Совершенствование методики расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок на железных дорогах постоянного тока тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Блинкова Светлана Александровна

• Блинкова Светлана Александровна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Блинкова Светлана Александровна

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ СКОРОСТНЫХ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК

1.1 Энергообеспеченность скоростных пассажирских перевозок

1.2 Особенности работы системы тягового электроснабжения

в условиях пропуска скоростных, высокоскоростных и тяжеловесных поездов

1.3 Оценка существующих методов расчета энергообеспеченности

1.4 Аналитические выражения для проверки энергообеспеченности по элементам нагрузочной способности

1.5 Выводы по главе

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ И РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ ПО ОЦЕНКЕ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ СКОРОСТНЫХ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК

2.1 Статистический анализ факторов, определяющих нагрузочную способность

2.2 Повышение нагрузочной способности контактной сети

2.3 Методика расчета системы тягового электроснабжения

2.4 Математическая модель системы тягового электроснабжения повышенной точности

2.5 Выводы по главе

3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РАСЧЕТА ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

3.1 Разработка многоконтурной модели системы тягового электроснабжения

3.2 Способы повышения точности модели системы тягового электроснабжения

3.3 Почасовое планирование стороннего электропотребления

на основе нейронных сетей

3.4 Алгоритм усиления системы тягового электроснабжения

3.5 Алгоритм определения рабочей схемы тяговых подстанций участка, на основе данных автоматизированной информационно -измерительной системы коммерческого учета электроэнергии

3.6 Выводы по главе

4 ТЕХНОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ С УЧЕТОМ МЕТОДОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ, РИСКАМИ И НАДЕЖНОСТЬЮ НА ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

4.1 Использование методологии управления ресурсами, рисками и надежностью на этапах жизненного цикла в хозяйстве электрификации

и электроснабжения

4.2 Методика оценки энергообеспеченности с учетом методологии управления ресурсами, рисками и надежностью на этапах жизненного цикла

4.3 Выводы по главе

5 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ПО ОЦЕНКЕ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ

5.1 Техническая реализация снятия данных о фактических токовых нагрузках, уровня напряжения на шинах и температуры нагрева проводов контактной сети

5.2 Программа для расчета системы тягового электроснабжения «Евпе,^2»

5.3 Расчет технико-экономической эффективности выбранных мероприятий

5.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методики расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок на железных дорогах постоянного тока»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Одной из приоритетных задач «Энергетической стратегии холдинга «Российские железные дороги» является полное и надежное энергетическое обеспечение перевозочного процесса, снижение рисков при кризисных ситуациях в энергообеспечении железнодорожного транспорта [1].

В настоящее время, в связи увеличением полигонов скоростных пассажирских перевозок, а также с постоянным ростом массы грузовых поездов, актуальной задачей является усиление инфраструктуры железных дорог для реализации потребной пропускной способности. Особую значимость имеет вопрос расчета энергообеспечения перевозочного процесса, поскольку большинство участков железных дорог имеют систему тягового электроснабжения (СТЭ), спроектированную на отличную от применяемой в настоящее время организацию движения поездов. Следствием этого является то, что уже сейчас СТЭ отдельных наиболее нагруженных участков ОАО «РЖД» начинает работать без надлежащих резервов, необходимых для обеспечения прогнозируемого роста объема перевозок грузов и пассажиров [1]. Возникает проблема отсутствия необходимых резервов мощности системы электроснабжения, ограничения в потреблении электроэнергии и связанными с этим снижением пропускной и провозной способности. Особенно это проявляется на участках, электрифицированных на постоянном токе, характеризующихся большими значениями токовых нагрузок и как следствие более существенным падением уровня напряжения в контактной сети, что отрицательно сказывается на организации скоростных пассажирских перевозок.

