Гурьев А.С. 230505 2016 (Усиление элементов системы тягового электроснабжения Восточного полигона Транссиба в условиях роста грузооборота)

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра "Системы электроснабжения"

Хабаровск – 2016

Министерство транспорта Российской федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

“Дальневосточный государственный университет путей сообщения”

(ДВГУПС)

_____________________________________ Кафедра Системы электроснабжения

^{(наименование УСП)}

Направление (специальность) 23.05.05 Системы обеспечения движения поездов

^{(код, наименование направления или специальности)}

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой _________________

“___” __________________ 20__ г.

ЗАДАНИЕ

на выпускную квалификационную работу студента

Гурьева Игоря Сергеевича

^{(фамилия, имя, отчество)}

1. Тема ВКР: Усиление элементов системы тягового электроснабжения Восточного полигона Транссиба в условиях роста грузооборота

утверждена приказом по университету от “___” __________ 2016 г. №____

1. Срок сдачи студентом законченной ВКР “31” мая 2016 г.

2. Исходные данные к работе: схема взаимного расположения проводов ТС, ВЛ СЦБ и ВЛ ДПР, статистика травматизма от наведенного напряжения ОАО РЖД за 2010-2015гг. Остальные исходные данные приведены в П3.

3. Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

   1. Анализ роста объема грузовых перевозок, способы обеспечения потребной пропускной способности

   2. Алгоритм работы программного модуля КОРТЭС для расчетов системы тягового электроснабжения;

   3. Пропуск составов массой 12000 т;

   4. Результаты многовариантных расчетов;

   5. Предложения по усилению;

   6. Табличное и графическое изображение результатов;

4. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):

   1. Алгоритм работы программного модуля КОРТЭС для расчетов системы тягового электроснабжения;

   2. Карта электрифицированной части ДВЖД разделенная на 12 участков;

   3. Тренд объема грузовых перевозок;

   4. Суточный график движения выполнение объема грузовых перевозок прогнозируемого на 2025 г.;

   5. Мероприятия по усилению системы тягового электроснабжения ограничивающих участков;

   6. Результаты расчета графика движения и пропускной способности ДВЖД;

   7. Мероприятия по обеспечению прогнозируемого объема перевозок на участке

Смоляниново - Находка;

1. Результаты усиления ограничивающих участков

1. Консультанты по ВКР (с указанием относящихся к ним разделов ВКР)

1. Дата выдачи задания “21” марта 2016 г.

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

Студент_ Гурьев И.С.__

Руководитель ВКР__Ли В.Н._

ABSTRACT

The graduation project`s devoted to the analysis of the current state of the Eastern Trans-Siberian railway traction energy system.

The relevance of this study was associated with the increasing of cargo turn-over on Far East railroad and inability of the traction energy system to provide necessary level of the throughput. The subject of the study is the whole traction energy system of Far East railroad.

The purposes of this work are the collecting of information, analysis methods, and suggestions for improvement of traction energy system of Far East railroad.

In order to solve the problems mentioned above, the big amount of calculations of the traction energy system was done. In the result, the certain ways of improving of the traction energy were found and specified. This work is based on the new rules.

The work consists of an introduction, 9 chapters, conclusions and bibliography.

РЕФЕРАТ

105 страницы, 22 рисунка, 16 таблиц, 27 источников.

КОРТЭС, ТРЕНД ОБЪЕМА ГРУЗОВЫХ ПЕРЕВОЗОК, УСИЛЕНИЕ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОНСАБЖЕНИЯ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ УЧАСТКИ, СУТОЧНЫЙ ГРАФИК ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Объектом исследования является участок Дальневосточной железной дороги Архара – Находка Восточная.

Цель работы – определение ограничивающих участков Дальневосточной железной дороги, в условиях роста грузооборота на Восточном полигоне Транссиба. Предложение конкретных мероприятий по усилению ограничивающих участков.

Для достижения указанной цели решены следующие задачи: рассчитан и построен линейный тренд роста объема грузовых перевозок на Дальневосточной железной дороге; построен суточный график движения поездов, соответствующий прогнозируемому объему грузовых перевозок; при помощи этого графика и комплекса КОРТЭС, определены ограничивающие участки на Дальневосточной железной дороге; на основе расчетов комплексе КОРТЭС, предложены конкретные мероприятия по усилению ограничивающих участков.

Реализация предложенных мер позволит осуществить предполагаемый на 2025 год объем грузовых перевозок на всей протяженности электрифицированной части Дальневосточной железной дороге.

СОДЕРЖАНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ 8

1 СИСТЕМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ И ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ В ВИДЕ

ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭТАПНОСТИ

УСИЛЕНИЯ 10

1.1 Имитационное моделирование системы тягового электроснабжения 11

1.2 Обзор рассматриваемых участков ДВЖД 23

2 РАСЧЕТ ТРЕНДА ОБЪЕМА ГРУЗОВЫХ ПЕРЕВОЗОК ДВЖД С

ПОМОЩЬЮ МЕТОДА НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ. 25

2.1 Расчет линейного тренда объема грузовых перевозок 28

2.2 Определение параметров колеблемости линейного тренда 33

2.3 Прогнозирование объема грузовых перевозок по линейной

трендовой модели 36

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОГРАНИЧИВАЮЩИХ УЧАСТКОВ ДВЖД 38

3.1 Формирование суточного графика движения поездов,

соответствующего прогнозируемому объему грузовых перевозок

на 2025 год 38

3.2. Расчет графика движения на участках ДВЖД 42

3.3 Определение минимального межпоездного интервала и

наличной пропускной способности участков ДВЖД 45

3.4 Анализ полученных результатов 47

4 УСИЛЕНИЕ ОГРАНИЧИВАЮЩИХ УЧАСТКОВ ДВЖД 54

4.1 Обзор способов усиления системы тягового электроснабжения 50

4.2 Усиление участка Ружино – Уссурийск 52

4.3 Усиление участка Уссурийск – Надеждинская 55

4.4 Усиление участка Надеждинская - Смоляниново 57

4.5 Усиление участка Смоляниново – Находка 59

4.6 Усиление участка Находка – Находка Восточная 62

5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ОБЪЕМА ГРУЗОВЫХ ПЕРЕВОЗОК

НА УЧАСТКЕ СМОЛЯНИНОВО – НАХОДКА 65

5.1 Выбор альтернативного графика движения поездов для

участка Смоляниново – Находка 65

5.2 Обеспечение возможности реализации выбранного графика движения

на участке Смоляниново – Находка 69

6 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

НА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ……………………………... ………….……….72

6.1 Физико-химические основы процесса горения 73

6.2 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности на

тяговой подстанции 77

7 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ НА

КОНТАКТНОЙ СЕТИ …………………………………....………..………….…..83

7.1 Способы защиты от электромагнитных полей 83

7.2 Расчет напряженности электрического поля контактной сети

переменного тока на участке Ружино – Свиягино 85

8 ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРЕДЛОЖЕННЫХ МЕР

ПО УСИЛЕНИЮ УЧАСТКА РУЖИНО - УССУРИЙСК 92

8.1 Экономическое обоснование внедрения нового компенсирующего

устройства на подстанции Сибирцево 92

8.2 Экономическая оценка эффективности замены трансформатора на

тяговой подстанции Спасск 97

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 103

ВВЕДЕНИЕ

Согласно Энергетической стратегии холдинга «Российские железные дороги» до 2030 года: ожидается рост объемов перевозок грузов железнодорожным транспортом, при интенсивном развитии портовых мощностей страны. Наибольший рост грузопотоков ожидается на Байкало-Амурской магистрали, особенно на подходах к портам Хабаровского края (Ванино, Советская Гавань), что связано с разработкой новых месторождений угля и руды в Республике Саха (Якутия) и в других субъектах Российской Федерации Дальневосточного региона [1].

Увеличение грузонапряженности невозможно без обеспечения соответствующей пропускной способности на Восточном полигоне «Транссиба». Пропускная способность участка определяется максимальными размерами движения в поездах, которые могут быть реализованы по данному участку за единицу времени в зависимости от числа главных путей, средств связи по движению поездов, типа и мощности тяговых средств и способа организации движения поездов [2].

Задача по увеличению пропускной способности может быть решена двумя способами: увеличением числа поездов или повышением их массы. Сейчас имеется тенденция по использованию обоих этих возможностей. Перед службами Дальневосточной Железной Дороги ставится задача по уменьшению межпоездных интервалов, при увеличении масс поездов [3].

Пропускная способность участка может ограничиваться путевым развитием, тяговой мощностью, средствами связи по движению поездов. Также важное влияние оказывает профиль пути участка. При расчете наличной пропускной способности необходимо учитывать совокупность многих факторов, что делает расчет очень громоздким. Для его упрощения, в начале 90-х годов, ВНИИЖТом, на основе проведенных исследований, был разработан пакет программ NORD для тяговых и электрических расчетов в сфере проектирования и эксплуатации систем тягового электроснабжения. Это позволило выбирать варианты технических решений по способам усиления устройств на действующих участках и оптимальных параметров для вновь электрифицируемых линий. С учетом опыта эксплуатации пакета NORD был создан программный комплекс расчетов тягового электроснабжения КОРТЭС, предназначенный для работы в современных операционных системах. Он внедрен на сети железных дорог, а также в ряде проектных организаций.

Расчеты с использованием КОРТЭС позволяют решать задачи по выбору наиболее эффективных способов усиления системы тягового электроснабжения, при которых обеспечиваются нормируемые показатели по уровню напряжения на токоприемниках электровозов, температуре нагрева проводов контактной сети, допустимым перегрузкам силового оборудования тяговых подстанций и уровню напряжения в контактной сети.

В данной работе решается задача по определению ограничивающих участков на Дальневосточной железной дороги, при помощи программного комплекса КОРТЭС, который позволяет автоматизировать расчеты системы тягового электроснабжения. Данная возможность позволяет выполнить большой объем работы, рассчитав все участки ДВЖД.