- коэффициент выбега целесообразно установить по критерию расхода электроэнергии СП с учетом возможности соблюдения графика движения не менее 5-6%. Увеличение выбега от 6 до 12%, понижая скорость движения, дает небольшую экономию в электроэнергии. Поэтому здесь требуется определить оптимальную величину выбега путем расчета для каждого случая отдельно;

Рисунок 6 - а). Тяговые характеристики Fк(v): 1 – тяговая характеристика; 2 – аппроксимирующая кривая; 3 и 4 – ограничение по сцеплению; 5 и 6 - ограничение по току коммутации ТЭД; 3 и 5 - для КТМ 71-605; 4 и 6 – для КТМ 71-608. б). Токовые характеристики трамваев КТМ 71-608

- необходимо учитывать падение напряжения в контактном проводе при выборе параметров режимов работы СП и скорости разгона ПС.

В результате проведенного анализа характеристик трамвайных маршрутов целого ряда городов установлено, что действующие на большинстве перегонов ограничения скорости являются завышенными. В связи с этим возрастает расход электроэнергии на тягу трамваев и снижается ходовая скорость. Данная ситуация вызвана перестраховкой ревизоров службы движения при установке ограничений скорости от возможных нештатных ситуаций.

Разработана методика определения оптимальных технологических режимов СП трамваев в условиях многочисленных ограничений скорости движения. Для анализа технологических режимов силового привода ПС и выполнения оптимизационных расчетов в условиях эксплуатации, характеризующихся действием на перегонах многочисленных ограничений скорости, введен новый критерий – эквивалентное ограничение скорости:

где vогр i - ограничение скорости на i-ом участке; li- длина i-го участка; L – длина перегона.

Получена множественная корреляционная зависимость оптимальной среднеходовой скорости движения трамваев, на перегонах с ограничениями скорости до 5-20 км/ч, в функции длины перегона и эквивалентного ограничения скорости. При условии, что ограничения скорости до 5-20 км/ч действуют на участках, занимающих выше 20-30% длины перегона, то есть эквивалентное ограничение скорости vогр э изменяется от 5 до 15 км/ч. Проведенный статистический анализ характеристик трамвайных маршрутов показал, что данные перегоны являются преобладающими на трамвайных маршрутах, особенно в центральной части крупных городов.

где vx- среднеходовая скорость на перегоне, км/ч; vогр э - эквивалентное ограничение скорости на перегоне, км/ч; L – длина перегона, км; k2 = 5,4 ч-1; k0 = 9,2 км/ч; k1 = 0,278 – безразмерный коэффициент.

Получены частные линейные корреляционные соотношения при vогр э ? 15 км/ч и L > 50 м, ходовой скорости от длины перегона, и ходовой скорости от эквивалентного ограничения скорости на перегоне.

Соотношения позволяют оценить влияние каждого объективно заданного параметра перегона, его длины или установленных на нем ограничений скорости, на среднеходовую скорость движения ПС.

Анализ результатов расчетов УРЭ силового привода трамваев показал значительное расхождение значений УРЭ, рассчитанных по существующим методам, с фактическими значениями. Получена корреляционная зависимость, в виде полинома второй степени, УРЭ силового привода трамваев в функции оптимальной среднеходовой скорости движения на перегонах:

где b0, b1, b2 – постоянные коэффициенты; b0 = 35,3 Вт·ч/(т·км); b1 = 0,05 Вт·ч2/(т·км2); b2 = 0,01 Вт·ч3/(т·км3). Выражение позволяет определить уточненную оценку величины УРЭ на перегонах при реализации оптимальных технологических режимов СП трамваев.

Проведен анализ существующих форм составления режимных карт ПС. Для повышения энергетической эффективности работы предприятий ГЭТ рекомендованы структура и состав энергосберегающих РК. Приведена технология составления РК, а также блок–схема программы расчета на ЭВМ. Разработаны режимные карты для всех трамвайных маршрутов городов Пермь, Уфа, Набережные Челны, Самара, Волгоград, Казань, Нижнекамск и Новочеркасск.

В четвертой главе предложена методика экспериментальных исследований с использованием режимных карт ТЭД и бортовой системы учета параметров технологических режимов СП. Приведены результаты экспериментальных исследований.

