НЕМНОГО О ТЕОРИИ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ И О СИСТЕМЕ АВТОВЕДЕНИЯ

ВСПОМИНАЯ ПРОШЛОЕ          ТЕМАТИЧЕСКИЕ СТРАНИЦЫ

 

 Эта страничка представляет скорее теоретическое изложение и будет более понятна именно машинистам. Постараюсь излагать доступно, чтобы поняли и любители не обремененные специфическими знаниями теории тяговых расчетов.

 Одним из главных предназначений системы автоведения любого поезда является выбор оптимального режима ведения с наиболее экономичным расходом топливно-энергетических ресурсов. А теперь вернусь в 1995 год, когда представление о системе автоведения складывалось из редких научных статей в журнале "ЭТТ" (Локомотив) и небольшого упоминания в книге В.А.Ракова. Итак, летом 1995 года я начал собирать материал для будущего диплома. Тема диплома была заказная. Перерабатывался график движения, менялись весовые нормы, изменялась система обслуживания и работа как локомотивов, так и локомотивных бригад. Ушли с горизонта электровозы ВЛ8 на постоянно-токовых участках и ВЛ60к на переменно-токовых. Вот и образовалась реальная и научная тема диплома - "Совершенствование системы тягового обслуживания грузовых поездов на направлении Инская -Алтайская". Диплом был комплексный - т.е. тему обрабатывали несколько человек, каждый по своему более узкому вопросу. Моя задача заключалась в поиске оптимального веса грузового поезда для участка Инская - Черепаново, у напарника Черепаново - Алтайская. Кто-то под это дело "реконструировал" станции итд, итп. Вполне реальная и интересная тема. Обязали "поучаствовать" в науке, и вот тут-то была проведена научно-исследовательская работа (кстати за нее даже какие-то копейки подкинули), которая так в дальнейшем пригодилась, что и слов нет. Интересно, что тягово-расчетная часть диплома была основана как раз на этой самой научной работе, которая на тот момент жизни шла вразрез с общепринятой методикой тяговых расчетов.

 Не буду вдаваться в глубокие подробности теории тяговых расчетов, коротенько следующее: в теории тяговых расчетов поезд принят за точку, которая находится ровно в середине состава и здесь же сосредоточен его вес. Теперь практика - берем угольный состав длиной 71 вагон (чуть больше 1000м ) и массой 6000т и поедем по ломаному профилю - условно: однородный спуск - мост на площадке через ручей в 200м - однородный подъем).

1. Поезд идет под уклон. В тяговых расчетах вес поезда в точке посередине состава, т.е. на спуске. Расчет ведется для спуска.

2. Голова поезда (200м) находится на мосту (площадка), а 800м хвоста по-прежнему на спуске. Расчет все еще ведется для спуска, ведь середина поезда на отметке 500м.

3. 200 метров головы поезда вышла на подъем, 200м поезда на площадке и оставшиеся 600м до сих пор на спуске. Понятно куда клоню? Согласно теории тяговых расчетов, расчеты будут вестись опять же на отметке 500м длины и где? На спуске! Бред? Конечно бред. Но увы такова реальность. Принятая методика будет считать движение поезда на выбеге (или торможении для поддержания максимально-допустимой скорости), когда в большинстве случаев в этот момент электровоз уже идет в худшем случае на СП с шунтами, а то и на параллели. Головная часть растягивается, а хвост еще здорово сжат.

 Именно поэтому умные люди предложили особую теорию и ввели термин "распределенная масса поезда", а именно во главу угла ставится следующее утверждение - в однородном составе поезда, его масса равномерно распределена по его длине". Что такое однородный состав - это состав, в котором каждая равная его часть имеет один и тот же вес. Для чего это справедливо? Для угольных маршрутов - все вагоны состава имеют примерно одинаковый вес, для порожних маршрутов из однородных вагонов и соответственно для пассажирских и пригородных поездов. Т.е. проще говоря, если взять любой из перечисленных составов и разбить его на равные части, то каждая эта часть имеет один и тот же вес. Остается разбить профиль на элементы длина которых равна длине разбиваемых частей поезда и провести расчеты для каждой части поезда на своем элементе профиля. При наличии умных компьютеров и написании не сложной программы расчета, особого труда вся работа не составит. Что и было сделано. Забегая вперед скажу, что написание расчетной программы для электропоезда заняло совместно с отладкой 2 дня, а корректировка профиля и его ввод для каждого участка более месяца. Расчет для каждого участка выполнялся в течение часа.

