поездов. Однако данный алгоритм апробирован лишь на имитационной модели без учета реальных условий эксплуатации [70, 71].

В Венгрии ученые выполнили исследования на основе статистической обработки данных бортовых систем учета поезда MAV о влиянии стиля вождения машинистов на энергопотребление. В результате было установлено, что вождение поездов различными машинистами в одинаковых эксплуатационных условиях существенно влияет на энергопотребление электроподвижного состава. В качестве продолжения темы исследования авторы предлагают использовать данные систем дистанционного телемониторинга железных дорог, которые позволят развивать методы оценки, контроля или прогнозирования использования электроэнергии, и, как следствие, повысить энергоэффективность электроподвижного состава [72].

В Испании ученые разработали имитационную модель для расчета профилей скорости транспортных средств метро Валенсии, минимизирующих потребление электроэнергии. Предлагаемая модель рассчитывает различные команды для систематического выполнения машинистами. Получившийся симулятор был настроен с помощью бортовых измерений скорости, ускорений и энергии. Однако стоит отметить, что данная имитационная модель справедлива только для электроподвижного состава метро и непригодна для моделирования режимов движения тяжеловесных и длинносоставных поездов магистральных железных дорог [73].

В Китае ученые разработали имитационную модель для энергоэффективного управления несколькими поездами. В отличие от известных аналитических методов, этот подход позволяет избежать некоторых чрезмерных упрощений, таких как постоянный профиль пути, непрерывное управление и моделирование одного поезда. Результаты моделирования показали, что методы энергоэффективного управления

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Перестенко Артем Евгеньевич, 2021 год

Источники данных

КИХ ЛП КИХ ЛП

«Локомо- «Локомо- Данные,

тивные тивные Счетчики полу-

Наименование параметра парки» «Расход топлива по номеру поезда» парки» «Расход ТЭР по машинистам» ГИД на фидерах подстанций РПМ РПДА ченные расчетным путем

