Энергосберегающие режимы управления движением поездов метрополитенов

Анализ энергосберегающих технологий эксплуатации подвижного состава метрополитенов. Исследование пассажиропотоков по направлению проектной линии метрополитена. Математическая модель удельного расхода электроэнергии на тягу поезда по линии метрополитена.

Рубрика Транспорт
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 07.04.2021
Размер файла 1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

23,83

Расход э/э на тягу, кВт·ч

27,45

Рис. 3.8. Режимы движения подвижного состава по перегону.

Перегон ст. «Площадь Революции» ст. «Вокзальная» Длина перегона от ст. «Площадь Революции» до ст. «Вокзальная» составляет 1300 м. Эквивалентный по расходу энергии уклон составляет ‰.

Параметры движения 4-х вагонного подвижного состава для данного перегона и расход электроэнергии на тягу поездов представлен в табл. 3.14. - 3.15.

Таблица 3.14. Параметры движения метропоезда по перегону от ст. «Площадь революции» до ст. «Вокзальная».

Режим движения

Параметры движения

Режим движения

Параметры движения

Ss, м.

St, сек.

Ss, м.

St, сек.

Разгон (тяга) до 30 км/ч

73,9

17,31

Разгон (тяга) до 40 км/ч

129,9

22,89

Выбег

1181,3

161,7

Выбег

1107,6

107,5

Торможение

44,8

5,2

Торможение

62,5

7,1

Итого:

1300

184,21

Итого:

1300

137,5

Расход э/э на тягу, кВт·ч

15,03

Расход э/э на тягу, кВт·ч

18,76

Таблица 3.15. Параметры движения метропоезда по перегону от ст. «Площадь революции» до ст. «Вокзальная»

Режим движения

Параметры движения

Режим движения

Параметры движения

Ss, м.

St, сек.

Ss, м.

St, сек.

Разгон (тяга) до 50 км/ч

200,7

28,37

Разгон (тяга) до 60 км/ч

285,8

33,77

Выбег

1011,6

75,9

Выбег

883

56

Торможение

87,7

10,1

Торможение

131,2

17,3

Итого:

1300

114,4

Итого:

1300

107,1

Расход э/э на тягу, кВт·ч

24,11

Расход э/э на тягу, кВт·ч

27,56

Рис.3.9. Режимы движения подвижного состава по перегону.

Перегон ст. «Вокзальная» ст. «ул. Копылова» Длина перегона от ст. «Вокзальная» до ст. «ул. Копылова» составляет 2380 м. Эквивалентный по расходу энергии уклон составляет ‰.

Параметры движения 4-х вагонного подвижного состава для данного перегона и расход электроэнергии на тягу поездов представлен в табл. 3.16.-3.17.

Таблица 3.16. Параметры движения метропоезда по перегону от ст. «Вокзальная» до ст. «ул. Копылова»

Режим движения

Параметры движения

Режим движения

Параметры движения

Ss, м.

St, сек.

Ss, м.

St, сек.

Разгон (тяга)

2335,2

210,17

Разгон (тяга)

2317,5

166,8

Торможение

44,8

5,2

Торможение

62,5

7,1

Итого:

2380

215,37

Итого:

2380

173,9

Расход э/э на тягу, кВт·ч

58,84

Расход э/э на тягу, кВт·ч

62,66

Таблица 3.17. Параметры движения метропоезда по перегону от ст. «Вокзальная» до ст. «ул. Копылова»

Режим движения

Параметры движения

Ss, м.

St, сек.

Разгон (тяга)

2248,6

134,92

Торможение

131,4

13,2

Итого:

2380

148,12

Расход э/э на тягу, кВт·ч

71,98

Рис.3.10. Режимы движения подвижного состава по перегону.

Перегон ст. «ул. Копылова» ст. «Высотная» Длина перегона от ст. «ул. Копылова» до ст. «Высотная» составляет 2380 м. Эквивалентный по расходу энергии уклон составляет ‰.

Параметры движения 4-х вагонного подвижного состава для данного перегона и расход электроэнергии на тягу поездов представлен в табл. 4.18.-4.20.

Таблица 3.18. Параметры движения метропоезда по перегону от ст. «ул. Копылова» до ст. «Высотная»

Режим движения

Параметры движения

Ss, м.

St, сек.

Разгон (тяга) до 40 км/ч

297,9

39,63

Выбег

2034,3

195,25

Торможение

47,8

6,3

Итого:

2380

241,2

Расход э/э на тягу, кВт·ч

32,7

Таблица 3.19. Параметры движения метропоезда по перегону от ст. «ул. Копылова» до ст. «Высотная»

Режим движения

Параметры движения

Режим движения

Параметры движения

Ss, м.

St, сек.

Ss, м.

St, сек.

