Once again about determination of saving of energy for traction due to partial cut–off of traction engines of electric rolling stock

ЕЛЕКТРИЧНИЙ

ТРАНСПОРТ

УДК

629.423.1.076.004.18

Г. К. ГЕТЬМАН

1

, В. Е. ВАСИЛЬЕВ

1*

1*_{Каф. «Электроподвижнойсоставжелезныхдорог», Днепропетровскийнациональныйуниверситетжелезнодорожного} транспортаимениакадемикаВ. Лазаряна, ул. Лазаряна, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31,

эл. почта [email protected]

1_{Каф. «Электроподвижнойсоставжелезныхдорог», Днепропетровскийнациональныйуниверситетжелезнодорожного} транспортаимениакадемикаВ. Лазаряна, ул. Лазаряна, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31

эл. почта [email protected]

ЕЩЕ

РАЗ

ОБ

ОПРЕДЕЛЕНИИ

ЭКОНОМИИ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

НА

ТЯГУ

ЗА

СЧЕТ

ЧАСТИЧНОГО

ОТКЛЮЧЕНИЯ

ТЯГОВЫХ

ДВИГАТЕЛЕЙ

ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО

СОСТАВА

Цель.Известныеметодыопределенияэкономииэлектроэнергиизасчетотключениячаститяговыхдвига -телей, основанныенасравненииихк. п. д. илимощностипотерьэнергии, вобщемслучаенепозволяютполу -читьобъективнуюоценкуполезностиданногомероприятия, аврядеслучаевприводяткошибочнымрезульта -тами заблуждениям. Необходимпоиск новых, более совершенныхметодовопределенияэкономии электро -энергиипричастичномотключениитяговыхдвигателей. Методика.Предложен методрасчетногоопределе -ния экономии электроэнергии при частичном отключении тяговых двигателей, базирующийся на использованиивкачествепоказателярациональностирежиманагружениярасходаэлектроэнергиинаизмери -тельперевозочнойработы. Результаты.Приведеныматематическиевыражения, покоторымвозможноопре -делитьэкономиюэлектроэнергиикаквотносительных, такивабсолютныхвеличинахиустановитьусловия (скоростьдвиженияиуклонпути), прикоторыхэкономиябудетиметьместо. Научнаяновизна.Предложена методикарешениязадачи, котораябазируетсяненасравнениик. п. д. илиразностимощностипотерьэнергии, анаоценкеразностирасходаэлектроэнергиидлясравниваемыхвариантов. Практическаязначимость.При -веденнаяметодикапозволяетполучитьболееточныевыводывотношениирасходаэлектроэнергии, поскольку сравнениемощности потерь энергииили к. п. д. неопределяютоднозначнорасходэлектроэнергии натягу, поэтомувыводы, основанныенасравнениимощностипотерьэнергииилик. п. д., могутоказатьсянеточными.

Ключевые слова: расходэлектроэнергии; тяга поездов; электрическаятяга; отключение части тяговых двигателей

Введение

История применения электрической тяги неразрывно связанаспоиском резервов сниже

-ния энергоемкости перевозок, поскольку из

-держки на возмещение затрат электроэнергии на тягу поездов составляют ощутимую долю эксплуатационныхрасходовжелезныхдорог.

Всвязис ростомценна энергоносителиво

-просы энергоснабжения особую актуальность приобрели в последние десятилетия как в на

-шей стране, так и за рубежом [20–22]. Появи

-лись новые работы, посвященные исследова

-нию различных аспектов этой проблемы

[5, 9–11, 14]. В частности, возобновился инте

-рес к хорошо известной специалистам

-электротяговикам проблеме экономииэлектро

-энергиина тягу поездовза счетчастичного от

-ключения тяговых двигателей, т. е. за счет ре

-гулирования величины используемойчасти ус

Овозможностиэкономииэлектроэнергииза счет отключения части тяговых двигателей

(или части тяговых единиц в случае кратной тяги) на легких элементах профиля или при вождении неполновесных поездов известно из классическихтрудовпоэлектрическойтяге.

Идеяспособабазируется натом, чторабота электровоза с поездами малого веса осуществ

-ляется прималых значениях тока, которым со

-ответствуют пониженные значения к. п. д. тя

-говыхдвигателей. При отключениичаститяго

-выхдвигателейтокоставшихсявработедвига

-телей увеличивается, что и обеспечивает реализацию заданного режима ведения поезда приболеевысокомк. п. д. электровоза.

Следуетподчеркнуть, чтовозможностьэко

-номииэлектроэнергии засчет отключениячас

-ти тяговых двигателей была подтверждена опытомэксплуатации налиниях, электрифици

-рованныхкакнапостоянном, такинаперемен

-ном токе [2, 6, 12, 15]. Аналогичные выводы

получены также по результатам исследований,

выполненных учеными ВНИИЖТа и его Уральскогоотделения, атакжегруппойученых ОМИИТапод руководством к. т. н. Р. Я. Мед

-лина [1, 14].

