Дипломная работа: Энергосберегающие режимы управления движением поездов метрополитенов

Для прогнозирования электротяговых характеристик строящегося Красноярского метрополитена рассмотрим основные показатели метрополитенов России и СНГ и произведем корреляционный анализ этих показателей с удельным расходом энергии. Результаты анализа представлены в табл. 2.10.

Найдем коэффициенты корреляции между различными показателями и расходом энергии на тягу поездов (табл. 2.10.).

Таблица 2.10. Корреляция основных показателей качества эксплуатации с расходом энергии на тягу поездов.

Таблица 2.11. Корреляционный анализ по удельному расходу энергии.

Из полученных данных видно, что все метрополитены по своим характеристикам можно условно разделить на две группы: «большие» и «малые».

Сравнивая показатели по удельному расходу энергии на тягу поездов из таблиц технико-экономических показателей качества эксплуатации метрополитенов России и СНГ можно отметить, что в "больших метрополитенах" (Московский, Петербургский, Харьковский и Киевский) удельный расход энергии на тягу поездов находится в пределах 55 Вт*ч / т*км. В «малых» удельный расход на тягу поездов находится в диапазоне от 57 до 67 Вт*ч / т*км.

Согласно «Инструкции по техническому нормированию расхода электрической энергии на тягу поездов метрополитена» [53,81,106] - расход электроэнергии на поездную работу представляет собой сумму расходов:

· работа по перемещению поезда;

· работа по возмещению потерь кинетической энергии поезда, связанной с разгоном состава после торможения и остановки;

· работа вспомогательных машин.

Расчет удельного расхода электрической энергии на тягу поезда выполняется по формуле [53]:

, Вт•ч/т•км (2.10)

где - - норма расхода электрической энергии на учитываемую единицу работы т•км при движении поезда по прямому горизонтальному пути, зависящий от средней скорости поезда. При скорости поезда - 45,2 км/ч. =25,35 Вт•ч / т•км.

- коэффициент, учитывающий изменение сопротивления состава. Данный коэффициент зависит от средней скорости движения поезда. При скорости поезда - 45,2 км/ч. =0,5

- коэффициент трудности профиля, зависящий от средней скорости движения, определяется по формуле:

=1+АЧIэ (2.11)

где А=1,04 - коэффициент, зависящий от скорости движения;

Iэ - величина эквивалентного уклона. Iэ =2,33

=1+1,04*2,33=3,42 (2.12)

- температурный коэффициент. Ввиду незначительного колебания температуры в тоннелях метрополитена в течении года =1

- число остановок, предусмотренных графиком движения поездов, отнесенных к 100 км пути. Для строящегося Красноярского метрополитена =62.

- затраты электроэнергии на восстановление кинетической энергии потерянной при торможении, отнесенный к работе, т•км, зависящий от средней скорости поезда. =0,26 Вт•ч / т•км.

- затраты электроэнергии на разгон поезда, после остановки, отнесенные к работе т•км, зависит от средней скорости поезда, =0,11 Вт•ч/т•км.

- затраты электроэнергии на вспомогательные машины, отнесенные к работе, т•км. =7,4 Вт•ч / т•км.

Анализ формулы (2.10) показывает, что на удельный расход электроэнергии на тягу поездов оказывает влияние эксплуатационная скорость и сложность профиля пути.

68,59 Вт•ч/т•км.

Таким образом, на строящемся Красноярском метрополитене с учетом трудности профиля пути, нормируемое значение удельного расхода электрической энергии на тягу поездов составит 68,59 Вт•ч / т•км.

Соответственно, при моделировании расход электроэнергии не может превышать этого значения, а после оптимизации должен стать меньше.

2.4 Показатели качества эксплуатации Новосибирского метрополитена

В предыдущем разделе было показано, что по показателям качества эксплуатации проектируемый Красноярский метрополитен наиболее схож с Новосибирским, Казанским, Самарским и Екатеринбуржским метрополитенами. По этому, имеет смысл провести дополнительный корреляционный анализ показателей качества эксплуатации, например, Новосибирского метрополитена.

С этой целью автором были собраны и систематизированы помесячные данные о работе Новосибирского метрополитена за период с 1998 года по сентябрь 2007 года (по данным статистического отдела МУП «Новосибирский метрополитен»), а именно:

1. перевозка пассажиров, тыс. чел.;

2. количество пропущенных поездов;

3. средние размеры движения, пар поездов в час;

4. пробег вагонов с пассажирами, тыс. вагоно-км.;

5. общий пробег подвижного состава, тыс. вагоно-км.;

6. объем работы подвижного состава, тыс. т*км брутто;

7. эксплуатационная скорость, км/час;

8. техническая скорость, км/ч;

9. расход электроэнергии на тягу поездов, тыс. кВтч.;

10. общий расход электроэнергии, кВтч.;

11. производительность труда.

Выше было доказано и обосновано, что приведенная совокупность показателей достаточно полно характеризует деятельность метрополитена.

Таким образом, за период с 1998 по сентябрь 2007 и за каждые 12 месяцев получаются выборки по (812)+9 = 105 пар. Согласно табличным данным [37] , такая выборка с вероятностью 0,95 (достаточная точность для инженерных расчетов) позволяет считать достоверным коэффициент корреляции со значением по модулю не менее 0,174.

При проведении опытных проверок достоверности получаемых показателей взаимосвязи необходимо учитывать следующую особенность: если тот или иной показатель представлен в виде нарастающего итога, то значение корреляции будет завышено по сравнению с реальным [127].

Показатели работы Новосибирского метрополитена записываются в электронном виде в формате Microsoft Excel, где создается одна таблица согласно систематизированной информации по парам показателей работы метрополитенов России и СНГ.

Для реализации поставленной задачи требуется принимать за базис в расчетах реальные значения показателей. Т.к. исходные данные представлены нарастающим итогом производится пересчет показателей в реальные значения показателей. Данная операция производиться следующим образом: считается, что показатель в начале года в первом месяце дан в реальном значении, а последующие одиннадцать - в нарастающем итоге, то есть к реальному значению приплюсовывается изменение показателя в последующем месяце этого же года. Необходимо вычесть из последующего месяца предыдущий, начиная с февраля. Результатом пересчета является отражение смещения точек по показателям базиса и данных, указанных в нарастающем итоге [127].

Расчет выполнялся следующим образом: энергопотребление сравнивается поочередно с остальными показателями. Полученные данные являются конечным результатом расчета, а так же служат исходными данными для дальнейшего исследования.

Форма представления данных и результаты корреляционного анализа между потреблением энергии на тягу поездов и остальными показателями качества эксплуатации Новосибирского метрополитена представлены в таблице 2.12.

Сами данные об эксплуатационной деятельности Новосибирского метрополитена за девятилетний период, не приводятся в книге. Автор, получив данные об эксплуатационной деятельности Новосибирского метрополитена от МУП «Новосибирский метрополитен», для использования в научных целях не получал разрешения от указанного муниципального предприятия на публикацию этих данных, в связи с отсутствием таковой необходимости.

Сами по себе данные вряд ли заинтересуют читателя, который хочет увидеть здесь суть методики синтеза энергосберегающих режимов управления движением поездов метрополитена.

Анализируя полученные данные видно, что потребление энергии зависит от остальных показателей качества эксплуатации следующим образом:

1. Энергопотребление от перевозки пассажиров (Rкор = 0,334). Энергопотребление на тягу поездов не значительно увеличивается с ростом количества перевезенных пассажиров.

1. 2. Таблица 2.12. Форма представления данных и результаты корреляционного анализа