Разгон (тяга) до 50 км/ч

324,3

40,69

Разгон (тяга) до 60 км/ч

456

44,57

Выбег

1981,5

150,18

Выбег

1792,2

112,21

Торможение

74,2

9,4

Торможение

131,8

16,7

Итого:

2380

200,27

Итого:

2380

173,48

Расход э/э на тягу, кВт·ч

34,92

Расход э/э на тягу, кВт·ч

38,81

Таблица 3.20. Параметры движения метропоезда по перегону от ст. «ул. Копылова» до ст. «Высотная»

Режим движения

Параметры движения

Ss, м.

St, сек.

Разгон (тяга) до 70 км/ч

582,8

49,67

Выбег

1704

90,88

Торможение

147,2

22,1

Итого:

2380

162,65

Расход э/э на тягу, кВт·ч

41,26

Из приведенных таблиц можно видеть, что каждый режим движения метропоезда сопровождается разным временем движения по перегону, а также различным расходом электроэнергии на тягу поездов.

Кривые движения для различных режимов движения подвижного состава для перегона от станции «ул. Копылова» до станции «Высотная» представлены на рис. 3.11.

Рис.3.11. Режимы движения подвижного состава по перегону.

Режим управления движением поезда по линии Красноярского метрополитена при средней эксплуатационной скорости V=30 км/ч представлен в табл. 3.21.

Таблица 3.21.

№ Перегона

Наименование перегона

Длина перегона, м

Время хода по перегону, с

Расход э/э на тягу, кВт*ч

1

ст. «Высотная» - ст. «ул. Копылова»

2380

260,81

14,28

2

«ул. Копылова» ст. «Вокзальная»

2380

209,49

11,95

3

ст. «Вокзальная» ст. «Площадь революции»

1300

166,56

13,77

4

ст. «Площадь революции» ст. «Проспект Мира»

940

147

14,48

5

ст. «Проспект Мира» ст. «Площадь революции»

940

115,7

14,67

6

«Площадь Революции» ст. «Вокзальная»

1300

184,21

15,03

7

Перегон ст. «Вокзальная» ст. «ул. Копылова»

2380

215,37

58,84

8

ст. «ул. Копылова» ст. «Высотная»

2380

200,27

34,92

Время движения с учетом стоянок Т=28,324 мин.

Суммарный расход электроэнергии на тягу А=177,94 кВт*ч

Режим управления движением поезда по линии Красноярского метрополитена при средней эксплуатационной скорости V=35 км/ч представлен в табл. 3.22.

Таблица 3.22.

№ Перегона

Наименование перегона

Длина перегона, м

Время хода по перегону, с

Расход э/э на тягу, кВт*ч

1

ст. «Высотная» - ст. «ул. Копылова»

2380

193,4

23,4

2

«ул. Копылова» ст. «Вокзальная»

2380

193,92

16,59

3

ст. «Вокзальная» ст. «Площадь революции»

1300

130

19,09

4

ст. «Площадь революции» ст. «Проспект Мира»

940

90,21

24,02

5

ст. «Проспект Мира» ст. «Площадь революции»

940

88,74

24,11

6

«Площадь Революции» ст. «Вокзальная»

1300

114,4

27,56

7

Перегон ст. «Вокзальная» ст. «ул. Копылова»

2380

173,48

62,66

8

ст. «ул. Копылова» ст. «Высотная»

2380

200,27

38,81

Время движения с учетом стоянок Т=22,75 мин.

Суммарный расход электроэнергии на тягу А=236,24 кВт*ч

Режим управления движением поезда по линии Красноярского метрополитена при средней эксплуатационной скорости V=40 км/ч представлен в табл. 3.23

Таблица 3.23.

№ Перегона

Наименование перегона

Длина перегона, м

Время хода по перегону, с

Расход э/э на тягу, кВт*ч

1

ст. «Высотная» - ст. «ул. Копылова»

2380

155,45

32,25

2

«ул. Копылова» ст. «Вокзальная»

2380

209,7

18,89

3

ст. «Вокзальная» ст. «Площадь революции»

1300

104

27,86

4

ст. «Площадь Революции» ст. «Проспект Мира»

940

81,85

27,38

5

ст. «Проспект Мира» ст. «Площадь революции»

940

81,15

27,45

6

«Площадь Революции» ст. «Вокзальная»

1300

107,1

27,56

7

Перегон ст. «Вокзальная» ст. «ул. Копылова»

2380

148,12

71,98

8

ст. «ул. Копылова» ст. «Высотная»

2380

162,65

41,26

Время движения с учетом стоянок Т=20,5 мин.

Суммарный расход электроэнергии на тягу А=274,63кВт*ч

Тяговые расчеты показали, что увеличение скорости движения по перегонам приведет к росту расхода электрической энергии на тягу поездов.

Проведенные автором тяговые расчеты показали: чем больше скорость движения по перегонам, тем больше расход электрической энергии на тягу поезда.