К скоростным железным дорогам относятся линии, на которых по всей ее длине или на отдельных участках обращаются пассажирские поезда со скоростями 140 - 200км/ч [2]. При скоростном движении сокращается время перемещения тягового подвижного состава по фидерной зоне, меняется характер тяговых нагрузок и режимы работы тяговых подстанций. Высокая установленная мощность электровозов и электропоездов, необходимая для достижения максималь-

ной скорости, ведет к возникновению нагрузочных пиков (скачков токовой нагрузки на фидерах тяговых подстанций). Доминирующими параметрами, определяющими характер изменения нагрузки тяговой подстанции, являются системы тягового электроснабжения, расстояние между тяговыми подстанциями, мощность тягового подвижного состава и межпоездные интервалы [3].

К настоящему времени из-за сложного описания режимов работы СТЭ аналитическими зависимостями при проведении расчетов используются имитационные методы моделирования [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]. Проведенная работа рядом исследователей по созданию и развитию идентификационных моделей, а также разработанные программные средства для их расчета, использующие контуры проверки адекватности работы, позволили существенно увеличить точность расчетов режимов работы СТЭ [3, 5 14, 15, 16, 17].

При этом существующие методы по оценке энергообеспеченности, в том числе и программные средства, не позволяют оценивать энергообеспеченность при скоростном пассажирском движении. Поскольку действующая в настоящее время Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог 2010 года [18], во-первых, в качестве основной функциональной составляющей использует межпоездной интервал, что не актуально для расчета скоростных пассажирских перевозок ввиду того, что наибольший интерес представляет коэффициент съема, а количество скоростных и высокоскоростных поездов за сутки может составлять до 10 поездов. Во - вторых, пропускную способность предлагается рассчитывать с помощью имитационного моделирования на базе программного комплекса, в котором отсутствует процедура проверки адекватности работы. Таким образом, актуальность диссертационного исследования обусловлена необходимостью совершенствования методики расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок на железных дорогах постоянного тока.

Объект исследования. Система тяги, устройства электроснабжения.

Область исследования. Системы электроснабжения железных дорог. Улучшение эксплуатационных показателей устройств электроснабжения.

Степень разработанности темы исследования. В своих исследованиях автор опирался на труды ученых:

- в области совершенствования систем электроснабжения железных дорог: ВНИИЖТ: А.В. Котельников, В.Е. Марский [19, 20]; ДвГУПС: Б.Е. Дынькин, В.Н. Ли [21, 22]; ИрГУПС: В.Д. Бардушко, В.П. Закарюкин, А.В. Крюков [23, 24, 25, 26]; ОмГУПС: О.А. Сидоров, В.Т. Черемисин [27, 28]; МИИТ: В.В. Андреев, М.П. Бадер, Р.Р. Мамошин, Г.Г. Марквардт, Г.К. Марквардт, В.Н. Пупынин [4, 8, 9, 10, 11, 29, 30, 31]; ПГУПС: А.Т. Бурков, А.Н. Марикин [5, 32, 33]; РГУПС:

A.Л. Быкадоров, Ю.И. Жарков, Е.П. Фигурнов [34, 35, 36]; СамГУПС: В.Л. Григорьев, А.Н. Митрофанов [3, 16, 17, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43]; УрГУПС: Э.В. Тер-Оганов, Б.А. Аржанников, А.Г. Галкин, А.В. Ефимов, Ю.П. Неугодников [13, 44, 45, 46, 47, 48].

- в области улучшения эксплуатационных показателей устройств электроснабжения: ВНИИЖТ: А.В. Котельников, В.Е. Марский; ДвГУПС: Б.Е. Дынькин,

B.Н. Ли; ИрГУПС: В.Д. Бардушко, В.П. Закарюкин, А.В. Крюков; ОмГУПС: О.А. Сидоров, В.Т. Черемисин; МИИТ: В.В. Андреев, М.П. Бадер, Р.Р. Мамошин, Г.Г. Марквардт, Г.К. Марквардт, В.Н. Пупынин; ПГУПС: А.Т. Бурков, А.Н. Марикин; РГУПС: А.Л. Быкадоров, Ю.И. Жарков, Е.П. Фигурнов; СамГУПС: В.Л. Григорьев, А.Н. Митрофанов; УрГУПС: Э.В. Тер-Оганов Б.А., Б.А. Аржанников, А.Г. Галкин, А.В. Ефимов, Ю.П. Неугодников.

