6.3. Статистические методы определения расхода электроэнергии.

Статистические методы определения расхода электроэнергии на движение поезда применяются лишь для нормирования расхода электроэнергии на какой либо промежуток времени (сутки, месяц, год). Основываясь на методах математической статистики такие методы дают лишь математическое ожидание расхода электроэнергии.

Обработав значительное количество исходных данных можно получить частные аналитические зависимости удельного расхода электроэнергии от случайных факторов таких как техническая скорость, нагрузка на ось вагона веса поезда, его загрузки и т.д. Имея математическое описание таких частных зависимостей можно прогнозировать как будет изменяться расход электроэнергии при изменении одного или нескольких внешних с лучайных факторов.

Разновидностью статистических методов является базовый метод планирования расхода электроэнергии. Этот метод основан на использовании энергетического паспорта локомотива. Базовая норма определяется для движения поезда, состоящего из однотипных равномерно загруженных вагонов с постоянной скоростью по участку, имеющему такую же длину, что и рассматриваемый, но с нулевым уклоном. Т.е. за базовый расход принимаются затраты на преодоление основного сопротивления движению. Учет реальных характеристик участка производится с помощью многочисленных поправочных коэффициентов:

.

6.4. Факторы, влияющие на расход электроэнергии.

Полный расход электроэнергии при движении поезда по перегону складывается из затрат энергии на:

0. преодоление сил сопротивления движению основного;

1. преодоление сил сопротивления движению дополнительного;

2. собственные нужды;

3. потери при пуске;

4. потери в ТД и преобразовательных установках (если таковые имеются);

5. потери в тормозах.

А = А_w + А_сн + А_п + А_тд + А_т.

Все перечисленные составляющие и являются факторами, влияющими на расход электроэнергии при движении поезда по перегону. Рассмотрим подробнее влияние каждого из них.

Основное сопротивление движению складывается из сопротивления движению в узлах трения, качения колес по рельсам (от скорости практически не зависят) и аэродинамического сопротивления (имеет квадратичную зависимость от скорости). Для уменьшения первых двух составляющих основного сопротивления движению необходимо следить за состоянием узлов трения и использовать тяжелые типы верхнего строения пути. В грузовом движении важно следить за загрузкой вагонов, т.к. сопротивление движению обратно пропорционально нагрузке на ось.

Для уменьшения аэродинамического сопротивления движению с одной стороны надо уменьшать скорость движения, но т.к. график движения является законом, следовательно, уменьшение аэродинамического сопротивления возможно подбором рациональных режимов движения, исключающих подтормаживания, а, следовательно, и движение с повышенными скоростями. В грузовом движении следует следить за правильным формированием поездов. При проектировании нового ПС, особенно для скоростного движения возможно уменьшение аэродинамического сопротивления движению за счет обтекаемой формы ПС.

Кроме основного сопротивления движению существует еще и дополнительное – от уклонов и кривых, на преодоление которого так же затрачивается энергия. На существующих линиях снижение затрат электроэнергии возможно за счет организационных мероприятий:

• выбор рациональных режимов движения, исключающих лишние подтормаживания на спусках и перед кривыми участками пути (при наличии ограничения скорости);

• смазка боковой поверхности головки рельса в кривых (не только уменьшает затраты электроэнергии, но и уменьшает износ рельсов и гребней бандажей КП).

При проектировании новых линий возможно уменьшение дополнительно сопротивления движению за счет увеличения радиусов кривых. При проектировании линий метрополитена возможен выбор профиля перегона с точки зрения рационального расхода электроэнергии на движение.

Расход электроэнергии на собственные нужды, по сравнению с затратами на тягу, крайне мал, но даже здесь имеются резервы. Для уменьшения затрат на работу компрессоров необходимо следить за плотностью пневматических магистралей поезда. Для уменьшения расхода воздуха следует избегать лишних торможений, а, следовательно, выбирать рациональные режимы движения. Возможно регулировать скорость вращения вентиляторов в зависимости от температуры обмоток ТД. Затраты на отопление существенны только в пассажирском движении (при температуре воздуха ниже 20С на электропоездах затраты на отопление могут достигать 25% от затрат на тягу). Для уменьшения затрат на отопление вагонов необходимо следить за их теплоизоляцией и применять терморегуляторы (желательно непрерывного действия).

Пусковые потери для ЭПС с классической системой регулирования напряжения на ТД зависят от времени нахождения на реостатных позициях и квадрата тока. При разгоне с большими токами уменьшается время нахождения на реостатных позициях, но потери растут в квадратичной зависимости от тока, следовательно, они увеличиваются. Кроме этого пусковые потери зависят от числа соединений ТД при пуске (чем больше соединений, тем меньше процент пусковых потерь). Пусковые потери на ЭПС с плавным регулированием напряжения зависят от характеристик используемого преобразователя.

Потери в ТД и преобразователях зависят от режима их работы – следовательно, для их снижения, необходимо выбирать режим работы с максимальным КПД.

Потери в тормозах зависят от скорости начала торможения. Следовательно, существует как минимум два способа для их снижения:

• выбор рационального режима движения, обеспечивающего минимальную скорость начала торможения;

• использование рекуперативного торможения.

Применительно к перегонам, которые возможно пройти за одно подключение ТД возможно снижение потерь в тормозах за счет повышения пускового ускорения.

При наличии ограничений скорости на перегоне происходит увеличение всех составляющих расхода электроэнергии (при сохранении времени хода на прежнем уровне). Уменьшение влияния ограничений на расход электроэнергии необходим рациональный выбор режимов движения поезда при нагоне опозданий, вызванных ограничениями скорости.