Таблица 4.5. Энергосберегающие режимы движения поездов по времени суток.
|
№ уч-ка |
V, км/ч (6:00-7:00) |
V, км/ч (7:00-8:00) |
V, км/ч (8:00-10:00) |
V, км/ч (10:00-16:00) |
V, км/ч (16:00-18:30) |
V, км/ч (18:30-20:30) |
V, км/ч (20:30-22:00) |
V, км/ч (22:00-24:00) |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
1 |
20 |
20 |
25 |
20 |
25 |
20 |
20 |
20 |
|
|
2 |
20 |
20 |
25 |
20 |
25 |
20 |
20 |
20 |
|
|
3 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
4 |
45 |
47 |
48 |
48 |
48 |
47 |
45 |
48 |
|
|
5 |
70 |
68 |
71 |
68 |
71 |
68 |
70 |
68 |
|
|
6 |
65 |
65 |
64 |
62 |
64 |
65 |
65 |
54 |
|
|
7 |
45 |
43 |
38 |
40 |
38 |
43 |
45 |
40 |
|
|
8 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
9 |
40 |
40 |
42 |
42 |
42 |
40 |
40 |
42 |
|
|
10 |
65 |
65 |
66 |
66 |
66 |
65 |
65 |
66 |
|
|
11 |
60 |
60 |
58 |
58 |
58 |
60 |
60 |
58 |
|
|
12 |
55 |
55 |
52 |
52 |
52 |
55 |
55 |
52 |
|
|
13 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
|
14 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
15 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
|
16 |
70 |
70 |
70 |
68 |
70 |
70 |
70 |
68 |
|
|
17 |
65 |
65 |
65 |
66 |
65 |
65 |
65 |
66 |
|
|
18 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
|
19 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
|
20 |
60 |
62 |
62 |
61 |
62 |
62 |
60 |
58 |
|
|
21 |
50 |
48 |
48 |
48 |
48 |
48 |
50 |
48 |
|
|
22 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
|
|
23 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
|
24 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
|
25 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
|
26 |
40 |
37 |
37 |
42 |
37 |
37 |
40 |
42 |
|
|
27 |
60 |
60 |
60 |
61 |
60 |
60 |
60 |
61 |
|
|
28 |
50 |
46 |
46 |
46 |
46 |
46 |
50 |
46 |
|
|
29 |
30 |
32 |
32 |
33 |
32 |
32 |
30 |
33 |
|
|
30 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
|
31 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
|
32 |
60 |
58 |
58 |
58 |
58 |
58 |
60 |
58 |
|
|
33 |
55 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
55 |
50 |
|
|
34 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
|
|
35 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
36 |
40 |
40 |
40 |
61 |
40 |
40 |
40 |
61 |
|
|
37 |
50 |
50 |
48 |
52 |
48 |
50 |
50 |
52 |
|
|
38 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
|
39 |
45 |
44 |
44 |
44 |
44 |
44 |
45 |
44 |
|
|
40 |
35 |
35 |
33 |
38 |
33 |
35 |
35 |
38 |
|
|
41 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
42 |
40 |
40 |
41 |
41 |
41 |
40 |
40 |
41 |
|
|
43 |
65 |
65 |
64 |
64 |
64 |
65 |
65 |
63 |
|
|
44 |
60 |
55 |
53 |
53 |
53 |
55 |
60 |
53 |
|
|
45 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
|
46 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
47 |
20 |
25 |
25 |
20 |
25 |
25 |
20 |
20 |
|
|
48 |
20 |
25 |
25 |
20 |
25 |
25 |
20 |
20 |
|
|
А уд., |
51,89 |
52,14 |
53,64 |
52,76 |
53,55 |
52,38 |
51,67 |
52,55 |
|
|
Ауд. среднее, |
52,57 |
Среднее значение полученных удельных расходов представляет собой средний удельный расход электроэнергии на тягу поездов по проектной первой линии Красноярского метрополитена за рабочую смену.
Средний удельный расход электроэнергии на тягу поездов метрополитенов городов Новосибирска, Самары, Казани и Екатеринбурга составляет:
, (4.2)
где:
1 - средний удельный расход электроэнергии на тягу поездов Казанского метрополитена;
2 - средний удельный расход электроэнергии на тягу поездов Самарского метрополитена;
3 - средний удельный расход электроэнергии на тягу поездов Екатеринбургского метрополитена;
4 - средний удельный расход электроэнергии на тягу поездов Новосибирского метрополитена;
- средний удельный расход электроэнергии на тягу поездов метрополитенов;
Таким образом,
Норматив среднего удельного расхода электроэнергии на тягу поездов Красноярского метрополитена, согласно «временной инструкции по техническому нормированию расхода электрической энергии на тягу поездов метрополитена» [53] составляет 68,59 .
Таким образом, синтезированный энергосберегающий режим управления движения поездов по проектной первой линии Красноярского метрополитена позволяет сэкономить 9,72% электроэнергии на тягу относительно фактических показателей схожих метрополитенов и 30,47% относительно установленного норматива.
Полученные результаты показывают, что применение разработанной методики синтеза энергосберегающих режимов управления движением метрополитенов к проектным линиям МЕТРО, дает хорошие результаты.
Совместное использование существующих энергосберегающих технологий и представленной в работе методики синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов по линиям метрополитенов, позволит получить наилучшие на сегодняшний день показатели качества эксплуатации метрополитенов.
4.4 Расчет экономической эффективности полученных режимов управления движением поездов для проектной первой линии Красноярского метрополитена
Объем работы подвижного состава, т*км, рассчитывается как сумма общего пробега вагонов вагоно-км, умноженного на среднюю массу подвижного состава , и объема перевозочной работы (пассажиро-км), умноженного на средний вес пассажира (т) [12,13]:
Средний объем работы подвижного состава метрополитенов городов Новосибирска, Самары, Казани и Екатеринбурга составляет:
, (4.3)
где 1 - средний объем работы подвижного состава Казанского метрополитена;
2 - средний объем работы подвижного состава Самарского метрополитена;
3 - средний объем работы подвижного состава Екатеринбургского метрополитена;
4 - средний объем работы подвижного состава Новосибирского метрополитена;
- средний объем работы подвижного состава метрополитенов;
Таким образом,
( 4.4)
Для определения объема работы проектной первой линии Красноярского метрополитена необходимо подсчитать количество поездов, проходящих по линии за сутки (см. табл. 4.6.)
Табл. 4.6. Суточный объем работы подвижного состава первой линии Красноярского метрополитена
|
№ промежутка |
Время |
Длительность промежутка, мин. |
Средний интервал движения, мин |
Число пар поездов |
|
|
1 |
с 6:00 по 7:00 |
60 |
5,42 |
11,1 |
|
|
2 |
с 7:00 по 8:00 |
60 |
5,02 |
12 |
|
|
3 |
с 8:00 по 10:00 |
120 |
4,24 |
28,3 |
|
|
4 |
с 10:00 по 16:00 |
360 |
5,03 |
71,6 |
|
|
5 |
с 16:00 по 18:30 |
150 |
4,31 |
34,8 |
|
|
6 |
с 18:30 по 20:30 |
120 |
4,87 |
24,6 |
|
|
7 |
с 20:30 по 22:00 |
90 |
7,2 |
12,5 |
|
|
8 |
с 22:00 по 24:00 |
120 |
10,11 |
11,8 |
|
|
Итого: за сутки, пар поездов |
206,7 |
Следовательно, в месяц по первой линии Красноярского метрополитена проследует 6304,355 пар поездов.
Масса одного поезда составляет 130 т, а масса пассажиров в поезде составляет в среднем 10 т. Таким образом, масса одного состава составит 140 т.
Длина первой линии Красноярского метрополитена в одном направлении равна 8,39 км.
Объем работы подвижного состава первой линии Красноярского метрополитена составит 7 405 089, 51 т*км/мес. Этот показатель практически совпадает со среднемесячным объемом работы схожих метрополитенов.
Объем израсходованной электроэнергии на тягу поездов в месяц для первой линии Красноярского метрополитена составит 389 285, 56 кВт*ч, и составил бы (без применения энергосберегающих режимов управления движением) 507 915, 09 кВт*ч.
В ценах декабря 2010 года для предприятий городского электрического транспорта г. Красноярска цена за 1 кВт*ч составляет 1,46 руб. с НДС.
При эксплуатации первой линии Красноярского метрополитена с применением синтезированных автором энергосберегающих режимов управления движением поездов, затраты на электроэнергию на тягу поездов составят 389 285, 56 руб. в месяц.
При эксплуатации Красноярского метрополитена в обычном (не оптимизированном режиме) затраты на электроэнергию на тягу поездов составили бы 507 915, 09 руб. в месяц.
Следовательно, внедрение результатов работы в практику эксплуатации первой линии будущего Красноярского метрополитена позволит сэкономить 173 199, 13 руб. в месяц, или 30,47% затрат на электроэнергию на тягу поездов от проектных расчетов.
Аналогичные расчеты можно провести для иных (действующих или проектных) линий метрополитенов.
Таким образом, экономическая эффективность представленной методики синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов по линиям метрополитенов полностью доказана.
4.5 Выводы по четвертой главе
1. Применение разработанной методики синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов к Ленинской линии Новосибирского метрополитена показало снижение удельного расхода на тягу поездов, и следовательно, ее адекватность и пригодность к использованию на действующих линиях метрополитенов.
2. Применение разработанной методики синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов к проектной первой линии Красноярского метрополитена показало снижение удельного расхода на тягу поездов, и следовательно, ее адекватность и пригодность к использованию на проектных линиях Действующих и строящихся метрополитенов.
3. Загрузка подвижного состава зависит от времени суток и оказывает некоторое влияние на удельный расход электроэнергии.
4. Внедрение результатов работы в производственный процесс будущего Красноярского метрополитена позволит снизить удельный расход электроэнергии на тягу поездов на 9,72% относительно фактических показателей схожих метрополитенов, и на 30,47% относительно нормированного показателя.
5. В ценах декабря 2010 года абсолютная разница эксплуатационных затрат до и после применения энергосберегающего режима управления движением поезда по проектной первой линии Красноярского метрополитена составила бы 173 199, 13 руб. в месяц, или 30,47% снижения затрат на электроэнергию на тягу поездов от проектных расчетов.
Заключение
Общие вводы и результаты исследования:
Анализ существующих источников о структуре электрооборудования и электропотребления метрополитенов показал необходимость и актуальность исследования и оптимизации режимов управления движением поездов.
Проведенные исследования пассажиропотока позволили получить достоверные исходные данные для синтеза энергосберегающего режима управления движением поездов будущего Красноярского метрополитена.
Анализ показателей качества эксплуатации существующих метрополитенов показал, что Красноярский метрополитен можно отнести к группе метрополитенов городов Казани, Новосибирска, Екатеринбурга и Самары.
Корреляционный анализ между расходом электроэнергии на тягу поездов и остальными показателями качества эксплуатации показал, что расход электроэнергии в большей степени зависит от среднего интервала движения между поездами, пробега вагонов с пассажирами и эксплуатационной скорости. Эти показатели относятся к вопросам организации движения, а так же эффективной и безопасной эксплуатации транспортной системы. Кроме того, синтез научно-обоснованного энергосберегающего режима движения поезда напрямую связан именно с этой группой показателей.
Проведенные тяговые расчеты позволили получить режимы движения поездов по проектной первой линии Красноярского метрополитена с учетом изменяющегося во времени пассажиропотока.
Разработанная математическая модель удельного электропотребления подвижным составом при тяге поезда по линии метрополитена позволяет вычислить значения удельного электропотребления на тягу.
Полученная аналитическая зависимость позволяет определить удельный расход электроэнергии на тягу от параметров пути, подвижного состава, загрузки состава и скорости движения по участку.
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, учитывая параметры пути, подвижного состава и его загрузки.