Немецкие железные дороги (DB АG) планируют снизить потребление энергии на тягу поездов к 2005 г. на 25%. При этом поезда должны следовать чаще, возить больше, а их эксплутационные параметры должны быть улучшены. Институт железнодорожного подвижного состава университета в Ганновере (ISB) разработал систему ESF энергосберегающего ведения электропоездов серии ICE и совместно с DB AG довел ее до рабочего состояния. Длительные исследования режимов одного из поездов серии ICE, находящегося в эксплуатации, показали, какая экономия энергии на тягу может быть достигнута с помощью системы ESF. Расход энергии на тягу поездов на конкретном участке зависит от скорости и времени преодоления участка. Время, в течение которого поезд следует между двумя соседними запланированными остановками, определяется расчетным временем и допустимыми отклонениями реального времени от расчетного, связанными с эксплуатационными причинами (например, с необходимостью пропуска встречного поезда, длительной ездой на "желтый" и т. д.). Принцип энергосберегающего ведения поезда заключается в том, что при расчетах учитываются не только точные времена проследования участка, но и реальные эксплутационные отклонения, и стремятся к тому, чтобы на отдельных участках поезд следовал с уменьшенной скоростью или на выбеге. Такое ведение поезда обеспечивает экономию энергии. Опытный машинист использует такой способ ведения поезда интуитивно. Hа основе своего опыта он знает, в каких местах перегона нужно снизить скорость поезда, чтобы приехать в конечный пункт в соответствии с расписанием. Обычно, время, требуемое по расписанию, обеспечивается с небольшой неточностью. Машинист не всегда правильно оценивает резерв оставшегося времени. Система ESF помогает машинисту обеспечит энергосберегающее ведение поезда благодаря использованию бортового компьютера, который точно зная резерв по времени и расстояние до ближайшей остановки, рассчитывает моменты изменения силы тяги. Для такого расчета компьютер должен точно знать параметры поезда и иметь сведения об участке его следования. К этим данным относятся, в частности, мощность привода и масса поезда, а также сопротивление движению и ограничения скорости на каждом километре участка. В результате расчета для каждой точки пути может быть точно рассчитано время движения до следующей остановки. Компьютер рассчитывает несколько вариантов ведения поезда, выбирая лучший по отношению экономии энергии на тягу к увеличению времени движения. Во время движения по линии непрерывно определяется положение поезда и время движения до следующей остановки. Различие этого времени и времени по расписанию составляет резерв времени. В зависимости от этого резерва времени компьютер рассчитывает оптимальную комбинацию переключении силы тяги вдоль пути следования и сообщает машинисту о точках, в которых должна быть включена или отключена сила тяги. Компьютер дает свои советы только в случае, когда значение резервного времени больше нуля. Система ESF использует информацию от электронного расписания -устройства, в которое записаны значения допустимой скорости на перегонах и длительность остановок на перегонах на каждый день недели. Электронное расписание - устройство, которое называется EBuLa. Два раза в год содержание электронного расписания корректируется и с помощью диска CD - Rom сохраняется в компьютере. Текущие ежедневные изменения в электронное расписание могут вноситься с помощью радиосети. Другой вариант внесения ежедневной информации - ввод машинистом перед поездкой в компьютер специальной карты (PC - Karte) с введенными в нее предварительно изменениями в расписании и данных о поезде. ESF непосредственно взаимодействует с программой электронного расписания EBuLa. Кроме того, в состав ESF входит прибор, который определяет положение поезда и непрерывно передает информацию о нем в бортовой компьютер. Для испытаний системы ESF на одном из новых высокоскоростных электропоездов серии ICE были установлены счетчики энергии, которые позволяют измерять энергию, затраченную на тягу поезда, и сохранять измеренное значение в памяти системы. Вычислительное устройство, разработанное ISB, проводит автоматические измерения, причем управление устройством осуществляется от внешних сигналов. Основным ядром устройства является одноплатный компьютер, который работает в режиме реального времени на языке программирования высокого уровня PEARL. При испытаниях ESF- системы устройство ISB выполняет две основные задачи: определение положения поезда на участке между двумя следующими друг за другом остановками и измерение энергии на тягу. Прибор связан с такими внешними устройствами, как: - устройство измерения пути и скорости (ZWG); - управление дверями первого прицепного вагона; - счетчик энергии; - бортовой компьютер, работающий по программам EBuLa и ESF. Во время поездки ZWG через 10 м пути генерирует импульсы, формируя их из импульсов, количество которых пропорционально скорости не моторной оси прицепного вагона. ISB - компьютер считает следующие через 10 м импульсы для измерения пути. Управление дверями позволяет точно отследить время, которое поезд стоит на остановке (от открытия первой двери до закрытия последней). Устройство ISB запоминает измеренные значения пути и энергии. Кроме того, регулярно и в основные моменты поездки данные протоколируются. Через две - три недели данные списываются из памяти и передаются в банк ISB. Накоплены данные за 15 месяцев. Hа 553000 км пробега поезда сделано 7830 измерений. При апробации системы ESF сотрудники ISB участвовали в большом количестве поездок на поезде ICE между Гамбургом и Штутгартом. В связи с тем, что пока устройства EBuLa не установлены на электропоездах серии ICE, для его замены используется переносной компьютер (Laptop). Результирующие данные поездок с работающей системой ESF сравниваются с усредненными данными поездок при отсутствии системы. Однако и при отсутствии системы перед машинистом стоит задача ведения поезда с минимумом затрат энергии. Различие усредненных затрат энергии при работе с системой и без нее определяет абсолютную величину экономии энергии, удельная же величина экономии определяется отношением абсолютной величины экономии энергии к затратам энергии на тягу поездов на участке при отсутствии системы. Установлено, что не на всех участках в движении в каждом из направлений система дает эффект. Ошибка в измерении пути оценивается как 0,15%, то есть 300 м на участке Франкфурт - Кассель длиной 194 км. Влиянием ошибки в измерении пути на работу системы ESF можно пренебречь. В течение времени, соответствующего 77% длительности поездок, расписание движения соблюдается точно. В течение времени, соответствующего 87% длительности поездок, время проследования участков отличается от времени по расписанию на 1 - 2 мин. Hа рис. 1 показана экономия энергии в процентах на различных участках. Hа участке Франкфурт - Кассель экономия энергии составляет 9,6%. Для участков, результаты измерений на которых приведены на рис. 1, средняя величина экономии энергии составляет 8,4%. Итак, на отдельных участках применение системы ESF дает сокращение потребления энергии. Эта экономия повысится при повышении частоты движения и точности соблюдения расписания, что и предусматривается программой DB AG по экономии энергии.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.