Тяга поездов

1 Анализ путей экономии электроэнергии в локомотивном хозяйстве

1.1 Влияние организации труда исполнителей перевозочного процесса

Рациональное использование электроэнергии на тягу поездов, в том числе оценка экономичности потребления энергии и энергетической эффективности электроподвижного состава в эксплуатации, потерь энергии в системе тягового электроснабжения, выявление резервов экономии энергии – одна из наиболее актуальных проблем железнодорожного транспорта Украины. Это очевидно, поскольку в последнее время удельные затраты электроэнергии на единицу перевозочной работы повышаются, а цены на энергоресурсы постоянно растут.

Движение поездов характеризуется большими энергетическими затратами. Чтобы повысить ответственность за бережливое отношение к энергоресурсам еще в 60-х годах была разработана методика материального поощрения работников, способствующих уменьшению расхода электроэнергии на тягу поездов, в первую очередь для локомотивных бригад.

Расходы депо, связанные с оплатой топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов составляют значительную долю в общих эксплуатационных расходах. На протяжении всего периода существования электрической тяги остро стоит проблема сокращения расходов электроэнергии. Огромные материальные средства тратятся на поиск решений (модернизация подвижного состава, улучшение пути, контактной сети, применение новых технологий и т. д.). В движении поездов участвуют как организаторы, так и исполнители перевозочного процесса; ошибки на любом уровне управления приводят к сбою графика и, как следствие, к непростительному перерасходу электроэнергии [3].

Определяя наиболее распространенные ошибки, допускаемые работниками железнодорожного транспорта при осуществлении перевозочного процесса и влияющие на расход электроэнергии и топлива, можно выделить:

а) отказы технических средств:

- тяговой техники и подвижного состава в пути следования;

- поездной радиосвязи;

- СЦБ;

- АЛСН;

- неплановые предупреждения;

- другие виды подвижного состава на перегонах.

б) некачественное оперативное планирование:

- постановка под обгон другими поездами при интервале следования равном или большем расчетного при параллельном графике;

- неграфиковые остановки на промежуточных станциях с низкими скоростями движения по боковым путям;

- ожидание пути;

- несоблюдение режима работы локомотивных бригад;

- осложнение поездной обстановки перед затяжными подъемами;

- отсутствие локомотивов и бригад в пунктах их смены.

в) некачественное выполнение оперативного плана:

- невыполнение перегонного времени хода локомотивными бригадами;

- несоблюдение локомотивными бригадами установленных скоростей движения по паркам станций и при прохождении мест с ограничением скорости, межпоездных интервалов движения на перегонах и станциях;

- ошибки в точности торможения при прохождении мест с ограничением скорости;

- задержки выдачи подвижного состава и бригад под поезда;

- неудовлетворительное информационное обеспечение бригад о порядке пропуска поезда по участку;

- отсутствие оценки малых потерь времени у ДНЦ, ДСП и локомотивных бригад на операциях технологии перевозочного процесса.

г) нарушение технологической дисциплины из-за неэффективной организации труда исполнителей на рабочих местах:

- несвоевременное приготовление маршрутов следования;

- несоблюдение локомотивными бригадами нормативов времени операций управления подвижным составом;

- открытие сигнала на промежуточной станции ДНЦ без предупреждения локомотивной бригады в момент проведения ТО-1;

- ложная информация локомотивных бригад о порядке отправления поезда со станций;

- несвоевременное открытие сигналов при безостановочном следовании поездов на промежуточных станциях;

- несоответствие показаний часов у диспетчерского аппарата и у локомотивных бригад;

- несоблюдение регламента переговоров между ДСП и локомотивными бригадами;

- неэффективное использование машинистами и ДСП поездной радиосвязи для взаимной информированности;

- замедление технологических операций на станциях и пультах управления движением в период пересменки.

Снижение скорости движения поездов по сравнению с расчетной для данного участка, а тем более перерыв в движении ухудшают использование пропускной способности и ведут к экономическим потерям [4,5].

Наряду с причинами указанными выше все большее значение приобретает улучшение качественных показателей использования подвижного состава и среди них повышение эффективности использования локомотивного парка. Эта эффективность зависит от степени использования мощности локомотивов и экономичности их работы при заданных условиях эксплуатации. Решающее значение приобретает установление оптимальных норм масс поездов и применение рациональных режимов работы локомотива при движении поездов по различным участкам [6].

1.2 Влияние режимов вождения поездов на эффективность использования электроэнергии

Расход электроэнергии зависит как от полезной механической работы тягового электрического привода, так и от потерь энергии при её преобразовании звеньями привода локомотива. Одним из важнейших факторов, влияющих на объем механической работы тягового электрического привода, является режим ведения поезда на участке. Поэтому целесообразна оценка влияния элементов процесса ведения поезда на отдельные составляющие механической работы тягового электрического привода локомотива и соответствующие им значения расхода электроэнергии. Она существенно помогает в поиске резервов экономии электроэнергии и определении рациональных путей их практического использования. В процессе ведения поезда обычно входят следующие элементы:

- пуск, включающий разгон поезда до входа на выбранную ходовую характеристику локомотива;

- движение под током (при включенных тяговых электродвигателях) на ходовых позициях контроллера машиниста;

- выбег (движение при выключенных тяговых электродвигателях);

- регулировочное торможение (подтормаживание поезда на крутых спусках для поддержания его скорости на заданном уровне);

- торможение для снижения скорости перед предупредительными сигналами и остановками.

Режим ведения поезда можно охарактеризовать с одной стороны скоростью движения или её изменением во времени, а с другой – затратами электроэнергии, которые зависят от полезной механической работы тягового электрического привода, затраченной на движение поезда.