Чтобы удовлетворить сложившийся на сегодняшний день пассажиропоток по направлению проектной первой линии Красноярского метрополитена необходимо: либо увеличить эксплуатационную скорость до 40 км/ч, либо увеличить количество подвижного состава. Однако, последнее резко увеличит расход электроэнергии на тягу поездов.

Следовательно, целесообразно эксплуатировать проектный Красноярский метрополитен с эксплуатационной скоростью равной 40 км/ч.

3.3 Аналитическая зависимость удельного расхода электроэнергии на тягу метропоезда от параметров пути, подвижного состава и скорости движения по участку

В соответствии с теорией электрической тяги [54,55] удельный расход электроэнергии на участке пути протяженностью S и эквивалентным по сопротивлению движению уклоном iэкв определяется следующим образом.

Электрическая энергия, подведенная к тяговым двигателям, преобразуется в механическую. Эта работа Aдв, Дж, равна сумме работ, затрачиваемых на преодоление всех сопротивлений движению и накоплению кинетической энергии поезда [54,55]:

(3.20)

где sток - путь, км, пройденный поездом от начала перегона до пункта, в котором в последний раз отключаются тяговые двигатели; mп - приведенная масса поезда, т; vв - скорость в момент выключения тока перед торможением для остановки поезда, км/ч.

После отключения тяговых двигателей за время пробега скорость снижается с vв до значения vT , соответствующего моменту начала торможения. Благодаря этому за счет уменьшения кинетической энергии поезда преодолеваются силы сопротивления на пути выбега sв . Уравнение энергетического баланса за период выбега имеет следующий вид [54,55]:

(3.21)

Подставляя в выражение (3.20) значение величины из формулы (3.21), получим, Дж:

(3.22)

Учитывая, что sток + sв = sп - sТ , где sТ - путь торможения , км, формуле (3.20) можно придать следующий вид, Дж:

(3.23)

Первый член этой формулы представляет собой энергию, затраченную на преодоление сопротивлений движению поезда на всем перегоне, а остальные члены - потери в тормозах при остановке поезда. Как следует из формулы, эти потери равны кинетической энергии поезда в момент начала торможения за вычетом работы сил сопротивлений движению на тормозном пути.

Чтобы упростить формулу (3.23), необходимо ввести в нее эквивалентный по расходу энергии уклон iэкв. Эквивалентным по расходу энергии уклоном называют такой неизменный вдоль всего участка уклон, на котором составляющие расхода энергии, зависящие от профиля пути, т.е. энергия, затрачиваемая на преодоление сопротивления движению от уклонов и кривых, и потери в тормозах при подтормаживаниях на спусках, равны сумме тех же составляющих при движении по реальному профилю [38,54,141].

Кроме того, заменим в формуле (3.23) переменное, зависящее от скорости основное сопротивление движению w0, его средним по всему перегону значением wcp и основное сопротивление движению на тормозном пути также его средним значением, которое обозначим wT. Эти значения wcp и wT должны быть взяты средними не по времени и не по скорости, а по пути, т.е.

и (3.24)

Движение за период нормального остановочного торможения вполне допустимо принять равномерно замедленным с некоторым средним значением, При этом условии тормозной путь sT, км, может быть представлен, как:

sT = (3.25)

Заменяя в формуле (3.20) w0 и I их средним и эквивалентным значениями, учитывая выражение (3.22), а также то, что mп= , получим, Дж [54]:

(3.26)

Где = iэкв ; =iT; iT - средний уклон на тормозном пути.

Чтобы определить количество электрической энергии, подведенной к тяговым двигателям, следует разделить выражение (3.26) на средний к. п. д. двигателей и тяговых передач. При системах электрической тяги с преобразователями на электроподвижном составе необходимо определять количество энергии, подведенной к преобразователю, для чего надо разделить Адв на произведение , где , средний к. п. д. преобразовательного агрегата. Подобный способ учета потерь в двигателях и преобразователях может быть признан допустимым, так как в пределах рабочей части характеристик к. п. д. изменяется не очень значительно.

Потери энергии в двигателе и преобразователе

(3.27)

где =

Для того чтобы получить общий расход энергии на движение поезда, следует учесть еще и потери в пусковых устройствах. При реостатно-контакторном управлении электроподвижным составом постоянного тока потери в пусковых устройствах равны полезной работе, совершенной тяговыми двигателями во вовремя пуска, умноженной на коэффициент kп пусковых потерь.

Полезная работа двигателей за период пуска складывается из работы сил сопротивления движению на пути пуска поезда и его кинетической энергии в конце пуска. Следовательно, потери Aп на один пуск, Дж:

(3.28)

где vп - скорость в конце пуска, км/ч; sп - путь, пройденный поездом в пусковой период, км.