Однаковотношении целесообразности час

-тичного отключения тяговых двигателей нет единого мнения среди специалистов-электро

-тяговиков. Вподтверждениесказанномуможно назвать статью «Ивсе жедвигателиотключать не следует» [7], одним из авторов которой яв

-ляется известный специалист в области элек

-трическойтяги д. т. н. А. С. Курбасов. Кэтому следует добавить, что авторы некоторых пуб

-ликацийотрицаютсаму возможностьэкономии электроэнергииуказаннымспособом [11].

Противоречивость мнений по данному во

-просу обусловлена, главным образом, несовер

-шенством используемых при его решении ме

-тодик.

Сказанное относится в равной мере как

кранеевыполненным работам, такикрядуис

-следований, опубликованных в последнее вре

-мя. Это обстоятельство в сочетании с важно

-стью задач, относящихся к поиску резервов экономии электроэнергии на тягу поездов, по

-будило авторов к рассмотрению в настоящей статьезадачобопределенииэкономииэлектро

-энергии за счет частичного отключения тяго

-выхдвигателей, ранееобсуждавшихсяв [3].

В выполненных исследованиях для под

-тверждения целесообразности отключения час

-ти тяговыхдвигателейиспользуется два спосо

-ба. Первый базируетсяна сравнениимощности потерь энергии втяговых двигателях, а второй

– насравненииихк. п. д.

Более часто применение находит второй способвследствие:

– доступности данных о к. п. д. тяговых

двигателей, определение которых согласно

ГОСТ 2582-81 входит в программу их квали

-фикационныхиспытаний;

– простоты и наглядности сравнения вари

-антов, а также кажущейся убедительности вы

-водов.

Например, в [18] на данныхо к. п. д. осно

-вано сравнение экономичности работы элек

-тровоза серии ВЛ8 при использовании 8 и 6

тяговых двигателей. С этой целью для сравни

-ваемых вариантов построены зависимости

к. п. д. η тягового двигателя типа НБ-406 от токаэлектровоза I_э, какпоказанона рис. 1 (за

-имствован из [18]). Режимы ослабления возбу

-ждения для каждого варианта выбраны так,

чтобы получить для них максимально прибли

-женныетяговыехарактеристикиэлектровоза.

Рис. 1

Наоснованиианализаграфиковрис. 1 в [18]

сделан вывод, что характеристика η

( )

I_э для случая работыэлектровоза ВЛ8 в режимеОВ1

на восьми ТЭД (при напряжении на двигателе

1500 В) лежит нескольконижетой жехаракте

-ристики электровоза при работе на шести дви

-гателяхврежиме ОВ2 при томженапряжении на ТЭД, а поэтому второй режим будет более экономичным – сболеевысокимк. п. д.

Приведенный пример наглядно демонстри

Однако заметим, что, если в цитированной работепод более экономичнымпонимается ре

-жим, обеспечивающий снижение расхода элек

-троэнергии на тягу, то приведенное заключе

-ние, как будетпоказано ниже, не являетсябес

-спорным.

Первыйиз вышеперечисленных способов ре

-шениязадачи, тоестьпутемсравнениямощности потерьэнергиивтяговыхдвигателях, встречается реже, так как требует выполнения некоторого объемадополнительныхвычислений.

Названныеподходыкрешению задачипри

-водят, как будетпоказано далее, кодинаковым результатам, однакониодинизнихнепозволя

-ет однозначно установить предпочтительный по энергозатратам вариант, что может приво

-дить к некорректным выводам, к ошибкам

изаблуждениям.

Цель

Целью данной работы является поиск но

-вых, более совершенных методов определения экономии электроэнергии при частичном от

-ключениитяговыхдвигателей.

Методика

Пустьприведенныенарис. 2 кривые Fк1( )v и Wк1( )v представляютсоответственно зависи -мости силы тяги и полного сопротивления движениюпоездаот скорости причисле вклю

-ченных двигателей m m= ₁, а кривые Fк2( )v и Wк2( )v – те жезависимостипри m m= 2≠m1.

Причем, если m₁ равно числу установленных на электровозе тяговых двигателей, то число отключенныхдвигателейравно m1−m2. Вэтом

случае при принятых в теории электрической тяги подходах к определению приведенных

к ободу колес расчетных значений силы тяги

и силы сопротивления движению имеет место неравенствоWк2( )v >Wк1( )v .

Точки пересечения зависимостей W_к( )_v

и F_к( )_v , то есть кривых сопротивлениядвиже

-нию и тяговых характеристик, определяют па

-раметры (силатягиискорость) установившегося режимадвижения (Fк1=Wк1, v1 и Fк2=Wк2, v2).

Сила тяги электровоза, реализуемая при за

-данной скорости движения, определяется чис

-лом тяговых двигателей, уровнем напряжения на коллекторе и током возбуждения. Поэтому возможность реализации близких или совпа

-дающих тяговых характеристик Fк1( )v

и Fк2( )v при m m= 1 и m m= 2 зависит от ис

-пользуемого способа регулирования мощности тяги.

Рис. 2

Изрис. 2 следует, чтоприотключениичасти тяговых двигателей скорость движения можно сохранить неизменной, еслиобеспечить реали

-зациютяговойхарактеристики

( ) ( ) ( )

2 1

к к

F′ _v =F _v + ∆W _v или

( ) ( )

[

( ) ( )

]

2 1 2 1

к к к к

F′ _v =F _v + W _v −W _v .