 Диплом был выполнен в срок. Рецензировал работу главный инженер службы перевозок, заказывали-то работу движенцы. На тот момент весовая норма для участка Инская - Черепаново на одиночную тягу составляла 4000т. Набор исходных данных (статистика весов поездов почти за все лето 1995 года) показывал, что веса поезда редко превышают 3700-3800т, а под поезд весом чуть более 4000т вообще выходит два электровоза. Расчеты по теории распределенной массы поезда показывали, что при отсутствии ограничений скорости и беспрепятственном продвижении по участку, один электровоз ВЛ10 может провести поезд массой 4800т, а два электровоза ВЛ10 и 6500т увезут. Однако самый экономичный по всем вариантам затрат оказался вес поезда 4050т (т.е. можно считать интервал 4000-4100 и не путать с весовой нормой) на одиночную тягу. Всплеск эмоций конечно был у родных локомотивщиков - и колеса у них квадратные, и электровозы сгорят итд итп, все-таки теория новая, расчеты не нормативные, научная работа и все, фантастика молодой человек. Успешно защитился и временно все забыл до 1997 года, когда поехал в грузовых поездах. По "югам" легко таскали одной машиной и 4200 и 4300т, а по тяжелому восточному профилю при норме 3600т, увозили в Жеребцово угольные кольцовки и по 3800т. Вот вам и теория с практикой.

 В 1998 году перешел в пригородное движение. Жуткий пережог, отсутствие режимных карт и самолюбие заставило достать старые дипломные материалы и в течение двух месяцев сделать расчеты при помощи простого Бейсика. В расчеты были заложены следующие принципы:

 - минимальный расход электроэнергии на тягу

 - движения электропоезда строго по расписанию (некоторые машинисты на отдельных перегонах сознательно плюсовали по некоторым платформам, зная о возможности легкого нагона на оставшейся части перегона). Допускается опоздание на платформу не более 1мин, с условием нагона на следующем расчетном участке, по соображениям минимума расхода электроэнергии.

 - электропоезд ЭР2 10-и вагонной составности, все секции исправны и могут везти на параллели, нормативные токи уставки всех реле ускорения, средние бандажи, регулировка ТРП согласно 277 инструкции

 - при подходе к платформе с повышенной скоростью, расчет ведется с применением ЭПТ, так что в начале платформы скорость не более 60 км/ч

 - расчет производился на механический скоростемер и отсутствие дополнительных приборов безопасности (тогда на электропоездах не то что КЛУБ, САУТ и тот не везде стоял).

 Результатом расчета являлась режимная карта следующего вида:

  

 Мочище - Сокур  режим ведения  график/факт  скорость подхода к платформе
Мочище-Раздолье 2 - 35 6/5,1 60 Т
Раздолье-Барлак 2 - 40

3 - 60

4/3,5

30

Барлак-Сокур 4 - 90 10/9,2 25
15км   20/17,8 средняя - 50

 Так применительно к перегону Мочище-Сокур, при отправлении машинист должен разгоняться 2 положением контроллера до 35 км/ч. При этом, к платформе Барлак электропоезд будет подходит в режиме торможения, время следования 5,1мин при графике в 6мин. С платформы Раздолье первый набор 2 положением до 40 км/ч (тогда на 3362 км было постоянное ограничение), второй набор 3 положением до 60 км/ч, при этом электропоезд подойдет к платформе Барлак через 3,5мин (по графику 4мин) со скоростью 30 км/ч. При отправлении с платформы Барлак используется 4 положение до достижения скорости 90 км/ч. Графиковое время 10мин, фактическое 9,2мин, скорость подхода к платформе - 25 км/ч. Справочные сведения - перегон в 15 км, графиковое время 20 мин, фактическое - 17,8мин. Средняя скорость по перегону 50 км/ч.

