Пути экономии электроэнергии на тягу поездов.

ЭНЕРГЕТИКА ТЯГИ ПОЕЗДОВ И РАСХОД ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

РЕСУРСОВ

    Преобразование энергии движущегося поезда. Вождение поездов локомотивами связано с преобразованием энергии и выполнением локомотивом механической работы по перемещению поезда по рельсам. Преобразование энергии связано с ее потерями на различных уровнях в зависимости от конструкции тягового подвижного состава. Потери в преобразовательных установках свойственны ЭПС переменного тока и тепловозам с передачей переменно-постоянного и переменно-переменного тока, потери в пусковых резисторах — ЭПС постоянного тока. Всем современным локомотивам с электроприводом присущи потери энергии в тяговых двигателях и тяговых передачах, а тепловозам, кроме того, — потери в дизеле и главном генераторе.

    Основная часть топливно-энергетических ресурсов расходуется на выполнение механической работы по перемещению поезда. В тяговом режиме механическая работа затрачивается на преодоление сил сопротивления движению, изменение потенциальной и кинетической энергии. В тормозном режиме ранее накопленные кинетическая и потенциальная энергия движущегося поезда преобразуются в тепловую, при   механическом и реостатном торможении. В электрическую при рекуперативном торможении, и, кроме того, энергия расходуется на преодоление значительно меньшей силы сопротивления движению.

    Потенциальная энергия поезда определяется профилем пути. При движении поезда по подъему она увеличивается, по спуску — уменьшается. Если поезд движется по подъему ускоренно или с постоянной скоростью, потенциальная энергия увеличивается только за счет механической работы локомотива, если же — замедленно, то еще и за счёт уменьшения кинетической энергии. При движении по спуску возможен переход потенциальной энергии в кинетическую при ускоренном движении либо в тепловую при механическом и реостатном торможении и электрическую при рекуператинвом.

    Кинетическая энергия поезда пропорциональна квадрату скорости движения и его приведенной массе. На приобретение поездом требуемой

кинетической энергии для поддержания заданной скорости и выполнение установленного графиком движения времени хода по перегону затрачивается значительная часть механической работы, выполняемой тяговым подвижным составом. Если поезд движется с ускорением на любых элементах профиля, его кинетическая энергия возрастает за счет механической работы, совершаемой локомотивом, а движении по спуску — еще и за счет перехода потенциальной энергии в кинетическую. В том случае, когда поезд движется замедленно, его кинетическая энергия расходуется на преодоление сил сопротивления движению; при движении по подъему она частично может м переходить в потенциальную энергию. При механическом и электрическом торможениях часть накопленной кинетической энергии гасится. На что же затрачивается электрическая энергия или топливо при движении поезда?

    Механическая работа, совершаемая тяговым электроприводом локомотива на определенном участке пути, может быть представлена в виде суммы составляющих, затрачиваемых на следующее: изменение потенциальной энергии поезда; преодоление сил сопротивления от кривых; преодоление сил основного сопротивления движению поезда; восполнение механической энергии, потерянной при регулировочных торможениях на вредных спусках, а также при торможении поезда, для снижения скорости и остановки.

    Анализ показывает, что составляющие механической работы, связанные с преодолением сил основного сопротивления поезда, а также восполнением потерь энергии при торможениях, зависят от скорости движения и времени хода по участку, а следовательно, режима ведения поезда.

    Связь режима ведения поезда и расхода электроэнергии обусловлена зависимостью полезной механической работы от режима ведения поезда, а также зависимостью КПД электровоза от режима его работы, задаваемого контроллером машиниста, и скорости движения поезда.

    Расход электрической энергии на тягу поездов определяется, кроме механической работы по перемещению поезда, еще и потерями энергии при преобразовании её из одного вида в другой.

    Как видим, затраты топливно-энергетических ресурсов на механическую работу по перемещению поезда в значительной степени определяются режимом ведения поезда и управления локомотивом. Это во многом зависит от локомотивной бригады, которая играет важную роль в реализации рациональных режимов.

    Рациональным называют режим, который в заданных эксплуатационных условиях и при строгом соблюдении всех требований эксплуатации обеспечивает наименьший расход электроэнергии или топлива.

    Рассмотрим способы определения расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов.

ПУТИ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ.

 

        Электровозы ВЛI 1 имеют две рабочие характеристики по напряжению на тяговых двигателях – «СП» и «П» соединения, т. е. двойное изменение скоростей, что вызывает определенные трудности при ведении поездов на горных профилях.

