Гурьев А.С. 230505 2016 (1235092), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Расчет ограничивающих участков основался на анализе возможности реализации суточного графика движения поездов, который соответствует прогнозируемым на 2025 год объемам грузовых перевозок. Ограничивающими участками считаются участки, на которых реализация указанного графика невозможна. Знание ограничивающих участков позволяет наиболее рационально распределить ресурсы, доступные для увеличения пропускной способности Дальневосточной железной дороги.

Во второй части работы были конкретнее рассмотрены ограничивающие участки. Также предложены конкретные технические решения, которые позволят осуществить на всех ограничивающих участках прогнозируемый объем грузовых перевозок.

1 СИСТЕМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ И ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ В ВИДЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭТАПНОСТИ УСИЛЕНИЯ

В последние годы на железных дорогах страны появилась тенденция к увеличению масс поездов. Стратегическая задача ОАО «РЖД» по повышению объемов перевозок и эффективности работы во многом решается увеличением массы и длины грузовых поездов на основных направлениях сети железных дорог [3]. За счет увеличения веса поездов снижается стоимость перевозки грузов, в связи с чем, на Дальневосточной железной дороге организован пропуск поездов массой свыше 12000 тонн.

Зачастую параметры системы тягового электроснабжения не обеспечивают необходимую пропускную способность участка при увеличении количества тяжеловесных поездов, что вызывает перегрузки в контактной сети и тяговых трансформаторах. Решением этих проблем является поэтапное усиление системы тягового электроснабжения проблемных зон. С помощью Комплекса расчетов системы тягового электроснабжения (КОРТЭС) можно выполнить необходимые расчеты.

В данной работе рассматривается полностью электрифицированная часть Дальневосточной железной дороги. Ставится задача анализа наличной пропускной способности каждого участка ДВЖД и определения необходимости усиления. В качестве критерия достаточности пропускной способности используется потенциальный объем грузовых перевозок на 2025 года, найденный путем построения линейного тренда.

1.1 Имитационное моделирование системы тягового электроснабжения

Устройства электроснабжения электрифицированных железных дорог находятся в сложном взаимодействии друг c другом и с электроподвижным составом. При одних и тех же размерах движения условия работы этих устройств зависят от конкретных реализаций графика движения поездов. Указанные обстоятельства не позволяют разработать аналитические зависимости, связывающие условия работы устройств электроснабжения c размерами движения и диаграммами поездных токов.

Несмотря на очень большую работу, проведенную многими исследователями в этом направлении, достаточно надежные выражения удалось получить только для средних величин (средние квадратичные токи фидеров и подстанций, средняя потеря напряжения в сети до поезда, средняя потеря мощности). Между тем, большинство параметров устройств электроснабжения зависят не от средних значений той или иной величины, а от всего хода изменения тяговой нагрузки. Достаточно полный аналитический учет такой зависимости практически неосуществим.

В связи с таким положением в области электрических расчетов в Московском институте инженеров железнодорожного транспорта (МНИТ), а затем во Всесоюзном заочном институте инженеров железнодорожного транспорта (ВЗИИТ) были проведены разработки по созданию метода, который по принятой в настоящее время терминологии называется имитационным [4].

Практическое использование имитационного моделирования возможно только на базе вычислительной техники. С появлением достаточно мощных универсальных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) стало возможным реализовать имитационные модели системы электроснабжения на базе этих ЭВМ. При имитационном моделировании нет необходимости иметь аналитические зависимости между входными и выходными величинами. На имитационной модели непосредственно воспроизводятся все основные связи между отдельными устройствами реальной системы. Поэтому проведение расчета на такой модели эквивалентно эксперименту на реальном объекте.

Применительно к электроснабжению электрифицированных железных дорог входными величинами модели являются нагрузки локомотивов, движущихся по участку по тому, или иному графику. На выходах модели получаются изменяющиеся во времени токи, напряжения, температуры и все другие величины, которые определяют выбор параметров конкретных устройств.

При заданных зависимостях токов локомотивов от времени для поездов всех типов нагрузка всех устройств системы электроснабжения полностью определяется графиком движения. Имитационное моделирование позволяет воспроизводить работу системы электроснабжения, как при различных случайных реализациях графика движения, так и при жестких заранее заданных графиках.

Как правило, выбор параметров устройств по экономическим критериям должен выполняться исходя из работы их при всех возможных графиках, а проверки, связанные с техническими ограничениями, — по специальным графикам.