1 2 3 4 5 6 7 8

Номер поезда + - + - - + -

Номер маршрута машиниста + + + - - - -

Серия локомотива + + + - + + -

Номер локомотива + + + - + + -

Дата поездки + ± + - ± + -

Табельный номер машиниста + - + - - + -

Номер колонны машинистов - + - - - - -

Дата явки машиниста - + + - - - -

Ф. И. О. машиниста + + + - - - -

Маршрут следования - + + - - + -

Работа, ткм + - - - - - -

Количество осей в составе поезда + - + - - - -

Масса состава, т - - + - - + -

Нагрузка на ось, т - - + - - - -

Количество вагонов - - + - - + -

Нагон опозданий, мин + - + - - + -

Участковая скорость, км/ч + - - - + + +

Техническая скорость, км/ч + - - - + + +

Минимальная сила тяги на авто- + +

сцепке, кН

Максимальная сила тяги на авто- + +

сцепке, кН

Минимальная тормозная сила на + +

автосцепке, кН

Максимальная тормозная сила на + +

автосцепке, кН

Давление в ТМ - - - - + + -

Давление в ТЦ - - - - + + -

Давление в УР - - - - + + -

Позиция контроллера машиниста - - - - + + -

1 2 3 4 5 6 7 8

Время захода на МПЗ - - + - - + -

Время выхода с МПЗ - - + - - + -

Время движения по МПЗ - - + - - + +

Время движения в режиме тяги - - - - + + +

Время движения в режиме рекуперации - - - - + + +

Время движения в режиме выбега - - - - + + +

Время движения в режиме пневматического торможения - - - - + + +

Доля времени движения в режиме тяги - - - - - - +

Доля времени движения в режиме рекуперации - - - - - - +

Доля времени движения в режиме выбега - - - - - - +

Доля времени движения в режиме пневматического торможения - - - - - - +

Координаты местоположения при заходе на МПЗ - - - - - + -

Координаты местоположения при выходе с МПЗ - - - - - + -

Длина пути движения по МПЗ - - - - + + +

Длина пути в режиме тяги - - - - + + +

Длина пути в режиме рекуперации - - - - + + +

Длина пути в режиме выбега - - - - + + +

Длина пути в режиме пневматического торможения - - - - + + +

Доля длины пути в режиме тяги - - - - - - +

Доля длины пути в режиме рекуперации - - - - - - +

Доля длины пути в режиме выбега - - - - - - +

Доля длины пути в режиме пневматического торможения - - - - - - +

Полный расход электроэнергии ЭПС ± ± - - ± ± +

Расход на тягу ЭПС - - - - ± ± +

Возврат электроэнергии ЭПС - - - - ± ± +

Расход на собственные нужды ЭПС - - - - ± ± +

Норма расхода электроэнергии ЭПС ± ± - - - - +

Результат расхода/экономии, кВтч ± ± - - - - +

Отклонение от нормы, % ± ± - - - - +

1 2 3 4 5 6 7 8

Удельный расход электроэнергии ЭПС ± ± - - - - +

Удельный расход электроэнергии на тягу ЭПС - - - - - - +

Удельный возврат электроэнергии ЭПС - - - - - - +

Удельный расход электроэнергии на собственные нужды ЭПС - - - - - - +

Доля расхода электроэнергии на

тягу ЭПС от полного расхода элек- - - - - - - +

троэнергии ЭПС

Доля возврата электроэнергии ЭПС

от полного расхода электроэнергии ЭПС +

Доля расхода электроэнергии на собственные нужды ЭПС от полно- _ _ _ _ _ _ +

го расхода электроэнергии ЭПС

Минимальный ток электровоза - - - - + + +

Средний ток электровоза - - - - + + +

Максимальный ток электровоза - - - - + + +

Минимальное напряжение на токо- + + +

приемнике электровоза

Среднее напряжение на токопри- + + +

емнике электровоза

Максимальное напряжение на то- + + +

коприемнике электровоза

Минимальный ток в тяговой сети - - - + - - +

Средний ток в тяговой сети - - - + - - +

Максимальный ток в тяговой сети - - - + - - +

Минимальное напряжение в тяго- + +

вой сети

Среднее напряжение в тяговой сети - - - + - - +

Максимальное напряжение в тяго- + +

вой сети

Расход электроэнергии по тяговым + +

подстанциям МШ

Потери электроэнергии в тяговой ± +

сети

Доля потерь электроэнергии в тя- ± +

говой сети

Перетоки энергии - - - ± - - +

Препятствия для реализации онлайн мониторинга эксплуатационных показателей

Затрагиваемые системы и процессы Краткое описание Детальное описание Эффект

АСКУЭ Недостаточность данных о работе тяговых подстанций Недостаточная частота фиксации параметров счетчиками (в среднем 52 записи на 1 час работы) Потеря точности

Измерительные системы тяговых подстанций Невозможно установить объем отпущенной за произвольный период в конкретную МПЗ энергии из-за отсутствия систем измерений на фидерах контактной сети Отсутствие сведений о работе тяговой сети

ЭПС Недостаточное покрытие ЭПС системами РПД Для большинства проследований МПЗ на последней присутствуют не оснащенные РПД единицы подвижного состава Отсутствие сведений о работе тяговой сети и ЭПС

Организация сбора и хранения данных Отсутствие процесса по сбору данных с РПД Для большинства проследований МПЗ на последней присутствуют единицы подвижного состава, данные о работе которой отсутствуют, из-за чего невозможно определить значение потерь в контактной сети

Отсутствие единого источника и процесса по получению данных

Неизвестно существуют ли необходимые данные

Неизвестно место хранения необходимых данных

Отсутствуют стандартные процедура и механизм получения данных Высокие трудозатраты получения данных

Недостаточный объем ПЗУ картриджа Объема памяти достаточно для хранения, в среднем, периода в 2-5 дней, после чего перезаписываются наиболее старые данные. При этом период между сбором данных существенно превышает период их хранения в ПЗУ Утрата значительного объема производимых данных

МСУЛ-РПМ

Фиксируются данные о работе каждой секций, но не локомотива целиком Информация о работе некоторых секций может отсутствовать или быть некорректной Отсутствие сведений о работе ЭПС

Возможно несовпадение временных меток между секциями, из-за чего невозможно точно определить время записи Потеря точности

РПДА-Г Недостаточный набор фиксируемых параметров Не фиксируется ток собственных нужд Отсутствие сведений о работе ЭПС

Вместо токов пар двигателей фиксируется единичное значение Потеря точности

МСУЛ-РПМ, РПДА-Г Не фиксируется общий ток локомотива, из-за чего не всегда точно установить значение потребленной локомотивом электроэнергии Отсутствие сведений о работе ЭПС

Непостоянная частота фиксации параметров Время между соседними записями для МСУЛ-РПМ может достигать нескольких минут, для РПДА-Г нескольких секунд; Возможны множественные измерения в течение одной секунды Потеря точности

Квантование напряжения Значение напряжения на токоприемнике фиксируется с шагом в 40 вольт Потеря точности

Недостаточно детальная документация Исходные коды ПО, описание алгоритмов, форматов данных закрыты, значительный объем существенных сведений не отражен в документации Высокие трудозатраты на освоение ПО; Сложность интерпретации данных

Несовершенство ПО для экспорта данных с картриджа Трудоемкость проведения экспорта и ограниченные возможности пользователя в настройке перечня и формата выходных данных приводят к отсутствию необходимой информации в экспортированных данных Отсутствие сведений о работе ЭПС; Недоступность для анализа существенного объема данных

АСКУЭ, ГИД, МСУЛ-РПМ, РПДА- Отсутствие привязки к глобальному времени Возможно рассогласование данных из различных источников Потеря точности

Пример экспортированных данных из системы РПДА-Г

Поезд №2776, вес 2501 т., кол-во вагонов 104.

Время Пройдено, (м.) Пройдено, (сек.) Скорость (км/ч) Двление (атм) Напряжение контактной сети, (В.) Ток :а.) Сила (кН) тя-ги/торм Профиль ЖД координаты Станции, объекты пути Позиция ОП ГВ БОКС АЛСН Автоведение Режим

фактическая ограничения ТЦ ТМ УР якоря возб длина уклон

пост врем

6:32:58 0 0 0 60 0 0,0 0,0 0,0 3 440 168 176 67 224 0 3 км 7пк ВХОДНАЯ 1 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:32:59 0 1 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 168 176 67 224 0 3 км 7пк 1 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:00 1 2 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 168 176 67 224 0 3 км 7пк 1 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:01 1 3 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 168 176 67 224 0 3 км 7пк 1 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:02 1 4 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 168 176 67 224 0 3 км 7пк 1 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:03 2 6 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 168 176 67 224 0 3 км 7пк 1 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:05 2 7 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 168 176 67 224 0 3 км 7пк 1 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:05 3 8 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 168 168 67 224 0 3 км 7пк 1 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:07 3 9 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 232 256 112 224 0 3 км 7пк 2 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:08 4 10 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 224 272 129 224 0 3 км 7пк 2 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:09 4 11 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 224 272 129 224 0 3 км 7пк 2 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:10 5 12 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 224 272 129 224 0 3 км 7пк 2 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:11 5 14 1 60 0 0,0 5,2 5,3 3 440 224 272 129 224 0 3 км 7пк 2 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:13 6 15 1 60 0 0,0 5,1 5,3 3 400 280 376 185 224 0 3 км 7пк 3 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:14 6 16 1 60 0 0,0 5,1 5,3 3 440 272 384 178 224 0 3 км 7пк 3 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:15 7 17 2 60 0 0,0 5,1 5,3 3 440 272 384 183 224 0 3 км 7пк 3 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:16 8 18 2 60 0 0,0 5,1 5,2 3 440 264 376 178 224 0 3 км 7пк 3 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:17 9 20 2 60 0 0,0 5,1 5,2 3 440 264 384 172 224 0 3 км 7пк 3 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:19 9 21 2 60 0 0,0 5,1 5,2 3 440 256 384 171 224 0 3 км 7пк 3 0 0 0 Б. 0 подсказка

6:33:19 10 22 3 60 0 0,0 5,1 5,2 3 440 256 376 171 224 0 3 км 7пк 3 0 0 0 Б. 0 подсказка

9 13:27 164128 9628 0 60 40 0,0 4,9 5,0 3 520 168 176 62 82 0 166км 9пк 1 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:29 164129 9630 0 60 40 0,0 4,9 5,0 3 520 168 168 68 82 0 166км 9пк 1 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:30 164129 9631 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 168 160 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:31 164130 9632 1 60 40 0,0 4,9 5,1 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:32 164130 9633 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:33 164131 9634 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:34 164131 9635 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 168 160 67 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:35 164132 9636 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:36 164133 9637 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:38 164133 9638 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:38 164133 9639 1 60 40 0,0 4,9 5,1 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:40 164134 9640 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:40 164134 9641 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 168 168 67 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:41 164135 9643 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:43 164136 9644 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:44 164136 9645 1 60 40 0,0 4,9 5,1 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:45 164137 9646 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:46 164138 9647 1 60 40 0,0 4,9 5,0 3 560 160 168 0 82 0 166км 9пк 1 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:48 164138 9648 2 60 40 0,0 4,9 5,1 3 560 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

9 13:49 164139 9650 2 60 40 0,0 4,9 5,1 3 600 8 0 0 82 0 166км 9пк 0 0 0 1 Б. 0 подсказка

Программа проведения эксперимента по оценке потерь электроэнергии электроподвижным составом и устройствами электроснабжения и выявления потенциала для

улучшения их энергетической эффективности

Программа проведения экспериментов на полигоне постоянного тока Западно-Сибирской железной дороги

Полигоном для проведения исследований определен участок Фадино -Новоселецк - Стрела Западно-Сибирской железной дороги - филиала ОАО «Российские железные дороги» (далее Полигон).

Исследования включают в себя серию натурных экспериментов по оценке потерь электроэнергии электроподвижным составом и устройствами электроснабжения и выявления потенциала для улучшения их энергетической эффективности на 11олишпе.

Проведение экспериментальных исследований осуществляется в следующих условиях:

- прохождения груженных и порожних поездов в четном и нечетном направлениях;

- эксплуатации новых серий электровозов и электропоездов; организации движения грузовых и пассажирских поездов по энергооптимальным «твердым» ниткам графика.

I ОСНОВАНИЯ ДЛЯ ВЫ ПОЛIII-ПИЯ РАБОТЫ

Основанием для выполнения работ яплястся соглашение № 5/234 от 29.01.2019 г. о взаимодействии и сотрудничестве Западно-Сибирской железной пороги филиала ОАО «Российские железные дороги» и ФГБОУ ПО «Омский государственный университет путей сообщения» на 2019 - 2021 годы.

2. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Целью исследований является экспериментальное определение потерь электроэнергии электроподвнжным составом и устройствами электроснабжения и выявления потенциала для улучшения их энергетической эффективности в различных эксплуатационных режимах на участке в границах межлодстанционных зон Фадино - Новоселецк и Новоселецк - Стрела полигона постоянного тока Входная Иртышское Западно-Сибирской железной дороги.

Задачей экспериментальных исследований является получение результатов синхронных измерений токов, напряжений, расхода и возврата электрической энергии на тягу поездов по фидерам контактной сети тяговых подстанций экспериментального Полигона и на электроподвижном составе.

Проведение данного эксперимента позволит отработать первый шаг реализации «Цифровой железной дороги» на существующих тяговых подстанциях и экс-

плуатируемом в настоящее время электроподвижном составе по контролю показателей расхода и потерь электроэнергии на произвольных участках железных дорог, определить источники дополнительных потерь элекгроэнергин.

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИСПОЛНИТЕЛИ

На фидерах контактной сети тяговых подстанций Фадино, Новоселецк, Стрела должны быть установлены измерительные приборы ОмГУПС, позволяющие получать односекунлные прирашення расхода электрической энергии.

Пропеление псех экспериментов осуществляется исключительно в условиях пропуска по меж1 юдетанциопным зонам Фаднно Новоселецк и Новоселецк -Стрела поездов с новыми сериями электровозов (2ЭС6, 2ЭС10, ЭП2К) и электропоездов (ЭД4М, ЭД4МК), оснащенными регистраторами параметров движения. Общее руководство экспериментальными исследованиями возлагается на начальника службы гехнической политики Западно-Сибирской железной дороги - филиала ОАО «РЖД» С. В. Ешукоиа.

Зоны ответственности участников при нодпгшвкс и проведении экспери ментальных исследований:

Участник экспериментальных исследований Зона о!вегственносги

Дирекция по энергообеспечению (НТЭ) обеспечение допуска сотрудников ОмГУПС на тяговые подстанции Фадино, Новоселецк, Стрела: установка измерительных систем электрической энергии ОмГУПС на фидеры контактной сети тяговых подстанций; информирование об отклонениях от нормального состояния системы внешнего электроснабжения, схем секционирования контактной сети, схем тяговых подстанций межподстанционных зон Фадино - Новоселецк и Ново-селецк - Стрела; предоставление ОмГУПС у данных о расходе электроэнергии по присоединениям тяговых подстанций Фаднно, Новоселецк. Стрела по данным системы АСКУЭ за время экспериментов.

Дирекция тяги (1) подача под поезда, следующие во время экспериментов по участку Фадино - Новоселецк - Стрела, новых серий элекфовозов (2ЭС6, 2'ХЛО, ЭП2К) с исправными системами антведения и регистраторами параметров движс-

ния, обеспечение требуемых режимов ведения поездов (аптоведепие'ручиое ведение), предоставление данных регистраторов параметров движения и автоведения по электровозам, участвующим в эксперименте, и передача их ОмГУПСу

Дирекция мотор-вагонного подвижного состава (ДМВ) сбор данных регистраторов параметров движения электропоездов. следующих по участку Фадино - Новоселецк - Стрела и передача их ОмГУПСу

Дирекция управления движением (Д) организации энергооптимальных 1 рафиков движения поездов, предоставление архивов 1 ИД-У рал за время проведения эксперимента ОмГУПСу

Топливно- энергетический центр (НТЭЦ) обшее руководство испытаниями, предоставление ОмГУПСу отчетных данных об электропотребленнн на тягу поездов на участках работы локомотивных бригад, включаюшнх межподстаннионные зоны Фадино Новоселецк и Новоселецк Стрела за требуемые периоды

ОмГУПС контроль над подключением и работой измерительных систем электрической энерг ии ОмГУПС на фидеры контактной сети тяговых подстанций, получение результатов измерения, обработка и анализ полученной информации

В измерениях на пиовых нодеынцинх принимаю! участие:

№ Ф.И.О. Должность Группа по электробезопасности

1. Тарута П. В. начальник ДЭЛ V

2. электромеханик Д^Л V

3. Истомин С. Г. ОмГУПС III

4. Пересгепко Л. П. ОмГУПС III

В случае необходимости, перечень лиц. принимающих участие в экспериментальных работах, может быть расширен, путем составления дополнительного списка, утверждаемого Дирекцией по энергообеспечению.

4. МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

I! ходе приведения жепернменчальных рабсп измерении Иро&Одят^я на чд-готгмх иоле гшщнях Фадино, ] Зстоселенк, Сгредй., а также на. йЛращркнциксж на участке электровозах,

Измерения элеиро^нвргнй., тока и напряжения на фидерах кЬнгакшой ееы тигоащх подстанций Фадино* Поаоееяецк и Стрела выполняют с пимошью измерительных сисесн ОмГУПС синхронии ч измерительными сиегге мам и на элск^ро-подвижним составе Измерения на. ЭнекТрОПОДВЯЖНОМ составе осущсешиются с помощью регистра норов параметров дьижения с у челом местоположения подвижной единицы :ц.) сит:м£ Гшшвес и фиксации глобального времени..

ВРЕМЯ И ПРОДОЛЖИТПЛЬТ ГОСТЬ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования проводила я по готовности и недель а ый срок. Общая продолжительность экспериментальные исследований определяется временем окончания необходимых измерений и осущесттцтяется п срок до 31 декабря 2019 гола. При этом измерения на фидерах контактной сети производятся непрерывно в течение всего времени проведения экспериментальных исследфйн-ии(г. Продолжительность нлмерепий ив электро гтпдвижном «клине определяется условиями конкретного эксперимента и укатана в п. 7.

6 ПОДГОТОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Измерения на фидерах гяголых подстанций Фадино. Новоселецк, Стрела производятся на протяжении всего сроки проведения: экспериментальных исследований. Проведение измерений осуществляется с помощью измерительных систем электрической энергии ОмГУПСл, подключаемых к соответствующим измерительным цепям тяговых подетлнпнй.

Подключение взмерн ¡чьных систем постоянного тока осуществляется к то-коведущим частям фидеров контакгной сети 3,3 кВ гяювых подстав пий исследуемые мекподсчвнцшнных айн Фадино —Новоселецк. Новоселепк - Стрела согласно схеме на рисунке Г

Рисунок I Подключение измерительных систем электроэнергии к филерам контактной сети подстанции

7. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

Ответственный в части проведения измерений на тяговых подстанциях -главный инженер Западно-Сибирской дирекции по энергообеспечению.

Ответственный в части организации пропуска поездов на время проведения эксперимента заместитель начальника службы движения Западно-Сибирской дирекции управления движением.

Ответственный в част подготовки локомотивов, принимающих участие в эксперимент, и расшифровки данных регистраторов параметров движения - главный инженер Западно-Сибирской дирекции тяги.

Ох вс 1 венный в част сбора и расшифровки данных регистраторов параметров движения электропоездов-главный инженер Западно-Сибирской дирекции мотор-вагонного подвижною состава.

Ответственный в части сбора данных ЛСКУЭ главный инженер 'Западно-Сибирской дирекции по энерюобес печепию.

Ответственный в части предоставления отчетных данных об электропо-трсблении на тягу поездов на участках рабшы локомотивных бригад начальник дорожного топливно-энергетического uempa.

Проведение экспериментов осуществляется при нормальной схеме секционирования контактной сети межполстаншюнных зон Фадино - Новоселецк и Новоселецк - Стрела, а также нормальных условиях работы системы внешнего электроснабжения. не препятствующей проведению эксперимента. Изменение состояний систем внешнего и тягового электроснабжения, влияющих на результаты измерений, должны быть зафиксированы энергодиспетчером и через оперативный персонал тяговых подстанций переданы сотрудникам ОмГ'УПСа для анализа результатов эксперимента.

Все экспериментальные тмерепия осуществляются r условиях обращения поездов с локомотивами, оснащенными исправными системами регистрации пара-мстрои движения и автовеления и системами рекуперации. Ведение экспериментальных поездов осуществляется в соответствии с графиком движения,

11о завершении каждою эксперимагта результаты измерений на тяговых подстанциях и зшстроподвижном составе переданная дня анализа представителям ОмГУПС.

7.1 Проверка баланса приема электроэнергии по данным А СКУП на стороне переменного тока и измерительных систем электрической энергии ОмГУПС на фидеры контактной сети на стороне постоянного тока

1) для проверки баланса отпущенной элеюроэнергии Дирекция по энергообеспечению (ДЭЭ) предоставляет сотрудникам ОмГУПСа суточные данные об отпуске электроэнергии по тяговым подстанциям экспериментального участка;

2) сотрудниками ОмГУПСа проводится проверка баланса ощущенной электроэнергии на тягу поездов по предоставленным суючным данным

АСКУЭ и измерительных систем электрической энергии ОмГУПС на филеры контактной сети.

7.2 Синхронные измерения на тяговых подстанциях и ЭПС

1) Перед началом измерений дирекция гаги обеспечивает подачу под пассажирские поезда электровозы серии ЭП2К с исправными регистраторами параметров движения, а под грузовые поезда электровозы серии 2ЭС6, 2ЭС10 с исправными регистраторами параметров движения и системами рекуперативного торможения, проводит инструктаж локомотивных бригад;

2) Сотрудники ОмГУПСа оповещают энергодиспетчера через оперативный персонал подстанции о готовности к производству измерений

3) Дирекция управления движением осуществляет пропуск поездов по участку Фадино - Новоселецк Стрела в соответствии с существующим графиком движения.

4) Временем начала измерений считается начало суточного графика;

5) Временем окончания измерений считается окончание суточного графика.

6) Длительность проведения измерений составляет одна неделя при соблюдении условий п. 1 на участке Фадино - Новоселецк - Стрела.

8. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

По результатам проведенных синхронных измерений на тяговых подстанциях и ЭПС для существующего графика движения должны быть определены следующие составляющие баланса электроэнергии на МПЗ экспериментального участка:

расход электрической энергии по тяговым подстанциям на исследуемом участке, удельный расход и удельная рекуперация;

потребление и возврат электрической энергии электропозами по регистраторам параметров движения п режиме тяги и рекуперации; небаланс по счетчикам подстанций и ЭПС;

- потери элек1роэнер| ни и контактной сети МПЗ за период тяги и рекуперации;

- расход электрической энергии на собственные нужды электровозов за период тяги и рекуперации;

- потери в фансформаторах и вынрнмшелях оновых нодеганинй.

По данным синхронных измерений также проводится оценка использования энергии рекуперации поездами, идущими в гягс по соседнему пути, определяются перетоки энергии на соседние пути и в смежные МПЗ по шинам тяговых подстанций. а также потери в контактной сети.

