4.2. Принцип методов расчета по заданному графику движения поездов
Методы расчета, основанные на использовании графика движения поездов и кривых потребляемых токов, полученных по результатам тяговых расчетов, начали создаваться еще в конце XIX в., сведения о них приведены в работе 1.
Известен график движения поездов и кривые потребляемого ими тока (рис. 4.4). Рассматривается конкретный отрезок времени Т. Это время делится на небольшие интервалы t, в пределах которых принимается, что поезда неподвижны.
Для каждого интервала времени составляется мгновенная схема и определяются числовые значения показателей (токи фидеров, потери напряжения, мощности).
По результатам расчета всех интервалов строится хронологический график изменения показателей, в котором учитывается фактор движения поездов. Чем меньше интервал времени между сечениями, тем точнее результаты. Однако бесконечно большое число сечений получить нельзя, поэтому всегда будут ошибки, которые возникают за счет того, что при равномерном сечении, т. е. при постоянном интервале t теряются моменты, когда изменяется нагрузка. Это легко устраняется, если сечения графика движения поездов выполнять с учетом характера изменений нагрузки.
Рис. 4.4. Кривая потребляемого тока и график движения поездов
К этой группе методов можно отнести методы равномерного сечения графика движения поездов, характерных сечений графика движения поездов, моментов инерции, непрерывного исследования графика движения поездов, расчета нагрузки тяговой подстанции по кривым расхода электрической энергии.
Основной сложностью в использовании методов расчета приведенной выше группы была трудоемкость, однако наличие вычислительной техники позволило устранить этот недостаток.
4.3. Принцип методов расчета по средним размерам движения поездов
Методы расчета по средним размерам движения поездов создавались и развивались в 20-е гг. прошлого столетия Бизакре, В. А. Шевалиным, А. Б. Лебедевым, описаны они в источнике 1 и др.
Для данной группы методов характерно то, что расчет ведется для среднего числа поездов за рассматриваемый отрезок времени (обычно сутки), т. е. без учета неизбежной во время эксплуатации неравномерности движения поездов.
Зависимость основных электрических величин, определяемых при расчете системы электроснабжения, от схемы питания тяговой сети наиболее наглядно можно показать методом подвижных нагрузок.
В этом методе действительные поездные токи заменены постоянными нагрузками, движущимися с неизменной скоростью на равных и постоянных расстояниях друг от друга. Величина самой нагрузки принимается равной среднему току поезда за рассматриваемый период. Масса поезда каждого направления принимается одинаковой.
Показатели системы тягового электроснабжения могут быть получены также методом равномерно распределенной нагрузки.
В этом случае переменная по величине и месту расположения нагрузка заменяется равномерно распределенной. Величина равномерно распределенной нагрузки, приходящейся на единицу длины (так называемая удельная нагрузка), выбирается такой, чтобы общая нагрузка на линии оставалась равной по величине действительной.
Удельная нагрузка i может быть определена:
по среднему току поезда –
|
|
(4.15) |
,
где Incp – средний ток поезда; ncp – среднее число поездов, находящихся в зоне питания; l – длина фидерной зоны (зоны питания);
по расходу электрической энергии в зоне питания –
|
|
(4.16) |
,
где W – расход электрической энергии на фидерной зоне (зоне питания) за расчетный период; U – расчетное напряжение тяговой сети; Т – расчетный период.
Зная удельную нагрузку, определяют среднюю нагрузку фидера и подстанции, потери напряжения и мощности.
Описанный метод также не учитывает колебания числа поездов. Отсюда не представляется возможным определять кратковременные значения (максимальные и минимальные) расчетных величин. Результаты расчетов этом случае будут заниженными.
Следовательно, использование методов расчета по средним размерам движения поездов возможно для решения задач, не требующих большой точности.
К этой группе методов можно отнести методы подвижных нагрузок, равномерно распределенной нагрузки, расчета по эпюрам средних нагрузок, а также метод, позволяющий выполнять расчет тяговых сетей на основе заданных размеров движения.
Исходными данными для расчета системы электроснабжения являются значения токов поездов, которые задаются кривыми тягового тока. Эти токи зависят от многих факторов, в том числе от распределения числа поездов в фидерной зоне, которое можно получить, применяя общие положения теории вероятности.