ANALYSIS OF THE EFFECTIVENESS OF THE BRAKING MODES OF CUTS ON HUMPS

УДК 656.212.5:681.3

В. И. БОБРОВСКИЙ, Д. Н. КОЗАЧЕНКО (ДИИТ), Н. В. РОГОВ (Одесская ж. д.)

АНАЛИЗ

ЭФФЕКТИВНОСТИ

РЕЖИМОВ

ТОРМОЖЕНИЯ

ОТЦЕПОВ

НА

СОРТИРОВОЧНЫХ

ГОРКАХ

Виконанідослідженняхарактеристикділянкидопустимихрежимівгальмуваннявідчепатаїхзалежнос

-тейвідпараметріввідчепатаумовскочування. Встановленийвзаємозв’язокрежимівгальмуванняізвитра

-тамиелектроенергіїнаїхреалізацію.

Выполненыисследованияхарактеристикобластидопустимыхрежимовторможенияотцепаиихзависи

-мостейотпараметровотцепаиусловийскатывания. Установленавзаимосвязь режимовторможениясрас

-ходамиэлектроэнергиинаихреализацию.

The article provides the research of the characteristics of the permissible scope of braking modes in uncoupling and their relations to the uncoupling parameters of cut and the rollback conditions. The interrelations have been established of the braking modes with the energy costs involved.

В современных условиях одним из основ -ных направлений повышения эффективности функционирования сортировочных горок явля -ется сокращение затратэнергоресурсов нарас -формирование составов. В настоящее время поискпутейрешенияданной проблемыведется понесколькимнаправлениям: созданиеновыхи модернизация существующих вагонных замед -лителей; совершенствование управления тор -мозными позициями; улучшение конструкции плана и профилясортировочных горок; замена маневровых тепловозов электровозами при надвигерасформируемыхсоставовидр.

Как показывает анализ, около 80 % всех расходовна расформирование составовсостав -ляют расходы электроэнергии на торможение вагонов горочными замедлителями. Указанные цифры свидетельствуют о необходимости ис -следований и оптимизации процесса торможе -ния отцепов при роспуске составов на горках. Решениеэтойзадачипозволитминимизировать непосредственные затраты энергоресурсов на торможение отцепов, а также сократить объем маневровой работы, связанной с ликвидацией оконнасортировочныхпутяхиповторнойсор -тировкой вагонов вследствие неразделения от -дельныхотцеповнастрелках.

Выполненный анализ современных научных работпо рассматриваемой проблеме [1–5] пока -зал, что существующие в настоящее время методы управления процессом роспуска со -ставов развиты недостаточно. Они не ставят целью сокращение расходов энергии на тор -можение вагонов замедлителями и в то же времяне обеспечиваютнеобходимоекачество интервального и прицельного регулирования скорости скатывающихся отцепов. Не решена задача теоретической оценки минимальных затрат энергии, необходимой для роспуска

составов, указанная оценка необходима для определения потенциальных возможностей сортировочныхгорок. Существующиеметоды оптимизации режимов роспуска составов не ориентированы на реализацию энергосбере -гающихтехнологий.

Исследования работы замедлителей в про -цессе расформирования составов [6] показыва -ют, что энергозатраты на торможение вагонов непосредственно связаны с числом включений замедлителей, которое зависит от параметров отцеповиусловийроспуска. Анализразличных алгоритмов интервального регулирования [7] свидетельствует о зависимости расхода элек -троэнергии от технологии регулирования ско -рости движения отцепов на спускной части горки. Результатыданныхисследованийпозво -ляют сделать вывод о возможности разработки энергосберегающих алгоритмов выбора режи -мов торможения отцепов и управления замед -лителямивпроцессероспускасоставов.

Для решения указанной задачи необходимо предварительно установить взаимосвязь режи -мов торможения отцепов с показателями ин -тервальногои прицельногорегулирования ско -рости их скатывания, а также с соответствую -щимизатратами энергоресурсов. Исследования влияния режимов торможения на процесс управляемого скатывания отцепов с использо -ванием имитационного моделирования были выполненыв [8]. Установлено, чтодлякаждого отцепа существует область допустимых режи -мов торможения (ОДР), конфигурация и пло -щадь которой существенно зависят от его па -раметровиусловийскатывания.