ЕАСД Хил,чин -|>ЖД' Распечатано: 18 12^ 19.08.52:54. Кргчстое Н.В.

Вид документа; Прочие

Название:

Программа проэедения экспериментов на полигоне постоянного тока Запацно-Смби(>ской железной дерог* Тех. номер РК: &9763937 Виза редактора: нет

ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ

Маршрут:

Подразделение Ф.И.О. согласующего Да-а согласования Согласование Дата замечаний Текст замечания ФИО доверенного лица о ЕАСД

3*пад>«-СлС«рсхая т нзюосго« Ден»: АнЛТОПовв)»! 12 12 2019 Соглаевмнс е»> авиечани* Норгселов Дацие Анатолии ич

Запад из-С*5«фС*ая 0 Мэчдр™ Дмитрии АлвИСвНДрОВИЧ 17 12 2019 Согласовано Йез заге-аний Манде«« Диа|рий

Залад>«-Саг:ирсха» |Иээнцое Ди»те«й ДИВ [Олвювич 1312-2019 Силвсоданс без замечаний К«»>-,ае Диитг*» Олегович

Запад но-Са:«рски* НТЭ Ье.ю/оов Евгений Алаксанлрпшлч 18 12 2019 Согласован: без звие-эниш Бв^сугов Ев-ен*й

Материалы метрологической калибровки электрических счетчиков постоянного тока СКВТ-ЭМ-4К-01 (ГОСТ 10287-83)

РОССИЙСКАЯ СИСТЕМА КАЛИБРОВКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ»

СВИДЕТЕЛЬСТВО

О РЕГИСТРАЦИИ В РОССИЙСКОЙ СИСТЕМЕ КАЛИБРОВКИ

CERTIFICATE OF REGISTRATION

Реестр № 037050

Внесено «16» июня 2015 г. Действительно до «16» июня 2020 г. Шифр калибровочного клейма ВРА

Настоящее Свидетельство удостоверяет, что

Открытое акиионерное общество «Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта»

(ОАО «НИИТКА»)

соответствует требованиям Российской системы калибровки, требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 «Обшие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий» и внесено в Реестр Российской системы калибровки.

Область признания компетентности в части выполнения калибровочных работ представлена в Приложении, являющемся неотъемлемой частью настоящего Свидетельства.

Документы, подтверждающие новизну технических и технологических решений

Документы, подтверждающие использование результатов научных исследований и

разработок в производстве

Эксплуатационное локомотивное депо Омск (ТЧЭ-2 Омск)-структурнос подразделение Западмо-Сибирской дирекции тяги -структурное подразделения Дирекции тяги -филиала ОАО «РЖД»

АКТ

от « 30 » 03

г. Омск

2021 г.

Об использовании результатов научных исследований и разработок в производстве

«УТВЕРЖДАЮ»

Начальник эксплуатационного локомотивного депо Омск -структурного подразделения Западно-Сибирской дирекции тяги -структурного подразделения ^Кцни тяги - филиала

)':-«ежн>>

В.В. Миронов

03 2021 г.

Основание: Разработки Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС), выполненные под руководством проректора по научной работе, д.т.н., доцента Шантаренко С. Г. при личном участии инженера-проектировщика научно-производственной лаборатории «Инновационные технологии в промышленности и на транспорте», аспиранта Перестенко А. Е.

1. Метод контроля потребления электрической энергии электровозом, позволяющий проводить оценку удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом и оперативно информировать машиниста об эффективности выбранных им технологических режимов эксплуатации, позволяющий:

- проводить обработку данных, экспортированных с картриджей систем МСУЛ РПМ и РПДА-Г;

- выполнять оценку уровня энергетической эффективности электровоза на основании данных о поездках;

- осуществлять визуализацию эффективности электровозов для конкретных участков эксплуатации железных дорог.

2. Алгоритм обработки данных о параметрах движения электровоза, позволяющий вычислять значения уставок силы тяги, обеспечивающих повышение эффективности его использования за счет снижения удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом, позволяющий:

- осуществлять подготовку обучающих примеров на основе экспортированных из картриджей системы РПДА-Г данных;

- выполнять расчет оптимальной конфигурации математической модели для конкретных участков эксплуатации железных дорог;

определять значения сил тяги и торможения посредством применения математической модели к данным с бортовых систем электровоза.

