【導(dǎo)讀】Zaytseva,.;Zaytsev,.parameters.alwaysremainhigh.section.fed.

　　

【正文】 大火車牽引網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。計算機模型考慮到在一個鐵路區(qū)段的單一軌道上用任何火車定位來預(yù)測供電系統(tǒng)的工作條件。 一個供電系統(tǒng)的工作模式還取決于某一特定區(qū)段的輸送計劃。初級模式的單一區(qū)段是由兩邊共同供電的。用這個方案，兩相鄰鐵路變電所同時對一個區(qū)段供電。這個區(qū)段被稱為除變電站區(qū)，并在此情況下，唯一受 電的地帶。 在發(fā)生故障或維修工作的情況下 ，可能是由于某 鐵路變電所關(guān)掉或堵塞。像這樣的一個方案總是有很高的電流與電壓的損失。因此，它可能限制火車的出入。 為了雙軌道和雙邊供電，通常是采用所謂的切片做出一條雙軌道的額外牽引線（如圖 1 所示）。這一切片使得復(fù)線牽引網(wǎng)間電流平衡。這樣可以減少電壓和功率的損失；因此，這種切片應(yīng)被普遍采用。 圖 1：復(fù)線區(qū)段主要供電方案 14 圖 2：復(fù)線分開供電 當(dāng)一個切片走低后（或關(guān)掉），這個方案更像圖 2 所示的分開供電的形式。我們已經(jīng)知道了在正常模式下有兩種可能的供電模式。正常模式是指 在任何情況下，各車站仍正常運行（當(dāng)有一個不能正常運行時，就為故障模式）。 2 模擬 問題的解決方案包括以下問題： 1） 建立一個計算機模型，就可以預(yù)知供電系統(tǒng)的工作條件 2） 這個模型應(yīng)該有直接對應(yīng)的真實的鐵路區(qū)段，并應(yīng)模擬其特點，越準(zhǔn)確越好。 3） 該模型要計算供電系統(tǒng)的工作狀況，包括正常和緊急兩種模式。 4） 模型要在緊急模式中列車定位和運行的局限性上給與建議。（如認(rèn)為有必要，它可以減少變電所之間的列車數(shù)或者增加列車的時間間隔。 選擇建模的方法 計算供電系統(tǒng)參數(shù)的方法有很多種。一個重要的方法是，利用平均流量來估算。 在此情況下，計算是基于列車電流、饋 線電流、饋線電流、變電站電流（平均值以每 km60 計算）。 自由當(dāng)列車明細表不明的時候，這些方法才被用于設(shè)計鐵路區(qū)段供電系統(tǒng)的設(shè)計。在這種情況下，唯一的一個可靠數(shù)據(jù)是一天中和鐵路區(qū)段的列車數(shù)，后者的參數(shù)可以確定電力支出和火車電流。 當(dāng)可以用到火車的明細表或者有足夠的火車定位的信息，這種信息可以通過模型產(chǎn)生相似的時間表來獲得，那么就可以用另外的一種方法。在這里，我們可以考慮單獨的時間矩：任何時刻都有圖表產(chǎn)生 15 （所謂的矩圖表）。這個矩圖表是有所 有列車的坐標(biāo)組成的，以及他們消耗的電流。 當(dāng)條件得到滿足時，后一組方法給出更精確的結(jié)果。這種條件是指每天超過 1440 的時刻計劃有多少（分鐘數(shù)在 20 小時以內(nèi)）。 當(dāng)然如果用手工來完成的話，顯然如此計算可能構(gòu)成重大的負(fù)擔(dān)，但這對計算機模型來所的話，這絕對不是一個問題。這是我們用第二組方法的一個主要原因。輸入的數(shù)據(jù)是一組收集的真實火車的電流或者計算，該計算采取剖面（ 200 米精度）和列車的負(fù)載。當(dāng)然，列車時刻表和定位規(guī)則也被界定了。 模擬正常模式 讓我們先考慮模擬單軌跡鐵路路段。