В настоящей статье поставлена задача даль -нейшегосовершенствованиямоделиуправляемо -госкатыванияотцепов сгорки [8]. Сэтой целью выполнен анализ возможных ограничений режи

мовторможения, связанных смощностью замед -лителей, условиями скатывания отцепов на спу -скной части горки, а также требованиями при -цельногорегулированияихскорости.

В работе приведены исследования зависи -мостей параметров ОДР от сопротивления движению отцепов, их длины и потребной дальности скатывания в различных условиях. Дляоценкиэффективностиуправления процес -сом роспуска и определения энергетических расходов, связанных с торможением отцепов, установлена взаимосвязь между режимами торможения изатратами электроэнергии, необ -ходимымидляихреализации.

Натрехпозиционныхгорках режимторможе -ния скатывающегося отцепа можно представить вектором h=

(

h h h′ ′′ ′′′, ,

)

энергетических высот, погашаемыхнаверхней (ВТП), средней (СТП) и парковой (ПТП) тормозных позициях. При этом изтрехкомпонентвектора h толькодвеявляют -сянезависимыми, таккактретьяможетбытьоп -ределена из условия обеспечения заданной ско -ростиотцепавточкеприцеливания. Вэтойсвязи ОДР Ω может быть представлена выпуклым многоугольником на плоскости h h′ ′′0 , а некоторыйрежим h∈Ω – вектором h h h= ′ ′′, .

Ограничения, образующие ОДР, определя -ютсятремягруппамифакторов:

− номинальной мощностью замедлителей тормозныхпозиций;

− режимом скатывания отцепа на спуск -нойчастигорки;

− требованиями прицельного регулирова -нияскоростиотцепа.

На рис. 1 показаны ограничения режимов торможения первых двух типов для очень хо -рошего бегуна (ОХ), скатывающегося в небла -гоприятных зимних условиях при встречном ветренагоркестремятормознымипозициями.

0,5 1,0 1,5 2,0

0

0,5 1,0 1,5 2,0 h', мэв

a₃ a₁

d1

b1 c2 b2

a ₂

c1

d2

h", мэв

5(МВ) 3

3 6(М) 1(Б)

2(БН)

Рис. 1. ОграничениярежимовторможенияОХ

натормозныхпозицияхспускнойчастигорки

Первую группу ограничений (ограничения по тормозной мощности замедлителей) можно представитькак:

0≤ ≤h′ H′;

0≤h′′≤H′′,

где H′, H′′ – суммарнаяноминальная тормоз -ная мощность замедлителей соответственно ВТПиСТП.

Графически указанные ограничения пред -ставляются прямоугольником, который обра -зуют оси координат h′ и h′′, а также линии, соответствующиемощностизамедлителейВТП (H′) и СТП (H′′); в дальнейшем указанный прямоугольник будем называть областью воз -можных режимов торможения (см. рис. 1, ли -нии a , ₁ a₂, b₁, b₂).

Вторая группа ограничений связана с ре -жимом скатывания отцепа на спускной части горки. Всего такихограниченийчетыреиопре -деляются они минимальной и максимальной скоростямивыходаотцепаизВТП (u_min′ , u_max′ ) и СТП (u_min′′ , u_max′′ ). Указанныескорости опре -деляют предельные значения энергетической высоты, которая можетбыть погашена наВТП (h′∈

[

h_min′ ,h_max′

]

) иСТП (h′′∈

[

h_min′′ ,h_max′′

]

).

Максимальная скорость выходаотцепа изi-й ТП u( )_maxi и соответственно минимальная пога -шаемая высота h_min( )i определяются из условия

обеспечения допустимой скорости v( )_дi+1 входа этогоотцепанаследующую

(

i+1

)

ТП:

( )

{

( ) ( ) ( )1

( )

1

}

д

min min

i i i i i

h = h v + h ≤v+ . (1)

Минимальная скорость выхода из i-й ТП ( )

min i

u устанавливается так, чтобы непроизошло остановки отцепа на позиции (принято

( )

min 0,05 i

u = м/с); при этом максимальная пога -шаемаявысота h_max( )i определяетсякак:

( )

{

( ) ( ) ( )

( )

( )

}

max max min

i

i i i i

h = h u h >u . (2)

УказанныеограничениядляВТП (i=1) пред -ставляют собой определенные числовые значе -ния h_min′ , h_max′ , которые графически изобража -ются вертикальными линиями. В приведенном примере (см. рис. 1 линия a₃) h_min′ =0,38 м эн. в., при которой скорость входа отцепа на СТП v_д′′ =7,0 м/с.

