Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 56084 10.20295/2223-9987-2022-4-131-149 Современные технологии - транспорту HIGH TECHNOLOGIES FOR TRANSPORT Современные технологии - транспорту Using “Traction — Forecast” Software Package to Search for Power-Optimal Modes for to Drive a Train Использование программного комплекса «Тяга — Прогноз» для поиска энергооптимальных режимов ведения поезда Гриневич Владимир Петрович Grinevich Vladimir Petrovich grinevich-vp@vnikti.com Курилкин Дмитрий Николаевич Kurilkin Dmitry Nikolaevich kurilkin@pgups.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Авсиевич Татьяна Сергеевна Avsievich Tat'yana Sergeevna avsievich-ts@vnikti.com Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО «ВНИКТИ») Россия Scientific-Research and Constructive-Technology Institute of Rolling Stock (JSC “VNIKTI”) Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО «ВНИКТИ») Россия Scientific-Research and Constructive-Technology Institute of Rolling Stock (JSC “VNIKTI”) Russian Federation 24 12 2022 24 12 2022 2022 4 131 149 24 12 2022 https://atjournal.ru/en/nauka/article/56084/view

Цель: В статье представлено описание программного комплекса «Тяга — Прогноз» для выполнения тягово-энергетических расчетов с ручным и автоматическим формированием режимов управления. Применяемые в настоящее время программные продукты обладают рядом недостатков, не позволяющих автоматизировать процесс выполнения тягово-энергетических расчетов при исследованиях и испытаниях нового и существующего подвижного состава. Также актуальной является задача поиска энергооптимальных режимов ведения поезда при различных условиях эксплуатации. Решением данной проблемы послужила разработка и апробация программного комплекса «Тяга — Прогноз». Методы: Численное решение дифференциального уравнения движения поезда проводилось по интервалам пройденного пути с использованием последовательного приближения. Осуществлен предварительный расчет возможных траекторий движения с целью поиска энергоэффективных режимов ведения поезда. Учитывались переходные процессы в энергетической установке и тормозной системе поезда. Сопротивление движению поезда от профиля и продольного плана линии определялось при учете повагонного распределения единиц тягового подвижного состава, а также в случае повагонного трогания поезда с места. Расчет попутного следования поездов проводился с учетом особенностей маневровой работы. Результаты: Как показало сравнение результатов тягово-энергетических расчетов и опытных поездок, точность выполнения тяговых расчетов составляет около 1,5 %. Предлагаемые программой энергоэффективных режимов ведения поезда позволяют сократить расход энергоресурсов более чем на 3 %. Практическая значимость: Использование программного комплекса «Тяга — Прогноз» позволит повысить точность тяговых расчетов как для существующего, так и для вновь проектируемого подвижного состава. Гибкость формирования тяговых и тормозных характеристик, а также имеющиеся возможности задания сил сопротивления движению позволяют оценить эффективность принимаемых решений с точки зрения энергоэффективности на стадии проектирования подвижного состава. Применение формируемых программным комплексом энергоэффективных режимов ведения поезда способствует сокращению расхода энергоресурсов на тягу поездов.

Objective: The article provides the description of “Traction — Forecast” Software Package to perform traction-power calculations with manual and automatic forming of driving modes. Applied at present software packages possess a number of drawbacks not allowing automating the process of traction-power calculation performance at researches and testing a new and existing rolling stock. The task of search for power-optimal train driving modes under various operation conditions is also relevant. This problem solution is in the development and testing “Traction — Forecast” Software Package. Methods: Numerical solving train motion differential equation was held by travelled distances with successive approximation usage. Preliminary calculation of motion possible trajectories with the purpose to search for power-efficient train driving modes was pursued. Transient processes in power device and brake system of a train were taken into account. The resistance to train motion from longitudinal outline and profile of a track was being defined given per car distribution of the units of traction rolling stock as well as in the case of per car starting of a train. Calculation for pass-through for trains was made taking into account shunting work peculiarities. Results: As the comparison of the results of traction-power calculations and trial travels has shown, the accuracy of traction calculation accomplishment is of about 1,5 %. Proposed by the program power-efficient modes for driving a train makes it possible to reduce power-resource expenditure on more than 3 %. Practical importance: The use of “Traction — Forecast” programming complex would allow to improve traction calculation accuracy for both, current and newly designed rolling stock. The flexibility of forming traction and braking characteristics as well as available options for to set resistance forces to motion allows estimating made decisions’ efficiency in terms of power-efficiency on the stage of rolling stock design. Application of power-efficient modes of train driving, formed by the software complex, provides for the cut of power-resource expenditures for train traction.

 Программный комплекс тяговые расчеты оптимальное управление сила тяги сопротивление движению тормозные силы Software package traction calculations optimal driving traction force resistance to motion braking forces

Анисимов В. А. Система ЭРА: Назначение, состав и возможности / В. А. Анисимов, В. В. Анисимов; под ред. В. С. Шварцфельда // Проектирование развития региональной сети железных дорог: сб. науч. тр. - Хабаровск: ДВГУПС, 2016. - Вып. 4. - С. 127−141. Anisimov V. A. Sistema ERA: Naznachenie, sostav i vozmozhnosti / V. A. Anisimov, V. V. Anisimov; pod red. V. S. Shvarcfel'da // Proektirovanie razvitiya regional'noy seti zheleznyh dorog: sb. nauch. tr. - Habarovsk: DVGUPS, 2016. - Vyp. 4. - S. 127−141. Анисимов В. А. Многоцелевые расчетно-аналитические комплексы ИСКРА и ЭРА - комплексное решение проектных и производственных задач / В. А. Анисимов, В. В. Анисимов // Транспортная инфраструктура сибирского региона: материалы четвертой всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Иркутск, 13−17 мая 2013 г.). - Иркутск: ИрГУПС, 2013. - Т. 1. - С. 540−547. Anisimov V. A. Mnogocelevye raschetno-analiticheskie kompleksy ISKRA i ERA - kompleksnoe reshenie proektnyh i proizvodstvennyh zadach / V. A. Anisimov, V. V. Anisimov // Transportnaya infrastruktura sibirskogo regiona: materialy chetvertoy vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem (Irkutsk, 13−17 maya 2013 g.). - Irkutsk: IrGUPS, 2013. - T. 1. - S. 540−547. Программно-технологические комплексы Искра и ЭРА. - URL: http://sites.google.com/site/isystemgdt (дата обращения: 23.09.2022). Programmno-tehnologicheskie kompleksy Iskra i ERA. - URL: http://sites.google.com/site/isystemgdt (data obrascheniya: 23.09.2022). Интеллектуальные рельсовые системы. - URL: https://brailsys.com/ /MoveRW_0.htm (дата обращения: 23.09.2022). Intellektual'nye rel'sovye sistemy. - URL: https://brailsys.com/ /MoveRW_0.htm (data obrascheniya: 23.09.2022). Иноземцев В. Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава / В. Г. Иноземцев. - М.: Транспорт, 1979. - 424 с. Inozemcev V. G. Tormoza zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava / V. G. Inozemcev. - M.: Transport, 1979. - 424 s. Иноземцев В. Г. Развитие теории торможения поездов с учетом перспективных скоростей и весовых норм: автореф. дисс. … д-ра техн. наук / В. Г. Иноземцев; Всесоюз. науч.-исслед. ин-т ж.-д. транспорта. - М., 1970. - 39 с. Inozemcev V. G. Razvitie teorii tormozheniya poezdov s uchetom perspektivnyh skorostey i vesovyh norm: avtoref. diss. … d-ra tehn. nauk / V. G. Inozemcev; Vsesoyuz. nauch.-issled. in-t zh.-d. transporta. - M., 1970. - 39 s. Закерничная Н. В. Совершенствование методики расчета тормозных сил в грузовом поезде: автореферат дисс. … канд. техн. наук / Н. В. Закерничная; Ом. гос. ун-т путей сообщ. - Омск, 2003. - 18 с. Zakernichnaya N. V. Sovershenstvovanie metodiki rascheta tormoznyh sil v gruzovom poezde: avtoreferat diss. … kand. tehn. nauk / N. V. Zakernichnaya; Om. gos. un-t putey soobsch. - Omsk, 2003. - 18 s. Баранов Л. А. Повышение энергоэффективности управления движением метропоездов / Л. А. Баранов, В. М. Максимов // Мир транспорта. - 2016. - № 4. - С. 