       Пуск электровоза, как правило: производится на маневровом режиме, когда тяговые двигатели соединены по 8 или 12 последовательно. Пусковой ток при этом необходимо поддерживать пропорционально, т. е. чем тяжелее поезд, тем больший ток, чем легче, тем меньший ток, применяя все четыре ступени ослабления поля. С учетом профиля пути производится переход на «СП» соединение с восстановлением той величины тока, который был на «С» соединении с «ОП» 4. В зависимости от веса поезда применяется ослабление поля. Сообразуясь с профилем и весом поезда, применять от «ОП» 1 до «ОП» 4 для разгона на лёгком профиле и для перехода на «П» соединение до «ОП» 4, для езды на «СП» - «ОП» 2-3 на затяжном подъёме. Пределом применения «ОП» на подъеме должны служить скорость и ток, которые применяются при полном поле.

       Переход на «П» соединение производится при скорости более 45 км.ч на легких профилях пути. При меньшей скорости 25...30 км.ч на подъемах и с тяжелым поездом переходить на «П» соединение тяговых двигателей невыгодно экономически и вредно для электрического оборудования электровоза, тяговых подстанций, к/сети, пути и нервного состояния самого машиниста.

       При ведении поездов на перевальных участках пути необходимо разгонять поезд под уклон, чтобы впереди лежащие небольшие подъемы преодолевать на выбеге, на более низком соединении тяговых двигателей, отключив часть тяговых двигателей или секций электровоза. Следуя с «ОП», необходимо снимать «ОП» при подъезде к вершине подъема и ставить «ОП» вновь при выходе поезда на уклон, разгоняя его с меньшими токами.

       Для поддержания скорости также отключать секцию после разгона при следовании на ровных участках или с легким поездом.

После проследования по уклону, площадке на затяжном подъеме «подхватывать» поезд при скорости на 5…10 км/ч больше той, какая устанавливается на «СП» с «ОП»-2-3 или «П» соединении тяговых двигателей на полном поле.

       При следовании по затяжным подъемам на «П» соединении тяговых двигателей после «подхватывания» на большой скорости делать переход на СП» «ОП» с поездами весом меньше нормы для ЗВЛ 11, т. е. вести поезд часть перегона на «П» и «СП» соединении тяговых двигателей. Пользоваться «ОП» разумно: на «СП» все 4 ОП - только для разгона поезда перед переходом на «П» соединение, после обратного перехода с «П» на «СП» соединение - для поддержания скорости.

Машинист должен вдумчиво вести поезд, знать, на каком участке профиля какая должна быть скорость, какой ток, чтобы выбрать соответствующее соединение тяговых двигателей для любого веса поезда. Уметь применять среднюю скорость, следуя по участкам с примерно равными подъемами и уклонами. Например: перегон имеет длину 20 км., из них 10км—подъем, 10 км—уклон. На подъеме скорость поезда—40...45 км/час,на спуске—80 км/час. Тогда средняя скорость будет:

Vср =	V1+V2	=	40+80	=	60 км.ч
	2		2

 

       Умело пользуясь «ОП», можно подъем преодолеть со V = 45… 50 км/час, с тем чтобы по уклону следовать на рекуперации со V = 55...60 км/час, выполняя перегонное время.

       Рекуперация на электровозах ВЛ11 - основной источник экономии электроэнергии.

Рекуперацию па ВЛ 11 на «П» соединении применять со скорости 80 км/ч и до 60...55 км/ч, после чего, подтормозив прямодействующим тормозом электровоз до давления в ТЦ 1,0 атм, делать переход на «СП» соединение тяговых двигателей. На «СП» соединении рекуперация применяется до скорости в 30…25 км/ч. После подтормаживания делается переход на «С» соединение. На «С» соединении рекуперация до 7…5 км/ч. При токе рекуперации 50…30 А тормозить прямодействующим тормозом и дать возможность появиться моторному току, тогда сработает реле моторного тока РТЗ7, схема разберётся, сработает КЭП и еще подтормозит электровоз. Перед переходами подтормаживание делается для предупреждения броска электровоза вперед и растяжки поезда. После появления тока рекуперация прямодействующий тормоз отпустить. Эффективна рекуперация для поддержания нужной скорости при следовании по уклону, за которым затяжной подъём (с тем чтобы не догнать впереди идущий поезд, который, следуя по подъему, имеет скорость в два раза меньшую, чем идущий по спуску).

       Для предупреждения юза или боксования перед постановкой рекуперации или подхватывания на моторном режиме, подтормозив электровоз, дать песок, чтобы очистить бандажи колесных пар.

 

2