Энергетическаявысота, прикоторойскорость выходаотцепа ОХ из ВТП минимальна, состав -ляет

h

_max

′

=

2,88

мэн. в. (см. рис. 1, линия a₄). Данное значение превышает номинальную мощностьВТП 2,4H′=H′′= м эн. в., и поэто -мувданномслучаенаВТП u_min′ >0,05. Напро -тив, при избыточной мощности ВТП величина

max

h

′

можетбыть меньше H′ дажедля отцепа ОХ при благоприятных условиях скатывания. В таких случаях тормозная мощность H′ не можетбытьреализованаиз-заостановкиотцепа на ВТП и соответственно на рис. 1 линия a₄

будетрасположенаслеваот a₃.

На СТП (i=2) погашаемая высота h′′, при которой реализуется заданная скорость выхода отцепа u′′, зависитот еготорможения на ВТП. Поэтому предельныезначения погашаемойвы -сотыздесьпредставляютсяфункциями

( )

min 1

h′′ = f h′ , h_max′′ = f h₂

( )

′ , которые, какпоказалиисследования [8], линейны:

min 1 1

h′′ =k h′+b , (3)

max 2 2

h′′ =k h′+b . (4)

Приэтомугловыекоэффициентыв (3) и (4) практически одинаковы (k₁=k₂=k ), так что соответствующие участки границы ОДР параллельны. Впримеренарис. 1 показаныог -раничения h_min′′ = −0,908h′+1,449 (линия c₁) и

max 0,905 3,023

h′′ = − h′+ (линия c₂).

Следует подчеркнуть, что при каждом режиме торможения, принадлежащем линии

( )

min 1

h

′′

=

f h

′

, реализуется одна и та же ско -рость выхода отцепа из СТП u_max′′ =5,54 м/с, при которой обеспечивается максимальная до -пустимаяскорость еговхода наПТП. Приреа -лизации же любого режима торможения, нахо -дящегося на линии h_max′′ = f h₂

( )

′ , отцеп выхо -дитизСТПсустановленной минимальнойско -ростью u_min′′ =0,05 м/с.

Коэффициент k в (3), (4) является отрица -тельным, а по абсолютной величине несколь -ко меньшим единицы

(

k <1

)

; Это означает, что дляобеспеченияоднойитой жескорости

u′′ выхода отцепа из СТП при торможении его только на ВТП потребуется погасить большую энергетическую высоту, чем при торможении только на СТП. Данный факт

объясняется зависимостью сопротивления движению отцепа от его скорости, среднее значение которой при торможении только на ВТП будет ниже. Даннуюзакономерность не -обходимо учитывать при определении режи -мов торможенияотцеповс цельюсокращения энергетических расходов, связанных с регу -лированием их скорости. Численное значение

k зависит отпараметров отцепаи условийего скатывания (величина k минимальна для оченьплохих бегунов (ОП), скатывающихсяв неблагоприятныхзимнихусловиях).

Третья группа ограничений режимов тор

-можения отцепов на ВТП и СТП определяется требованиями прицельного регулирования ско -рости. Для их выполнения необходимо, чтобы любой режим, принадлежащий ОДР (h∈Ω), обеспечивал докатывание отцепа до точки прицеливания s_п с допустимой при соударе -нии скоростью v_п

(

0≤v_п ≤v_п.д

)

; при этом тор -можениена ПТП должно осуществлятьсявпре -делах ее номинальной мощности

(

0≤h′′′≤H′′′

)

. Указанными ограничениями определяются минимальная u_п.min′′ имаксимальная u_п.max′′ ско -ростивыхода отцепаиз СТПпо условиямпри -цельного регулирования. При этом минималь -ная скорость u_п.min′′ должна обеспечить докатывание отцепа до точкиприцеливания со скоростью v_п=0 без торможения на ПТП (h′′′ =0). Максимальная скорость u_п′′_.max соот -ветствует такому режиму скатывания, при ко -тором полностьюиспользуется мощность ПТП (h′′′=H′′′), а скорость отцепав точке прицели -вания равна допустимой (v_п =v_п.д). Соответст -вующие предельныережимыторможения мож -нопредставитькак:

{

}

п.min , п п.д

h = h h′′ ′′′=H v′′′ =v , (5)

{

}

п.max 0, п 0

h = h h′′ ′′′= v = . (6) Величины h_п′′_.min и h_п′′_.max представляются

линейнымизависимостями, аналогичными (3) и (4), стемжезначением коэффициентаk. Врас -смотренном на рис. 1 примереуказанные зави -симости при s_п =720 м показаны линиями

( )

1 п.min 1

d h⎡_⎣ ′′ = f h′ ⎤_⎦ и d h_2⎣⎡ _п′′_.max = f h₂

( )

′ ⎤_⎦. Такимобразом, выполненный анализпоказал, что каждая из переменных h′, h′′ может иметь несколько ограничений разного характера. Эти ограничения представляются параллельными

прямыми, и поэтому только одно из них может бытьактивным. Вэтойсвязибыл разработанал -горитм построения ОДР, позволяющий иденти -фицировать и исключить неактивные ограниче -ния до начала решения задачи оптимизации с учетом конструкциигорки, параметровотцепа и условийскатывания. При этом была усовершен -ствованаметодика построенияОДР, изложенная в [8], врезультатечегочислоузловыхточекдля определенияОДРбылосокращенодочетырех.

ВрассматриваемомпримереОДРпредставля -етсобойшестиугольниксвершинами 1-2-4-6-5-3 (см. рис. 1). Из всех вершин ОДР необходимо выделить две критические точки: точку 1, опре -деляющую режим быстрого скатывания (Б) и точку 6 – режиммедленногоскатывания (М), при которыхвремя скатывания отцепа соответствен-

но минимально и максимально. Очевидно, что для построения ОДР достаточно идентифициро -вать ещедветочки – точку 2 (БН), расположен -нуюнанижнемконцелинии h_min′′

( )

h′ , иточку 5 (МВ) наверхнемконцелинии h_max′′

( )

h′ .

На рис. 2 показаны графики скорости ска -тывания отцепа ОХ при предельных режимах торможения, соответствующих четырем ука -занным вершинам ОДР. На данном рисунке заштрихованы области возможных режимов движения ОХ на участке от входа на ВТП до выхода из СТП, которые соответствуют ре -жимам торможения, находящимся на границе ОДР (область а – режимы линии h_max′′

( )

h′ , областьб – режимылинии h_min′′

( )

h′ ).

1 2 3 4 5 6 7

0 _{100 200 300 400 500 600 700 Sп, м}

ВТП

max

u′′

min

u′′

М

МВ БН Б

Sп=720 м

а б

СТП ПТП

V,

м/с

Рис. 2. ЭпюрыскоростискатыванияОХприрежимахторможения, соответствующихузламОДР

Как видноиз приведенного рисунка, режим движенияотцепа, определяемый скоростью u′′

выходаегоиз СТП, а следовательно, иусловия егоразделения сосмежными отцепамисущест -венно зависят от степени участия ПТП в про -цессерегулированияскоростиотцепа. Сдругой стороны, очевидно, что ПТП непосредственно определяет иусловия прицельногорегулирова -ния скорости отцепа. В этой связи для выбора оптимальногораспределенияработымеждуТП горки необходимо предварительно установить возможные режимы торможения отцепов на ПТП, соответствующиекаждойточкеОДР.

Очевидно, чтолюбойскорости u_i′′ выходаот -цепа из СТП, принадлежащей диапазону ее воз -можных значений u_min′′ < <u_i′′ u_max′′ (см. рис. 2), соответствует определенный диапазон значе -ний энергетической высоты h′′′, погашаемой на ПТП (h′′′∈

[

h_i′′′_min,h_i′′′_max

]

). При этом h_i′′′_min,h_i′′′_max

определяются предельными значениями скоро -стиотцепавточкеприцеливания

{

}

(

)

п imin i п п.д

v h′′′ = h v′′′ =v ,

{

}

,max п 0

i i

h′′′ = h v′′′ = .

Характер изменения вОДР допустимых ре -жимов торможения h′′′ и соответствующих значений скорости v_п показан на рис. 3. Для иллюстрации вОДР (см. рис. 3, а) выбрана не -которая линия 1–4, для всех режимов h кото -ройвыполняетсяравенство h′=h′′. Дляуказан -ной линии построены графики зависимостей предельныхрежимовторможенияПТП h_min′′′

( )

h

и h_max′′′ ( )h (см. рис. 3, б) и соответствующих скоростей в точке прицеливания v_п.max

( )

h и

( )

п.min

v h (см. рис. 3, в).

0,5 1,0 1,5 2,0

0 _{0,5 1,0}

h′′

h′,

м.эн.в

h h′= ′′

В

А C

1 2

3 4

1,5

h,мэв

vп,

м/с

1,0

0,2 1,2

0,8 0,6 0,4

а)

б)

в)

vп max(h)

vп min(h)

,

min

h′′′

м.эн.в.

1,0

0,2 1,2

0,8 0,6 0,4 _{( )}

min h

h′′′

) (

maxh

h′′′

0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

h,мэв

0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

м.эн.в.

Рис. 3. АнализрежимовторможенияотцеповнаПТП:

а – зоныОДР; б – предельныезначения h′′′;

в – областьизмененияскорости v_п

Как показывает анализ графиков, вся ОДР можетбыть разделена на три зоны – А, В и С, по характеру возможного варьирования вели -чины h′′′. В зоне А значения h_min′′′ и h_max′′′ ли -нейно уменьшаются от точки 2 к точке 3; при этомв точке 2 h_max′′′ =H′′′, в точке 3 h_min′′′ =0, а разность ∆ =h′′′ h_max′′′ −h_min′′′ остается постоянной во всей зоне А (см. рис. 3, б). В пограничных зонахВиСразность ∆h′′′ линейноуменьшается отсвоегомаксимальногозначения (точки 2, 3) до нуля (точки 1, 4).

Соответственно режимам h′′′ меняются и значения скорости v_п в точке прицеливания. Максимальный диапазон изменения скорости

п

v – в зонеА (0≤v_п≤v_п.д); взонах В иС его ширина резко уменьшаетсяот величины v_п.д в точках 2, 3 донулявточках 1 и 4 (см. рис. 3, в). Для решения задачи оптимизации режимов торможения отцепа необходимо установить взаимосвязь размеров ОДР и ее положения в системекоординат 0h h′ ′′ спараметрами отцепа иусловиями его скатывания. Сэтой цельюбы -ли выполнены исследования влияния различ -ных факторов на параметры ОДР. В качестве контролируемыхфактороврассматривалисьвес

в

Q ичисловагонов n_отц вотцепе, сопротивле -ние движению w₀, скорость v_вет и направле -ние ветра β, температуравоздуха t °С, атакже дальностьскатыванияотцепа s_п. Исследования проводилисьнаосновеимитационногомодели -рования скатывания отцепов с заданными па -раметрами иусловиями роспуска. Врезультате моделирования длякаждого отцепабыли опре -делены режимыторможения, соответствующие четыремузловымточкам ОДР – Б, БН, М, МВ, которые использовалисьдляпостроенияОДРи расчетаеепараметров.

Вкачестве основныхпараметровОДР, харак -теризующих ее размеры и положение были при -няты расстояния от начала координат до линий

( )

min

h′′ h′ и h_max′′

( )

h′ (соответственно R_min и max

R ), атакжеширинаОДР E R= _max−R_min. Установлено, что ширина ОДР E пропор -циональнаразности квадратовпредельныхско -ростейвыходаотцепаизСТП

(

) (

2

)

2

max min

E

E k= ⎡_⎢⎣ u′′ − u′′ ⎤_⎥⎦. (7)

С другой стороны, величина указанной раз -ности в соответствии с законом сохранения энергииможетбытьопределенакак:

(

) (

2

)

2

(

)

max min 2 w п

u′′ − u′′ = g H′ ′′′+ ∆h +h , (8) где ∆h_w – изменениеудельнойработы всехсил сопротивления движению отцепа научастке от СТП до точки прицеливания при изменении скорости егодвижения; h_п – удельнаяэнергия, соответствующая скорости отцепа v_п в точке прицеливания. Тогда, исходяиз (7) и (8), шири -нуОДРможнопредставитькак:

(

)

2 _{E w п}

E= k g H′ ′′′+ ∆h +h . (9)

Как показали исследования, изменение па -раметровотцепов (Q_в, w₀) иусловийскатыва -ния (v_вет) приводитксущественным изменени -ямпредельныхскоростейвыходаизСТП u_max, и, особенно, u_min. При этом указанные скоро -сти возрастают с увеличением сопротивления движению отцепов идальностиих скатывания. Ширина ОДР Е также зависит от указанных параметров, однако, в значительно меньшей степени. Действительно, в (9) все величины, кроме ∆h_w, являются практически постоянны -ми, а вариацияудельнойработы сил сопротив -ления ∆h_w=h u

(

_max′′

) (

−h u_min′′

)

незначительна.

Вто жевремясопротивление движениюот -цепа существенно влияет на положение ОДР в области возможных режимов торможения

[

0,

]

h′∈ H′ h′′∈

[

0,H′′

]

. Очевидно, что с уве -личением сопротивления движению отцепа уменьшается его торможение на ВТП и СТП, чтосоответствует смещению ОДРк началуко -ординат. Установлено, чтохарактеруказанного изменения существенно зависит от скорости и направленияветра.

Для иллюстрации на рис. 4, а показаны графики зависимости величин R_min и Е от сопротивления движению отцепа w₀ при встречномветре.

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Rmin, E

0 1 2 3 4 5 w0, Н/кН

Rmin

E

w0=0,5 w0=5,2

а)

w0=2,2

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Rmin, E

0

1 2 3 4 5 6 7 w0, Н/кН

w0=4,0

w0=1,5

w0=0,5

Rmin

E

б)

w0=7,0

Рис. 4. ЗависимостипараметровОДРотосновногосопротивлениядвижениюотцепа:

а – привстречномветре; б – припопутномветре

Как видно, приувеличении w₀ до 2,2 Н/кН расстояние R_min линейноуменьшаетсядо 0. Од -новременно с этим изменяется и форма ОДР – числоеевершинпостепенноуменьшается 6…3; при этом ширина ОДР Е уменьшается весьма незначительно.

При w₀=2,2 Н/кН величина R_min умень -шается до 0, а ОДР превращается в треуголь -ник. Придальнейшемростесопротивленияши

-ринаОДРЕрезкоуменьшается (см. рис. 4, а) и достигает нуля при w₀=5,2 Н/кН; при этом ОДР вырождается в точку в начале коорди -нат. Такой отцеп докатывается до точки при -целивания со скоростью v_п =0 только при отсутствии торможения на всех ТП; если же сопротивление отцепа превысит величину

0 5,2

w = Н/кН, то он вообще не докатится до заданнойточкиприцеливания.

При достаточно сильном попутном ветре характеризмененияширины ОДР дляхороших бегуновнесколькоизменяется (см. рис. 4, б). В этих условиях ОДР для ОХ имеет достаточно малую ширину; с ростом w₀ величина Е не только не уменьшается, а достаточно интен -сивно растет и достигает максимума при

0 1,5

w = Н/кН, после чего характер изменения шириныОДР полностьюсоответствует услови -ямвстречноговетра (см. рис. 4, аиб).

Расстояние ОДР от начала координат R_min

при попутном ветре уменьшаетсяс ростом w₀

точно так же, как и при встречном. При этом значение R_min значительно выше, чем при встречном, что объясняется необходимостью увеличениястепениторможенияотцеповвпер-

вом случае. Уменьшение ширины ОДР для хо -роших бегунов (w₀≥1,1 Н/кН) при попутном ветре вызвано ограничением (2) по минималь -нойскорости выхода отцепаиз СТП. Приэтом избыточная энергетическая высота, которую невозможно в этих условиях погасить на СТП дляобеспеченияскоростиотцепа v_п =0 вточке прицеливания, должна бытьпогашена на ПТП. Для отцепов, у которых w₀<1,1 Н/кН, указан -ную энергетическую высоту невозможно пога -ситьинаПТПиз-заостановкиотцепа, поэтому утакихотцеповскоростьвточкеприцеливания будетвышезаданной v_п =0.

Аналогичный характер имеют зависимости параметровОДРиот требуемойдальностиска -тыванияотцепов (рис. 5).

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Rmin, E

400 500 600 700 800 900 1000 Sп, м

E

w0=0,8 Н/кН

Rmin

а)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Rmin, E

400 500 600 700 800 900 1000 Sп, м

E

w0=0,5 Н/кН

Rmin

б)

Рис. 5. ЗависимостипараметровОДРотдальностискатыванияотцепа:

а – привстречномветре; б – припопутномветре

Отцепы из нескольких вагонов в основном подчиняются тем же закономерностям, что и одиночныевагоны. При этом различия заключа -ютсявтом, чтотакиеотцепыприоднойитойже скоростиветраимеютнесколькоменьшееудель -ное сопротивление движению от среды иветра.

Врезультатеутакихотцеповпритехжеуслови -ях ограничение ширины ОДР по скорости u_min′′

несколько меньше, чем у одиночных вагонов, однако, действуетононаболее дальнемрасстоя -нии. Одновременно с этим несколькомедлен -нееуменьшаетсярасстояние R_min.

Характер изменения параметров ОДР суще

-ственно зависит и от уклона сортировочного

пути. При ускоряющем уклоне ОДР можетво

-общенесуществовать; этоозначает, чтоне су

-ществует режимов торможения, при которых

скорость отцепа в точке прицеливания не пре

-выситдопустимуювеличину.

Параметры отцепов и условия скатывания

оказывают существенное влияние и на общую

энергетическую высоту H_т, погашаемую все

-митормознымипозициямипопутискатывания

отцепа. Приэтомдлякаждогоотцепаиусловий

его скатывания существует два значения H_т –

минимальное H_т.min и максимальное H_т.max,

соответствующие двум крайним режимам тор

-можения этого отцепа – быстрого (H_т.min) и

медленного (H_т.max) скатывания.

Как показывает анализ результатов имита

-ционного моделирования, в большинстве слу

-чаевс ростом дальности скатывания величины

т.min

H и H_т.max уменьшаются, причемтембы

-стрее, чем больше сопротивление движению

отцепа. Исключение составляет отцеп ОХ, ска

-тывающийся при достаточно сильном попут

-номветре (v_вет = −5 м/с). Дляуказанного отце

-па величина H_т с ростом дальности скатыва

-ниянезначительноувеличивается.

Сравнение значений H_т.min и H_т.max пока

-зывает, что выбор режима торможения весьма

существенновлияетнавеличинусуммарнойпо

-гашаемойвысоты H_т, особенно с увеличением

сопротивления движению и дальности скатыва

-ния. Так, при встречном ветре сокращение по

-гашаемойвысотыприпереходеотмедленногок

быстрому режиму скатывания составляет в

среднем 30…40 %, авотдельных случаяхдохо

-дит до 70 %. Припопутном ветре, а также для

отцепов из нескольких вагонов указанное со

-кращение несколько меньше (15…30 %), хотя

иногдадостигает 40 иболеепроцентов.

Указанныевеличины, однако, не могутслу

-житьнепосредственнойоценкойзатратэнергии

на торможение отцепа, которые зависят в ос

-новном от числа включений замедлителей при

регулированиискоростискатыванияотцепа [6].

В то же время погашаемая высота зависит,

главнымобразом, отсуммарной длиныучастка

торможенияотцепазамедлителями.

Оценку энергоемкости отдельных режимов

торможения, принадлежащих ОДР, можетдать

диаграмма распределения числа замедлителей,

использованиекоторых необходимо дляреали

-зацииэтихрежимов.

Каждый режим h, принадлежащий ОДР,

может быть реализован при использовании

вполнеопределенногочислазамедлителей _иj_.з

K

наj-йтормознойпозиции,

т.п

1

j= …K ,

где K_т.п – общее числотормозных позицийпо

маршрутускатыванияотцепа ( _и( )_.j_з 0, _з( )j

K ⊂⎡_⎣ K ⎤_⎦,

где _з( )j

K – общее число замедлителей на j-й

ТП). ВэтойсвязиОДРΩможетбытьразделена

на непересекающиеся области (подмножества

режимов) ω ∪ ω …∪ ω = Ω_{1 2 n} ; приэтомкаждое

подмножество ωi характеризуется списком

( )

{

Kи.jз =0,j= …1 Kт.п

}

значений числа исполь

-зуемыхзамедлителейисоответствующей вели

-чиной E_отц расхода энергии на торможение

отцепа. Число возможных областей n зависит

от размеров и положения ОДР в области воз

-можныхрежимовторможения.

Дляпримеранарис. 6 показанаподобнаядиа

-граммадляотцепаОХ, скатывающегосявнебла

-гоприятных зимних условиях на расстояние

п 400

s = м. НаданнойдиаграммеОДРразделена

на n=15 областей, для реализации режимов

торможения каждой из которых используется

определенное число замедлителей ВТП, СТП и

ПТП, что требует соответствующих затратэлек

-троэнергии (таблица). Каквидноизприведенных

данных, наименьшийрасход электроэнергиидля

реализации режимов торможения, принадлежа

-щих ОДР, имеет место в областях 6 и 15 и со

-ставляет 0,28 кВт⋅ч. Следует заметить, что для

реализации режимов торможения двух указан

-ных областейиспользуются разные замедлители

горки, что приводит ксущественным различиям

вскоростиивременискатыванияотцепа.