Заменяя переменное основное сопротивление движению его средним значением wп за время пуска, действительный уклон - средним iп за период пуска и принимая движение за время пуска равномерно ускоренным а следовательно, получим:

(3.29)

Где wiп = iп.

После деления Адв на к. п. д. и прибавления пусковых потерь получим следующую формулу для определения общего расхода энергии А, Дж, на прохождение поездом массой m перегона длиной sпер км:

(3.30)

Для определения расхода энергии на участке протяжением s, км с несколькими перегонами средней длиной Sпер следует умножить правую часть выражения (3.30) на s/sпер. Удельный расход энергии Aуд, , равен расходу энергии А, который определяется по формуле (3.30), деленному на msпер и дополнительно (для перевода джоулей в ватт-часы) на 3600. [54]

(3.31)

Коэффициент 10,7/10 6 представляет собой величину .

Вторые составляющие в квадратных скобках формул (3.30) и (3.31), выражающие работу сил сопротивления движению на тормозном пути и пусковых путях, относительно невелики, так как эти пути малы по сравнению с общей длиной перегона [54], в данном случае - проектной длиной первой линии Красноярского метрополитена. Поэтому эти члены можно не учитывать и пользоваться упрощенным выражением для определения удельного расхода энергии, :

(3.32)

Кроме того, следует учесть тот факт, что при движении в тоннеле значение основного сопротивления движению зависит от скорости по эмпирической формуле следующим образом [141]:

(3.33)

Следовательно, для поезда движущегося в тоннеле метрополитена удельный расход электроэнергии на участке пути протяженностью L и эквивалентным сопротивлением движению iэкв определяется по формуле:

(3.34)

где:

mс - масса подвижного состава;

mп - масса перевозимых пассажиров;

g - ускорение свободного падения;

n - число вагонов в подвижном составе;

среднее значение КПД тягового двигателя;

iэ - эквивалентный по сопротивлению движению уклон;

L - длина участка пути с неизменным эквивалентным сопротивлением движению уклоном;

- значение коэффициента инерции для данного типа подвижного состава (1,12-1,14);

Кп - коэффициент пуска, определяемый схемой переключения двигателей при пуске (при 2 или 4 двигателях переключаемых в 2 группировки Кп=0,5);

V - скорость прохождения участка, км/ч.

Выражение (3.34) представляет собой аналитическую зависимость удельного расхода электроэнергии на тягу метропоезда от параметров пути, подвижного состава и скорости движения по участку для электроподвижного состава движущегося в тоннеле. Кроме того, полученная зависимость учитывает и загрузку подвижного состава, которая в свою очередь определяется количеством перевозимых пассажиров, что позволит учитывать изменяющийся во времени пассажиропоток.

3.4 Расчет коэффициентов математической модели удельного расхода электроэнергии на тягу метропоезда для проектной первой линии Красноярского метрополитена

В полученной в предыдущем разделе аналитической зависимости удельного расхода электроэнергии на тягу метропоезда от параметров пути, подвижного состава и скорости движения по участку (3.34), необходимо определить постоянные коэффициенты для проектной первой линии Красноярского метрополитена.

Среднее значение КПД, тягового двигателя подвижного состава метрополитена может быть принято на 1-1,5% ниже его максимального значения, что составит 85% [141].

Значение коэффициента инерции, для данного типа подвижного состава находиться в пределах 1,12 - 1,14 и, следовательно, может быть выбрано 1,13 [141].

Коэффициент пуска, Кп, определяется схемой переключения двигателей при пуске. При 2-х или 4-х двигателях переключаемых в две группировки, (что имеет место быть в подвижном составе проектного Красноярского метрополитена) Кп=0,5.

Масса, mс, состава, состоящего из 4-х моторных вагонов, в том числе 2-х с кабиной машиниста составляет mс= т. Однако масса поезда определяется не только массой вагонов, но и массой перевозимых пассажиров, mп. Эта масса определяется путем произведения веса среднестатистического человека, mч, на количество пассажиров в поезде Nч. Масса среднестатистического человека принимается равной 65 кг.

Зависимость количества перевозимых пассажиров, Nч, от времени суток известно по проведенным автором исследованиям пассажиропотока вдоль проектной первой линии Красноярского метрополитена.

Все остальные величины, входящие в модель, являются переменными.

Таким образом, математическая модель, характеризующая зависимость удельного расхода электроэнергии на тягу от параметров пути, подвижного состава, загрузки состава и скорости движения по участку, для проектной первой линии Красноярского метрополитена, может быть представлена в виде:

(3.35)

После вычислений и некоторых преобразований аналитическая зависимость примет вид:

(3.36),

где - удельный расход электроэнергии [Вт*ч / т*км], на i-м участке пути.

Выражение (3.36) представляет собой аналитическую зависимость удельного расхода электроэнергии на тягу от параметров пути и подвижного состава для i-го участка проектной первой линии Красноярского метрополитена.

3.5 Разработка алгоритма получения энергосберегающего режима управления движением поездов по линии метрополитена

Весь путь проектной первой линии Красноярского метрополитена (в обоих направлениях) необходимо разбить на участки, в пределах которых сопротивление движению не изменяется. С этой целью автором была проанализирована схема проектной первой линии Красноярского метрополитена, и произведена разбивка трассы на 48 участков, в пределах которых величина подъема и радиус кривой не изменяются. Пользуясь методом спрямления и приведения профиля пути [54,55,91,92] получены данные, представленные в табл. 3.24.

Таблица 3.24. Профиль первой линии Красноярского метрополитена

Участок

 

1

2

3

4

5

6

7

Тупик-Высотная

Уклоны,‰

3

-3

-

-

-

-

-

 

Расстояния, м

302

125

-

-

-

-

-

Высотная-Копылова

Уклоны,‰

-3,6

-7,667

-10

-5

-5

 

Расстояния, м

190

147,4

562,6

308

1187

Копылова - Вокзальная

Уклоны,‰

-5

-36

-35,32

-34,83

-18,83

-20

-3

 

Расстояния, м

155

397,5

747,5

200

575

110

185

Вокзальная - Пл.Революции

Уклоны,‰

-3

-2,3

-2,13

-2,3

-3

-

-

 

Расстояния, м

400

200

100

100

485

-

-

Пл.Революции - Пр.Мира.

Уклоны,‰

-3

5,14

5

35

-

 

Расстояния, м

275

290

270

308

-

пр. Мира- тупик

Уклоны,‰

3

-

-

-

-

-

-

 

Расстояния, м

685,6

-

-

-

-

-

-

тупик- пр. Мира

Уклоны,‰

-3

-

-

-

-

-

-

 

Расстояния, м

685,6

-

-

-

-

-

-

пр. Мира-пл. Революции

Уклоны,‰

-34,3

-5

-4,86

3

-

 

Расстояния, м

308

270

290

275

-

Пл.Революции - Вокзальная

Уклоны,‰

3

3,7

3,53

3,7

3

-

-

 

Расстояния, м

485

100

100

200

400

-

-

Вокзальная - Копылова

Уклоны,‰

3

20

21,17

37,17

36

36,47

5

 

Расстояния, м

185

110

575

200

747,5

397,5

155

Копылова-Высотная

Уклоны,‰

5

5,233

10

12,33

5,32

 

Расстояния, м

1187

308

562,6

147,4

190

Высотная-тупик

Уклоны,‰

3

-3

 

Расстояния, м

125

302

Таким образом, каждый участок пути можно охарактеризовать четырьмя переменными: эквивалентным по расходу энергии уклоном, iэ, длиной, L, минимальной скоростью движения Vmin, максимальной скоростью движения Vmax.

Минимально - и максимально допустимые скорости движения для участков пути Красноярского метрополитена (по проектным данным), длины участков и уклоны на них приведены в табл. 3.25.

Таблица 3.25. Параметры пути участков первой линии Красноярского метрополитена.

№ участка

Длина участка, м

%

от Lобщ

iэ, ‰

Vmin, км/ч

Vmax, км/ч

Примечания

1

302

1,82

3

3

20

Выезд из тупика

2

125

0,75

-3

3

20

Приближение к станции

3

190

1,14

-3,6

3

10

Станция «Высотная»

4

147,4

0,89

-7,667

3

50

Выезд из зоны станции

5

562,6

3,39

-10

3

90

Перегон

6

308

1,85

-5

3

80

Перегон

7

1187

7,14

-5

3

60

Перегон, приближение к станции

8

155

0,93

-5

3

10

Станция «ул. Копылова»

9

397,5

2,39

-36

3

40

Выезд из зоны станции

10

747,5

4,5

-36

3

90

Перегон

11

200

1,2

-34,83

3

80

Перегон

12

575

3,46

-18,83

3

70

Перегон

13

110

0,66

-20

3

40

Перегон, приближение к станции

14

185

1,12

-3

3

10

Станция «Вокзальная»

Таблица 3.25. Параметры пути участков первой линии Красноярского метрополитена.

15

400

2,4

-3

3

40

Выезд из зоны станции

16

200

1,2

-2,3

3

80

Перегон

17

100

0,6

-2,13

3

80

Перегон

18

100

0,6

-2,3

3

70

Перегон

19

485

2,92

-3

3

30

Перегон, приближение к станции «Пл. революции»

20

275

1,66

-3

3

50

Выезд из зоны станции

21

290

1,75

5,14

3

90

Перегон

22

270

1,65

5

3

80

Перегон

23

308

1,85

35

3

70

Перегон, приближение к станции

24

685,6

4,13

3

3

20

Станция «Пр. Мира», въезд в тупик

25

685,6

4,13

-3

3

20

Выезд из тупика, станция «Пр. мира»

26

308

1,85

-34,3

3

50

Выезд из зоны станции

27

270

1,65

-5

3

80

Перегон

28

290

1,75

-4,86

3

90

Перегон

29

275

1,66

3

3

30

Приближение к станции

30

485

2,92

3

3

20

Станция «Пл. Революции», въезд из зоны станции

31

100

0,6

3,7

3

70

Перегон

32

100

0,6

3,53

3

80

Перегон

33

200

1,2

3,7

3

80

Перегон

34

400

2,4

3

3

40

Перегон, приближение к станции

35

185

1,12

3

3

10

Станция «Вокзальная»

36

110

0,66

20

3

40

Выезд из зоны станции

37

575

3,46

21,17

3

70

Перегон

38

200

1,2

37,17

3

80

Перегон

39

747,5

4,5

36

3

90

Перегон

40

397,5

2,39

36,47

3

40

Перегон, приближение к станции

41

155

0,93

5

3

10

Станция «ул. Копылова»

42

1187

7,14

5

3

60

Выезд из зоны станции, перегон

43

308

1,85

5,233

3

90

Перегон

44

562,6

3,39

10

3

90

Перегон

45

147,4

0,89

12,33

3

65

Перегон, приближение к станции

46

190

1,14

5,32

3

10

Станция «Высотная»

47

125

0,75

3

3

20

Выезд из зоны станции

48

302

1,82

-3

3

20

Въезд в тупик

Задача получения энергосберегающего режима управления движением поездов по линии метрополитена состоит в определении скоростей прохождения участков (в допустимых пределах), таким образом, чтобы средняя эксплуатационная скорость поддерживалась на заданном уровне.

Как показал сравнительный анализ, проведенный автором во второй главе, наиболее схожими с проектным Красноярским метрополитеном являются метрополитены городов Казани, Самары, Екатеринбурга и Новосибирска.

Средняя эксплуатационная скорость Казанского метрополитена км/ч; средняя эксплуатационная скорость Самарского метрополитена км/ч; средняя эксплуатационная скорость Екатеринбургского метрополитена км/ч; средняя эксплуатационная скорость Новосибирского метрополитена км/ч.

Среднее арифметическое эксплуатационных скоростей этих метрополитенов составляет 37,7 км/ч.

Согласно проектным данным ОАО «Харьковметропроект» средняя эксплуатационная скорость первой линии Красноярского метрополитена должна составлять 42,3 км/ч. Взяв среднее значение вычисленного среднего показателя и проектного получим ровно 40 км/ч, что совпадает с результатами тяговых расчетов, представленных в разделе 3.2.2.

Минимальная скорость движения метропоезда, Vmin, определяется конструктивными особенностями его тягового электрооборудования и системы управления и составляет 3 км/ч. Ниже этой скорости говорят о режиме «ОСТАНОВ» (или механическое дотормаживание). А максимально допустимая скорость Vmax задана по путевым условиям (сложность профиля и плана) исходя из требований к безопасности движения.

На среднюю эксплуатационную скорость оказывают влияние времена стоянки на станциях. В модели это можно учесть путем искусственного занижения верхнего предела скорости на участках пути содержащих внутри себя станции. Таким же способом можно учесть особенности участков приближения к станциям и участков содержащих внутри себя тупики.

Среднюю эксплуатационную скорость, Vср, можно представить как:

(3.37)

где:

Li - длина i-го участка пути;

Vi - скорость прохождения i-го участка пути;

К - количество участков пути (48 шт.).

Общая длина линии LЛ равна сумме длин всех участков:

(3.38)

Таким образом:

(3.39)

С целью линеаризовать полученное уравнение относительно скорости Vi введем дополнительные переменные:

, (3.40)

Тогда,

(3.41)

Ограничения, накладываемые на скорости по участкам пути можно сформулировать так:

(3.42)

Полученную математическую задачу можно решить следующим образом:

1. Зафиксировать для к-1 участков скорости их прохождения на уровне .

2. Из уравнения (3.40) определить хk

3. По выражениям (3.39) определить скорость Vk (скорость прохождения 1-го участка)

4. Полученное решение проверить по выражению (3.41). Если полученное решение удовлетворяет условию (3.41), то Vк и к-1 зафиксированных скоростей остальных участков запоминается. Далее понизить на 1 км/ч и осуществить переход к п.2. В противном случае осуществляется переход к п.2 не запоминая полученного решения.

5. Условием выхода из алгоритма будет являться равенство трем км/час скорости Vк.

Блок схема выше описанного алгоритма представлена на рис 3.12.

В ходе выполнения алгоритма будет получено конечное число решений удовлетворяющих условию (3.42). При этом каждое из полученных решений удовлетворит выражение (3.37), т.е. позволит обеспечить среднюю эксплуатационную скорость равную Vср = 40 км/ч.

