Способ определения непроизводительных потерь электроэнергии электроподвижным составом при нагоне графикового времени с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии

Способ определения непроизводительных потерь электроэнергии электроподвижным составом при нагоне графикового времени с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электроподвижному составу железнодорожного транспорта, а именно к системам учета электрической энергии, в частности к способу определения непроизводительных потерь электроэнергии электроподвижным составом, вызванных нагоном графикового времени.

Целью изобретения является повышение точности определения непроизводительных потерь электроэнергии электроподвижным составом при нагонах графикового времени движения.

Под нагоном понимается сокращение времени опоздания (для пассажирских и пригородных поездов). Ежегодно количество нагнанных часов в пути следования пассажирскими поездами на сети железных дорог исчисляется тысячами. Каждый факт нагона графикового времени является причиной возникновения дополнительного расхода (потерь) электроэнергии, связанного с ростом графиковой скорости движения по участку. Определение потерь электроэнергии необходимо не только для исчисления ущерба, вызванного нагоном графикового времени, но и для корректировки нормы расхода электрической энергии, отведенной на поездку локомотивной бригаде по факту ее завершения с учетом нагона графикового времени движения по участку.

В настоящее время на сети железных дорог непроизводительные потери электрической энергии, связанные с нагоном графикового времени движения по участку, определяются в удельном выражении в соответствии с положением, изложенным в [1]. Согласно данному положению удельные потери электроэнергии в результате нагона графикового времени определяются машинистом-инструктором по теплотехнике локомотивного депо на основе пооперационных норм, полученных в результате контрольных замеров расхода электрической энергии для каждой серии тягового подвижного состава с учетом условий его эксплуатации.

Недостатком данного способа является невозможность учета влияния на конечный результат профиля пути, длины и параметров состава и ряда других факторов. Также способ не позволяет оценить величину абсолютного значения непроизводительных потерь электроэнергии при нагоне графикового времени.

Известен способ [2], использующий другой принцип контроля потребления электроэнергии средствами транспорта, и в частности электроподвижным составом. В его основе лежит компьютеризованный подход к учету электроэнергии. Суть способа заключается в том, что от устройства измерения электрической энергии на транспортном средстве с неким временным интервалом принимаются и заносятся в память запоминающего устройства данные, которые указывают текущие значения потребления энергии средством транспорта. Затем из измеренных данных определяется потребление энергии на отдельном участке пути. При этом определение положения транспорта осуществляется посредством системы GPS, Galileo, пассажирской информационной системы, посредством ручного ввода водителем или по ориентирам. Затем из банка данных извлекаются сравнительные данные, которые указывают потребление энергии средством транспорта на предшествующих поездках на этом участке пути. Результат сравнения в зависимости от знака характеризует либо уровень экономии электрической энергии по поездке, либо ее потери в сравнении с предыдущими поездками. Данный способ применяется для оценки эффективности вождения транспортного средства на участке различными водителями (машинистами), однако, не может быть использован для определения затрат энергии при нагоне графикового времени пассажирским поездом, так как банк данных запоминающего устройства не содержит информацию о графиковом времени движения поезда по участку.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:

- повышение точности определения непроизводительных потерь электроэнергии электроподвижным составом при нагоне графикового времени пассажирским поездом за счет сравнения фактического значения потребления электроэнергии электроподвижным составом на участках с фактом нагона с базовым значением потребления электроэнергии электроподвижным составом на участках без факта нагона графикового времени;

- реализация возможности определения абсолютных значений потерь электроэнергии;

- устранение необходимости проведения дополнительных контрольных замеров расхода ТЭР и обработки статистических данных машинистами-инструкторами по теплотехнике для установления норм по потерям на нагон графикового времени пассажирскими поездами.

Отличиями от способа [1] являются:

- получение фактических значений потребления электроэнергии электроподвижным составом за время нагона пассажирским поездом графикового времени по данным бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии, оснащенных средствами глобального спутникового позиционирования;

- получение абсолютных значений непроизводительных потерь электрической энергии при нагоне графикового времени пассажирским поездом путем сравнения результатов отдельной поездки с результатами статистической обработки данных массива поездок для поездов с аналогичными параметрами, проследовавших данный участок без нагона графикового времени.

