Дипломная работа: Энергосберегающие режимы управления движением поездов метрополитенов

Тяговые расчеты позволят выявить численную зависимость различных параметров друг от друга и дадут исходные данные для синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов метрополитена.

1.5 Постановка задач исследований

Основой организации движения поездов на метрополитене служит график, объединяющий работу всех подразделений эксплуатации. График обеспечивает:

· выполнение плана перевозок пассажиров;

· безопасность движения поездов;

· наивыгоднейшее использование подвижного состава при экономном расходовании электроэнергии [13].

Эксплуатационная деятельность метрополитенов характеризуется совокупностью показателей, по которым планируется работа метрополитена на начало месяца и составляются фактические отчеты - на конец месяца. Один из важных показателей, характеризующий эффективность эксплуатационной работы метрополитена, является удельный расход электроэнергии на тягу поездов (Вт*ч/т*км), поэтому для синтеза энергосберегающего режима управления движением электропоездов по линии метрополитена, необходимо получить аналитическую зависимость удельного расхода энергии Ауд, Вт*ч/т*км как функцию, зависящую от массы подвижного состава, массы перевозимых пассажиров, ускорения свободного падения, числа вагонов в подвижном составе, среднего значения КПД тягового двигателя, эквивалентного по сопротивлению движению уклона, длины участка пути с неизменным эквивалентным сопротивлением движению уклоном, значения коэффициента инерции для данного типа подвижного состава, коэффициента пуска тягового двигателя и скорости прохождения участка:

,

где - масса подвижного состава;

- масса перевозимых пассажиров;

- ускорение свободного падения;

- число вагонов в подвижном составе;

- среднее значение КПД тягового двигателя;

- эквивалентный по сопротивлению движению уклон;

- длина участка пути с неизменным по сопротивлению движению уклоном;

- значение коэффициента инерции для данного типа ПС;

- коэффициент пуска тягового двигателя;

- скорость движения по участку.

Цель работы - повышение энергоэффективности метрополитенов путем внедрения в эксплуатационную деятельность энергосберегающих режимов управления движением поездов.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать изменяющийся во времени пассажиропоток по направлению проектной линии метрополитена.

2. Исследовать влияние различных показателей качества эксплуатации метрополитенов на электропотребление.

3. Разработать математическую модель удельного электропотребления подвижным составом при движении поезда по линии метрополитена.

4. Получить аналитическую зависимость удельного расхода электроэнергии на тягу поезда метрополитена от: параметров пути, параметров подвижного состава, загрузки подвижного состава, а также скорости движения по участку трассы.

5. Создать универсальную методику синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов по линиям метрополитенов, пригодную как для действующих линий существующих МЕТРО, так и для проектных и строящихся линий существующих и будущих метрополитенов.

6. Проверить адекватность разработанной математической модели, полученной аналитической зависимости и созданной методики.

7. Синтезировать энергосберегающий режим управления движением поездов по линии проектного метрополитена.

8. Определить удельный расход электроэнергии на тягу поездов при реализации разработанного энергосберегающего режима управления их движением.

1.6 Выводы по первой главе

1. Подвижной состав метрополитенов достаточно хорошо проработан, следовательно, повышенное электропотребление метрополитенов обусловлено, в основном, неэффективностью их эксплуатации.

2. Анализ существующих источников о структуре электрооборудования и электропотребления метрополитенов показал необходимость и актуальность исследования и оптимизации режимов управления движением поездов.

3. Применяемые к метрополитенам методы снижения расхода электрической энергии на тягу позволяют снизить ее расход не более чем на 3-5%.

4. Рассмотренная математическая модель позволит провести необходимые тяговые расчеты и получить исходные данные для создания методики синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов по линиям метрополитенов.

5. Для исследования режимов управления движением и учета электропотребления необходимо разработать математическую модель удельного электропотребления подвижным составом при тяге поезда по линии метрополитена. При этом должны быть учтены: параметры пути, параметры подвижного состава, изменяющаяся во времени загрузка подвижного состава и скорость движения по участкам.

6. Для снижения электропотребления метрополитена на тягу необходимо разработать методику синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов.

7. Разработанную методику необходимо проверить на адекватность и применять к практике эксплуатации линий метрополитенов, как действующих, так и проектных.

2. Определение показателей эксплуатационной деятельности метрополитенов, влияющих на электропотребление

2.1 Исследование пассажиропотоков по направлению проектной линии метрополитена

2.1.1 Сбор первичных данных о пассажиропотоке по направлению проектной первой линии Красноярского метрополитена

Основной задачей метрополитена является перевозка пассажиров. А значит, исследование показателей качества его эксплуатации необходимо начать с определения следующих параметров, характеризующих пассажиропоток: интенсивность движения пассажирского транспорта; наполняемость общественного пассажирского транспорта и объем пассажирских перевозок по направлениям и по времени.

Первая линия Красноярского метрополитена соединит Северо-западный микрорайон с центром города, в котором за последние десять лет наблюдается увеличение мест приложения труда [62,63,103], что вызывает центростремительные пассажиропотоки.

Основными связующими звеньями в транспортном сообщении между Октябрьским и Центральным районами г. Красноярска являются проспект Свободный и Копыловский мост, пропускная способность которого составляет 2090 проезжающих ед. / час [62]. Но, в последнее время, с увеличением численности населения Октябрьского района, а также с увеличением количества автомобилей, загрузка Копыловского моста в часы пик составляет приблизительно 145%. В результате этого на ул. Копылова, до пересечения с ул. Киренского, возникает автомобильная «пробка» длиною более двух километров. Движение как пассажирского, так и в целом автомобильного транспорта существенно замедляется, что приводит к сбоям в режимах движения наземного пассажирского транспорта. «Пробка» по пр. Свободный вызвана узкой горловиной путепровода (пересечения автомобильной транспортной артерии с железнодорожным полотном).

Существующие методы исследования пассажиропотоков можно классифицировать по ряду признаков. Так, по длительности охватываемого периода различают исследования систематические и разовые. Систематические обследования проводят ежедневно, в течение всего периода движения, линейные работники службы эксплуатации. Разовыми называются кратковременные обследования по той или иной программе, определяемой поставленными целями. По виду обследования могут быть автоматизированными, натурными, анкетными, отчетно-статическими [82].

Целью проведения исследований на данном этапе является прогнозирование пассажирских потоков на проектной первой линии Красноярского метрополитена.

Огромным обстоятельством, в пользу натурного метода стала невозможность реализации систематических методов обследования, вследствие отсутствия службы эксплуатации метрополитена как таковой, в настоящее время.

В работе, представляемой в этой книге, был применен натурный вид обследования пассажирских потоков визуальным методом.

В результате обследования были определены следующие параметры: интенсивность движения пассажирского транспорта; наполняемость общественного пассажирского транспорта и объем пассажирских перевозок по направлениям и по времени.

Методика исследования заключается в следующем:

1. За пятиминутный интервал подсчитывается количество проходящего пассажирского транспорта в направлении Цента города и в обратном направлении (автобусы, троллейбусы)

2. определяется (в процентах) наполняемость пассажирского транспорта.

3. Определяется пассажиропоток в сторону Центра и обратно.

Вследствие ограниченности книги, приводятся лишь фрагменты таблиц, с результатами замеров и их обработки, поясняющие суть всего этапа сбора информации.

Интенсивность движения общественного пассажирского транспорта по Копыловскому мосту представлена в таблицах 2.1. и 2.2. На основании полученных данных построен график зависимости наполняемости пассажирского транспорта от времени суток (рис. 2.1.).

Таблица 2.1. Интенсивность движения пассажирского транспорта в сторону Центра

Таблица 2.2. Интенсивность движения пассажирского транспорта в сторону Северо-западного района

Примечание:

М - малые автобусы, Б - большие автобусы, Т - троллейбусы

Рис. 2.1. Зависимость наполняемости пассажирского транспорта от времени суток.

Из рис. 2.1. следует, что пик интенсивности движения и, соответственно, наполняемость пассажирского транспорта приходится на утреннее время с 8:00 до 9:30 в обеденное время с 13:00 до 14:00 и вечернее время с 17:30 до 19:00.

В расчетах была принята средняя наполняемость маленьких автобусов (отечественных и импортных) - 40 человек, больших автобусов (отечественных и импортных) - в пределах 130 человек и троллейбусов (отечественных и импортных) - 110 человек, на основании паспортных данных пассажирских транспортных средств, осуществляющих перевозки в г. Красноярске.