В экспериментах преследовались следующие цели:

- реализовать на практике разработанные оптимальные технологические режимы силового привода ПС;

- осуществить замеры расхода электроэнергии на тягу подвижного состава и времени хода на перегонах при реализации оптимальных режимов движения ПС и сравнить с расчетными значениями. Выявить степень и допустимость расхождения экспериментальных значений исследуемых параметров и значений, рассчитанных по предложенным в данной работе методикам.

Методика проведения экспериментов заключалась в следующем. На выбранных участках в различных эксплуатационных условиях в ряде городов производились многократные измерения расхода электрической энергии, потребляемой ТЭД, и времени движения, при реализации оптимальных технологических режимов СП, соответствующих разработанным РК с учетом всех ограничений. По результатам измерений осуществлялась статистическая обработка полученных значений исследуемых параметров технологических режимов СП. Эксперименты производились при различных метеорологических условиях, при изменяющейся загрузке ТЭД подвижного состава, в различное время суток, для различных типов ТЭД и ПС.

??¤????

????????

?????$??

??????????

.ми приборами ГСП А 650М, установленными на ПС, на котором реализовывались оптимальные технологические режимы силового привода.

Для контроля расхода электроэнергии, потребляемой на тягу ПС, выбран регистратор электрической энергии РЭТТ-500. Разработана схема подключения прибора, параметры и место установки силового шунта. Для контроля числа включений ТЭД на перегонах выбран измерительный прибор ЭМИС 1 - 0,1; разработана схема его подключения на контроллере трамваев.

Проведенные экспериментальные исследования показали сравнительно высокий уровень адекватности оценок параметров. Рассчитанные параметры оптимальных технологических режимов СП удовлетворяют заданным требованиям точности. Расхождение по расходу электрической энергии на тягу трамваев для различных эксплуатационных условий не превышает 10 %. Расхождение по среднеходовой скорости движения трамваев на перегонах с ограничениями скорости 5-20 км/ч так же не превышает 10%.

Так, для первого маршрута г. Казани в результате экспериментальных исследований, при реализации разработанных оптимальных режимов движения ПС, средний УРЭ на тягу на маршруте составил 45 Вт(ч/(т(км). Определенное по используемым в настоящее время методам расчета оптимальных режимов движения трамваев значение УРЭ на тягу ПС для маршрута №1 составило 62 Вт(ч/(т(км). Расхождение с экспериментальным значением значительное: 38%. Существующие методы расчета оптимальных технологических режимов СП трамваев дают некорректные результаты при определении УРЭ на тягу ПС, что приводит к увеличению расхода электрической энергии. Рассчитанное по разработанным в данной работе математическим моделям значение УРЭ на тягу составило 41 Вт(ч/(т(км). Расхождение с экспериментальным значением - 9 % - не превышает допустимых пределов точности расчетов.

Резерв снижения расхода электроэнергии на тягу трамваев в результате внедрения разработанных оптимальных технологических режимов СП по трамвайному маршруту №1 составил в среднем 6,3 Вт(ч/(т(км) или 18,3 кВт(ч в среднем за один день для одного вагона. Годовая экономия для одного вагона составляет 6,7 тыс. кВт(ч, расход электроэнергии на тягу может быть снижен на 12,3 %. Аналогичные цифры получены по другим маршрутам.

Режимные карты, разработанные по уточненной методике расчета оптимальных технологических режимов СП трамваев, внедрены в г.г. Набережные Челны, Нижнекамск. Внедрение позволило снизить УРЭ ТЭД ПС трамваев до 3%.

В пятой главе предложена статистическая методика оценки и анализа эксплуатационных факторов, влияющих на характеристики технологических режимов силового привода ПС, а также параметров маршрутных систем городского электрического транспорта. Методика позволяет сравнивать энергетические показатели маршрутных систем различных городов и делать выводы, на каком транспортном предприятии ситуация с энергопотреблением предпочтительней; выявлять объективные причины существующего уровня УРЭ ТЭД подвижного состава; определять, где скрыты основные резервы для снижения УРЭ ТЭД, и предлагать возможные меры для увеличения среднеходовой скорости движения ПС в данном городе.

