Выбор энергооптимального режима движения поезда по перегону.

Как следует из рассуждений, приведенных при рассмотрении аналитического способа расчета затрат электроэнергии, минимальный расход электроэнергии соответствует движению поезда по перегону с постоянной скоростью, равной технической скорости на данном перегоне. В этом случае электроэнергия расходуется только на преодоление сопротивления движению. Режим движения по перегону с постоянной скоростью возможен при отсутствии остановок поезда на станциях, ограничивающих перегон.

Для ЭПС с контакторной системой регулирования режим движения с постоянной скоростью возможен лишь как частный случай: перегон имеет монотонный подъем, на котором установившаяся скорость на одной из имеющихся ходовых позиций регулирования соответствует заданной технической скорости; перегон имеет монотонный спуск, на котором установившаяся скорость в режиме выбега соответствует заданной технической скорости. Для ЭПС с плавным регулированием возможно выполнение режима движения с постоянной скоростью практически для любого профиля перегона, однако в случае наличия подъемов и спусков необходимо реализовывать режим движения тяга–электрическое торможение, что нерационально с точки зрения расхода электроэнергии.

В случае, если поезд имеет остановки на станциях, ограничивающих перегон, энергооптимальным режимом движения является разгон с максимальным ускорением, движение с постоянной скоростью, торможение с максимальным замедлением. Величина ускорения и замедления может быть ограничена мощностью ТЭД, условиями сцепления колес с рельсами или условиями комфорта пассажиров.

Режим выполним только для ЭПС с системой плавного регулирования напряжения на ТД. Однако для "длинных" перегонов режим точного поддержания постоянной скорости нерационален с точки зрения расхода электроэнергии. Для ЭПС с контакторной системой регулирования напряжения на ТД данный режим может быть получен только как частный случай – например, профиль перегонов метрополитена подбирается таким образом, чтобы приблизить кривую движения к энергооптимальной. Следует отметить, что реализация энергооптимального профиля возможна только в однопутных тоннелях.

При выборе энергооптимального режима движения поезда по перегону уравнение движения поезда решается с точки зрения минимума расхода электроэнергии при выполнении заданного времени хода по перегону.

Для "коротких" перегонов (которые возможно пройти за одно подключение ТД) решение задачи сводится к нахождению скорости отключения тяги, т.е. к выбору режима разгона. Данный тип решения наиболее характерен для пригородного движения.

Для "длинных" перегонов (которые невозможно или нерационально пройти за одно подключение ТД) решение задачи усложняется, т.к. необходимо не только выбирать режим разгона, но и режим и место повторных подключений ТД.

Из сказанного можно сделать вывод, что выбор энергооптимального режима движения поезда по перегону наиболее точно можно выполнить на основании многовариантных тяговых расчетов – т.е. с использованием ЭВМ.

Решение задач по выбору энергооптимального режима движения поезда по перегону возможно как минимум двумя способами:

- использование режимных карт ведения поезда;

- использованием систем автоведения.

Хотя, исторически первым способом является использование режимных карт, рассмотрим сначала использование систем автоведения. Исходными данными для выбора энергосберегающего режима ведения поезда по перегону являются:

- характеристики перегона (план, профиль, допустимые скорости);

- характеристики ПС (электромеханические характеристики ЭПС, количество вагонов, их тип, нагрузка на ось (для электропоезда количество пассажиров), зависимости КПД ТД и тяговых преобразователей от реализуемой мощности);

- уровень напряжения в КС (при учете системы энергоснабжения – характеристики ТП, схема секционирования КС и ее параметры);

- график движения (перегонные времена хода);

- сигналы датчиков состояния электрооборудования ЭПС и автоблокировки.

К системам автоведения, которые используются для энергооптимизации режимов движения поездов, должны предъявляться следующие требования:

- высокое быстродействие (возможность проведения многовариантных тяговых расчетов за короткое время);

- компактность;

- малое собственное энергопотребление;

- возможность выбора режима ведения при отключении части моторных вагонов на электропоезде или части ТД на электровозе;

- учет поездной обстановки (система должна ориентироваться не на сигнал ближайшего путевого светофора, а иметь сведения о свободности как минимум четырех блок участков);

- совмещение с системой диагностики электрооборудования ЭПС;

- в пригородном движении прицельное торможение для обеспечения остановки в пределах пассажирской платформы при наиболее рациональном режиме торможения (как правило, для этого требуются путевые датчики);

- машинист не должен утрачивать контроль за ведением поезда (возможность оперативного вмешательства в управление поездом в критической ситуации);

- возможность оперативного изменения исходных данных (машинист должен иметь возможность оперативно изменять исходные данные перед поездкой или в процессе ее при изменении времени хода по перегонам, скорости движения по отдельным участкам и т.д.).

Указанным требованиям удовлетворяет система автоведения на основе бортовой ЭВМ.

Второй способ решения задач энергосбережения при движении поезда – это выдача рекомендаций машинисту об рациональных режимах ведения. Составление режимных карт возможно различными способами:

- использование опыта передовых машинистов (небольшие затраты времени на составление РК, но невозможно использовать при замене ЭПС);

- составление РК на основании опытных поездок (большие затраты времени);

- составление РК на основании многовариантных тяговых расчетов (позволяет учесть много факторов, не требует больших затрат времени, универсален).

К режимным картам предъявляются следующие требования:

1. Режимные карты должны быть удобными для практического использования. При ведении поезда по участку перед машинистом находится расписание и бланк с предупреждениями на ограничения скорости. Пользоваться режимными картами будет удобно машинисту лишь в том случае, если режимная карта будет представлена в формате не более одной страницы служебного расписания.

2. Режимные карты должны учитывать допустимые скорости движения по перегонам и станциям, а также постоянные ограничения скорости.

3. При параллельной эксплуатации на участке ЭПС различных типов режимные карты должны быть составлены для каждого типа ЭПС.

4. Для ЭПС, оборудованных системой рекуперативного торможения, режимные карты должны содержать рекомендации по ее использованию.

Возможны различные виды оформления режимных карт ведения поезда. нормативные рекомендации по оформлению режимных карт в настоящее время отсутствуют. Из анализа существующих режимных карт можно выделить три основных типа их оформления: текстовой, графический и табличный. Произведем сравнение режимных карт разного оформления по трем параметрам: наглядность, плотность информации и удобство пользования. Сравнение проведем по трехбалльной шкале. Результаты сравнения приведены на рисунке.

Таким образом, наиболее предпочтительна табличная форма режимных карт, так как она удобнее для восприятия во время движения поезда и может дать машинисту информацию о нескольких режимах ведения для разных времен хода электропоезда по перегону. Кроме того, могут быть даны режимы ведения для нескольких типов ЭПС в случае их параллельной эксплуатации на участке. Режимные карты целесообразно оформлять в виде брошюры. Первая часть которой содержит подробные сведения о участке обслуживания, а вторая – непосредственно энергосберегающие режимы ведения поездов по всем перегонам участка в табличной форме.

	Внешний вид режимной карты
		Текстовой		Графический		Табличный
Наглядность
Плотность информации
Удобство использования