Увеличениесилы тягина ∆W принеизмен

-ной скорости движения осуществимо на элек

-троподвижном составе с плавным регулирова

-нием мощноститяги. Приступенчатом регули

-ровании напряжения и тока возбуждения мож

-но получить только близко расположенные характеристики Fк1( )v и Fк2( )v , но не совпа

-дающие. Стало быть, применительно к экс

-плуатируемымвнастоящеевремяэлектровозам серий ВЛ и ЧС следует исходить из того, что отключение частитяговыхдвигателейприпро

-чих равных условиях обусловитизменение па

-раметров режима движения – силы тяги и ско

-рости. Так, если при частичном отключении тяговых двигателей тяговая характеристика соответствует показанной на рис. 2 кривой

( )

2

к

F _v , то установившемуся режиму движения будетсоответствоватьсилатяги Fк2 ≠Fк1 иско

Опуская далее для краткости при обозначе

-ниях F_к и W_к индексы «к», представим по

-требляемую электровозом из контактной сети при m m= ₁ и m m= ₂ мощностькак:

1 1 1 1

э

P =Fv +P; Pэ2=F2v2+P2,

где F1 и F2 – соответствующие m m= 1

и m m= ₂ значения силы тяги; P1 и P2 – мощ

-ность суммарных потерь при m m= ₁ и m m= ₂

соответственно.

В выполненных ранее работах в качестве показателяцелесообразностиотключениячасти тяговых двигателей используют удельную ве

-личину – изменение мощностипотерь энергии,

выраженное в абсолютных или относительных единицах:

1 2

p P P

∆ = − , кВт, или

1 2 1

* P P _100,%

p P

−

∆ = ⋅ . (1)

Значения P1 и P2 иихразностьопределяют

-сякак:

( )

1 1 1 1

P m p= v ;

(

)

( )

( )

2 1 2 мх 2 2 2 2

P = m −m p v +m p v , (2)

( )

1 1 1

p m p

∆ = v −

(

m1 m2

)

pмх

( )

2 m p2 2

( )

2

−⎡_⎣ − v + v ⎤_⎦, (3)

где p1

( )

v1 и p2

( )

v2 – суммарныемощности

потерь в тяговом приводе одной оси при

1

m m= и m m= ₂ и скорости движения v1 и v2

соответственно; pмх

( )

v2 – механические поте

-ривтяговом приводеоси при скоростидвиже

-ния v2.

Отметим следующее, важное для дальней

-шегоизложения, обстоятельство.

В теории электрической тяги механические потери в отключенных тяговых двигателях принятоучитывать путем увеличения основно

-госопротивления движению поездана величи

-ну ∆W, равную

( )

(

1 2

)

( )

мх

p

W m m

∆ _v = − v

v . (4)

Если воспользоваться расчетными выраже

-ниями для определения удельного основного сопротивления движению электровоза под то

-ком w_о′( )_v и на выбеге w_х( )_v , выраженного

в ньютонах на килоньютон, то численное зна

-чение ∆W, Н, можнорассчитатькак

( )

(

1 2

)

1 9,81 э m m W m m −

∆ _v = ×

( ) ( )

[

w_х w_о′

]

,

× _v − _v (5)

где m_э – массаэлектровоза, т.

Разность мощности потерь энергии ∆p

можно определить также по заданным зависи

-мостямк. п. д. двигателя отскоростидвижения поездадлясравниваемыхвариантов.

В этом случае потребляемая из сети мощ

-ностьопределяетсякак:

( )

( )

1 1 1 1 1 1 э W P = η v v v ;

( )

( )

2 2 2 2 2 2 э W P = η v v

v , (6)

аразность

( )

( )

1 2 1 1 1 1 1

э э

P −P =vW v +mp v −

( ) (

) ( )

2W2 2 m1 m2 p2 2

−⎡_⎣v v + − v ⎤_⎦. (7)

Представив в последнем выражении W2( )v ввидесуммы

( ) ( ) ( )

2 1

W _v =W _v + ∆W _v , (8)

находим

( )

( )

1 2 1 1 1 1 1

э Pэ

P − =vW v +mp v −

( )

( )

( )

2W1 2 2 W 2 +m p2 2 2

−⎡_⎣v v + ∆v v v ⎤_⎦. (9)

На основании (9) и (2) разность мощности потерьэнергии

( )

( )

1э 2э 1 1 1 2 1 2

p P P W W

∆ = − −⎡_⎣v v −v v ⎤_⎦. (10)

Анализируявыражения (4) и (9), можноубе

-диться, что формулы (3) и (10) даютодинитот жерезультат. Прииспользованиивыражения (3)

дляопределениявеличины ∆p необходиморас

-полагать данными о мощности потерь в двига

-теле [p1( )v , p2( )v и pмх( )v ]. Выражение (10)

применимо, если известны зависимости к. п. д.

При решении задачи рассматриваемыми способами выводы о целесообразности отклю

-чения части тяговых двигателей базируются,

как уже отмечалось, на анализе зависимости разности мощности потерь от скорости движе

-ния _∆p*( )

v [18]. Междутем, предпочтительнее

анализ зависимости _∆p* _{от уклона, то есть}

( )

*

p i

∆ , дополненнойграфиками v1( )i и v2( )i .