注意到主要參數(shù)應(yīng)該由工作模 式來確定： ﹡最大牽引網(wǎng)電流 ﹡最大電壓損失 牽引網(wǎng)電流不應(yīng)超過一定的允許范圍。電壓損失不能太大，以為火車的速度取決于電壓。根據(jù)俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)，如果牽引網(wǎng)電壓是 ，對火車的最小可能電壓是 21kv（即虧損電壓不能超過 650kv） 關(guān)于設(shè)計階段的類型和牽引網(wǎng)直徑是根據(jù)以下三個標(biāo)準(zhǔn)來確定的： ﹡耗費 ﹡最大牽引網(wǎng)電流 ﹡最大電壓損失 從牽引網(wǎng)直徑開始研究的可能性很小。直到符合這三個選擇的條件，可能性就增加了。 現(xiàn)階段專列定位被采用：貨物列車間形成可能存在的很小間隙和 16 往一個放心開。多數(shù)貨物列車由一個平均的負(fù)載 。但有些（通常是一列或兩列）有變電所間地帶允許的最大負(fù)荷。 應(yīng)該可以記錄下貨物列車的數(shù)量以及“沉重”列車的數(shù)量。沉重列車的數(shù)量可以由特別的規(guī)范性文件確定的，文件記錄著特定方向的所有列車數(shù)。這分文件是研究俄羅斯鐵路供電系統(tǒng)設(shè)計的非常重要的一部分 .(見表 1) 一天中列車數(shù) 時間間隔 (分鐘 ) 貨物列車數(shù)量 貨物 乘客 等于 24 等于 20 20 2 超過 20 15 3 2436 等于 20 12 4 超過 20 10 6 3748 等于 20 9 5 超過 20 8 7 4972 等于 20 8 7 超過 20 6 10 超過 72 等于 20 7 8 超過 20 5 12 表 1：確定貨物列車的數(shù)量以及貨物列車間的時間間隔 此外，該模型考慮到： ﹡平均貨物列車和重貨物列車的不同分類 ﹡位移間隔（從一個方向到達變電站區(qū)和另一個方向的時差） ﹡饋線長度（連接變電站和牽引網(wǎng)的供電線的長度） 值得一提的是，有些鐵路路段把變電站建的離鐵路有一段距離的 17 地方。如果 饋 線的長度足夠長，那么它將影響機車的電壓，這應(yīng)該予以考慮。 當(dāng)然，也有可能鐵路的變電所建在離鐵路有一定距離的地方，使得饋 線要好幾公里。 相反，也有可能直接建在鐵路旁。 這將導(dǎo)致饋 線短的變電所 電流比饋 線長的變電所的電流總是要大一些。為了補償電流，有可能人為地增加離鐵路近的變電站的饋線的長度。（圖 3） 圖 3：人為增加饋 線長度 計算所有區(qū)段的特性是我們模型的一個鮮明的特點：它允許改變饋 線的長度和阻抗大小。 為了完全模擬列車在一 個真實的鐵路區(qū)段上行使，該模型所獲取的數(shù)據(jù) 來自火車從不同方向經(jīng)過結(jié)果彼此的時刻 所獲得的 。在模擬變電站電流的過程中，每分鐘都計算電壓的損失。接著就可以確定和產(chǎn)生他們的最大值。 模擬故障模式 如果鐵路 變電站中有一個發(fā)生故障了，它會明顯地使供電系統(tǒng)地局勢更復(fù) 雜。主要目標(biāo)是再不能讓故障模式成為緊急模式。最復(fù)雜地是在交流系統(tǒng)中變電所間帶只能從一個鄰近的變電所方向獲得不同相位的供電（圖 4）。 18 圖 4：當(dāng)一邊鐵路變電所不能供電所切換到單邊供電 當(dāng)一個變電站無法工作，它也會造成火車交通的短暫中斷。這種情況下，很多列車會聚集在一個車站內(nèi)。當(dāng)交通恢復(fù)時，為了修補這個漏洞，列車以盡可能低的間距出發(fā)。這種模式稱為充分利用鐵路區(qū)段的承載力的模式。 