При выборе экономических параметров на имитационной модели каждый расчет-эксперимент повторяется несколько раз до тех пор, пока необходимый параметр не будет выбран с заданной точностью и надежностью. Это делается на основе общих правил математической статистики. Имитационная модель дает возможность находить оптимальные параметры системы (площадь сечения проводов контактной сети, расположение тяговых подстанции, мощность компенсирующих устройств и т. п.). Для этого на модели проводятся эксперименты при различных значениях параметров [4].

Программный комплекс КОРТЭС предназначен для решения на персональных ЭВМ в среде Windows 98/Me/2000/XP различных расчетных задач, связанных с выбором параметров, определением характеристик режимов и нагрузочной способности систем тягового электроснабжения [5].

КОРТЭС является преемником пакета программ NORD, работающего в операционной системе MS-DOS. Интерфейс пользователя, с одной стороны, соответствует стандартам современных операционных систем, с другой – в нем сохранен стиль управления программами предшествующего пакета.

Комплекс КОРТЭС имеет гибкую структуру и включает в себя программные модули различного назначения, связанные общими базами данных и способами управления. Набор модулей может пополняться компонентами для решения специфических задач как в области проектирования систем электроснабжения, так и их эксплуатации.

Отметим так же, что в настоящее время программный комплекс КОРТЭС внедрен на всей сети железных дорог РФ.

Алгоритм – описание последовательности действий, строгое выполнение которой приведет к решению поставленной задачи, за конечное число шагов.

Исходными данными для воспроизведения на ЭВМ процесса работы системы электроснабжения являются: базы данных участков исследуемых железных дорог, смоделированные в программном комплексе КОРТЭС; размеры движения, классифицированные по типам поездов; профиль и план электрифицируемого участка; типы локомотивов и их характеристика; веса поездов; места возможных расположений тяговых подстанций; места остановок поездов разных типов; стоимость внешнего электроснабжения для каждого места расположения подстанции; данные о нагрузке нетяговых потребителей; тип рельсов. При проектировании на основе этих данных намечают варианты расположения подстанций. В дальнейшем предусматривается формирование вариантов возложить на ЭВМ [4].

Имитационная модель может быть составлена так, что тяговые расчеты будут выполняться одновременно с расчетом токораспределения и напряжений у поездов. В этом случае, процессы в модели будут соответствовать в наиболее полной мере процессам в натуре, так как на каждом шаге расчета будет учтено фактическое напряжение у поезда. Использование таких моделей особенно желательно при анализе вынужденных режимов, когда напряжение у поездов особенно сильно отклоняется от номинального. Ниже, однако, будем полагать, что тяговые расчеты для всех типов поездов приводятся для номинального напряжения до моделирования системы электроснабжения. Следовательно, до моделирования для всех типов поездов будут определены зависимости I(s), t(s) и, следовательно, I(t). Здесь время t отсчитывается от начала входа поезда на расчетный участок [4].

Более общим является рассмотрение процессов в системе электроснабжения как случайных. В этом случае следует рассматривать ряд случайных графиков движения поездов. Каждому отдельному графику будет соответствовать реализация случайного процесса нагрузки системы электроснабжения. Следовательно, в этом случае в имитационную модель необходимо включать блок, генерирующий случайные реализации графиков движения поездов.

Таким образом, алгоритм работы программного модуля включает [5]:

1. Начало работы программного модуля KtMain. С его помощью осуществляется выбор решаемой задачи, текущего каталога данных, типа данных, имени рабочего файла, а также запуск необходимых программ. Каждой задаче соответствует набор программных модулей для ее решения. Каждый модуль комплекса предназначен для работы с определенными типами данных, которые различаются расширением имени файла. В зависимости от выбранного типа данных программа KtMain формирует список файлов в рабочем каталоге и предоставляет возможность запуска необходимого модуля для обработки любого – рабочего файла – из указанного списка.

2. Формирование и ввод исходных данных. Программа Uchastk является составной частью комплекса КОРТЭС и предназначена для ввода и редактирования параметров расчетных участков. К этим параметрам относятся: число главных путей, названия и координаты расположения раздельных пунктов, спрямленный продольный профиль пути с учетом фиктивных уклонов от кривых, категории и типы обращающихся на участке поездов, ограничения скорости для каждой категории поезда и др. данные.

Перечисленные параметры записываются в двоичный файл типа .pfk, который затем используется в программах тяговых расчетов и редактирования тяговой нагрузки.