Такое представление результатов решения за

-дачи позволяет определить для заданного уча

-стка (уклона) нетолько разностьмощностипо

-терь, но и степень изменения скорости движе

-нияприотключениичаститяговыхдвигателей.

Рассмотрим пример, когда требуется опре

-делить разность мощности потерь энергии при вождениипоездовс массойсостава 1 400 т од

-нойидвумясекциямиэлектровозасерииВЛ10.

Будемисходить из того, чтопри работе од

-ной секцией применяется вторая ступень ос

-лабления возбуждения (ОВ2), а при работе двумя секциями – режимполного возбуждения

(ПВ). Этому случаю соответствуют располо

-женныеблизко тяговыехарактеристики Fк8( )v

и Fк4( )v , показанныенарис. 3.

Натяговых характеристиках длясравнивае

-мых вариантов кружками отмечены устано

-вившиеся скорости движения поезда, соответ

-ствующие ряду заданных значений уклонов пути i (значения уклонов i выбраныради уп

-рощения расчета так, чтобы им при работе двумя секциями соответствовали значения ус

-тановившейся скорости движения 60, 65, 70

и 80 км/ч). Произведение координат каждойиз указанных точек представляет механическую мощностьэлектровоза.

Например, уклону i=1,93‰ соответствуют:

1=70км/ч

v ; F_к8=118,7кН;

2 =67,8км/ч

v ; F_к4 =117,72кН.

Зависимостимощности потерь и к. п. д. от скорости движения для m=8 и m=4 приве

-денына рис. 4 и 5. При расчете указанныхза

-висимостей потери определялись по результа

-там квалификационных испытаний тягового двигателя типа ТЛ-2К [19], а потери

втяговой передаче – согласно рекомендациям

ГОСТ 2582-72.

Рис. 3

Изрис. 4 находим:

( )

1

8p v=70 =270кВт;

(

)

2

4p v=67,8 =193кВт;

(

)

мх

4p v=67,8 =34кВт.

Рис. 5 Механическаямощность:

1 1 8

мх

118,7 70

2 308кВт

3,6 3,6

F

P = v = ⋅ = ;

2 2 4

мх

117,72 67,8

2 217кВт

3,6 3,6

F

P = v = ⋅ = .

Мощность, потребляемаяизсети:

( )

8 8 1 1

э мх 8 2 308 270 2 578кВт

P =P + p v = + = ;

( )

4 4 2 2

э мх 4 2 217 193 2 410кВт

P =P + p v = + = .

Разность мощности потерь в абсолютных

иотносительныхединицах:

270 193 34 43∆ =p − − = кВт;

* 43 _{100 1,67 %}

2 578

p

∆ = = .

Теперь определим разность ∆p, используя данныеок. п. д. двигателя.

Поданнымрис. 5 находим:

(

)

8 1 70км/ч 0,895

η v = = ;

(

)

4 2 67,8км/ч 0,919

η v = = .

Полнаямощность:

8 8

8

мх э

2 308

2 579кВт

0,895

P

P = = =

η ;

4 4

4

мх э

2 217

2 412кВт

0,919

P

P = = =

η .

Согласно графику ∆W( )_v , приведенному

нарис. 2, имеем

(

2 67,8км/ч

)

1,80кН

W

∆ v = = .

Наосновании (8)

( ) 2( ) 1( )

W W W

∆ _v = _v − _v ,

поэтому W1

( )

v2 =W2

( )

v2 − ∆W

( )

v2 .

ТаккакW2

( )

v2 =Fк4, то

(

)

1 2 67,8км/ч 117,72 1,80 115,92кН

W v = = − = .

Снижение мощности потерь энергии со

-гласно (10) составит

115,92 67,8

2 579 2 412 2 308 42кВт,

3,6

p ⎛ ⋅ ⎞

∆ = − −_⎜ − _⎟=

⎝ ⎠

чтопрактическисовпадаетсранееполученным результатом.

Результаты

Нарис. 6 показаныпостроенные поданным выполненных выше расчетов графики зависи

-мостей _{∆p i}*( )_{, ( )}

8(ПВ) i

v и v4(ОВ2)( )i . Онипозво

-ляют оценить степень изменения установив

-шейся скорости движения и мощности потерь энергии при отключении части тяговых двига

-телейизаданнойвеличинеуклона i. Такврас

-смотренном случае работа одной секцией обу

-славливает некотороеснижениеустановившей

-ся скорости движения и снижение мощности потерь энергии при скоростях движения

> 65км/ч

Рис. 6

Научная новизна и практическая значимость

Не отрицая полезности расчетов, методика которыхизложенавыше, следуетиметьввиду,

что в общем случае мощность потерь энергии или к. п. д. не определяют однозначно расход электроэнергии на тягу, поэтому выводы в от

-ношении расхода электроэнергии, основанные на сравнении мощности потерь энергии или

к. п. д., могут оказаться неточными или даже ошибочными.

