Построение графика движения поездов и его статистическая обработка

ВВЕДЕНИЕ

Электрические железные дороги получают электрическую энергию от энергосистем, объединяющих в себе несколько электростанций. Электрическая энергия от генераторов электростанций передается через электрические подстанции, линии электропередачи (ЛЭП) различного напряжения и тяговые подстанции. На последних электрическая энергия преобразуется к виду (по роду тока и напряжения), используемому в локомотивах, и по тяговой сети передается к ним.

Вся совокупность устройств, начиная от генератора электростанции и кончая тяговой сетью, составляет систему электроснабжения электрифицированных железных дорог. От этой системы питаются электрической энергией, помимо собственно электрической тяги (электровозы и электропоезда), также все нетяговые железнодорожные потребители и потребители прилегающих районов.

Основной задачей системы электроснабжения является обеспечение эксплуатационной работы железной дороги. Для этого необходимо, чтобы мощность всех элементов системы электроснабжения была достаточной для обеспечения потребной каждому локомотиву мощности при самых разнообразных условиях работы железнодорожной линии.

Эти задачи могут быть выполнены только при правильно выбранных параметрах системы электроснабжения, т. е. обеспечивающих работу оборудования в допустимых для него пределах по нагрузке и необходимое качество электрической энергии (в первую очередь уровень напряжения), а также при обеспечении необходимого резерва.

Целью данного курсового проекта является ознакомление с методами расчета систем электроснабжения участков железных дорог, электрифицируемых на постоянном токе.

Проектирование системы электроснабжения электрической железной дороги представляет технико-экономическую задачу, в которой решаются вопросы:

1) предварительного выбора расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной сети;

2) расчета основных электрических величин;

3) определения мощности и выбора типа основного оборудования тяговых подстанций;

4)составления и вычерчивания схемы внешнего электроснабжения.

Все требования, предъявляемые к системе электроснабжения, могут быть удовлетворены при различных технических решениях. Окончательная оценка этих решений осуществляется сопоставлением технических и экономических их качеств, то есть по степени надежности решения и по затратам.

РАСЧЁТ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВЫБОР ВАРИАНТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

1.1. Определение количества перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации

Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации определяется по формуле

, (1.1)

где год эксплуатации, на который рассчитывается количество

перевозимых грузов;

заданное количество перевозимых грузов;

прирост количества перевозимых грузов в год.

Количества перевозимых грузов вычисляются на пятый и десятый годы эксплуатации.

(млн.т);

(млн.т).

1.2. Энергия, потребляемая поездом

Энергия, потребляемая поездом, определяется по кривым потребляемого поездом тока

, (1.2)

где:

1,15 коэффициент, учитывающий потери электроэнергии при пуске и торможении электровоза;

напряжение на токоприемнике электровоза, принимаемое равным 3000 В;

среднее значение тока поезда на участке кривой потребляемого тока;

количество участков, на которые разбита кривая тока;

коэффициент полезного действия электровоза, принимаемый равным 0,87 для электровозов постоянного тока;

коэффициент полезного действия системы электроснабжения, принимаемый равным 0,91 для системы постоянного тока;

заданная средняя техническая скорость движения поезда, км/ч;

отношение, показывающее соотношение между потребляемой энергией поездом заданной массы и поездом массы , для которого задана кривая потребляемого тока;

коэффициент мощности электровоза; , т.к. он вводится только для электровозов переменного тока.

Энергия, потребляемая поездом, определяется для четного и нечетного направлений:

(Вт× ч);

(Вт× ч).

1.3. Удельный расход энергии

Удельный расход энергии, определяется по формуле

, (1.3)

где:

длина участка, на котором задана кривая потребляемого тока, км;

масса локомотива, т.

Удельный расход энергии определяется в четном и нечетном направлениях:

;

.

1.4. Удельная мощность на десятый год эксплуатации

Удельная мощность на десятый год эксплуатации, определяется при условии, что количества перевозимых грузов в четном и нечетном направлениях равны .

, (1.4)

где:

коэффициент, учитывающий дополнительные потери энергии на маневры и в зимних условиях работы;

коэффициент тары;

количество часов в году.

(кВт/км).

1.5. Расстояние между тяговыми подстанциями и сечения контактной подвески

Расстояние между тяговыми подстанциями определяется в зависимости от по номограммам [5,с. 331,332]. Результаты выбора расстояния между тяговыми подстанции сечения контактной подвески приводятся в табл. 1.

Таблица 1

Выбранный вариант

Вариант	Расстояние между тяговыми подстанциями, км	Марка и площадь сечения проводов	Тип рельса	Удельное сопротивление тяговой сети, Ом/км
		ПБСМ-95 + 2МФ-100	Р70	0,087

Одновременно выбирается марка и площадь сечения проводов контактной подвески с учетом того, что контактная сеть участков постоянного тока с системой 3 кВ, соответствующая нагрузкам первого расчетного срока, не должна иметь более одного усиливающего провода. Выбранные марки и площади сечения проводов подвески приведены в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика подвески контактной сети

Марка и площадь сечения проводов	Допустимый длительный ток, А, при системепеременного тока
ПБСМ-95 + МФ-100

1.6. Удельное сопротивление контактной подвески

Удельное сопротивление контактной подвески определяется по формуле

, (1.5)

где:

ρ_м – удельное сопротивление медного проводника длиной 1 км и сечение 1мм², равное 18,8 Ом∙мм²/км;

S_м – сечение медных проводов, мм²;

S_A – сечение алюминиевых проводов, мм²;

S_ПБСМ – сечение биметаллических проводов, мм².

1.7. Удельное сопротивление рельсов

Удельное сопротивление рельсов определяется по формуле:

, (1.6)

где:

N – число ниток рельсов, равное 4 для двухпутного участка;

m_Р – масса погонного метра рельса, для рельса Р 70 m_Р = 70 кг.

=0,007 (Ом/км)

1.8. Удельное сопротивление тяговой сети

Удельное сопротивление тяговой сети постоянного тока определяется по формуле:

, (1.7)

1.8. Расположение тяговых подстанций

Расположение тяговых подстанций для выбранного варианта поясняется схемой, приведенной на рис. 1.

Схема внешнего электроснабжения электрифицированной железной дороги должна обеспечивать питание тяговых подстанций на условиях, предусмотренных для потребителей с электроприёмниками первой категории, т. е. выход из работы одной из подстанций (секции шин) энергосистемы питающей линии не должен приводить к отключению тяговой подстанции.

В данном курсовом проекте применяется двухцепные ВЛ с двухсторонним питанием. На участке между двумя опорными подстанциями обеспечивается питание двух транзитных подстанций и одной отпаечной.

Рис. 1. Размещение тяговых подстанций.

ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ И ЕГО СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

2.1. Расчет количества перевозимых грузов в сутки

Количество перевозимых грузов в сутки с учетом коэффициентов неравномерности на пятый год эксплуатации определяется по формуле

, (2.1)

где количество перевозимых грузов на пятый год эксплуатации, т;

заданные коэффициенты неравномерности количества перевозимых грузов соответственно по месяцам и суткам;

число месяцев в году;

число дней в месяце.

(т).

2.2. Определение количества пар поездов в сутки

Количество пар поездов в сутки на пятый год эксплуатации определяется по формуле

(2.2)

где величины и берутся из задания к курсовому проекту.

.

Принимаем N_5С = 29 пар поездов

2.3. Определение времени хода по межподстанционной зоне

Время хода поезда по межподстанционной зоне, определяется по формуле

, (2.3)

где расстояние между тяговыми подстанциями.

(мин).

2.4. Построение графика движения поездов

График движения поездов строится на период, равный 12 часам, для числа пар поездов . Поезда располагаются в графике произвольно, но интервал попутного следования должен быть не меньше заданного минимального . В графике следует предусмотреть два технологических окна, создать неравномерное распределение поездов во времени. Начало движения поездов в четном и нечетном направлениях берется произвольно. Сбоку от графика движения пристраиваются кривые потребляемого тока и номограмма для определения токов фидеров, узловая схема питания. График движения поездов приведен на рис. 2.

После построения графика производится равномерное сечение графика движения поездов через 10 мин и в каждом сечении подсчитывается число поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне, для обоих вариантов.

Определяется число схем каждого типа

на зоне питания нет поездов;

;

на зоне питания один поезд;

на зоне питания два поезда;

на зоне питания три поезда;

на зоне питания четыре поезда;

;

на зоне питания пять поездов;

на зоне питания шесть поездов;

Рассчитываются вероятности появления одновременно 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 поездов

;

;

;

;

,

По результатам расчета строится гистограмма распределения числа поездов (рис. 3).

Рис. 3. Гистограмма распределения числа поездов.