6.6. Методы энергооптимизации оптимизации скорости движения поезда.

Наиболее простым методом оптимизации графика движения поездов с точки зрения расхода электроэнергии является усреднение скорости движения на отдельных участках. Сущность этого метода заключается в перераспределении технических скоростей на перегонах внутри участка при сохранении средней технической скорости на участке в целом.

Для перераспределения технических скоростей по перегонам внутри участка обращения необходимо определить станции, изменение времени проследования которых за счет изменения технических скоростей, может привести к сбоям в графике движения. Такими станциями могут быть станции, по которым осуществляется оборот электропоездов, имеются примыкания других линий, а так же станции, расположенные на границах отделений железной дороги. На однопутных участках такими станциями являются все станции и разъезды.

Метод является "идеальным" для пассажирских и грузовых поездов, следующих без остановок, так как требует минимума вычислений, которые могут выполняться непосредственно машинистом в процессе ведения поезда. К недостаткам метода следует отнести:

• невозможность применения в том случае, если на отдельных перегонах участка имеются ограничения скорости движения ниже среднетехнической скорости на участке;

• ограничение применения в пригородном движении, так как на коротких перегонах может оказаться невозможным выполнение среднетехнической скорости движения.

В качестве еще одного метода следует отметить метод постоянства первой производной от расхода электроэнергии. Сущность метода заключается в том, что минимум расхода электроэнергии для какого либо участка будет обеспечен при поддержании на данном участке постоянной величины первой производной от расхода электроэнергии.

Данный метод позволяет выбрать время хода по отдельным перегонам участка, но требует достаточно большого объема предварительных расчетов:

1. На основании тяговых расчетов строятся зависимости удельного расхода электроэнергии от времени хода для всех перегонов участка;

2. На основании полученных данных строятся зависимости первой производной удельного расхода электроэнергии по времени для каждого перегона рассматриваемого участка. Зависимости строятся на одном графике. Построение производится следующим образом:

• выбираются одинаковые значения производных для всех перегонов участка – ;

• д ля построения кривых необходимо вычислить время t₁, t₂, …, t_n, соответствующее выбранному значению . Предположим, что для перегона АБ значению соответствует время t_АБ i, перегону БВ – t_БВ i и т.д. В этом случае t_1 i = t_АБ i; t_2 i = t_АБ i + t_АБ i и т.д.

3. По суммарному времени хода поезда по участку Т_х выбираются времена хода по отдельным перегонам участка t_i.

7. Нагревание тд.

7.1. Необходимость проверки тд на нагревание.

В процессе преобразования электрической энергии в механическую в электрооборудовании ЭПС неизбежны потери энергии на активных сопротивлениях обмоток, и, как следствие этого, нагревание этого оборудования. Применительно к ЭПС проверку нагрева необходимо проводить для ТД, сглаживающих реакторов и тяговых трансформаторов, т.к. их отказ в пути следования приведет к отказу электровоза в целом и сбою движения на всем участке.

Проверку нагревания производят для наиболее тяжелых условий работы:

• для электровозной тяги – движение с поездом наибольшей массы по перегону с наиболее тяжелым профилем;

• для моторвагонной тяги – движение на участке с наименьшими расстояниями между остановочными пунктами при наиболее жестком графике движения и наибольшей населенности вагонов.

Наиболее уязвимым элементом электрооборудования ЭПС по нагреванию является коллекторный ТД. Поэтому в дальнейшем вопросы расчета нагревания будем рассматривать применительно к нему.

К ривая зависимости допустимой по нагреванию мощности ТД от времени имеет форму гиперболы (кривая 1) при условии, что ТД работает при неизменной температуре окружающего воздуха. При t   кривая Р(t) асимптотически стремится к значению Р_ – мощности, при которой наступает тепловое равновесие (все выделяемое тепло полностью отдается в окружающую среду). При такой мощности ТД может работать бесконечно долго без превышения допустимой температуры обмоток.

Прямая 4 ограничивает кривую P(t) наибольшим допустимым значением Р_max. Превышение этого значения приведет к перегреву ТД и повреждению его элементов (обугливание изоляции обмоток или выплавление петушков коллектора).

Для ТД последовательного возбуждения имеется еще ограничение по минимальной мощности Р_min, величина которой определяется максимально допустимой частотой вращения якоря ТД (в противном случае произойдет механическое разрушение якоря).

Если усилить вентиляцию ТД, тем самым увеличив его теплоотдачу, то значение Р_ возрастет (кривая 2). Но величина Р_max при этом не изменится. Для увеличения времени работы ТД с мощностью, равной Р_max, необходимо увеличить теплоемкость ТД (при той же теплоотдаче), т.е. изменить свойства материала из которого изготовлен ТД. Величина Р_ при этом не изменяется (кривая 3).

Согласно ГОСТ 2582-81 тяговые электрические машины предназначены для работы в диапазоне температур от –50 до +40С на высоте до 1200 м над уровнем моря. При проверке на нагревание для обмоток ТД принимают условную температуру окружающей среды +25С. Превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды должно быть меньше значений, оговариваемых в ГОСТ 2582-81 (по классам нагревостойкости изоляции) и ГОСТ 12.1.017-80 (условия противопожарной безопасности).

Для ТД продолжительные режимы работы устанавливаются для наименьшего и наибольшего допускаемых напряжений при номинальной мощности и частоте вращения; кратковременные режимы – для 15, 30, 40, 60 и 90 минут.