1,2

h″

0 _1,2 h′

Hт min=2,68 1

4

2

5

3

7

10 9

6 8

Hт=3,25

Hт=2,80

Hт max=3,41 11

13 12

14 15

Рис. 6. Диаграммараспределенияиспользуемых замедлителейвОДРотцепаОХвзимнихусловиях

Таблица Расходэлектроэнергии

дляреализациирежимовторможенияОДР

отцепаОХвзимнихусловия

Число

используемыхзамедлителей Номер

областиi

ВТП СТП ПТП

Расход

электроэнергии

отцi

E , кВт⋅ч

1 1 2 1 0,388 2 2 2 1 0,512 3 2 1 1 0,388 4 2 2 2 0,405 5 2 2 2 0,529 6 1 1 2 0,281 7 2 1 2 0,405 8 1 2 3 0,422 9 1 1 3 0,298 10 2 1 3 0,422 11 1 2 0 0,371 12 2 2 0 0,495 13 2 1 0 0,371 14 2 0 3 0,298 15 2 0 2 0,281

Максимальные затраты электроэнергии со

-ответствуют режимам торможения, находя

-щимся в области 5 и составляют 0,53 кВт⋅ч

(см. табл. 1), чтопочти вдва раза вышемини

-мальногозначения.

Нужно заметить, что выбор режима тормо

-жения нельзя производитьтолько по условиям

минимизации расходов электроэнергии из-за

необходимости обеспечения условий разделе

-нияотцеповнастрелках. Следовательно, выбор

оптимальных режимов торможения отцепов

состава представляет собой сложную неодно

-значную задачу, для решения которой необхо

-димо учитывать большое число взаимосвязан

-ных факторов, влияющих на качество сортиро

-вочногопроцесса.

Таким образом, выполненные исследования

позволяют однозначно определить область до

-пустимыхрежимов торможениякаждогоотцепа

в зависимости от его параметров, условий ска

-тыванияиконструкциисортировочнойгорки.

Установлено также, что ОДР делится на

участки с различным числомиспользуемых за

-медлителей и величиной расхода электроэнер

-гии, необходимой для реализации соответст

-вующих режимов торможения. Полученные

новые результаты необходимы для решения

задачи оптимизацииуправления роспуском со

-ставовнасортировочныхгорках.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК

1. ЛебединскаяЕ. Н. Разработкаадаптивнойавто -матической системы управления работой сор -тировочной горки / Е. Н. Лебединская, Н. Н. Новгородов, Л. В. Пальчик и др. // Вестник ВНИИЖТ, – 1999. – № 3 – С. 32–34.

2. ЖуковицкийИ. В. Управлениезамедлителями тормозной позиции сортировочной горки. Ч. 1. Модель системы / И. В. Жуковицкий, Г. И. Загарий, Н. И. Луханин // Информацион -но-управляющиесистемынажелезнодорожном транспорте, – 2000. – № 5 – С. 10–15.

3. Жуковицкий И. В. Управление замедлителями тормозной позиции сортировочной горки. Ч. 2. // Информационно-управляющиесистемы на железнодорожном транспорте, – 2002. – № 4 – С. 17–20.

4. Шелухин В. И. Универсальный модуль управ -лениятормознымипозициями / В. И. Шелухин, И. Н. Малышев // Автоматика, связь, информа -тика, – 2000. – № 5. – С. 12–14.

5. Бобровский В. И. Многошаговый двухэтапный метод оптимизации режимов роспуска составов на горках // Информационно-управляющие сис -темынажелезнодорожномтранспорте. – 2004. – № 2. – С. 8–14.

6. В. П. Шейкин. Снижениерасходаэнергоресурсов для торможения вагонов на сортировочных гор -ках // ВестникВНИИЖТ, 1996. № 3, – С. 24–27. 7. Нагорный Е. В. Решение задачи по энергосбе

-режению приторможенииотцепов насортиро -вочныхгорках / Е. В. Нагорный, А. Я. Шейнин // Залізничний транспорт України, – 1998. – № 1 (4–5) – С. 70–72.

8. Бобровский В. И. Математическая модель для оптимизации интервального регулирования ско -ростиотцеповнагорках / В. И. Бобровский, Д. Н. Козаченко // Інформаційно-керуючі системи на залізничномутранспорті, – 2003. – № 3. – С. 3–8.

Поступилавредколлегию 09.09.2005.