Экономичность режима ведения поезда на участке оценивается фактическим или удельным расходом электроэнергии. В тяговых расчетах удельный расход электроэнергии принято относить к длине участка пути и массе состава поезда (без учета массы локомотива). В эксплуатации при планировании и учете расхода электроэнергии обычно пользуются удельным расходом, отнесенным к выполненной работе перевозочной работы брутто.

Рациональный режим ведения поезда определяют для заданного времени его ходя по перегонам. Это очень сложная задача, решение которой несколько упрощается, если имеется кривая скорости движения в функции пути, соответствующая заданному времени хода поезда [7].

Самый высокий расход топливно-энергетических ресурсов на железных дорогах Украины относится непосредственно на тягу поездов. Их уровень зависит от таких основных показателей работы:

- оптимальные значения сопротивлению движения поезда;

- экономичность тягового подвижного состава, который используется;

- рациональность использования тягового подвижного состава;

- влияние режимов вождения поездов.

Поэтому работа, что касается организации экономии топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов в основном, заключается в улучшении перечисленных выше показателей.

1.3 Влияние качества планирования пропуска поездов на экономию топливно-энергетических ресурсов

Снижение скорости движения по­ездов по сравнению с расчетной для данного участка, а тем более перерыв в движении ухудшают использование пропускной способности и ведут к эко­номическим потерям.

При несинхронности движения поезда следуют вместо зеленого на желтый, а часто и на красный огонь светофора. В среднем скорость дви­жения поездов на желтый сигнал светофора на 30 %, а на красный на 60 % ниже, чем на зеленый. Так, если пачка поездов следует с шести­минутными межпоездными интерва­лами и один из локомотивов снижает скорость движения по сравнению со средней графиковой на 5 км/ч, то идущий на ним поезд через 1,5 мин подходит к светофору с желтым огнем. Несинхронность следования объясняется тем, что машинисты пользуются расписанием движения поездов, в котором указано только время хода по перегонам. При этом скорость следования на различных элементах профиля пути определя­ется экспертно, а выбор режима движения во многом зависит от ква­лификации машинистов. Повышение синхронности движения поездов уменьшает среднее квадратичное отклонение времени их хода, а это, в свою очередь, приводит к сокраще­нию межпоездного интервала.

Наибольшее число кратковремен­ных задержек поездов у входных и выходных светофоров промежуточ­ных станций связано с несвоевре­менным открытием их дежурным по станции. Значительны опоздания по­ездов из-за задержки их приема техническими станциями, а перед стыковыми пунктами из-за несвоев­ременного приема соседними доро­гами и отделениями. Продолжитель­ность задержек поездов при возник­новении неисправностей вагонов, ло­комотивов, пути, устройств СЦБ и связи, контактной сети зависит от чис­ла главных путей, вида тяги, межпоез­дного интервала, количества пасса­жирских поездов и др. Отказы в рабо­те технических устройств сокращают наличную пропускную способность участков примерно на 15 %.

Увеличение плотности поездопотока  ведет к росту числа поездов, следующих на желтый и красный огни светофоров, что уменьшает ходовую скорость (рисунок 1.1) и снижает интенсивность движения (рисунок 1.2). Пропуск опаздывающих пассажирских поездов задерживает движение грузовых на          10-15 %.

Рисунок 1.1 – Зависимость скорости потока поездов от плотности его движения

Рисунок 1.2 – Зависимость интенсивности от плотности движения потока поездов

При планировании пропуска поез­дов необходимо учитывать действу­ющие предупреждения об ограниче­нии скорости движения, особенно при установлении их на уровне 15-25 км/ч и в случае, когда фактичес­кое число предупреждений в 2-3 раза больше, чем предусмотрено графиком движения или при обкатке пути после капитального ремонта при снижении скорости до 40-60 км/ч, особенно на однопутных участках.

Основным фактором, положи­тельно влияющим на выполнение гра­фика движения, является резерв мощности локомотивов при следова­нии с неполновесными поездами, соответствующими норме по длине. Известно, что фактический вес поез­дов в среднем на 10-15 % меньше нормы. Это позволяет им двигаться со скоростью большей, чем предус­мотрено графиком. Однако, как показывает анализ скоростемерных лент, из-за отсутствия взаимодей­ствия диспетчерского аппарата с ло­комотивными бригадами возмож­ность эта не всегда реализуется. В настоящее время созданы пред­посылки для автоматизации планиро­вания пропуска поездов, что влечет за собой совершенствование систем автоблокировки [8].

1.4 Влияние уменьшения сопротивления движению поезда на  экономию энергозатрат

Наиболее эффективным методом снижения сопротивления движению поезда является смазывание поверхностей трения колеса и рельса. По данным теоретических исследований, можно достичь уменьшения сопротивления подвижного состава, при остальных равных условиях, приблизительно на 15% за счет смазывания зоны трения гребня колесной пары и боковых граней рельса, а так же других способов, которые уменьшают количество энергии, что используется на преодоление сопротивления движения от трения поверхностей.

На железных дорогах Украины развернута работа по смазыванию боковых поверхностей головки рельса в кривых, в первую очередь, при помощи передвижных установок, соответственно к разработанным графикам. Оптимальный режим смазывания - в среднем 1 раз в сутки. В тоже время потребность в смазывании (длина кривых на главных участках пути) составляет в среднем 2706,8 км в сутки. Состояние этой работы отражены в таблице 1.1 [2,9].

Для решения этой задачи необходимо обеспечить постоянную работу для всех 11 передвижных установок.

Таблица 1.1 – Применение передвижных установок смазывания рельса в кривых