Однако, каждое из решений (режимов управления движением поезда по линии) вызовет различный расход электроэнергии на тягу подвижного состава.

Рис. 3.12. Алгоритм поиска участковых скоростей

Минимальный средний удельный расход для всей линии, , выглядит следующим образом:

, (3.43)

где i - номер участка пути проектной первой линии Красноярского метрополитена;

( - длина i-го участка; - развернутая длина линии);

- скорость на i-ом участке пути из j-го набора скоростей, т.е.

;

- см. выражение (3.36);

- количество наборов скоростей, при которых средняя эксплуатационная скорость движения поезда по линии Vср=40 км/ч.

Следовательно, все полученные решения необходимо поочередно подставить в функционал (3.43), определяющий удельный расход электроэнергии в зависимости от количества пассажиров, величины эквивалентного уклона, длины участка и найденной скорости его прохождения.

Решение, доставляющее минимум функционалу (3.43) является оптимальным по энергопотреблению режимом управления движением поезда по проектной первой линии Красноярского метрополитена в рамках существующих ограничений.

Полученная математическая модель позволяет учитывать изменяющийся во времени суток пассажиропоток, так как функция (3.36), от которой зависит функционал (3.43) содержит количество пассажиров, Nч, в подвижном составе в определенное время суток, влияющие на массу поезда. Кроме того, она может быть использована как для других проектных линий строящихся Красноярского метрополитена, так и для других метрополитенов (проектных и действующих), путем пересчета коэффициентов.

3.6 Выводы по третьей главе

1. Проведенные тяговые расчеты позволили получить режимы движения поездов по проектной первой линии Красноярского метрополитена с учетом изменяющегося во времени пассажиропотока. Полученные режимы движения позволят оценить экономическую эффективность синтезируемых энергосберегающих режимов управления движением.

2. Предложенная методика синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов с учетом выявленных показателей качества эксплуатации, оказывающих наибольшее влияние на электропотребление, позволяет оптимизировать расход электрической энергии на тягу метропоезда, учитывая параметры пути, подвижного состава и его загрузки, для любых линий метрополитенов.

3. Полученная аналитическая зависимость позволяет определить удельный расход электроэнергии на тягу метропоезда от параметров пути, подвижного состава, загрузки подвижного состава и скорости движения по участку.

4. Разработанная математическая модель удельного электропотребления подвижным составом при тяге поезда по линии метрополитена позволяет вычислить значения удельного электропотребления на тягу.

5. Методика синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов по линиям метрополитена применима к любым линиям метрополитенов, как к действующим, так и к проектным.

4. Энергосберегающие режимы управления движением поездов по линиям метрополитенов

4.1 Адекватность полученной методики синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов

Полученную математическую модель удельного электропотребления подвижным составом при тяге поезда по линии метрополитена необходимо проверить на адекватность.

Такую проверку возможно выполнить, применив разработанную методику к действующей линии, например, Новосибирского метрополитена.

Весь путь Ленинской линии Новосибирского метрополитена (в обоих направлениях) необходимо разбить на участки, в пределах которых сопротивление движению не изменяется.

Таблица 4.1. Профиль Ленинской линии Новосибирского метрополитена


Подобные документы

  • Определение основного сопротивления движению поезда при различных видах тяги. Расчет средней скорости движения и времени хода поезда по участку. Определение расхода топлива тепловозом на тягу поездов и электроэнергии электровозом постоянного тока.

    курсовая работа [631,7 K], добавлен 20.12.2015

  • Первая двухвагонная секция, состоявшая из моторного и прицепного электровагонов. Пробный рейс первой секции. Некоторые характеристики вагонов типа Б. Увеличение протяженности линий Московского метрополитена. Пополнение парка подвижного состава.

    презентация [2,5 M], добавлен 12.05.2015

  • Определение длины тормозного пути и времени торможения поезда при экстренном торможении способом ПТР. Расчет основного удельного сопротивления состава в режиме выбега и поезда. Определение осевой нагрузки для каждой группы вагонов, длины состава.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 24.10.2015

  • Этапы строительства метро, выбор места расположения и инженерные изыскания. Типовые проекты станций Московского метрополитена, внутреннее оформление. Сокольническая и Калининско-Солнцевская линии. Технология струйной цементации грунтов, или jet grouting.

    реферат [1,6 M], добавлен 25.10.2015

  • Функциональная схема централизованной системы автоведения поездов метрополитена. Блок-схема модели для исследования качества управления регулятора времени хода САВПМ на перегонах с двумя включениями тяговых двигателей. Траектории движения поезда.

    курсовая работа [2,9 M], добавлен 22.01.2016

  • Тяговый расчет для грузового поезда с электровозом переменного тока, при спрямлении профиля пути. Определение массы поезда, скорости, времени хода по перегону, потребляемого тока. Расчет общего и удельного расхода электрической энергии на тягу поезда.

