Усиление пропускной способности электрифицированных участков

В отличие от эксплуатируемых на автономных видах тяги электри­фицированные участки имеют свои особенности. Электровоз в совокуп­ности с системой электроснабжения характеризуется переменной мощ­ностью, которая уменьшается при увеличении размеров движения, массы поездов и сокращении интер­вала между ними на участке. Это теснейшим образом связывает технические параметры системы электроснабжения с режимом дви­жения поездов на участке. Кроме того, любые изменения устройств линии, связанные с освоением рас­тущих перевозок, требуют приведе­ния их в соответствие с устройст­вами электроснабжения. Ограниче­ния, накладываемые на пропускную способность электроснабжением, в наибольшей мере ощущаются на участках системы постоянного тока. Причем это влияние сказывается в тех случаях, когда суммарная масса находящихся на фидерной зоне поездов Q _с больше номинальной Q _н по которой рассчитана мощность устройств электроснабжения. Чем больше разница между максималь­ным значением Q _cи Q _н, тем чаще происходят события, связанные с задержками в пропуске поездов. Вместе с тем ограничения по систе­ме электроснабжения можно регу­лировать изменением очередности в пропуске поездов различной массы, чтобы суммарная масса находящих­ся на фидерной зоне поездов не превышала расчетную для системы электроснабжения.

Для количественной оценки вли­яния мощности устройств электро­снабжения на пропускную способ­ность участков изучены характерис­тики поездопотока с учетом вероят­ностной природы суммарной массы поездов, попадающих на фидерную зону. Распределение суммарной массы одновременно находящихся на фидерной зоне двух и более поездов подчинено нормальному закону (рисунок 34.3), что характеризует работу системы электроснабжения при случайной очередности просле­дования поездов. Значение крити­ческой массы делит это распре­деление на две части. Все, что лежит левее нее, принадлежит области сум­марной массы поездов, при которой они могут быть пропущены по участку без каких-либо ограничений. Если эта суммарная масса превысит значение критической, на которую рассчитана система электроснабже­ния (заштрихованная часть гисто­граммы), режим пропуска поездов надо изменить: либо увеличить ин­тервал между ними, либо снизить скорость их движения. Во всех слу­чаях заштрихованная часть гисто­граммы-события, связанные с ог­раничением пропускной способнос­ти участка. Вероятность таких со­бытий - площадь гистограммы, ог­раниченная , :

,

где - плотность вероятностей сум­марной массы поездов на фидерной зоне.

Рисунок 34.3 – Гистограмма распределения суммарной массы поездов

При регулировании движения поездов в оперативных условиях для снижения влияния устройств электроснабжения на пропускную способность непрерывно проверя­ется условие:

,

где Q_i – масса поездов, последовательно поступающих на фидерную зону, т; к – общее число поездов, которые могут находиться в зоне питания.

Если суммарная масса группы к поездов превышает критическую, меняется очередность их пропуска по участку. Возможность такого изменения есть практически на всех направлениях и особенно там, где данный участок лимитирует пропуск поездов на направлении.

В технико-экономических расче­тах способов усиления мощности электроснабжающих устройств чис­ло задерживаемых поездов в связи с перегрузкой зон питания и время задержки определяются по форму­лам теории массового обслужива­ния. К возможным способам усиле­ния мощности электроснабжающих устройств постоянного тока отно­сятся:

· увеличение суммарного сечения проводов контактной сети;

· увеличение мощности существу­ющих тяговых подстанций;

· стабилизация напряжения на тяговых подстанциях;

· сооружение дополнительных тя­говых подстанций;

· увеличение мощности тяговых подстанций и применение фидера повышенного напряжения;

· переход на систему переменного тока.

Выбор способа усиления электроснабжения, а в общем слу­чае - системы мероприятий поэтап­ного наращивания результирующей мощности осуществляется в комп­лексе с этапным развитием пропуск­ной способности линии. При этом руководствуются следующими сооб­ражениями.

Увеличение суммарного сечения проводов контактной сети снижает потери энергии в тяговой сети и по­зволяет обеспечить нормированный уровень напряжения на токоприем­нике электровоза. Однако контакт­ная подвеска требует значительных затрат дефицитных цветных метал­лов. Кроме того, эффективность этого мероприятия ограничена со­противлением рельсовой цепи и прочностью опор контактной сети.

Установка преобразователей, соединенных последовательно, по­зволяет довести мощность сущест­вующих тяговых подстанций до 10 – 12 тыс. кВт и обеспечить их безава­рийную работу. Однако это требует усиления контактной сети и также ограничено в электрическом и меха­ническом отношении.

Стабилизация напряжения на тя­говых подстанциях устраняет коле­бания напряжения в питающей системе электроснабжения. Уст­ройства стабилизации компенсиру­ют внутреннее падение напряжения в тяговых агрегатах и с их помощью напряжение в контактной сети мож­но повысить по сравнению с номи­нальным примерно на 7-8%.

Строительство дополнительных тяговых подстанций позволяет рез­ко улучшить электроснабжение участков, однако требует значитель­ных капитальных вложений. Наибо­лее эффективны одноагрегатные подстанции с одноступенчатой трансформацией, имеющие меньшие габариты и низкую стоимость.

Увеличение мощности тяговых подстанций и применение фидера повышенного напряжения обеспечи­вают необходимый уровень напря­жения на всем протяжении фидерной зоны. На усиливающий провод по­дается напряжение 6,6 кВ, получае­мое на тяговой подстанции при последовательном соединении двух выпрямительных агрегатов напря­жением по 3,3 кВ. Контактная сеть питается от этого провода через автоматические преобразователь­ные агрегаты с инверторно-выпрямительными установками. На фи­дерной зоне длиной 25-30 км уста­навливают от одного до трех пунк­тов с такими преобразовательными агрегатами.