3. Выполнение тяговых расчетов для всех возможных режимов движения поездов. Использование программы Trelk для выполнения тяговых расчетов. В этом случае требуется:

а) проверить в базах данных наличие параметров необходимых локомотивов и основных составов поездов, используя соответствующие программы FxLcm, FxBtrw. При отсутствии указанных параметров их можно с помощью этих же программ преобразовать из соответствующих каталогов пакета TRELX (NORD);

б) с помощью программы Uchastk создать (или импортировать из NORD) файл участка, содержащий список раздельных пунктов, данные о профиле, категориях поездов и об ограничениях скорости;

в) в программе KtMain из списка Данные (тип файла) выбрать Параметры участка (*.pfk), а в качестве Рабочего файла – тот, который был создан в программе Uchastk;

г) запустить программу тяговых расчетов Trelk, выбрать локомотив соответствующего рода тока, открыть Задание на расчет для графика движения и выполнить расчеты для всех вариантов исходных данных по категориям поездов и направлениям движения; выбрать необходимый период усреднения тока и сохранить файл тяговой нагрузки в файл типа .tka, который затем используется. Перечисленные параметры записываются в двоичный файл .pfk.

4.1. Формирование случайного графика движения с помощью программы KGrafDv с использованием полученных данных тяговой нагрузки и параметров участка. Случайный график может содержать фиксированные нитки, например, скоростных и пассажирских поездов. Для этого прокладывают необходимые поезда на графике, затем копируют их в буфер фиксированных ниток. Если такие нитки в графике не предусмотрены, то буфер следует очистить.

Размеры движения задаются таблицей, в которую необходимо ввести массы и количество поездов для требуемых категорий. При вводе параметров автоматически рассчитываются доли поездов каждой градации, а также статистические интервалы между поездами – минимальный, средний и максимальный, – которые характеризуют закон их распределения.

Кнопка [Построить] служит для реализации вариантов случайного графика. Полученное фактическое число поездов каждой градации отображается в последней графе таблицы.

Далее производится корректировка графика. Функция предназначена для устранения пересечений линий хода поездов на перегонах, обеспечения соблюдения станционных интервалов и заданных графиковых стоянок.

Предусмотрены три режима действия этой функции:

• проверка (без корректировки) графика с выдачей сообщения при обнаружении конфликтной ситуации. При этом на экране выделяется перегон с недопустимым сближением ниток;

• автоматическая корректировка (принимается по умолчанию);

• то же, с минимизацией стоянок.

В двух последних режимах корректировка выполняется самостоятельно каждый раз после завершения любого действия при редактировании графика.

Сформированные в процессе работы программы KGrafDv данные графиков движения сохраняются в двоичных файлах типа .gka переменного тока.

4.2. Формирование заданного графика движения с помощью программы KGrafDv. Задать график движения можно, зная количество и расписание поездов, движущихся по расчетному участку. Таблица расписания предоставляет полный набор функций для ввода и редактирования линий хода поездов на выбранном пути. Открывается таблица названия нужной с помощью соответствующей кнопки панели инструментов.

В графе «Прибытие» у поездов, для которых эта станция является начальным пунктом, ставится прочерк. Он также ставится в графе Отправление для поездов, прибывающих на конечную станцию. Станции назначения поездов противоположного для данного пути направления выделены фиолетовым цветом.

Время прибытия не редактируется, поскольку оно определяется автоматически как сумма времен отправления с предыдущей станции и хода по соответствующему перегону. У транзитных поездов (для которых данная станция является промежуточной) допускается изменение только времени отправления. Параметры, не подлежащие редактированию, отмечены в таблице синим цветом. Удаление поезда может производиться в таблице любой станции на участке его следования.

После редактирования таблицы требуется корректировка графика, которая выполняется автоматически при выборе соответствующего режима. Сформированные в процессе работы программы KGrafDv данные графиков движения сохраняются в двоичных файлах типа .gka переменного тока.

5. Формирование схемы системы тягового электроснабжения 25кВ для расчетного участка с помощью программы KAUbas.

Перед запуском программы KAUbas рекомендуется в каталогах постоянной базы данных DbFxKA проверить наличие необходимых для формирования схемы трансформаторов, контактных подвесок, фидерных (отсасывающих) линий и устройств компенсации. На завершающем этапе кнопкой [Просмотр] открывают окно схемы, задают нормально отключенные выключатели и режим отображения схемы. Созданные программой KAUbas схемы для электрических расчетов КОРТЭС записываются в двоичные файлы типа .cka.

6. Расчет по заданному графику движения. Для выполнения расчета необходимо пунктом Главного меню Расчеты, По графику движения открыть соответствующее.

Характеристики

Список файлов ВКР