 Результат воистину потряс. Расчет по скорости и времени был до того точен, что скорость подхода к платформе колебалась в пределах 3-5 км/ч. На следующий месяц впервые вылезли из пережога и более в нем никогда не были (при разумных нормах расхода, конечно же). Пришел в КИП инструктор (а наша колонна была маленькая в нагрузку к инструктору по теплотехнике), сидит кофе пьет. Замечает неуставную бумажку у машиниста на пульте. Помню как сейчас - заходит за спину машиниста, пытается понять что записано, глупая фраза "Новые выписки что ли?" На следующий день в течение 1,5 часов сижу у него в кабинете и излагаю свою теорию. С этого момента и свернул я на теплотехническую дорогу, постоянно пребывая в должности врио инструктора по теплотехнике. Памятна так же и обкатка машинистом. Обкатывал меня тот же инструктор по теплотехнике да и другого по определению и быть не могло, хотя к тому времени я находился в другой колонне. При следовании по тяжелейшему перегону Чебула-Болотная он прыгал по кабине и орал от восторга как обезьяна. На участке Чебула-Чахлово было 6 наборов, при этом в большей степени дорога "в гору". Когда после выхода с бокового пути я долбанул 70 параллелью под гору он похихикал, поезд проскочил по мостику 75 и четко затянулся головой на постоянное ограничение в 70. Инструктор хихикнул ехиднее, мол ну-ну давай дальше. Когда поезд затянулся до 55 я вновь вывернул параллель до 85. Машина как раз вышла с ограничения и вновь вошла на следующее ровно в 70 км/ч. Более инструктор усидеть не смог и писал кипятком еще 9 минут  и три подобных набора до платформы. К этому участку я еще вернусь в рассказе о САВПЭ.

 Как-то обязал один умный господин (фамилию называть не буду, дядька неплохой, работал я с ним всегда нормально и в депо и в управе, деньги правда очень любил, рационализаторских предложений внес не сосчитать. Деньги его и сгубили) оборудовать несколько машин системой отключения одной секции из кабины, типа будет экономно. Попала под это дело и наша 454. Я очень быстро и легко доказал, что затея это глупая и совсем неэффективная. Да, в отдельных и редких частных случаях (как правило для поддержания скорости) эффект может быть достигнут, но не более.

 В общем режимную карту размножили и многие ей успешно пользовались. Карта была рассчитана на параллель, т.е. на хорошее техническое состояние поезда, а старые ЭР2 даже в "хозном" (т.е. закрепленном состоянии) зачастую себе это не позволяли. Установка САУТа, электронных блоков КПД и КЛУБ, не позволяющих в комплексе проезжать тот же желтый или два желтых (с последующим кодированием АЛСН на белый огонь) со скоростью 60 км/ч, ослабили эффективность режимной карты. Но общий задел режима ведения остался прежним и с приходом машин серии ЭД.

 

  Первый комплект  системы автоматического ведения пригородного электропоезда - САВПЭ появился в 1999 году на электропоезде ЭР2-1030. Машина была закрепленной, поэтому и опытные поездки с системой автоведения делали закрепленные бригады. Выключенная система конечно никакого влияния на поездку не оказывала, поэтому все "залетные" ее даже и не пытались включать. После опытной наладки и доводки на всех участках, подобные комплекты были установлены на все "тупорылые" машины: 1229,1230,3035 и 514 (бывшие головы 8010 и 8011). Таким образом после оборудования пяти машин системой автоведения были проведены технические занятия и бригады получили более-менее сносные знания о работе САВПЭ. В 2000 году комплекты стали массово ставить на электропоезда, в отличие от "тупорылых" машин, выносной пульт и блок индикации унифицированной системы автоматического ведения поезда УСАВП (в различных вариациях) уже вызывали неподдельный интерес. Ездить на САВПЭ на заставляли, поэтому кто включал, кто не включал, но режимом подсказки пользовались почти все. Да и объявление остановок системой освобождало помощника при отсутствии проводника на хвосте. Со мной случился и курьезный случай, когда на  ЭР2-441 при включении тумблера "Выходные цепи" - т.е. введении САВПЭ в режим активного ведения, открылись двери с обеих сторон, да еще где - при отправлении со станции Новосибирск-Главный напротив паровоза-памятника. При выключении тумблера двери закрылись, как выяснилось позже, на этой машине машинисты автоведением не пользовались, поэтому и ремонтники о наличии "сопли" и не знали. Слава богу никто не выпал.