Целью исследования является совершенствование методики расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок на железных дорогах, электрифицированных по системе постоянного тока.

Достижение указанной цели осуществлялось в ходе постановки и решения следующих задач.

1. Проведение анализа существующих методов расчета энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.

2. Разработка модели системы тягового электроснабжения повышенной точности, за счет включения в модель дополнительных контуров проверки адекват-

ности работы, позволяющих осуществлять оценку энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.

3. Разработка алгоритма выбора мероприятий по усилению системы тягового электроснабжения постоянного тока, позволяющего осуществлять экспресс-оценку и выбор мероприятий по повышению энергообеспеченности, при организации на участке скоростных пассажирских перевозок.

4. Разработка алгоритма определения рабочей схемы тяговых подстанций участка, на основе данных автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии (АИИСКУЭ), позволяющего привести параметры модели системы тягового электроснабжения к реальным процессам.

5. Разработка технологии оценки энергообеспеченности участков на основе кластерного анализа показателей работы системы управления ресурсами, рисками и надежностью на этапах жизненного цикла (УРРАН), позволяющая расширить функциональные возможности системы.

6. Проведение экспериментальных исследований, в части проверки адекватности работы по физическим параметрам системы тягового электроснабжения.

7. Оценка технико-экономической эффективности выбранных мероприятий.

Научная новизна работы заключается в совершенствовании методических

решений по расчету энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.

Основные научные результаты, полученные в работе:

1. Разработана модель системы тягового электроснабжения повышенной точности, позволяющая произвести оценку энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок на участках железных дорог постоянного тока, отличающаяся наличием четырех контуров проверки адекватности работы.

2. Разработан алгоритм выбора мероприятий по усилению системы тягового электроснабжения постоянного тока, позволивший разработать формализованную инструкцию выбора мероприятий по повышению энергообеспеченности. Алго-

ритм отличается тем, что позволяет исключить лишние операции при подборе мероприятий.

3. Предложен алгоритм определения рабочей схемы тяговых подстанций моделируемого участка, на основе данных АИИСКУЭ, позволяющий привести параметры модели системы тягового электроснабжения к реальным процессам.

4. Разработана технология оценки энергообеспеченности участков на основе кластерного анализа показателей работы системы УРРАН, позволяющая связать показатели данной системы с показателями энергообеспеченности, что представляет возможность дополнительно производить оценку энергообеспеченности при составлении факторного анализа.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработанная модель СТЭ, имеющая четыре контура проверки адекватности работы, может быть использована работниками экспертно-аналитических групп хозяйства электрификации и электроснабжения для расчета энергообеспеченности участков.

Разработанный алгоритм выбора мероприятий по усилению системы тягового электроснабжения постоянного тока, может быть использован при проведении экспресс - оценки мероприятий, обеспечивающих максимальный эффект по приведению показателей нагрузочной способности к нормативным значениям.

Разработанная технология оценки энергообеспеченности участков на основе кластерного анализа показателей работы системы УРРАН, может быть использована при составлении факторного анализа, как в дистанциях электроснабжения, так и в службе электрификации и электроснабжения.

Разработанная программа «Esnew-2», предназначенная для расчета системы тягового электроснабжения с оценкой энергообеспеченности участков, может быть использована в производственных условиях для оценки энергообеспеченности участков Куйбышевской железной дороги (КБШ ж.д.).

Отдельные элементы работы использованы на Куйбышевской железной дороге для расчета усиления системы тягового электроснабжения, а также на Приволжской железной дороге в 2012 году. Теоретические положения работы исполь-

зуются в учебном процессе кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» Самарского государственного университета путей сообщения по дисциплинам «Электроснабжение железных дорог», «Электроснабжение высокоскоростных магистралей» и «Моделирование работы СТЭ».