6−18. Baranov L. A. Povyshenie energoeffektivnosti upravleniya dvizheniem metropoezdov / L. A. Baranov, V. M. Maksimov // Mir transporta. - 2016. - № 4. - S. 6−18. Мугинштейн Л. А. Энергооптимальный тяговый расчет движения поезда / Л. А. Мугинштейн, А. Е. Илютович, И. А. Ябко // Вестник ВНИИЖТ. - 2013. - № 6. - С. 3−13. Muginshteyn L. A. Energooptimal'nyy tyagovyy raschet dvizheniya poezda / L. A. Muginshteyn, A. E. Ilyutovich, I. A. Yabko // Vestnik VNIIZhT. - 2013. - № 6. - S. 3−13. Моисеев Н. Н. Численные методы в теории оптимальных систем / Н. Н. Моисеев. - М.: Наука, 1971. - 424 с. Moiseev N. N. Chislennye metody v teorii optimal'nyh sistem / N. N. Moiseev. - M.: Nauka, 1971. - 424 s. Максимов В. М. Оптимальное управление при автоматическом ведении поезда метрополитена / В. М. Максимов // Сб. науч. трудов МИИТ. - М., 1971. - Вып. 388. - С. 82−92. Maksimov V. M. Optimal'noe upravlenie pri avtomaticheskom vedenii poezda metropolitena / V. M. Maksimov // Sb. nauch. trudov MIIT. - M., 1971. - Vyp. 388. - S. 82−92. Головичер Я. М. Аналитический метод расчета оптимального управления движением поезда / Головичер Я. М. // Известия высших учебных заведений. Электромеханика 3. - Издание Новочеркасского политехнического института. - 1986. - С. 58−66. Golovicher Ya. M. Analiticheskiy metod rascheta optimal'nogo upravleniya dvizheniem poezda / Golovicher Ya. M. // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromehanika 3. - Izdanie Novocherkasskogo politehnicheskogo instituta. - 1986. - S. 58−66. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2022616927 Российская Федерация. Программа выполнения тягово-энергетических расчетов «Тяга - Прогноз» ведения локомотивами поездов различной составности по энергооптимальным режимам / В. П. Гриневич, Д. Н. Курилкин, Т. С. Авсиевич и др. - № 2022616055; заявл. 06.04.2022; опубл. 18.04.2022, Бюл. № 4. Svidetel'stvo o registracii programmy dlya EVM 2022616927 Rossiyskaya Federaciya. Programma vypolneniya tyagovo-energeticheskih raschetov «Tyaga - Prognoz» vedeniya lokomotivami poezdov razlichnoy sostavnosti po energooptimal'nym rezhimam / V. P. Grinevich, D. N. Kurilkin, T. S. Avsievich i dr. - № 2022616055; zayavl. 06.04.2022; opubl. 18.04.2022, Byul. № 4. Гриневич В. П. Об особенностях эксплуатационной модели работы тепловоза на Восточном полигоне / В. П. Гриневич, Г. Ф. Кашников, В. Н. Петров и др. // Вестник ВНИКТИ. - Коломна, 2018. - Вып. 101. - С. 6−14. Grinevich V. P. Ob osobennostyah ekspluatacionnoy modeli raboty teplovoza na Vostochnom poligone / V. P. Grinevich, G. F. Kashnikov, V. N. Petrov i dr. // Vestnik VNIKTI. - Kolomna, 2018. - Vyp. 101. - S. 6−14. Гриневич В. П. Оценка эксплуатационных качеств выпускаемых и перспективных автономных локомотивов для тягового обеспечения восточного полигона / В. П. Гриневич, Ю. И. Клименко, Г. Ф. Кашников и др. // Вестник ВНИКТИ. - Коломна, 2018. - Вып. 101. - С. 15−21. Grinevich V. P. Ocenka ekspluatacionnyh kachestv vypuskaemyh i perspektivnyh avtonomnyh lokomotivov dlya tyagovogo obespecheniya vostochnogo poligona / V. P. Grinevich, Yu. I. Klimenko, G. F. Kashnikov i dr. // Vestnik VNIKTI. - Kolomna, 2018. - Vyp. 101. - S. 15−21.