Всамомделе, расходэлектроэнергии натя

-гуможнопредставитькак [4]

( ) ( ) к

н

к

1 s

s

A F s ds

s

=

η

∫

,

где s_н, s_к – координаты пути, соответствую

-щие началу и концу участка; F_к – сила тяги электровоза на ободе колес; η – к. п. д. элек

-тровоза без учета расхода электроэнергии на питаниецепейсобственныхнужд.

Сила тяги, необходимая для реализации за

-данного режима движения v( )s , определяется как [16]

( )

к п к

1 d

, ds

F =m ⎡_⎢ + γ +w s ⎤_⎥

ξ

⎣ ⎦

v v

v ,

где m_п – масса поезда; 1+ γ – коэффициент инерциивращающихся частей поезда; ξ – раз

-мерный коэффициент, зависящий от исполь

-зуемых единиц измеренияфизических величин;

к

w – удельноесопротивлениедвижениюпоезда.

Приведенные выражения показывают, что данные о значении к. п. д. или потерь мощно

-сти не позволяют сделать однозначный вывод

вотношении экономичности впользутого или иного режима нагружения тягового средства.

Исключениесоставляют толькослучаи, когдав сравниваемых вариантахреализуются идентич

-ные режимы движения поезда v( )s , что в ре

-альных условиях для электровозов с дискрет

-ным регулированием мощноститяги практиче

-ски всегда недостижимо (как в рассмотренном вышепримересэлектровозомсерииВЛ10).

К сказанномуследует добавить, что прита

-комподходе крешению задачи затрудненучет изменения затрат энергии на питание цепей собственныхнужд.

Чтобыобойтиуказанныевышезатрудненияи получить корректноесуждение о целесообразно

-сти частичного отключения тяговых двигателей,

методика решения задачи должна базироваться не насравнении к. п. д. или разности мощности потерьэнергии _∆p*_{, анаоценкеразностирасхо}

-даэлектроэнергиидлясравниваемыхвариантов

1 2 1

* ₁₀₀ a a

a

a

−

∆ = , (11)

где a₁ и a₂ – удельный (отнесенный к 1 т⋅км или 1 поездо⋅км перевозочной работы) расход электроэнергиинатягунаданномучастке.

Можнопоказать, что:

(

)

3 1 1

1

э

э с

10 +

P a

m m

=

v ;

(

)

3 2 2

2

э

э с

10 Вт ч

,

+ т км

P a

m m

⋅ =

⋅

v (12)

где m_с – массасостава, т.

Относительная величина снижения расхода электроэнергии на тягу независимо от протя

-женностиучасткасоставляет

1 2 1 2

э

*

э 1

100 P

a

P

⎛ _{− ⋅} ⎞

∆ = _{⎜ ⎟}

⎝ ⎠

v

v , %. (13)

Для рассмотренного выше численного при

(

)

3 1

2 579 10 Вт ч

23,26

70 т км

1 400 184

a = ⋅ = ⋅

⋅ ⋅

+ ;

(

)

3 2

2 412 10 Вт ч

22,46

67,8 т км

1 400 184

a = ⋅ = ⋅

⋅ ⋅

+ .

Снижение расхода электроэнергии по фор

-муле (11)

* ₁₀₀ 23,26 22,46 _{3,44 %}

23,26

a −

∆ = =

илипоформуле (13)

* _{100 1} 70 2 412 _{3,44 %}

2 579 67,8

a ⎛ − ⋅ ⎞

∆ = _{⎜ ⎟}=

⎝ ⎠ .

Отметим, что при использовании формул

(12) и (13) легко учесть возможное изменение

затратэнергиинасобственныенужды. Дляэто

-го достаточно соответствующим образом уве

-личитьзначениямощности Pэ1 и Pэ2.

Выводы

Выполнив подобные расчеты для ряда зна

-чений уклона, можно получить зависимость ( )

* a i

∆ . Для рассмотренного выше примера график такой зависимости приведен на рис. 6.

Он позволяет определить экономию электро

-энергиикак вотносительных, так ивабсолют

-ныхвеличинахи установитьусловия (скорость движенияиуклонпути), прикоторыхэкономия имеетместо. Так, в рассмотренном случае, как следует из графиков рис. 6, отключение четы

-рех двигателей электровоза серии ВЛ10 в диа

-пазоне изменения скорости движения

60…80 км/чзасчетсниженияпотерьвтяговых

двигателях обеспечивает экономию электро

-энергии в пределах 1…5 %, причем более за

-метнаяэкономиясоответствуетработенаболее легкихэлементахпрофиля.

Взаключение подчеркнем, чтовопрос оце

-лесообразности частичного отключения тяго

-выхдвигателейвсегдаследуетразделятьнадве части – исследовательскую и организацион

-ную: сначала необходимо установить возмож

-ность экономииэлектроэнергии, а затем с уче

-том конкретных условий вождения поездов принять решение об использовании этого спо

-соба. Изложенная внастоящей статьеметодика

позволяет решить первую часть обсуждаемого вопроса. Причем расчетная экономия электро

-энергиинуждаетсявподтверждении опытными поездками, поскольку метод ее расчета бази

-руютсяна рядедопущений. Последние на ряду супрощениемрешениязадачимогутприводить кнекоторомуискажению результатов (допуще

-ния о постоянстве питающего напряжения, не

-учет разброса характеристик тяговых двигате

-лей и диаметров движущих колес, разброса значений удельного сопротивления движению и некоторые другие), влияние которых не изу

-чено.