Методология и методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались теоретические и практические исследования, методы математического анализа, методы структурного синтеза моделей, теория вероятностей, математическая статистика, методы идентификации и имитационного моделирования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Модель системы тягового электроснабжения повышенной точности с дополнительными контурами проверки адекватности работы, позволяющими осуществлять оценку энергообеспеченности скоростных пассажирских перевозок.

2. Алгоритм выбора мероприятий по усилению системы тягового электроснабжения, позволяющий осуществлять экспресс - оценку и выбор мероприятий по повышению энергообеспеченности при организации на участке скоростных пассажирских перевозок.

3. Алгоритм определения рабочей схемы тяговых подстанций участка на основе данных АИИСКУЭ, позволяющий привести параметры модели системы тягового электроснабжения к реальным процессам.

4. Технология оценки энергообеспеченности участков на основе кластерного анализа показателей работы системы УРРАН, позволяющая расширить функциональные возможности системы.

Степень достоверности и апробация результатов.

Результаты обоснованы теоретически и подтверждены результатами экспериментальных исследований на реальном участке Куйбышевской железной дороги, в части проверки адекватности работы по физическим параметрам системы тягового электроснабжения.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:

- на V международной научно-практической конференции «Образование, наука, транспорт в XXI веке: Опыт, перспективы, инновации» (г. Оренбург, 22-23 апреля, 2015);

- на VII международной научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» (г. Самара, 12-14 ноября, 2014);

- на седьмом международном симпозиуме «Электрификация и развитие инфраструктуры энергообеспечения тяги поездов скоростного и высокоскоростного железнодорожного транспорта» (г. Санкт-Петербург, 8-11 октября, 2013);

- на международной научно-технической конференции имени Леонардо да Винчи (г. Берлин, Wissenschaftliche Welt e. V., 10-14 мая, 2013);

- на международной научно-технической конференции «Электроэнергетическая инфраструктура и электроподвижной состав железнодорожного транспорта. Современные проблемы и задачи» (г. Ростов-на-Дону, 21-22 мая, 2013);

- на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте» (г. Омск, 21-22 ноября, 2013);

- на VI международной научно-практической конференции, посвященной 40 - летию Самарского государственного университета путей сообщения «Наука и образование транспорту» (г. Самара, 5-7 ноября, 2013);

- на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» (г. Омск, 6-7 декабря, 2012);

- на всероссийской научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Наука университета - инновации производства» (г. Хабаровск, 10-12 октября, 2012);

- на VI международной научно-практической конференции «Электри-

фикация железнодорожного транспорта» «Трансэлектро - 2012» (г. Мисхор, 2528 октября, 2012);

- на V международной научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» (г. Самара, 29-31 октября, 2012).

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 18 печатных работах, из них 4 публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ, 2 патента на полезные модели, 1 патент на изобретение, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа представлена на 120 страницах, содержит 94 страницы основного текста, 52 рисунка, 12 таблиц. Список литературы включает 103 наименования.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ СКОРОСТНЫХ ПАССАЖИРСКИХ

ПЕРЕВОЗОК

1.1 Энергообеспеченность скоростных пассажирских перевозок

Понятие «энергообеспеченность» неразрывно связано с пропускной способностью, поскольку определяется готовностью элементов СТЭ обеспечить пропуск поездов по участку.

Пропускная способность участка является важнейшей характеристикой перевозочных возможностей линий [18]. Как известно, пропускная способность участка представляет собой максимальные размеры движения в поездах (пара поездов), которые могут быть реализованы по данному участку за единицу времени (сутки, час) в зависимости от числа главных путей, средств связи по движению поездов, типа и мощности тяговых средств и способа организации движения [18, 49]. Существует наличная, потребная и результативная пропускная способность. Наличной пропускной способностью участка называются максимальные размеры движения поезда, которые могут быть реализованы в зависимости от ее технического состояния [18, 49, 50]. Использование наличной пропускной способности становится одним из основных источников формирования доходов и прибыли ОАО «РЖД» [51].

