Модель нормування витрат енергії на тягу електропоїздів

Автор(и)

  • А.П. Фалендиш ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-3602-7945
  • Д.А. Іванченко ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь, Ukraine
  • О.В. Клецька ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-4682-860X
  • О.В. Кіріцева ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-2481-5883
  • М.А. Барибін Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1397-7852
  • В.С. Джус Львівська філія Дніпровського національного університету залізничного транспорту, м. Львів, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.42.2021.240694

Ключові слова:

нормування витрат, тягові розрахунки, енергоресурси, математичне моделювання, тяговий рухомий склад

Анотація

У статті розглянуті питання визначення витрати енергоресурсів на тягу поїздів з врахуванням поїзних умов та особливостей тягового рухомого складу. Встановлено критерії оптимальності будь-якої математичної моделі та вимоги до неї. Представлено фізичну суть нормування витрати палива та електроенергії по АТ «Укрзалізниця» в цілому, а також розглянуто на базі локомотивного депо та машиніста зокрема. Проаналізовано методику кривих обмеження діапазону нормування витрат й представлено можливі шляхи вирішення. На базі контролера машиніста, як елементу управління режимами ведення поїзда, розглянуто приклад однорідних дискретних марківських ланцюгів вибору режиму ведення поїзда. Проаналізовано існуючі підходи до розрахунку норм витрат електроенергії на тягу електрорухомого складу та порівняно з поточним станом методики нормування в фактичних депо. Розглянуто вимоги машиністів-інструкторів з теплотехніки (й іншого персоналу з контролю, обробки та корегування) та стан забезпеченості електронно-обчислювальною технікою в депо. На базі розділення витрат на безпосередньо тягу, роботу допоміжних машин та опалення електропоїздів запропоновано математичну модель встановлення величини витрат електроенергії на тягу електропоїздів. Зроблені відповідні висновки в ході дослідження по впровадженню математичного моделювання в вирази, які відображають норми витрат енергоресурсів

Біографії авторів

А.П. Фалендиш , ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь

Доктор технічних наук, професор

Д.А. Іванченко , ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь

Кандидат технічних наук, доцент

О.В. Клецька , ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь

Кандидат технічних наук, доцент

О.В. Кіріцева , ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь

Старший викладач

М.А. Барибін , Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків

Аспірант

В.С. Джус , Львівська філія Дніпровського національного університету залізничного транспорту, м. Львів

Кандидат технічних наук, доцент

Посилання

Перелік використанних джерел (ДСТУ):

Осипов С.И. Основы тяги поездов. Учебник для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / С.И. Осипов, С.С. Осипов. – М. : УМК МПС России, 2010. – 592 с.

Приказ №867р. Правила тяговых расчетов для поездной работы. – Утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 12.05.2016 р. – М., 2016. – 510 с.

Оценка жизненного цикла / Э.Д. Тартаковский, А.П. Фалендыш, Ю.Е. Калабухин, С.Г. Грищенко // Локомотив-информ: научный журнал. – 2013. – № 2 (80). – С. 56-60.

Determination of rational locomotive operating modes and resource costs based on information from global positioning systems / M. Barybin, A. Falendysh, V. Hatchenko, O. Kletska, E. Kiritseva // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering International Scientific Conference Energy Efficiency in Transport (EET 2020). – 2021. – Vol. 1021. – Pр. 1-8. – Mode of access: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1021/1/012011.

Системи глобального позиціонування в тягових розрахунках з розрахуванням зносу колісних пар рухомого складу / М.А. Барибін, А.П. Фалендиш, В.О. Гатченко, О.В. Клецька, О.В. Кіріцева // Збірник наукових праць Українського державного університе-ту залізничного транспорту. – Х. : УкрДУЗТ, 2020. – Вип. 191. – С. 53-63. – Mode of access: https://doi.org/10.18664/1994-7852.191.2020.217294.

Інформаційно-розрахунковий комплекс «Тягові розрахунки» та математичні методи пошуку основних параметрів руху поїзда як основи оптимізації витрат ресурсів на тягу [Текст] / М.А. Барибін, А.П. Фалендиш, В.О. Гатченко, О.В. Клецька, О.В. Кіріцева // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. – 2020. – № 4. – С. 15-27. – Mode of access: https://doi.org/10.18664/ikszt.v25i4.219530.

Модель визначення характеристик режимних карт ведення поїзда / М.А. Барибін, А.П. Фалендиш, В.О. Гатченко, О.В. Клецька, О.В. Кіріцева // Збірник наукових праць ДУІТ. – К. : ДУІТ, 2020. – Вип. 36. – С. 132-142. – (Серія: Транспортні системи і технології).

Online condition monitoring of onboard traction transformer core based on core-loss calculation model / Q. Fu, J. Zhu, Z. Mao, G. Zhang, T. Chen // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2018. – Vol. 65 (4). – Pр. 3499-3508. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/TIE.2017.2758721.

Safna F. Artificial Neural Network Based Data Mining / F. Safna, R. Sunny // International Journal of Innovative Science, Engineering & Technology. – 2015. – Vol. 5 (4). – Pр. 240-245.

Neuro-adaptive faulttolerant control of high speed trains under traction-braking failures using self-structuring neural networks / R.Z. Gao, Y.J. Wang, J.F. Lai, H. Gao // Information Sciences. – 2016. – Vol. 367. – Pp. 449-462. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.ins.2016.05.033.

Uyulan C. Readhesion control strategy based on the optimal slip velocity seeking method / C. Uyulan, M. Gokasan, S. Bogosyan // Journal of Modern Transportation. – 2018. – Vol. 26 (1). – Pp. 36-48. – Mode of access: https://doi.org/10.1007/s40534-018-0158-x.

Nonlinear MPC-based slip control for electric vehicles with vehicle safety constraints / L. Yuan, H. Zhao, H. Chen, B. Ren // Mechatronics. – 2016. – Vol. 38. – Pp. 1-15. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2016.05.006.

Song H. Evaluating Fault Tree by means of Colored Petri nets to analyze the railway system dependability / H. Song, E. Schnieder // Safety Science. – 2018. – Vol. 110. – Pр. 313-323. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2018.08.017.

Wang M. Analysis of energy consumption characteristics based on simulation and traction calculation model for the CRH electric motor train units / M. Wang, B. Kou, X. Zhao // 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS). – 2018. – Pр. 2738-2743. – Mode of access: https://doi.org/10.23919/ICEMS.2018.8549182.

Наказ №062-Ц. Інструкція по технічному нормуванню витрат електричної енергії і палива локомотивами на тягу поїздів (ЦТ-0059). – Введ. 2003-03-05. – Київ, 2003. – 85 с.

Наказ №206-ЦЗ. Правила тягових розрахунків для поїзної роботи по електровозах ЧС7, ЧС8, ДЕ1, ДС3, 2ЕЛ5, 2ЕЕС5К, тепловозах ТЕП150, ТЕМ103, дизель-поїздах ДЕЛ-02, електропоїздах ЕПЛ2Т, ЕПЛ9Т (ЦТ-0199). – Введ. 2010-12-22. – Київ, 2010. – 78 с.

Наказ №113-Ц. Методика розрахунку норм витрат дизельного палива і електроенергії на тягу поїздів (ЦТ-0099). – Введ. 2004-06-09. – Київ, 2004. – 62 с.

Наказ №204-Ц. Положення про інспекцію з контролю ефективності використання енер-горесурсів Укрзалізниці. – Введ. 2014-05-16. – Київ, 2014. – 10 с.

References:

Osipov S.I., Osipov S.S. Osnovy tyagi poyezdov [Principles of traction]. Moscow, UMK MPS Rossii Publ., 2010. 592 p. (Rus.)

Prikaz №867r. Pravila tyagovykh raschetov dlya poyezdnoy raboty [Order 867. Rules for traction calculations for train work]. Moscow, 2016. 510 p. (Rus.)

Tartakovsky, E.D., Falendysh, A.P., Kalabukhin, Y.E., Grishchenko, S.G. (2013). Otsenka zhiznennogo tsikla [Life cycle assessment]. Lokomotiv-inform: nauchnyiy zhurnal – Lokomotiv-inform: a scientific journal, 2013, no. 2 (80), pp. 56-60. (Rus.)

Barybin M., Falendysh A., Hatchenko V., Kletska O., Kiritseva E. Determination of rational locomotive operating modes and resource costs based on information from global positioning systems. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering International Scientific Conference Energy Efficiency in Transport (EET 2020), 2021, vol. 1021, pp. 1-8. doi: 10.1088/1757-899X/1021/1/012011.

Barybin M.A., Falendysh A.P., Hatchenko V.O., Klets’ka O.V., Kiritseva O.V. Systemy hlobal’noho pozytsionuvannya v tyahovykh rozrakhunkakh z rozrakhuvannyam znosu kolisnykh par rukhomoho skladu [Systems of global positioning in traction rods with rozrahuvannya wear of wheel pairs of a collapsed warehouse]. Zbіrnik naukovikh prats’ Ukraїns’kogo derzhavnogo unіversitetu zalіznichnogo transportu – Collected scientific works of Ukrainian State University of Railway Transport, 2020, vol. 191, pp. 53-63. doi: 10.18664/1994-7852.191.2020.217294. (Ukr.)

Barybin M.A., Falendysh A.P., Hatchenko V.O., Klets’ka O.V., Kiritseva O.V. Informatsiyno-rozrakhunkovyy kompleks «Tyahovi rozrakhunky» ta matematychni metody poshuku osnovnykh parametriv rukhu poyizda yak osnovy optymizatsiyi vytrat resursiv na tyahu [Information and calculation complex «Traction calculations» and mathematical methods for finding the basic parameters of train movement as a basis for optimizing the cost of traction resources]. Informatsiyno-keruyuchi systemy na zaliznychnomu transporti – Information and control systems at railway transport, 2020, no. 4, pp.15-27. doi: 10.18664/ikszt.v25i4.219530. (Ukr.)

Barybin M.A., Falendysh A.P., Hatchenko V.O., Klets’ka O.V., Kiritseva O.V. Model’ vyznachennya kharakterystyk rezhymnykh kart vedennya poyizda [Model of determining the characteristics of the regime maps of the train]. Zbirnyk naukovykh prats’ DUIT. Seriya «Transportni systemy i tekhnolohiyi» – Collection of scientific works of DUIT. Series «Transport systems and technologies», 2020, vol. 36, pp.132-142. (Ukr.)

Fu Q., Zhu J., Mao Z., Zhang G., Chen T. Online condition monitoring of onboard traction transformer core based on core-loss calculation model. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2018, vol. 65 (4), pp. 3499-3508. doi: 10.1109/TIE.2017.2758721.

Safna F., Sunny R. Artificial Neural Network Based Data Mining. International Journal of Innovative Science, Engineering & Technology, 2015, vol. 5 (4), pp. 240-245.

Gao R.Z., Wang Y.J., Lai J.F., Gao H. Neuro-adaptive faulttolerant control of high speed trains under traction-braking failures using self-structuring neural networks. Information Sciences, 2016, vol. 367, pp. 449-462. doi: 10.1016/j.ins.2016.05.033.

Uyulan C., Gokasan M., Bogosyan S. Readhesion control strategy based on the optimal slip velocity seeking method. Journal of Modern Transportation, 2018, vol. 26 (1), pp. 36-48. doi: 10.1007/s40534-018-0158-x.

Yuan L., Zhao H., Chen H., Ren B. Nonlinear MPC-based slip control for electric vehicles with vehicle safety constraints. Mechatronics, 2016, vol. 38, pp. 1-15. doi: j.mechatronics.2016.05.006.

Songs H., Schnieder E. Evaluating the Fence Tree to analyze the railway system dependability. Safety Science, 2018, vol. 110, pp. 313-323. doi: 10.1016/j.ssci.2018.08.017.

Wang M., Kou B., Zhao X. Analysis of energy consumption characteristics based on simulation and traction calculation model for the crh electric motor train units. 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2018, pp. 2738-2743. doi: 10.23919/ICEMS.2018.8549182.

Nakaz №062-Ts. Instrukciya po tehnichnomu normuvannyu vitrat elektrichnoyi energiyi i paliva lokomotivami na tyagu poyizdiv (CT-0059) [Order №062-C. Instruction on technical standardization of expenses of electric energy and fuel by locomotives on traction of trains (CT-0059)]. Kiev, 2003. 85 p. (Ukr.)

Nakaz №206-TsZ. Pravila tyagovih rozrahunkiv dlya poyiznoyi roboti po elektrovozah ChS7, ChS8, DE1, DS3, 2EL5, 2EES5K, teplovozah TEP150, TEM103, dizel-poyizdah DEL-02, elektropoyizdah EPL2T, EPL9T (CT-0199) [Order №206-C. Rules of traction calculations for train operation on electric locomotives CHS7, CHS8, DE1, DS3, 2EL5, 2EES5K, diesel locomotives TEP150, TEM103, diesel trains del-02, electric trains EPL2T, EPL9T (CT-0199)]. Kiev, 2010.

p. (Ukr.)

Nakaz №113-Ts. Metodika rozrahunku norm vitrat dizelnogo paliva i elektroenergiyi na tyagu poyizdiv (CT-0099) [Order №113-C. Methodology for calculating diesel fuel and electricity consumption rates for train traction (CT-0099)]. Kiev, 2004. 62 p. (Ukr.)

Nakaz №204-Ts. Polozhennya pro inspektsiyu z kontrolyu efektyvnosti vykorystannya enerhoresursiv Ukrzaliznytsi [Order №204-C. Regulations on inspection of energy efficiency control of Ukrzaliznytsia]. Kiev, 2014. 10 p. (Ukr.)

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-05-27

Номер

Розділ

273 Залізничний транспорт