Possibility research of the use of energy reserve of aerial ropeway drives taking into account the twisting forces diagrams

ISSN 2307–3489 (Print), ІSSN 2307–6666 (Online) Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту, 2014, № 3 (51) НЕТРАДИЦІЙНІ ВИДИ ТРАНСПОРТУ НЕТРАДИЦІЙНІ ВИДИ ТРАНСПОРТУ УДК 625.574:621.311 Ю. К. ГОРЯЧЕВ1, А. С. КУРОПЯТНИК2*, М. Р. ИЗМАЙЛОВ3* 1 Каф. «Прикладная механика», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 18 2* Каф. «Прикладная механика», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 18, эл. почта , ORCID 0000-0001-5581-3883 3* Каф. «Прикладная механика», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 18, эл. почта , ORCID 0000-0001-7885-9067 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗЕРВОВ ЭНЕРГИИ ПРИВОДОВ ПОДВЕСНЫХ КАНАТНЫХ ДОРОГ С УЧЕТОМ ДИАГРАММ ОКРУЖНЫХ УСИЛИЙ Цель. В работе необходимо использовать формализацию подходов к определению резервов энергии приводов подвесных канатных дорог с учетом диаграмм окружных усилий. Методика. Для определения резервов энергии использовались диаграммы окружных усилий. Метод основан на сравнительном анализе участков тормозного и силового режимов работы привода канатной дороги. Их площадь зависит от профиля дороги (длина и перепад высот пролетов, провисание несущего каната) и расположения приводной станции (на нижней или верхней опорной точке). Результаты. Применение метода накапливания энергии в тормозном режиме с последующим её расходом в силовом режиме дает возможность использовать резервы энергии приводов. Зная рельеф местности, можно на этапе проектирования задать параметры профиля дороги, а также расположить приводную станцию таким образом, чтобы на диаграмме окружных усилий участки тормозного режима чередовались с участками силового режима и были приблизительно равными по величине. Это, в свою очередь, позволит экономить электроэнергию в процессе эксплуатации. Научная новизна. Предложен подход к определению резервов энергии приводов подвесных канатных дорог. Практическая значимость. Использование предложенного метода поможет (перед конструированием) рассчитать такой профиль дороги, при котором возможно увеличение участков тормозного режима, что, в свою очередь, положительно скажется на величине аккумулируемой энергии. Ключевые слова: городской транспорт; подвесная канатная дорога; диаграмма окружных усилий; тормозной режим; силовой режим; аккумуляция Введение Развитие современных городов сопровождается увеличением их территории, миграцией населения в новые районы, удалением жилых массивов от мест труда. В связи с этим растет число горожан, пользующихся транспортом, а также количество городского транспорта, обслуживающего это население. Пропускной способно- сти автомобильных дорог недостаточно для освоения пассажиропотока, сопутствующего такому развитию: образуются пробки, заторы на дорогах, что приводит к длительному проезду пассажиров. Это объясняется низкими скоростями основных видов городского транспорта (автобусов, троллейбусов, трамваев, маршрутных такси), необходимостью совершать пере© Ю. К. Горячев, А. С. Куропятник, М. Р. Измайлов, 2014 109 ISSN 2307–3489 (Print), ІSSN 2307–6666 (Online) Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту, 2014, № 3 (51) НЕТРАДИЦІЙНІ ВИДИ ТРАНСПОРТУ садки из-за не совершенства маршрутной сети и потеря времени пассажиров на подходы к остановкам. Не редко поездки совершаются в дискомфортных условиях с нарушениями установленных норм наполнения транспортных средств. Все эти факторы указывают на то, что существующий городской транспорт не справляется с поставленной перед ним задачей. А если учесть, что он – не всегда исправен, дорог и экологически вреден, то целесообразной представляется возможность задействовать альтернативные виды транспорта. Одним из таких является подвесная канатная дорога (ПКД). Как вид городского транспорта и с целью разгрузки пассажирского потока ПКД используется во многих городах и странах мира. Осуществляя перевозки населения в пределах территории города, канатные дороги играют неоспоримую социальную роль в обеспечении мобильности граждан. ПКД – комфортный, быстрый, экологически чистый, экономически выгодный вид транспорта, не зависящий от ландшафта, так как находиться на определенной высоте от земли и застроек. Кроме того, ПКД открыты для внедрения различных ресурсосберегающих технологий. На данный момент из альтернативных источников энергии используются энергия ветра (ветрогенераторы) и энергия солнца (солнечные батареи) [4]. Методики проектного расчета ПКД с учетом влияния различных факторов изложены в работах [1, 2, 5–13]. Исследуя диаграммы окружных усилий (рис. 1), построенные для приводов канатных дорог, при различных режимах нагружения, можно увидеть неиспользованные резервы энергии. Эта энергия заключена в тормозном режиме работы привода (заштрихованная область диаграммы). Произведя анализ работ [3, 6], связанных с построением таких диаграмм, получаем, что при движении вагона от верхней опоры к нижней привод притормаживает его, переходя из силового режима в тормозной, а значит, не потребляет энергию. Часть энергии торможения преобразуется в тепловую, а остальная – отдается в сеть. Поэтому целесообразней было бы аккумулировать энергию и использовать ее в последующих силовых режимах. Произведя расчет площадей участков диаграммы окружных усилий привода, можно предварительно оценить процент экономии энергии. Таким образом, разработка методик, позволяющих определить величину резервов, способы их формирования и использования, является актуальной задачей. Цель Формализация подходов к определению резервов энергии приводов подвесных канатных дорог с учетом диаграмм окружных усилий. Рис. 1. Диаграмма окружных усилий канатной дороги «Мисхор – Ай Петри»: F – окружное усилие; S – перемещение вагона Fig. 1. Diagram of twisting forces of the rope way «Miskhor – Ay-Petri»: F – twisting force; S – car movement © Ю. К. Горячев, А. С. Куропятник, М. Р. Измайлов, 2014 110 ISSN 2307–3489 (Print), ІSSN 2307–6666 (Online) Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту, 2014, № 3 (51) НЕТРАДИЦІЙНІ ВИДИ ТРАНСПОРТУ Методика Для определения резервов энергии использовались диаграммы окружных усилий. Метод основан на сравнительном анализе участков тормозного и силового режимов работы привода канатной дороги. Их площадь зависит от профиля дороги (длина и перепад высот пролетов, провисание несущего каната) и расположения приводной станции (на нижней или верхней опорной точке). Учитывая кольцевой тип подвесной канатной дороги, знаем, что одна ветвь тягового каната набегает на приводной шкив (набегающая), а вторая – сбегает ( (...truncated)