Результативная пропускная способность участков определяется на основе данных о пропускной способности отдельных устройств, а также направлений в целом - на основе результативной пропускной способности участков. Результативную пропускную способность отдельных участков устанавливают по следующим элементам: по перегонам, по станциям, по деповскому хозяйству, по устройствам электроснабжения. Наименьшая пропускная способность этих элементов может ограничивать пропускную способность данной производственной единицы в целом и определять значение результативной пропускной способности [49].

Потребная пропускная способность линии - число поездов, которое необходимо реализовать для выполнения плана перевозок. Потребную пропускную способность линии рассчитывают, исходя из полного использования всех технических средств. Однако она должна иметь резерв, устанавливаемый по технико -экономическим соображениям, выражаемый разностью между наличной и потребной пропускной способностью [49, 52].

Критериальными показателями наличной пропускной способности СТЭ выступают элементы нагрузочной способности СТЭ: мощность силового оборудования тяговых подстанций, нагрев проводов контактной сети, напряжение на токоприемнике электроподвижного состава, условия работы защиты от токов короткого замыкания, нагрузочная способность элементов обратной тяговой сети [18].

Гарантированное энергообеспечение скоростных пассажирских перевозок является одной из основных задач хозяйства электрификации и электроснабжения. Критерий энергообеспеченности тяги поездов сформулирован, как условие не превышения мощности необходимой электроподвижному составу, являющейся минорантой, по отношению к мощности, которую способна обеспечить система тягового электроснабжения, являющейся мажорантой. Значения миноранты и мажоранты представляются в виде функции от времени и километров.

В таблице 1.1 приведены функционалы основных показателей работы системы тягового электроснабжения. В ряде случаев, например для сопоставительного анализа участков, ограничивающих пропускную способность, поиска наиболее «узких» мест, лимитирующих пропуск поездов, целесообразно использовать показатель «Коэффициент запаса энергообеспеченности».

Коэффициент запаса энергообеспеченности К1 показывает отношение имеющейся минимальной мощности системы тягового электроснабжения с учетом стороннего (не железнодорожного потребления) и нетягового потребления по отношению к максимальной потребной мощности. По своей сути данный коэффициент представляет собой кратность запаса энергообеспеченности СТЭ [43, 54].

Таблица 1.1 - Основные показатели работы системы тягового электроснабжения

Показатель Единица измерения Применение Функционал

Пропускная способность Количество поездов в сутки Интегральный показатель граничных возможностей системы тягового электроснабжения. Рассчитывается для каждого хозяйства (службы) инфраструктуры отдельно. Определяется для перегона, нескольких перегонов между станциями формирования, с учетом всей инфраструктуры хозяйства nts ~ f ' (Jlts , J2ts , J3ts , J4ts , J5ts ) Vt e [0 T], Vs e [0 S], где t - время, мин; s - протяженность рассматриваемого участка, км.

Провозная способность Млн.т нетто в год Наибольшая величина грузопотока, которая может быть освоена линией в течение года. Провозная способность линии зависит от ее пропускной способности, норм массы грузовых поездов, структуры поездопотока по категориям поездов и грузопотока по родам грузов и выражает мощность линии, используемую для выполнения грузовых перевозок при обеспечении пропуска заданного числа пассажирских и других поездов срочного обращения rts = f Qtsg^ Vt e [0 T], Vs e [0 S], где t - время, мин; s - протяженность рассматриваемого участка, км; g - типы поездов.

Нагрузочная способность элемента СТЭ Межпоездной интервал для поездов заданной массы Определяется по отдельным элементам системы тягового электроснабжения: мощность силового оборудования тяговых подстанций, нагрев проводов контактной сети, напряжения в контактной сети, нагрев элементов обратной тяговой сети, ток фидеров контактной сети J1,k,t = f (I1,k ,t, t1,k ,t) Vt e [0 T], Vk e [1 k ], где t - время, мин; k - количество подстанций, шт.

