XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Системы автоведения, движущие подвижным составом железнодорожного транспорта в авто режиме, можно сравнить с автопилотом самолета, их начали разрабатывать и внедрять в СССР еще в прошлом веке, в первую очередь для снижения расходов на энергию. Задумывалось, что применение в системах автоведения вычислительных средств, при расчете энерго оптимального управления должно обеспечить преимущество перед машинистами в расходе энергии.

Доля расходов на тягу поездов компаний — собственников локомотивной тяги, в чьи затраты не входит инфраструктура, может достигать 40%. Не сложно понять, что для компаний, стремящихся увеличить эффективность своей деятельности, снижение расходов на энергию для тяги поездов должно быть первой задачей.

Затраты на энергию для поездов, составляют большую часть всех затрат. Так, в ОАО «РЖД» в 2013 г. затраты на топливо для тяги поездов составили 81,3 млрд. руб., а на электроэнергию — 111,9 млрд. руб. Получается, что доля расходов на энергию для тяги поездов составила 17% общих расходов компании. Применение энерго- эффективных приемов вождения поездов и возможность значительного снижения расходов на тягу поездов кроется в эксплуатации более экономичного подвижного состава .

Так, после модернизации дизельных локомотивов «Железной дороги Якутии» расход топлива на тягу поездов сократился до 35%.Удельный расход электроэнергии современных электровозов 2ЭС10 «Гранит» ниже, чем у электровозов ВЛ11, до 30%. Такая разница достигается лишь потому, что мы сравниваем новые локомотивы с сильно устаревшими локомотивами, которые еще выпускали около полвека назад.

Получается, если сравнить электровоз 2ЭС10 и современный, но чуть более старший 2ЭС6, оказывается, что расход энергии у 2ЭС10 ниже на 8–10% при двукратной разнице в цене локомотивов: 2ЭС6 стоит 94 млн. руб., а 2ЭС10 — 190 млн. руб. Получается, что экономия 10% обходится приблизительно в 100 млн. руб. для каждого локомотива. При годовом потреблении электровозом электро­энергии стоимостью примерно 70 млн. руб. и при экономии в 10% разница в цене локомотивов окупится примерно через 25 лет. И это без учета стоимости инвестиций.

Следующим направлением уменьшения затрат на энергию для тяги поездов будет использование экономичных приемов вождения. Разница в расходе энергии у опытных и начинающих машинистов может быть не очень то и большая, примерно-25%. Но, как известно, все не могут быть лучшими. Чтобы меньше зависеть от человеческого фактора, необходимо использовать системы автоведения поездов.

Система автоведения предполагает:

всю информацию о параметрах железнодорожного состава

расписание поездов;

информацию о плане и профиле железнодорожного пути;

информацию об ограничениях скорости на маршруте движения и сигналах путевой сигнализации.

Зная эти данные, система рассчитывает и реализует такое управление тяговым приводом локомотива или его тормозной системой, при котором будет минимизирован расход энергии на поездную работу, исполнено расписание и соблюдены требования безопасности.

В начале эти системы устанавливались на пригородные поезда и занимали некоторое количество больших тумб с аппаратурой, вслед за тем их стали использовать в пассажирских и грузовых локомотивах. Системы автоведения электровозов 2ЭС6 и 2ЭС10 включены в систему управления локомотива МПСУиД и в общем не содержат аппаратной части. Наибольшее распространение в РФ системы автоведения получили в загородном и пассажирском перемещении, а за границей — в городском рельсовом транспорте.

Грузовые локомотивы применяются для перевозки более тяжелых составов и им потребуется гораздо больше энергии, чем пассажирским локомотивам и электропоездам. Вследствие этого было бы правильным решением применить системы автоведения . И что же данному помешало?

В грузовом передвижении большую роль играют такие факторы:

длина всего грузового поезда, как правило, гораздо длиннее пассажирского;

вес грузового состава, зачастую, тоже намного больше пассажирского;

параметры конкретного грузового состава могут значительно отличаться от обобщенных, используемых при расчете оптимального управления.

