THE INTRODUCTION OF RESOURCE-SAVING TECHNOLOGIES FOR THE SEPARATION OF FREIGHT AND PASSENGER TRAFFIC

УДК 656.224/.225.004.4 М. Б. КУРГАН, Н. П. ХМЕЛЕВСЬКА, М. М. ЧЕРНЯКОВ (ДІІТ) ВПРОВАДЖЕННЯ РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ РОЗМЕЖУВАННІ ВАНТАЖНОГО Й ПАСАЖИРСЬКОГО РУХУ Встановлено аналітичні залежності витрат електроенергії від середніх значень ухилів на ділянці, маси поїзда і вантажонапруженості. Установлены аналитические зависимости затрат электроэнергии от средних значений уклонов на участке, массы поезда и грузонапряженности. The analytical dependences of electric energy losses on average track section gradient values, train mass and freight traffic density are determined. Загальні положення. Мета дослідження Для прискорення процесу інтеграції залізничного транспорту України в міжнародну транспортну систему країн європейського економічного співтовариства, розроблені проект «Євро 2012», програма енергозбереження на залізничному транспорті, спеціалізація напрямків для розмежування вантажного й пасажирського руху тощо (рис. 1). В Україні прийнято «Стратегію розвитку залізничного транспорту до 2020 року» [1], яка передбачає модернізацію залізничних ліній за напрямками міжнародних транспортних коридорів, подальшу електрифікацію залізничних ліній з інтенсивним рухом вантажних поїздів, підвищення швидкості руху вантажних поїздів до 100…120 і пасажирських – до 160…200 км/год, зниження питомих витрат енергоресурсів. Рис. 1. Схема розмежування пасажирського та вантажного руху Розглянемо більш детально питання енергозбереження ресурсів, необхідність вирішення якого наголошується в «Стратегії …». Використання електричної тяги при перевезенні вантажів і пасажирів за останні десять років складає від 83 до 86 % у вантажному русі і близько 80 % у пасажирському русі [2]. Тому було виконано подальші дослідження стосовно електричної тяги. © Курган М. Б., Хмелевська Н. П., Черняков М. М., 2010 94 Питомі витрати електроенергії, кВт-г/10000 ткм брутто Як випливає з розрахунків, результати яких наведено на рис. 2, спостерігається стабільне 150 142.0 141.4 140 зниження питомих витрат на одиницю роботи на електрифікованих напрямках залізниць. 138.6 134.1 129.7 130 125.8 126.5 125.6 121.7 122.0 2007 2008 120 110 100 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Роки Рис. 2. Динаміка питомих витрат електроенергії при електричній тязі 12 Розрахунки показали, що із загального обсягу паливно-енергетичних ресурсів найбільші витрати припадають безпосередньо на тягу поїздів. Встановлено, що чіткої залежності між витратами електроенергії і витратами на перевезення немає. Більш наглядно цей факт можна ілюструвати зміною коефіцієнта, що визначений як співвідношення витрат на перевезення до витрачених енергоресурсів на тягу поїздів (у фізичних одиницях – т.у.п.) (рис. 3). 10.5 10 7.5 8 8.8 8.5 7.1 6.4 6 4 2 Львівська Одеська Півд-Зах. Південна Придніпр. 0 Донецька Витрати на перевезення / енергоресурси на тягу, грн./т у. Аналіз витрат колійного, локомотивного і господарства електропостачання показує, що питома вага в загальній сумі експлуатаційних витрат по колійному господарству складає від 15,4 % (Придніпровська й Південна залізниці) до 21,2 % (Львівська залізниця), по локомотивному – від 30,9 (Донецька залізниця) до 43,1 % (Південна залізниця), по господарству електропостачання цей показник змінюється від 1,7 % (Південна залізниця) до 3,0 % (Південно-Західна). Рис. 3. Зміна співвідношення витрат на перевезення до витрачених енергоресурсів на тягу поїздів 95 Мета роботи – дослідити, як змінюється енергоємність вантажного поїзда, що рухається на різних ділянках залізниці, та які фактори впливають на величину споживаної електроенергії. Системний підхід до вирішення задачі енергозбереження Постановка і вирішення задачі енергозбереження потребує системного підходу. Для нор- мального функціонування системи (СМЗ) необхідно мати мережу колій із роздільними пунктами (1), відповідний рухомий склад (2) та обладнання для забезпечення управління перевезеннями (3). Щоб СМЗ безупинно функціонувала, необхідні системи життєзабезпечення (4): тягове електропостачання, обслуговування, що забезпечують пасажирське, колійне, локомотивне, вагонне, енергетичне господарства (рис. 4). Cистемна модель залізниці 1 2 3 4 5 6 Мережа колій з роздільними пунктами Рухомий Управ- склад ління Підтримка життєдіяльності Взаємодія з іншими видами транспорту Нормативне та інформаційне забезпечення рухом Рис.4. Забезпечення нормального функціонування системи Інформаційне забезпечення (6) являє собою сукупність відомостей про саму СМЗ, містить інформацію про транспортні потоки, технічні засоби транспорту, нормативну базу й інші фактори. А якість СМЗ визначається через технічну ефективність: безпеку руху, надійність пе- ревезень, час доставки вантажів і пасажирів тощо. Розробка технологій енергозбереження повинна базуватись на діагностиці, моніторингу і прогнозі. З цією метою було запропоновано підсистему управління енергозбереженням (рис. 5). Підсистема управління енергозбереженням Діагностика Моніторинг Прогноз Рішення Рис. 5. Конфігурація підсистеми управління енергозбереженням Підсистема управління енергозбереженням включає проведення комплексу заходів та інформаційного забезпечення, що входять до діагностики, моніторингу, прогнозу і прийняття рішення. Діагностика – це система заходів, після проведення яких визначається фактичний стан параметрів плану, поздовжнього профілю, колійної інфраструктури, наявність постійних і 96 тимчасових обмежень швидкості руху вантажних і пасажирських поїздів тощо. Моніторинг – це контроль за використанням електроенергії і управління щодо забезпечення її економії. Моніторингу властиві не тільки спостереження, але й аналіз інформації, що отримана в ході діагностики з послідуючим прогнозуванням. Інформаційне забезпечення включає характеристики залізничної колії, динаміку накопичення деформацій і змін параметрів плану та поздовжнього профілю, співвідношення швидкостей руху вантажних і пасажирських поїздів, осьового навантаження. Прогнозування передбачає можливості зміни підсистеми на основі моніторингу даної ділянки залізниці (положення кривих, поздовжнього профілю, усунення обмежень швидкості, зміна співвідношення швидкостей руху ва- нтажних і пасажирських поїздів, осьового навантаження, тощо). Рішення – це розробка управлінських дій щодо зміни самої підсистеми. Аналіз електроенергії показав, що одними із заходів скорочення витрат повинні бути зменшення затримок і кількості неграфікових зупинок поїздів. Від загальної кількості затримок у 2008 році найбільша кількість приходиться на колійне (35,3 %) господарство (рис. 6). 400 Затримки поїздів, год 321 300 201.2 200 108.9 77.5 100 52.3 61.4 32.5 43.8 11.8 Держкордон Митниця Перевезень СЦБ і зв'язок Вагонне Пасажирське Електропостачання Локомотивне Колійне 0 Господарства Рис. 6. Затримки поїздів по господарствах Укрзалізниці Моніторинг за використанням електроенергії на тягу поїздів колійним господарством представлено в табл. 1. Т а бли ця 1 Моніторинг по колій (...truncated)