 Более тесно с системой САВПЭ мы столкнулись уже осенью, когда забрали с завода ЭД4МК-0041 с уже установленной системой. На презентации в кабине до Инской должен был ехать министр Аксененко, была заведена индивидуальная программа на один рейс. Накануне мы вдвоем получили инструктаж от представителя ОЦВ и даже кое-что еще. Нужно было обязательно расхвалить САВПЭ перед высокими ж.д. чинами. Однако в кабине никто не поехал, но настройка программы очень понравилась. В дальнейшем, при обкатке на участке Новосибирск-Барабинск-Татарская, программа была доведена до ума и в дальнейшей работе мы всегда ей пользовались. При исправном поезде, САВПЭ уверенно вела поезд по расписанию, при нормальной норме расхода всегда была экономия. Как только поезд оставался хотя бы без секции, САВПЭ пережигала, хотя и вела поезд по расписанию. САВПЭ также активно эксплуатировали на Новокузнецкой ЭД4МК-0051 и дальнобойных ЭР2, которые ходили в Кемерово. САВПЭ зарекомендовала себя в первую очередь как раз среди дальнобойщиков. Ну мало желания 5-6 часов дергать контроллер.

 С конца 2001 года на электропоездах в дополнение к САВПЭ стала устанавливаться и система РПДА (регистратор параметров движения, расшифровку литера "А" честно говоря не помню, вроде автономный). Механические счетчики электроэнергии при этом стали снимать. Как раз весной 2002 года я прошел курсы и впервые исполнял обязанности теплотехника. Удельный расход электроэнергии по депо скаканул в 3 раза. Списывали все на более высокую точность электрического счетчика. Все были в жутком пережоге. Какие только отчеты и сравнения не делали. Вот тут-то и был сделан главный вывод, с которым согласились и разработчики в ОЦВ. САВПЭ едет лучше среднего машиниста-пережигальщика, но хуже машиниста-экономиста. Тут-то еще раз вспомнили про режимные карты, а применение САВПЭ ушло в тень на фоне боев с показателями РПДА. Через год, когда настоящие показатели расхода стали лучше прошлогодних, бои закончились и система УСАВП-РПДА вновь ушла на второй план. В режим подсказки включали все, в режиме автоведения ездили в большинстве своем дальнобойщики и все всех устраивало. В 2004 году был сделан анализ использования системы автоведения в депо, оказалось что процент использования ее не превышает 25%, но резко увеличивается во всех графиках в период с 12 до 14 часов местного времени - обед однако.

 Вставлю этот абзац до изложения следующего материала. Как я относился и отношусь к САВПЭ? Использовал исключительно в качестве подсказки. Ездил всегда в ручную, и мои результаты всегда были выше САВПЭ, на любом профиле, в любом графике, на любом поезде. Это не бахвальство, а знание алгоритма программы. Никакая электроника не сможет заменить машиниста, исключительно знающего профиль, оценивающего населенность поезда и местные условия, чего автоматика предугадать не может. Однозначно система автоведения очень полезна в режиме подсказки, особенно молодым машинистам. Весь комплекс УСАВП-РПДА очень нужная вещь, но эти глубокие аспекты не затрагиваю.