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХ

ИСТОЧНИКОВ

1. Анализзатратэлектроэнергиинатягуэлектро -возамисосхемойдистанционногоотключения частидвигателей / Г. Я. Классен, Р. Я. Медлин, С. М. Рождественский, Ю. А. Усманов // Сб. науч. тр. ОМИИТа. – Омск, 1974. – Вып. 163. – С. 45–50.

2. Варламов, А. А. Частичное отключение тяго -вых двигателей на электровозах переменного тока / А. А. Варламов, Н. Г. Тарасов // Элек -трическаяитепловознаятяга. – 1969. – № 12. – С. 8–9.

3. Гетьман, Г. К. О расчетном определении эко -номии электроэнергии при частичном отклю -чении тяговых двигателей электроподвижного состава / Г. К. Гетьман, В. Е. Васильев // Залізн. трансп. України. – 2011. – № 4. – С. 51–54.

4. Гетьман, Г. К. Теория электрической тяги : монография : в 2 т. / Г. К. Гетьман – Д. : Изд-во Маковецкий, 2011. – Т. 2. – 363 c.

5. Гетьман, Г. К., Анализрасходаэлектроэнергии на тягу карьерных поездов / Г. К. Гетьман, В. Е. Васильев // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Д., 2011. – Вип. 36. – С. 70–74.

6. Закорюкин, В. Л. Авторегулирование мощно -сти электровоза ВЛ22М при двойной тяге / В. Л. Закорюкин, В. И. Гончаров // Электриче -ская и тепловозная тяга. – 1969. – № 7. – С. 21–23.

7. И все же двигатели отключать не следует / П. И. Борцов, З. Н. Дубровский, А. С. Курба -сов, Х. Я. Быстрицкий // Электрическаяитеп -ловознаятяга. – 1978. – № 10. – С. 35–37. 8. Красовський, П. Ю. Складові втрат

-петр. нац. ун-тузалізн. трансп. ім. акад. В. Ла -заряна. – Д., 2009. – Вип. 27. – С. 77–80. 9. Кузнецов, В. Г. Дослідження впливу

показників транспортного потоку на втрати електроенергії в тяговій мережі / В. Г. Кузне -цов, О. М. Полях, А. О. Полях // Вісн. Дніпро -петр. нац. ун-тузалізн. трансп. ім. акад. В. Ла -заряна. – Д., 2011. – Вип. 36. – С. 84–88. 10. Кузнецов, В. Г. Нормування витрат електрое

-нергіїна власні потреби постів секціонування та пунктів паралельного з’єднання постійного струму / В. Г. Кузнецов, М. О. Іванов, О. О. Матусевич // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Д., 2008. – Вип. 25. – С. 30–33.

11. Кулиш, В. Ф. О частичном отключении тяго -выхдвигателей / В. Ф. Кулиш // Электрическая итепловознаятяга. – 1977. – № 2. – С. 44. 12. Легостаев, В. А. Экономия электрической

энергии на электроподвижном составе / В. А. Легостаев. – М. : Транспорт, 1956. – 34 c. 13. Логвінова, Н. О. Зменшення експлуатаційних витратзадопомогоюенергооптимальногоруху поїздів / Н. О. Логвінова, Д. О. Босий, О. М. Полях // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Д., 2012. – Вип. 42. – С. 110–113.

14. Медлин, Р. Я. Экономияэнергииприотключе -ниичаститяговыхдвигателейнаэлектровозах постоянноготока иметодикаееопределения / Р. Я. Медлин, С. М. Рождественский,

Ю. А. Усманов // Сб. науч. тр. ОМИИТа. – Омск, 1974. – Вып. 163. – С. 33–44.

15. Некрасов, О. А. О расчетномопределенииэф -фективности средств экономии энергии при электрической тяге / О. А. Некрасов, В. И. Рахманинов // Тр. ВНИИЖТа. – М., 1977. – Вып. 578. – С. 57–74.

16. Саблин, О. И. Рациональное регулирование установленной мощности тягового средства впроцесседвижения / О. И. Саблин, О. И. Бон -дарь // Електрифікаціятрансп. – 2011. – № 2. – С. 68–71.

17. Технический отчет ВЭлНИИ № ЭМ-3-74. Ти -повые испытаниятяговогодвигателя ТЛ-2К. – Новочеркасск : ТипографияНЭВЗ, 1974. – 36 с. 18. Dalla Chiara, В. Sostenibilita energetica dei

trans-porti: analisi dei consumi e della soluzione ferroviaria / B. Dalla Chiara, R. Ricagno, M. San-tarelli // Ingegneria ferroviaria. – 2008. – № 6. – P. 531–543.

19. Muller, A. Energieeinkauf und -bereitstellung der Deutschen Bahn AG jetzt aus einer Hand / A. Muller // Die Eisenbahntechnik. – 2001. – № 3. – Р. 121.