Отличием от способа [2] является возможность выявления факта нагона графикового времени пассажирскими поездами, определения его временных и пространственных границ за счет наличия данных графикового времени и сравнения их с фактическими данными о времени движения по участку. Сравнение фактического потребления электроэнергии электроподвижным составом с нагоном графикового времени движения с базовым, определяемым по результатам статистической обработки данных массива поездок для поездов с аналогичными параметрами, проследовавших данный участок без нагона графикового времени, позволяет выделять долю расхода электроэнергии электроподвижным составом, затраченной непосредственно на нагон графикового времени.

В предлагаемом способе для определения непроизводительных потерь электрической энергии при нагоне пассажирским поездом графикового времени используются данные бортовых информационно-измерительных комплексов, позволяющих вести запись результатов измерения электрической энергии с заданным интервалом времени и оснащенных системами глобального спутникового позиционирования или иными средствами определения местоположения электроподвижного состава. По результатам каждой поездки получают массив данных, в котором каждому моменту времени t, зафиксированному с интервалом Δt, соответствуют измеренные значения фактического расхода электроэнергии с учетом рекуперации W_ф, фактического времени t_ф и координат местоположения. База данных результатов всех поездок хранится на специальном сервере.

Алгоритм обработки данных поездки с целью выявления моментов нагона графикового времени и расчета вызванного им потерь электроэнергии приведен на фиг. 1. Тело алгоритма условно можно разбить на шесть функциональных блоков.

В блоке 1 выполняется ввод интервала измерений Δt и начальных координат (φ_i; λ_i) и задаются фактическое время начала поездки (t₀) и начальные показания счетчика электроэнергии с учетом рекуперации (W_ф0).

В блоке 2 определяется момент выхода поезда со станции отправления, остановка на которой предусмотрена нормативным графиком движения пассажирских поездов. Для этого регистрируемые координаты местоположения поезда в каждый i-й момент времени анализируются на предмет их соответствия координатам выходного светофора станции отправления, содержащимся в соответствующей базе данных. В момент совпадения этих координат фиксируется фактическое время выхода поезда со станции (t_вых) и показание счетчика электроэнергии с учетом рекуперации в данный момент времени (W_вых). В этом же блоке вводится время отправления поезда со станции в соответствии с нормативным графиком (t_{от. гр.}), получаемое из автоматизированной системы, содержащей информацию о нормативном и исполненном графиках движения.

В блоке 3 производится смена индекса станции. Дальнейший анализ местоположения поезда осуществляется относительно следующей по ходу движения станции.

В блоке 4 определяется момент входа поезда на станцию прибытия, остановка на которой предусмотрена нормативным графиком движения. Для этого регистрируемые координаты местоположения поезда в каждый i-й момент времени анализируются на предмет их соответствия координатам входного светофора станции прибытия, содержащимся в соответствующей базе данных. В момент совпадения этих координат фиксируется фактическое время входа поезда на станцию (t_вх) и показание счетчика электроэнергии с учетом рекуперации в данный момент времени (W_вх). В этом же блоке вводится время прибытия поезда на станцию в соответствии с нормативным графиком (t_{приб. гр.}). Далее вычисляется разница между фактическим временем хода поезда между станциями отправления и прибытия и графиковым временем хода поезда по данному (k-му) межстанционному перегону:

В блоке 5 выполняется анализ значения выражения (1) на предмет наличия или отсутствия факта нагона графикового времени поездом на k-м межстанционном перегоне. Для этого проверяется условие Δt_k.<0. В случае, если условие не выполняется, то считается, что факта нагона не было, и алгоритм повторяется со 2 блока для следующего межстанционного перегона. Если условие выполняется, то считается, что на k-м межстанционном перегоне имел место нагон поездом графикового времени, и осуществляется переход к следующему блоку алгоритма. При этом значение Δt_k является временем нагона.

В блоке 6 производится расчет дополнительного расхода (непроизводительных потерь) электрической энергии на k-м межстанционном перегоне, обусловленного нагоном графикового времени поездом.

Для этого вычисляется абсолютное значение расхода электроэнергии с учетом рекуперации на k-м межстанционном перегоне по формуле:

Далее осуществляется вычисление базового значения расхода электроэнергии для участка, соответствующего моменту исследуемого подвижного состава. Для этого из базы данных формируется выборка поездок с аналогичными параметрами за предшествующий период времени для поездов, проследовавших данный участок без нагона графикового времени.

Базовый расход электроэнергии определяется по формуле:

где ΔW_бkµ - расход электроэнергии на k-м межстанционном перегоне по µ-й поездке, выполненной без нагона графикового времени в предшествующем отчетном периоде;

n - количество µ-х поездкок, выполненных без нагона графикового времени в предшествующем отчетном периоде.

Далее определяется величина непроизводительных потерь электрической энергии, обусловленных нагоном графикового времени:

В блоке 7 выполняется проверка прибытия поезда на конечную станцию. В случае, если текущая станция не является конечной, алгоритм повторяется со 2 блока для следующего межстанционного перегона. В противном случае вычисляется суммарное по поездке значение дополнительного расхода (потерь) электроэнергии, обусловленных нагоном графикового времени поездом:

где m - количество k-х межстанционных перегонов.

Удельные потери электрической энергии при нагоне графикового времени определяются по формуле:

где Δt_наг - время нагона, определяемое по формуле, аналогичной (5).

Изобретение направлено на повышение точности определения непроизводительных потерь электроэнергии электроподвижным составом при нагоне графикового времени, расширение возможностей известного способа за счет реализации технологии определения абсолютного значения непроизводительных потерь электроэнергии, снижение трудоемкости за счет устранения необходимости проведения дополнительных контрольных замеров расхода электроэнергии для установления норм по потерям электроэнергии на нагон графикового времени пассажирскими поездами и предназначено для определения ущерба, вызванного нагоном графикового времени движения по участку, а также для корректировки нормы расхода электрической энергии, отведенной на поездку локомотивной бригаде по факту ее завершения с учетом нагона графикового времени.

Библиографический список

1. Положение о планировании и нормировании расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов в ОАО «РЖД», утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 17 сентября 2007 года №1808р.

2. Пат. на изобретение 2534598 РФ. МПК B60L 3/12. Компьютеризованный контроль потребления энергии средства транспорта / Штефан Хааф, Мартин Кесснер (DE) - №2011154039/11; Заявлено 14.05.2010; Опубл. 27.11.2014. Бюл. 33.

1. Способ определения непроизводительных потерь электроэнергии электроподвижным составом при нагоне графикового времени с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов учета электроэнергии, заключающийся в сравнении фактического значения расхода электрической энергии при нагоне графикового времени, зафиксированного с помощью бортового информационно-измерительного комплекса на электроподвижном составе, позволяющего осуществлять запись расхода электроэнергии, координат местоположения и скорости с заданным интервалом времени, с базовым значением расхода электроэнергии для этого же участка, определяемым как среднее арифметическое значение расходов электроэнергии из выборки поездок с аналогичными параметрами для поездов, проследовавших данный участок без нагона графикового времени за предшествующий период времени.

2. Способ по п. 1, отличающийся порядком установления факта нагона на участке в ходе поездки и определения его продолжительности, заключающемся в сравнении нормативного графикового времени хода поезда по участку между остановочными станциями и фактического, определяемого моментами выхода со станции отправления и входа на станцию прибытия по данным бортовых информационно-измерительных комплексов на электроподвижном составе, сопоставленным с информацией о географических координатах выходного и входного светофоров соответствующих станций.

3. Способ по п. 1, отличающийся возможностью определения фактического абсолютного значения непроизводительных потерь электрической энергии при нагоне графикового времени движения по участку.