Пренебрежение вероятными динамическими реакциями в составе поезда, которые находятся в зависимости от режима перемещения, месторасположения состава на деталях профиля пути и рассредотачивания веса между вагонами, имеет возможность привести к аварийным обстановкам — разрыву состава или же выдавливанию вагонов.

Всегда необходимо знать параметры поезда и среды его функционирования при расчете его энерго оптимального управления.

Сопротивление движению поезда;

тяговые характеристики локомотива;

вес поезда;

тормозные характеристики поезда;

состояние пути;

поездную обстановку.

Конечно же в настоящее время не всегда используют систему автоведения , связано это с тем , что , например, в грузовом передвижении энергоэффективность у системы на 7.1% ниже, чем у лучших машинистов, так же второй причиной являются динамические реакции в составе поезда-которые вынуждают машинистов отключать эту систему. Но далее уже придуманы все возможные новейшие системы, например – Sato, эта система сама может подбирать оптимальные характеристики для движения состава. Все расчеты в этой системе подобраны так, что она оставляет все нагрузки и реакции в составе на минимальном и безопасном уровне.

Как было написано выше, эта такая система, которая собирает все характеристики всего состава и выставляет оптимальные настройки для состава, по сути это некая система безопасности движения поезда, например, как ABS и Круиз контроль в современных автомобилях, только эта система еще и позволяет сильно экономить при передвижении составов.

Применение этой системы, может снижать энергопотребляемость до 20% на тягу поездов энергии. То есть, представим, что грузовой локомотив на тягу потребляет 1000000 рублей в год, отсюда следует, что экономический эффект будет равен примерно в 200000 рублей, очень такая неплохая экономия.

А максимального эффекта от этой системы можно будет достичь, когда машинисты будут полностью, на протяжении всей дороги применять эту систему, не боясь аварийных ситуаций. Вполне возможно, что экономия энергопотребления взлетит до 30 либо 40%

Исходя из всех данных в этом тексте и из данных, которые были найдены мною в интернете, можно сделать такой вывод: что по сути система автоведения -это недоработанная и не настолько умная система, цифровая система Sato, но без системы автоведения, возможно, не получилась бы система Sato

Краткое описание выше написанного:

Преимущество технологии: Разработка разрешает возводить подходящее управление и рулить подвижным составом, основываясь не на усреднённых, а на настоящих свойствах определенного поезда.

Применения технологии: Понижение операционных затрат операторов собственников железнодорожного, автотранспорта и уменьшение выбросов в атмосферу.

Вот некоторые картинки подобного:

Рис.1

Рис.2

Список использованных источников

Абрамов, В.М. Характеристики надежности и функциональной безопасности структур железнодорожной автоматики / В.М. Абрамов, Б.Д. Никифоров, Д.В. Шалягин. – Текст: непосредственный // Вестник ВНИИЖТ. - 2006. - №1. - С. 610.

Власенко, C.B. Общеевропейская система управления движением поездов / С.В.Власенко, С.А.Лунев. - Текст: непосредственный // Автоматика, связь, информатика. - 2006. - №4. - С. 45-48.

Головин, В.И. Микропроцессорные системы управления и обеспечения безопасности движения на тяговом подвижном составе / В.И.Головин. – Текст: непосредственный // Наука и транспорт. – 2008. - № Специальный выпуск №1. - С. 44-45.

Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава/ Л. А. Баранов, Я. М. Головичер, Е. В. Ерофеев, В. М. Максимов. - Москва: Транспорт, 2010. - 272 с. – Текст: непосредственный.

Сапожников, В.В. Концентрация и централизация оперативного управления движением поездов / В.В.Сапожников, Д.В.Гавзов, А.Б.Никитин. – Москва: Транспорт, 2002.- 102с.- Текст: непосредственный.

Ерофеев, Е. В. Системы автоведения поездов: методические указания к курсовому проекту / Е.В.Ерофеев. - Москва: МИИТ, 2012. - 16 с. – Текст: непосредственный.