    курсовая работа [862,1 K], добавлен 09.11.2010

  • Проверка возможности спрямления элементов профиля участка пути. Определение и проверка массы состава. Расчёт основного удельного сопротивления движению поезда на выбеге, расход электроэнергии на его преодоление. Построение кривых движения поезда.

    курсовая работа [71,8 K], добавлен 07.09.2012

  • Разработка проектов метро для столицы Российской империи. Начало строительства ленинградского метрополитена в 1947 г., его последующее развитие. Технические характеристики современного метро. Расчет затрат на перевозку груза из Санкт-Петербурга в Таллинн.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.08.2013

  • Анализ системы городских автобусных перевозок пассажиров. Система показателей и измерителей работы подвижного состава. Статистический анализ изменения пассажиропотоков. Разработка мероприятий по оптимизации структуры пассажирского подвижного состава.

    дипломная работа [537,8 K], добавлен 26.12.2011

  • Рассмотрение основных особенностей вычисления замедления и времени торможения. Анализ способов оценки эффективности пневматической тормозной системы вагонов метрополитена. Этапы расчета колодочного тормоза. Общая характеристика тормоза Вестингауза.

    контрольная работа [211,2 K], добавлен 16.12.2013

  • Анализ преимуществ высокоскоростного железнодорожного транспорта. Мировые лидеры эксплуатации высокоскоростных поездов. Описание коммерческой железнодорожной линии на магнитном подвесе в Китае. Железнодорожные магистрали высокоскоростного движения в РФ.

    статья [223,0 K], добавлен 30.03.2015

  • Требования, согласно правилам технической эксплуатации метрополитенов, к стрелочным электроприводам. Стрелочный с внутренним замыканием невзрезной электропривод типа СП-6 и СП-6М. Конструкция, кинематическая схема и электрические характеристики.

    реферат [33,0 K], добавлен 04.04.2009

  • Расчет объемных показателей использования подвижного состава. Экономическая оценка улучшения использования подвижного состава и увеличения массы поезда брутто. Расчет качественных показателей использования локомотивного парка и грузовых вагонов.

    курсовая работа [132,6 K], добавлен 03.06.2009

  • Описание местности, представленной топографической картой района проектирования железнодорожной линии. Проектирование трассы и продольных профилей. Расчет размещения труб и мостов, строительство водопропускных сооружений. Экономический расчёт проекта.

    дипломная работа [3,1 M], добавлен 22.11.2017

  • План формирования пассажирских поездов по каждому направлению. Определение времени в пути и потребного количества составов. Расчет цен на билеты фирменного поезда № 77/78 "Экспресс". Протяжённость маршрута следования. Общая выручка с проданных билетов.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 23.02.2015

  • Характеристика груза (кирпича). Выбор и характеристика подвижного состава, погрузочно-разгрузочных механизмов. Расчёт маршрутов движения при перевозке груза. Организация оперативного диспетчерского руководства работой подвижного состава на линии.

    курсовая работа [127,8 K], добавлен 30.03.2014

  • Нормативная база системы управления технической готовностью подвижного состава. Нормативы предприятия на эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт автомобилей. Расчетно-аналитический метод определения временных линейных норм расхода топлива.

    реферат [1007,2 K], добавлен 26.01.2014

  • Подвижные составы автомобильного транспорта: автомобили, автомобильные поезда, прицепы и полуприцепы. Маркировка и техническая характеристика. Безопасность подвижного состава, устройство автомобиля. Фургоны, рефрижераторы, самопогрузчики и контейнеровозы.

    реферат [131,4 K], добавлен 11.02.2009

  • Оценка правильности выбора серии локомотива, расчетного и проверяемого подъемов. Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей. Спрямление профиля пути. Расчет расходов энергоресурсов на тягу поездов. Обоснование серии локомотива.

    курсовая работа [40,8 K], добавлен 13.06.2013

  • Расчёт массы, веса и длины поезда при заданной загрузке вагонов. Эквивалентный уклон с учетом сопротивления от кривых. Сопротивление движению на кривом участке пути. Основное удельное сопротивление движению электровоза. Расчет мощности электровоза.

    курсовая работа [576,5 K], добавлен 16.12.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Участок

 

1

2

3

4

5

6

7

Тупик-Заельцовская

Расстояния, м

310

-

-

-

-

-

 

Уклоны,‰

3

-

-

-

-

-

Заельцовская-Гагаринская

Расстояния, м

215

135

150

234,9

183,3

 Lобщ = 918,2 м

Уклоны,‰

3

-30

5

13,2

5

Гагаринская-Красный проспект

Расстояния, м

200,4

296,82

500

220,5

 Lобщ = 1217,72 м

Уклоны,‰

5

30

10

3

Кр. Проспект - Пл. Ленина

Расстояния, м

251,4

210,56

193,32

598,7

-

-