Продолжение таблицы 1.1

Критериальный параметр нагрузочной способности Ток тяговой подстанции, А; Нагрев проводов контактной сети, °С Уровень напряжения в контактной сети, В Нагрев элементов обратной тяговой сети, °С Ток фидеров контактной сети, А Критериальный параметр необходим для определения нагрузочной способности I, t ,U = f (G, Q), где G - график движения поездов; Q - масса поезда, т. j2,k,t = f (I2,k,t, t2,k,t) j3,k,t = f (I3,k,t, t3,k,t) j4,k,t = f (I4,k,t, t4,k,t) j5,k,t = f (I5,k,t, t5,k,t) Vt e [0 - T], Vs e [0 S], где t - время, мин; s - протяженность рассматриваемого участка, км.

Энергообеспеченность перевозочного процесса Логическое значение (Да/Нет) Критерий энергообеспеченности тяги поездов сформулирован, как условие не превышения мощности необходимой электроподвижному составу, являющейся минорантой, по отношению к мощности, которую способна обеспечить система тягового электроснабжения, являющейся мажорантой Sстэ , t, S > maX Sэпс , t, SF (Ач, АнГч ,VH, J ч, J нТо) Vt e [0 T], Vs e [0 S] где Sm, t, s , Sэпс, t, s - соответственно множество значений привносимой СТЭ и потребляемой ЭПС мощности электроэнергии в дискретные моменты времени t. А А V V J J Т ч> н, ч> »> ч> н, оо - множество значений параметров четного и нечетного направлений соответственно по: А - объему поездной работы (т.км брутто); V -технической скорости, км/ч; J - межпоездного интервала попутного следования, мин; То - времени оправления поездов, час.

Продолжение таблицы 1.1

Коэффициент запаса энергообеспеченности % Коэффициент запаса энергообеспеченности К показывает отношение минимальной мощности системы тягового электроснабжения к максимальной потребной мощности. £стэ, ?,5 К = £эпс, ?, 5 V? е [0 Т], У5 е [0 £] где Бстэ, ?, 5 , 8эпс, ?, 5 - соответственно множество значений привносимой СТЭ и потребляемой ЭПС мощности электроэнергии в дискретные моменты времени t за период пребывания от 0 до Т, в дискретных координатах s при перемещении от координаты 0 до L

Коэффициент энергопотребности Логическое значение (Да/Нет) Коэффициент энергопотребности К в пределах до 1, означает штатную ситуацию, в пределах выше 1 означает неготовность системы тягового электроснабжения обеспечить требуемые размеры движения &эпс, ?, 5 К 2 = £стэ, ?, 5 V? е [0 Т], V5 е [0 £] где £эпс, ?, 5 , 8тэ, ?, 5 - соответственно множество значений потребляемой ЭПС и привносимой СТЭ мощности электроэнергии в дискретные моменты времени t за период пребывания от 0 до Т, в дискретных координатах s при перемещении от координаты 0 до L

В отдельных случаях, например для оценки эффективности мероприятий по усилению СТЭ и, как следствие, повышению энергообеспеченности участков целесообразно использовать коэффициент энергопотребности К2, который является более информативным, поскольку его значение в пределах до 1 означает штатную ситуацию, когда система тягового электроснабжения обеспечивает требуемые размеры движения, при этом имеется запас мощности, значение коэффициента выше 1 означает неготовность СТЭ обеспечить требуемые размеры движения [54].

В условиях развития скоростного пассажирского транспорта особую значимость приобретают вопросы по увеличению мощности системы тягового электроснабжения.

1.2 Особенности работы системы тягового электроснабжения в условиях пропуска скоростных, высокоскоростных и тяжеловесных поездов

Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации на период до 2030 года предусмотрена организация на российских железных дорогах скоростного и высокоскоростного движения пассажирских поездов [55]. Его развитие имеет общегосударственное значение, поскольку обеспечивает укрепление социально-территориальной целостности страны, увеличение транспортной доступности регионов и рост мобильности населения [56]. Понятие «высокоскоростные железные дороги» утвердилось после ввода в эксплуатацию в 1964 году первой в мире специализированной железнодорожной магистрали Нью Токайдо между японскими городами Токио и Осака [57]. Скоростные и высокоскоростные электрифицированные магистрали имеются в Японии, Франции, Германии, Испании, Великобритании, Италии, Швеции, Финляндии, США, Республике Корея и России [58]. На сегодняшний день планируется реализация проекта «Евразийский высокоскоростной транспортный коридор «Москва - Пекин». Вы-

сокоскоростная магистраль Москва - Казань является стартовым проектом для создания единого высокоскоростного транспортного коридора Москва - Пекин [59].

В России при строительстве выделенных высокоскоростных линий для питания тяговых подстанций требуется создание надежной питающей сети. Такие сети получают питание от мощностных подстанций сетевых операторов. Для магистралей со скоростями 350км/ч и выше наиболее целесообразно осуществлять передачу мощности на напряжении 220кВ. Одним из основных критериев при проектировании системы электроснабжения для высокоскоростного движения является стабилизация уровня напряжения в контактной сети при прохождении подвижного состава. Схема должна обеспечивать первую категорию надежности питания тяговых и нетяговых потребителей и не допускать кратковременную потерю напряжения на присоединении. На тяговых подстанциях организуется система диагностики и мониторинга силового оборудования, предназначенная для непрерывного контроля в процессе эксплуатации основных параметров [60].

Повышение скоростей пассажирских поездов вызывает значительный рост коэффициента съема грузовых поездов пассажирскими. Так на двухпутной линии при скорости пассажирского поезда до 160км/ч коэффициент съема возрастает до величины 2,2 - 2,5. В этом случае на линиях с совмещенным грузовым и пассажирским движением требуется усиление пропускных способностей [61]. При этом одним из приоритетных направлений в освоении возрастающих объемов перевозок грузов и повышении эффективности работы железных дорог Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года предусматривает повышение весовых норм грузовых поездов [55].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Блинкова Светлана Александровна, 2016 год

- С. 19.

78. Бошкарева, Т.В. Расчет кривых нагревания рельсовых стыковых соединителей / М.А. Гаранин, Т.В. Бошкарева // Вестник транспорта Поволжья. - 2010.

- №3 - С. 85.

79. Пат. 120796 Российская Федерация, МПК 006Б17/50. Автоматизированная система ведения и анализа графика движения [Текст] / Блинкова С.А., Гаранин М.А., Никоноров Д.А. ; заявитель и патентообладатель Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС); № 2012116658/08 ; заявл. 24.04.2012; опубл. 27.09.2012.- 2 с.

80. Пат. 125369 Российская Федерация, МПК 006Р50/28. Автоматизированная система ведения и анализа графика движения [Текст] / Блинкова С.А., Гаранин М.А., Никоноров Д.А. ; заявитель и патентообладатель Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС); № 2012117863/08 ; заявл. 27.04.2012; опубл. 27.02.2013.- 2 с.

81. Пат. 2546577 Российская Федерация, МПК Б61Ь25/00. Автоматизированная система ведения и анализа графика движения [Текст] / Блинкова С.А., Гаранин М.А. ; заявитель и патентообладатель Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС) ; № 2013128152/08 ; заявл. 19.06.2013; опубл. 10.04.2015, Бюл.№36.- 8 с.

82. Блинкова, С.А. Программно-технологический комплекс расчета энергообеспеченности участков железных дорог для скоростного и высокоскоростного движения/ С.А. Блинкова // Наука и образование транспорту: Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции. - Самара; Оренбург: СамГУПС, 2011. - С. 112.

83. Гаранин, М.А. Использование данных о токовых нагрузках фидеров контактной сети для проверки адекватности модели системы тягового электроснабжения / М.А. Гаранин, С.А. Блинкова // Вестник РГУПС. - 2013. - № 2(50). - С. 7.

84. Гаранин, М.А. Проверка адекватности модели системы тягового электроснабжения / М.А. Гаранин, С.А. Блинкова // Сборник трудов Международной научно - технической конференции имени Леонардо да Винчи. - Берлин: Wissenschaftliche Welt e. V.,2013. - С. 49.

85. Чхартишвили, Г.С. Идентификация динамических объектов. Автоматическое управление / Г.С. Чхартишвили, В.И. Доценко. - М.:МЭИ, 1980. - 40с.

86. Блинкова, С.А. Повышение адекватности модели системы тягового электроснабжения / С.А. Блинкова // Электрификация и развитие инфраструктуры энергообеспечения тяги поездов скоростного и высокоскоростного ж. д. транспорта: Материалы седьмого международного симпозиума. «Eltrans 2013». - СПб. : ПГУПС, 2013. - С. 16.

87. Гаранин, М.А. Модель для расчета энергообеспеченности перевозочного процесса повышенной точности / М.А. Гаранин, С.А. Блинкова, Д.А. Никоноров // Наука и образование транспорту: Материалы V Международной научно-практической конференции. - Самара: СамГУПС, 2012 - С. 149.

88. Корн, Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн. - М., 1974. - 832 с.

89. Боровиков, В.П. Нейронные сети. STATISTICA Neural Networks: Методология и технологии современного анализа данных / Под редакцией В.П. Боровикова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008. - 392 с.

90. Хайкин, С. Нейронные сети: полный курс. / С. Хайкин. - 2 е изд., испр. : Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. - 1104 с.

91. Гаранин, М.А. Выбор мероприятия по усилению системы тягового электроснабжения / М.А. Гаранин, С.А. Блинкова // Наука и образование транспорту: Материалы VI Международной научно-практической конференции - Самара: СамГУПС, 2013 - С. 235.

92. Гапанович, В.А. Управление ресурсами, рисками и надежностью объектов железнодорожного транспорта на всех этапах жизненного цикла / В.А. Гапанович// Ж. д. трансп. - 2012. - №10. - С. 16.

93. Методика расчета показателей надежности и безопасности контактной сети: утв. старшим вице президентом ОАО «РЖД» 23.07.2012. - 61 с.

94. ГОСТ Р 32192-2013 Надежность в железнодорожной технике. Основные термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2013. - 43 с.

95. ГОСТ Р 54505-2011 Безопасность функциональная. Управление рисками на железнодорожном транспорте. - М.: Стандартинформ, 2011. - 54 с.

96. Методика оценки рисков для контактной сети: утв. старшим вице-президентом ОАО «РЖД» 15.11.2012. - 40 с.

97. Методика оценки остаточного ресурса по видам основных средств в хозяйстве электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД»: утв. старшим вице-президентом ОАО «РЖД» 21.07.2014. - 93 с.

98. Гаранин, М.А. Оценка энергообеспеченности участков железной дороги / М.А. Гаранин, С.А. Блинкова // Наука и образование транспорту: Материалы VII Международной научно практической конференции - Самара : СамГУПС, 2014 -С. 211.

99. Программа для расчета системы тягового электроснабжения «Esnew-2». Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2015611651 [Текст] / М.А. Гаранин, Е.В. Добрынин, С.А. Блинкова; заявитель и патентообладатель СамГУПС. - опубл. 03.02.2015.

100. Добрынин, Е.В. Оперативный контроль и прогнозирование показателей нагрузочной способности системы тягового электроснабжения: автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук : 05.22.07 / Добрынин Евгений Викторович. - Самара, 2005. - 16 с.

101. Программа для расчета системы тягового электроснабжения «Esnew-1.1». Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2004612461 [Текст] / А.Н. Митрофанов, М.А. Гаранин, Е.В. Добрынин; заявитель и патентообладатель СамГАПС. - опубл. 05.11.04.

102. ГОСТ 14209-97 Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. Межгосударственный стандарт. - Украина : ОАО "ВИТ", 1997. - 76 с.

103. Положение о порядке определения и возмещения материального ущерба при повреждении объектов инфраструктура: утв. начальником ЦДИ 26.03.2013 №ЦДИ/82р. - 18 с.