20. Netz, M. Technische Assistenzsysteme der Deut-schen Bahn unterstiitzen Energie sparendes Fahrer / M. Netz // Eisenbahntechnische Rundschau. – 2005. – № 10. – Р. 595–598.

21. Niessen, M. Elektrischer Betrieb bei der Deut-schen Bahn im Jahre 1996 / M. Niessen, J. Schaarschmidt // Elek. Bahnen. – 1997 – № 1– 2. – Р. 3–11.

Г. К. ГЕТЬМАН

1

, В. Є. ВАСИЛЬЄВ

1*

1*_{Каф. «Електрорухомийскладзалізниць», Дніпропетровськийнаціональнийуніверситетзалізничноготранспорту} іменіакадемікаВ. Лазаряна, вул. Лазаряна, Дніпропетровськ, Україна, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31, ел. пошта [email protected]

1_{Каф. «Електрорухомийскладзалізниць», Дніпропетровськийнаціональнийуніверситетзалізничноготранспорту} іменіакадемікаВ. Лазаряна, вул. Лазаряна, Дніпропетровськ, Україна, 49010, тел. +38 (056) 373 15 31, ел. пошта [email protected]

ЩЕ

РАЗ

ПРО

ВИЗНАЧЕННЯ

ЕКОНОМІЇ

ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

НА

ТЯГУ

ЗА

РАХУНОК

ЧАСТКОВОГО

ВІДКЛЮЧЕННЯ

ТЯГОВИХ

ДВИГУНІВ

ЕЛЕКТРОРУХОМОГО

СКЛАДУ

і ухилколії), за якихнаявна економія. Наукова новизна.Запропонована методикавирішення задачі, яка базується не на порівнянні к. к. д. або різниці потужності втрат енергії, а на оцінці різниці витрати електроенергіїдляпорівнюванихваріантів. Практичназначимість. Наведенаметодикадозволяєотримати точнішівисновкивідносновитратиелектроенергії, оскількипорівнянняпотужностівтратенергіїабок. к. д. невизначають однозначновитратуелектроенергіїнатягу, томувисновки, що базуютьсянапорівнянні по -тужностівтратенергіїабок. к. д., можутьвиявитисянеточнимийнавітьхибними.

Ключовіслова:витратаелектроенергії; тягапоїздів; електричнатяга; відключеннячастинитяговихдвигунів

G. K. GETMAN

1

_{, V. YE.VASILIEV}

1*

1*_{Dep. «Electric Rolling Stock of Railways», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after}

Academi-cian V. Lazaryan, Lazarian St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 31, e-mail [email protected]

1_{Dep. «Electric Rolling Stock of Railways», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician}

V. Lazaryan, Lazarian St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 31, e-mail [email protected]

ONCE AGAIN ABOUT DETERMINATION OF SAVING OF ENERGY

FOR TRACTION DUE TO PARTIAL CUT–OFF OF TRACTION

ENGINES OF ELECTRIC ROLLING STOCK

Purpose. In general the well known methods for determination of energy saving due to the partial traction en-gines cut-off based on their comparison to efficiency coefficient or to the power of energy losses do not allow objec-tive estimation of efficiency of these measures and in a number of cases result in erroneous results and errors. The search for new more advanced methods for determination of energy saving at the partial cut-off of the traction en-gines is needed. Methodology. The method of calculation determination of energy saving when partial cutting-off of the traction engines is offered. It is based on the use of rationality coefficient as the loading mode of the electric power consumption for the measuring instrument of transportation activity. Findings. Using the given mathematical expressions it is possible to determine the energy saving in both the relative and absolute values and set the terms (motion speed and route gradient), under which the energy saving will take place. Originality. The method of the task solving, which is based on the evaluation of energy consumption differences for the compared variants (not on the comparison of efficiency coefficient or differences of power of energy losses) is offered. Practical value. The given methodology allows obtaining more exact conclusions in relation to the electric power consumption, as the comparison of energy losses power or the efficiency coefficient does not determine precisely the electric power con-sumption for traction. Therefore the conclusions based on the comparison of power of energy losses or efficiency coefficient can appear inexact.

Keywords: electric power consumption; train traction; electric traction; cut-off of the part of traction engines

REFERENCES

1. Klassen G.Ya., Medlin R.Ya., Rozhdestvenskiy S.M., Usmanov Yu.A. Analiz zatrat elektroenergii na tyagu el-ektrovozami so skhemoy distantsionnogo otklyucheniya chasti dvigateley [Analysis of the energy consumption for traction of electric locomotives with the scheme of remote cut-off of the part of engines]. Sbornik nauch-nykh trudov OMIITa [Proc. of Omsk Institute of Railway Engineers], 1974, issue 163, pp. 45-50.

2. Varlamov A.A., Tarasov N.G. Chastichnoye otklyucheniye tyagovykh dvigateley na elektrovozakh peremen-nogo toka. Elektricheskaya i teplovoznaya tyaga – Electric and diesel traction, 1969, no. 12, pp. 8-9.

3. Getman G.K., Vasilyev V.Ye. O raschetnom opredelenii ekonomii elektroenergii pri chastichnom otklyuchenii tyagovykh dvigateley elektropodvizhnogo sostava [On the determination of the effectiveness of the calculated energy savings for electric traction]. Zaliznychnyi transport Ukrainy – Railway Transport of Ukraine, 2011, no. 4, pp. 51-54.