3. Технология управления магистральными грузовыми электровозами, позволяющая выполнять корректировку режимов движения с учётом сложившихся поездных условий для повышения эксплуатационных показателей локомотива, включающая:

интеграцию реализации математической модели в бортовые системы электровоза;

- передачу данных о состоянии локомотива модели для определения рекомендованных значений сил тяги и торможения;

- сопоставление бортовыми системами фактических и рекомендованных значений сил тяги и торможения с целью определения необходимости осуществления корректирующих управляющих воздействий и их характера.

Разработки были выполнены в соответствии с планом научно-технических работ Омского государственного университета путей сообщения (тема НИР № г.р. АААА-А18-118091090005-4) при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19—38—90140 в целях реализации национального проекта «Наука и университеты» и соглашением № 5/234 от 29.01.2019 г. о взаимодействии и договором сотрудничестве ЗападноСибирской железной дороги - филиала ОАО «Российские железные дороги» и ФГБОУ ВО «Омский государственный университет путей сообщения» на 2019 - 2021 годы.

Составлен комиссией в составе: Представитель предприятия:

заместитель начальника депо по эксплуатации эксплуатационного локомотивного депо ТЧЭ-2 Омск Базыль А. А.;

машинист-инструктор по теплотехнике эксплуатационного локомотивного депо ТЧЭ-2 Омск Гузь И. Г. Представители ОмГУПСа:

проректор по научной работе, д.т.н., доцент Шантаренко С. Г.;

доцент кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог»,

к.т.н., доцент Истомин С. Г.;

инженер-проектировщик научно-производственной лаборатории

«Инновационные технологии в промышленности и на транспорте», аспирант Перестенко А. Е.

1. Разработки ОмГУПСа, характеризуемые основными особенностями (признаками):

1. 1 Разработан метод контроля потребления электрической энергии электровозом, позволяющий проводить оценку удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом и оперативно информировать машиниста об эффективности выбранных им технологических режимов эксплуатации.

1.2 Предложен алгоритм обработки данных о параметрах движения электровоза, позволяющий вычислять значения уставок силы тяги, обеспечивающих повышение эффективности его использования за счет снижения удельной энергоемкости тяги поездов локомотивом.

з

1.3 Создана технология управления магистральными грузовыми электровозами, позволяющая выполнять корректировку режимов движения с учётом сложившихся поездных условий для повышения эксплуатационных показателей локомотива.

приняты к использованию и внедрены в процесс эксплуатации электровозов 2ЭС6 в эксплуатационном локомотивном депо Омск ЗападноСибирской железной дороги - филиала ОАО «РЖД».

2. Технико-экономическая эффективность:

Разработанные и внедренные ОмГУПСом под руководством проректора по научной работе, д.т.н., доцента Шантаренко С. Г. при личном участии инженера-проектировщика научно-производственной лаборатории

«Инновационные технологии в промышленности и на транспорте», аспиранта Перестенко А. Е.

Технология управления магистральными грузовыми электровозами с возможностью корректировки режимов движения с учётом сложившихся поездных условий для повышения эксплуатационных показателей локомотива позволяет снижать значения удельной энергоемкости тяги поездов локомотивами в среднем на 4,4-17,9 % за поездку. В случае обеспечения уровня экономии УЭТПЛ в среднем 4,4% на поездку экономия электрической энергии составит приблизительно 3 млн. кВт-ч, что при тарифе равном 4 рублям обеспечит экономию 12 млн. рублей в год на участке Иртышское-Входная в нечетном направлении.

3. Предложения о дальнейшем использовании и другие замечания:

Рекомендуется широкое использование указанных в акте разработок ОмГУПСа в эксплуатационных локомотивных депо сети железных дорог ОАО «РЖД».

Составлен в трех экземплярах:

1-й экземпляр - ОмГУПС, НИЧ;

2-й экземпляр - эксплуатационное локомотивное депо Омск (ТЧЭ-2

Омск) - структурное подразделение Западно-Сибирской дирекции тяги -

структурное подразделения Дирекции тяги - филиала ОАО «РЖД»;

3-й экземпляр - ОмГУПС, разработчику.

Председатель комиссии Члены комиссии:

Шантаренко /и.Г. Гузь

С.Г. Истомин

А.Е. Перестенко