 В конце 2005 года в ОАО подбили какие-то бабки и решили, что вбухнутые средства не работают. Все ездят очень плохо, вернее ездить не умеют. Начальник депо получил по самые помидоры, за то что не отрабатывает вложенные средства. И вот появилось знаменитое распоряжение, предписывающее с 1 февраля 2006 года ездить с включенным в режиме автоведения САВПЭ. Был у этого распоряжения и единственный, но очень огромный плюс. Из депо машина с неработающей системой УСАВП-РПДА выйти не могла ни при каких вариантах. По случайному стечению обстоятельств 1 февраля я ехал на своей 0120 в Болотную. Я заранее предугадывал как будет ехать САВПЭ и всю дорогу туда и обратно писал все замечания. Вечером родился рапорт на 3-х листах с подробнейшим описанием поездки. Перерыл все папки на жестких дисках, но почему-то оригинала не сохранилось. Многих подробностей конечно уже не упомню, но главное то, что САВПЭ не привезла в Болотную и обратно в Новосибирск вовремя, хотя была запрограммирована на режим максимального нагона и самое страшное, то на что почему-то после разборок закрыли глаза это пережог электроэнергии. Закрепленные бригады сжигали за смену в среднем 6000-6400 квтч, в то время как САВПЭ возила за 6700-7000. Примерно таже ситуация была ив других графиках. Рапорт на следующий день ушел в службу Т (а там были все свои заинтересованные люди), а оттуда в Москву. Из ОЦВ незамедлительно прибыл замечательнейший человек (не упоминаю фамилию), который в период 2000-2004гг был региональным представителем нашей дороги, а теперь занимал более высокий пост. С ним происходила наладка САВПЭ на 0041, 0053 и 0120, ему я рассказывал свою теорию тяговых расчетов. Тогда он сказал, что тот самый перегон Чебула-Болотная, САВПЭ графиком проехать не может, а я еду, да еще и с экономией. Видно было что получил на пряники он здорово. Видимо держал на меня обиду, в конце концов без моих телодвижений не было бы прогресса. Думаю и Юра это в душе понимал. В среду-четверг были проведены тех.занятия с бригадами по настройке параметров автоведения, после чего мы пошли в специализированный цех на узкий разбор полетов. Сидели втроем - я, москвич и местный эл.механик, отвечающий за электронику. Смотрели мою поездку 1 февраля и некоторые предыдущие того же графика в электронном виде, сравнивали расход и режимы по перегонам, а я доказывал как и где обсчиталась САВПЭ, хотя это все и так знали. Забегая вперед скажу, что программа была все-таки еще раз доработана и ехала более-менее правильно. Однако на это ушло время, а чтобы не быть в пережоге бригады все равно научились обманывать регистратор и ездили 50/50 САВПЭ-вручную.

 Принцип ведения поезда САВПЭ основан на режиме - "пила". Система считает среднюю скорость и поддерживает ее набор-сброс по контрольным точкам. Амплитуду пилы можно программировать и машинисту. Так если средняя скорость на перегон 60 км/ч, а машинист установил "пилу" в 10 км/ч, то режим ведения будет сброс на 65, подхват с 55 до 65, в то время когда можно один раз разогнаться до 100 км и докатиться до платформы без подхватов. еще раз возвращаюсь к перегону Чебула-Болотная, конкретно к участку Чебула-Чахлово. Участок в 13км и временем хода 13 минут, САВПЭ рассчитает со средней скоростью 60 км/ч и будет ехать 1-2 положением контроллера 14 минут практически без сброса. Пила в силу профиля достигнута не будет, поэтому и сброса контроллера нет. Причем САВПЭ будет пытаться нагнать опоздание на последнем участке Чахлово-Болотная, что технически невозможно. Ну какая же тут экономия? В то время как я проеду этот участок графиком 6-ю наборами с длительными выбегами. Со мной пытались спорить и другие машинисты, не понимающие что быстрый разгон высшими позициями и длительный выбег всегда дешевле длительной езды на низших позициях. Грамотные пацаны приходили на мои занятия еще и еще раз, а ослы конечно оставались при своем мнении, крича, что на параллели счетчик быстро крутиться, не понимая, что он крутиться быстро но мало, в отличие от 1-го положения, где счетчик крутится медленно, но очень долго.

 И в заключении простой расчет на пальцах для участка Разъезд Иня - Сибирская и почти аналогичный участок Разъезд Иня - Новогодняя для электропоезда ЭР2.

Движение 1-ым положением контроллера будет осуществляться в течение 2,5 минут со средним током 60А, т.е. расход эл.энергии на этом участке 2,5/60 * 60 = 2,5 усл.ед

Движение 2-ым положением контроллера будет осуществляться в течение 1,5 минут со средним током 80А, т.е. расход эл.энергии на этом участке 1,5/60 * 80 = 2,0 усл.ед

Движение 3-им положением контроллера будет осуществляться в течение 30с со средним током 190А, т.е. расход эл.энергии на этом участке 0,5/60 * 190 = 1,58 усл.ед

4-ое положение не рассматривается, так как для участка Иня-Новогодняя ограничение скорости в 60 км/ч, а для участка Иня-Сибирская разогнаться более 60 км/ч не дадут приборы безопасности (два желтых).

 

 Вот и вся простая арифметика. Почитайте, вдумайтесь и сделайте для себя выводы.