4. Getman G.K. Teoriya elektricheskoy tyagi: v 2 t. [Theory of electric traction in 2 vol.]. Dnipropetrovsk, Ma-kovetskiy Publ., 2011. 363 p.

6. Zakoryukin V.L., Goncharov V.I. Avtoregulirovaniye moshchnosti elektrovoza VL22M pri dvoynoy tyage [Au-tomatic control of the power of electric locomotive VL22M with double-heading]. Elektricheskaya i teplo-voznaya tyaga – Electric and diesel traction, 1969, no. 7, pp. 21-23.

7. Bortsov P.I., Dubrovskiy Z.N., Kurbasov A.S., Bystritskiy Kh.Ya. I vse zhe dvigateli otklyuchat ne sleduyet [And still you should not cut-off the engines]. Elektricheskaya i teplovoznaya tyaga – Electric and diesel trac-tion, 1978, no. 10, pp. 35-37.

8. Krasovskyi P.Yu. Skladovi vtrat elektroenerhii v elementakh system elektropostachannia [Components of the power losses in the elements of power supply systems]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2009, issue 27, pp. 77-80.

9. Kuznetsov V.H., Poliakh O.M., Poliakh A.O. Doslidzhennia vplyvu pokaznykiv transportnoho potoku na vtraty elektroenerhii v tiahovii merezhi [The influence of traffic flow values on the energy losses in the traction net-work]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2011, issue 36, pp. 84-88.

10. Kuznetsov V.H., Ivanov M.O., Matusevych O.O. Normuvannia vytrat elektroenerhii na vlasni potreby postiv sektsionuvannia ta punktiv paralelnoho ziednannia postiinoho strumu [Rationing of electric energy consumption for the own needs of sectioning points and the points of parallel connection of DC]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2008, issue 25, pp. 30-33. 11. Kulish V.F. O chastichnom otklyuchenii tyagovykh dvigateley [About partial cut-off of the traction engines].

Elektricheskaya i teplovoznaya tyaga – Electric and diesel traction, 1977, no. 2, p. 44.

12. Legostayev V.A. Ekonomiya elektricheskoy energii na elektropodvizhnom sostave [Electric energy saving on the electric roling stock]. Moscow, Transport Publ., 1956. 34 p.

13. Lohvinova N.O., Bosyi D.O., Poliakh O.M. Zmenshennia ekspluatatsiinykh vytrat za dopomohoiu enerhoopty-malnoho rukhu poizdiv [Reducing of operating costs using the energy-optimal train movement]. Visnyk Dni-propetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana[Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2012, issue 42, pp 110-113.

14. Medlin R.Ya., Rozhdestvenskiy S.M., Usmanov Yu.A. Ekonomiya energii pri otklyuchenii chasti tyagovykh dviga-teley na elektrovozakh postoyannogo toka i metodika yeye opredeleniya [Energy saving when cutting-off the part of traction engines on the electric locomotives of DC and the methodology of energy saving determination]. Sbornik nauchnykh trudov OMIITa [Proc. of Omsk Institute of Transport Engineers], 1974, issue 163. pp. 33-44.

15. Nekrasov O.A., Rakhmaninov V.I. O raschetnom opredelenii effektivnosti sredstv ekonomii energii pri elek-tricheskoy tyage [On the effectiveness determination of the measures of energy savings for electric traction]. Trudy VNIIZhTa [Proc. of VNIIZhT], 1977, issue 578, pp. 57-74.

16. Sablin O.I., Bondar O.I. Ratsionalnoye regulirovaniye ustanovlennoy moshchnosti tyagovogo sredstva v prot-sesse dvizheniya [Sound management of the set capacity of the traction plant in the process of motion]. Elektrifіkatsіia transportu – Transport electrification, 2011, no. 2, pp. 68-71.

17. Tekhnicheskiy otchet VElNII № EM-3-74. Tipovyye ispytaniya tyagovogo dvigatelya TL-2K [Technical report no. EM-3-74. Standard tests of traction engine TL-2K]. Novocherkassk, Tipografiya NEVZ Publ., 1974. 36 p. 18. Dalla Chiara В., Ricagno R., Santarelli M. Sostenibilita energetica dei transporti: analisi dei consumi e della

soluzione ferroviaria. Ingegneria ferroviaria, 2008, no. 6, pp. 531-543.

19. Muller A. Energieeinkauf und -bereitstellung der Deutschen Bahn AG jetzt aus einer Hand. Die Eisenbahntech-nik, 2001, no. 3, pp. 121.

20. Netz M. Technische Assistenzsysteme der Deutschen Bahn unterstiitzen Energie sparendes Fahrer. Eisenbahn-technische Rundschau, 2005, no. 10, pp. 595-598.

21. Niessen M., Schaarschmidt J. Elektrischer Betrieb bei der Deutschen Bahn im Jahre 1996. Elektrische Bahnen, 1997, no. 1-2, pp. 3-11.

Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. В. Г. Сыченко (Украина); д.т.н.,

проф. В. Т. Заикой (Украина)

Поступилавредколлегию 04.09.2013