Для Перми, Уфы, Самары, Казани, Нижнекамска, Волгограда, Новочеркасска и Набережных Челнов проведен вероятностно–статистический анализ основных факторов, влияющих на характеристики технологических режимов силового привода ПС, а именно: протяженности перегонов и участков, длин и радиуса кривых, среднеходовых скоростей движения ПС на перегонах и участках, УРЭ на тягу ПС. Получены зависимости данных случайных величин и законы их распределения.

Для городов Уфа и Пермь получены следующие результаты. Математическое ожидание протяженности перегонов mL трамвайных маршрутов г. Уфы несколько выше, чем в г. Перми, и составляет 537 м, против 497 м в г. Перми. Известно, что большая длина перегона ведет к увеличению скорости и, как правило, к снижению УРЭ.

Статистическое среднее протяженности кривых участков пути для г. Перми несколько выше и составляет 43 м против 38 м для г. Уфы. Вместе с тем статистическое среднее радиуса кривых в Перми ниже – 111 м против 130 м в Уфе. То есть для маршрутной системы г. Уфы характерно наличие кривых участков большего, чем в г. Перми радиуса при меньшей длине. Это обуславливает большее значение среднеходовой скорости прохождения кривых участков маршрутов г. Уфы.

Статистическое среднее ходовых скоростей движения трамваев на перегонах составило 21,1 км/ч и 16,8 км/ч для ПС Уфы и Перми соответственно. Большее значение математического ожидания длины перегонов Уфы повлекло за собой увеличение ходовых скоростей движения ПС.

Статистические средние УРЭ на тягу трамваев составили для ПС г. Уфы 80 Вт(ч/(т(км), для ПС г. Перми 78 Вт(ч/(т(км). Значения УРЭ с учетом доверительного интервала различаются незначительно. В целом, можно сделать вывод, что при примерном равенстве УРЭ на тягу ПС, маршрутная система г. Уфы является более скоростной и, следовательно, экономной.

Статистические средние УРЭ на тягу трамваев составили для ПС г. Уфы 80 Вт(ч/(т(км), для ПС г. Перми 78 Вт(ч/(т(км). Значения УРЭ с учетом доверительного интервала различаются незначительно. В целом, можно сделать вывод, что при примерном равенстве УРЭ на тягу ПС, маршрутная система г. Уфы является более скоростной и, следовательно, экономной.

Для всех исследуемых городов протяженность перегонов, как случайная величина, подчинена нормальному закону распределения вероятности. Согласованность статистического и теоретического распределений рассматриваемой случайной величины проверялась по критерию согласия Пирсона. Теоретические и статистические частоты распределения протяженности перегонов для трамвайных маршрутов ряда городов представлены на рис. 7.

Среднеходовая скорость движения ПС по перегонам в предложенной математической модели выражается уравнением множественной регрессии в виде линейной функции двух случайных величин: длины перегона и эквивалентного ограничения скорости на перегоне, - на участке для vогр,э([5;15] км/ч, и для L([50; +() м. В результате аналитических исследований функции среднеходовой скорости vx движения подвижного состава ГЭТ на перегонах данного города при реализации оптимальных технологических режимов СП от системы случайных аргументов (L,Vогр э), согласно предложенной математической модели расчета vx, а так же в результате статистического анализа среднеходовых скоростей движения ПС на перегонах ряда городов, рассчитанных по предложенной математической модели, и в результате экспериментальных исследований vx на перегонах маршрутных систем городов, - установлено, что случайная величина, среднеходовая скорость движения ПС на перегонах распределена по нормальному закону, и предложенная математическая модель определения vx адекватна реальным эксплуатационным условиям.

В работе предложена однофакторная математическая модель определения УРЭ на тягу подвижного состава в виде регрессионного уравнения, представляющего полином второй степени. В качестве фактор-признака выбрана среднеходовая скорость движения ПС vх на перегонах при реализации оптимальных технологических режимов СП.

УРЭ на тягу подвижного состава является функцией случайного аргумента vх. Среднеходовая скорость движения ПС на перегонах подчиняется нормальному закону распределения вероятности и, в свою очередь, является функцией нормально распределенных случайных величин L и vогр,э.

Плотность распределения УРЭ на тягу подвижного состава ГЭТ g(ауд) определяется следующей формулой на участке изменения аргумента vx((0; +() км/ч, и изображена на рис. 8: