4.3 Определение расхода электроэнергии на движение поезда

Согласно (4.2)

А_эпс = А_т + А_сн – А_рек,

где А_т – электроэнергия, расходуемая тяговыми двигателями ЭПС на

движение поезда и определяемая значением напряжения u_кс в кон-

тактной сети и величиной тока i_эт, потребляемого ЭПС из

контактной сети:

А_т i_эт ∙dt. (4.22)

При расчетах принимают: u_кс = U_ксн:

– для ЭПС постоянного тока: U_ксн = 3000 В.

– для ЭПС переменного тока: U_ксн = 25000 В.

Тогда

А_т i_эт ∙dt. (4.23)

Аналогично для режима рекуперации:

. (4.24)

Но здесь:

– для ЭПС постоянного тока: U_кср = 1,1∙U_ксн = 3300 В,

– для ЭПС переменного тока: U_кср = U_ксн = 25000 В.

Увеличение расчетного напряжения в контактной сети при рекуперации для ЭПС постоянного тока связано с потерями части электроэнергии при передаче ее по тяговой сети.

Учитывая, что в тяговых расчетах при построении кривых движения поезда v(s) и t(s) фиксируются все режимы работы электровоза, то можно построить кривые потребляемого из контактной сети тока электровоза I_эт(s) в режиме тяги и отдаваемого в контактную сеть при рекуперации I_эр(s).

Тогда для режима тяги:

А_{т эт.ср}·∆t_i)/60, кВт∙ч, (4.25)

где ∆t_i, мин – интервал времени между двумя смежными изменениями

режима работы электровоза;

I_эт.ср.i – среднее значение тока электровоза в интервале времени ∆t_i,

I_эт.ср.i = (I_эт.i + I_эт.i+1)/2. (4.26)

Аналогично для рекуперации:

, кВт·ч. (4.27)

Расход электроэнергии на собственные нужды ЭПС определяется так:

, (4.28)

где а_сн – удельный расход электроэнергии на собственные нужды

ЭПС, кВт∙ч/мин; определяется по [1], с.41;

Т_уч – время работы поезда на участке, мин.

4.4 Снижение расхода электроэнергии на движение поезда

4.4.1 Постановка задачи

В соответствии с рассмотренной энергетической диаграммой движения поезда снижение удельного расхода электроэнергии на тягу поездов связано с решением следующих трех проблем:

а) со снижением расхода электроэнергии непосредственно на тягу поезда;

б) с уменьшением потерь электроэнергии на ЭПС и в тяговой сети;

в) с наиболее эффективным использованием кинетической энергии движения поезда.

Решение этих проблем может быть достигнуто:

- с помощью использования технических средств;

- выбором рациональных режимов ведения поезда;

- рациональной организацией движения поездов.

4.4.2 Использование технических средств:

а) Содержание подвижного состава и пути в хорошем техническом состоянии.

Это позволит уменьшить основное удельное сопротивление движению поезда, а значит и удельный расход электроэнергии. Уменьшение числа предупреждений по ограничению скорости движения существенно уменьшает расход электроэнергии: выполнение одного предупреждения обходится в среднем в 200 кВт∙ч.

б) Применение на ЭПС силовых полупроводниковых преобразователей для регулирования напряжения ТЭД и автоматизации процессов пуска и электрического торможения.

в) Оборудование ЭПС системами рекуперативного торможения.

4.4.3 Выбор рациональных режимов ведения поезда

Под рациональным режимом ведения поезда понимается режим, позволяющий получить минимальный расход электроэнергии при выполнении заданного перегонного времени хода (при условии, что оно больше минимально возможного).

К таким режимам относятся:

а) пуск с наибольшим ускорением и торможение с наибольшим замедлением;

б) работа на наивысших позициях регулирования напряжения ТЭД с использованием ослабления возбуждения – это позволит работать ЭПС с наивысшим к.п.д.;

в) вождение тяжеловесных поездов – здесь удельный расход электроэнергии снижется за счет уменьшения основного удельного сопротивления движению поезда, за счет работы с наивысшим к.п.д. и за счет уменьшения доли массы электровоза в массе всего поезда;

г) наибольшим использованием кинетической энергии движения поезда:

– за счет набора наивысшей скорости движения поезда перед подъемами;

– за счет максимального исключения подтормаживания на вредных спусках путем выбора наименьшей скорости выхода на вредный спуск;

– наибольшим применением рекуперации;

д) выполнение заданного перегонного времени хода при максимальном использовании допустимых скоростей движения на легких элементах профиля пути и возможно меньшим на тяжелых элементах профиля пути.

4.4.4 Рациональная организация движения поездов

Задача поездных диспетчеров – четкая организация движения поездов с наименьшим числом стоянок на промежуточных станциях, полное информирование машинистов о предполагаемом пропуске поездов, исключения стоянок перед «красным» сигналом, высадки рабочих на участке и т.д. Например, одна стоянка перед «красным» светофором обходится примерно в 200 кВт∙ч дополнительной электроэнергии. При этом выбивается из графика 10…15 поездов с потерей до 2500 кВт∙ч электроэнергии.