因此，在設(shè)計牽引網(wǎng)線的加熱階段應(yīng)檢查兩個條件： ﹡復(fù)線區(qū)段分開供電 ﹡火車 交通的列車間的最小時間間隔 顯然，當(dāng)單邊供電方案實施時，兩個相鄰鐵路變電站的電流會大幅上升。然而，這些電流應(yīng)該不可能達到最高限額，否則，牽引線有可能由于機械耐久性的原因而爆裂。 增加牽引網(wǎng)的工作電流不僅使得供電系統(tǒng)的工作條件變復(fù)雜，而且會對靠近鐵路的通信線造成很高的電磁波影響。當(dāng)然，電壓損失也增加了。有道理假定牽引網(wǎng)的最小電壓水平會在停掉的變電站附近出現(xiàn)（在供電地帶的末端）。 無節(jié)制的下降電壓水平，可導(dǎo)致火車斷線。因此，尤為重要的是要預(yù)測在故障模式下供電系統(tǒng)如何操作。故障模式不能撐的太長（通常需要長達幾個小 時）。限制區(qū)段內(nèi)的列車數(shù)量和增加列車之間的時間間隔就很有可能了。 用一種計算每一個區(qū)段輪廓的模型就可能研究每一個單獨的變電站的故障模式。這種模型計算牽引網(wǎng)的電壓水平和沿著牽引網(wǎng)的電流。 19 也有可能改變火車的速度和 ? 列火車的時間間隔。在仿真中，這種模型計算每一列電氣化機車的的電壓并且選擇最小值。接著這個最小值與允許的絕對最小值進行比較，如果電壓太低，那么時間間隔就可以以分鐘為單位進行增加： 11 ???? ?ii （ 1） 然后啟動模型模擬。通過列車間的時間間隔來逐步優(yōu)化列車的效益，當(dāng)然這種時間間隔對固定的列車速度是最小限度能接受的。 另一個結(jié)果是關(guān)于所有變電站區(qū)的一系列的電流（精度到 km3 ）。這些電流可以用來計算對鄰近通信線路的電磁影響。 模型算法 模型在一個網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中運行。所有來自專家的關(guān)于區(qū)段的數(shù)據(jù)已經(jīng)被組 成一塊放在瀏覽器上，上述的公示和方法也放在上面。首先，用戶從一個預(yù)定列表區(qū)中選擇對 應(yīng)用程序來所數(shù)據(jù)可以用的變電所區(qū)段。這一選擇決定所有列車電流和中間站的位置。然后，有可能提供額外的輸入數(shù)據(jù)：固定的列車速度，選擇列車數(shù)，列車間的最小時間間隔，牽引網(wǎng)類型，其阻抗，位移間隔等等。檢查數(shù)據(jù)的有效性，然后開始仿真過程。用肉眼觀察每一步。每一時刻都計算著瞬間的摘錄：每一變電站的電流和確定、保存每一機車的電壓，并且將這電壓與允許范圍內(nèi)的電壓進行比較。 當(dāng)最后一班火車離開變電站地帶而且不再有列車等待著進入時，仿真結(jié)束。所有仿真的結(jié)果，例如：最大電壓損失、最大電流和符合所有條件的列車的時間間隔，都顯示出來。 20 這就是為了盡可能簡單的構(gòu)造的模型仿真的工作模式。我們已經(jīng)處理更多、較復(fù)雜的實際生活的情形，例如，把雙軌并單軌區(qū)，有兩種以上不同種類的列成等等。 3 結(jié)論 已經(jīng)指出為何及何時要預(yù)測鐵路供電系統(tǒng)的不同運行模式。在設(shè)計系統(tǒng)時預(yù)計正常工作模式是必要的（當(dāng)時設(shè)計電氣化鐵路系統(tǒng)時）。在鐵路變電站不工作的情況下，預(yù)測故障模式對于不工作的鐵路交通管理來說是很有必要的。 做出可以計算區(qū)段總體的模型的原理已經(jīng)被證實。一個慮及鐵路供電系統(tǒng)可靠性的工作的計算機應(yīng)用程序已經(jīng)實現(xiàn)。這項研究已被應(yīng)用于幾大電氣化項目。該研究還被羅斯托夫州立交通通訊大學(xué)用于教育當(dāng)中。