【導讀】Zaytseva,.;Zaytsev,.parameters.alwaysremainhigh.section.fed.

　　

【正文】 大火車牽引網絡的負荷。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）。這一切片使得復線牽引網間電流平衡。這樣可以減少電壓和功率的損失；因此，這種切片應被普遍采用。 圖 1：復線區(qū)段主要供電方案 14 圖 2：復線分開供電 當一個切片走低后（或關掉），這個方案更像圖 2 所示的分開供電的形式。我們已經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，就可以預知供電系統(tǒng)的工作條件 2） 這個模型應該有直接對應的真實的鐵路區(qū)段，并應模擬其特點，越準確越好。 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）。 自由當列車明細表不明的時候，這些方法才被用于設計鐵路區(qū)段供電系統(tǒng)的設計。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生 15 （所謂的矩圖表）。這個矩圖表是有所 有列車的坐標組成的，以及他們消耗的電流。 當條件得到滿足時，后一組方法給出更精確的結果。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）。 當然如果用手工來完成的話，顯然如此計算可能構成重大的負擔，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）和列車的負載。當然，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)應該由工作模 式來確定： ﹡最大牽引網電流 ﹡最大電壓損失 牽引網電流不應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)俄羅斯標準，如果牽引網電壓是 ，對火車的最小可能電壓是 21kv（即虧損電壓不能超過 650kv） 關于設計階段的類型和牽引網直徑是根據(jù)以下三個標準來確定的： ﹡耗費 ﹡最大牽引網電流 ﹡最大電壓損失 從牽引網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荷。 應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，這應該予以考慮。 當然，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過結果彼此的時刻 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 雜。主要目標是再不能讓故障模式成為緊急模式。最復雜地是在交流系統(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：當一邊鐵路變電所不能供電所切換到單邊供電 當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。當交通恢復時，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，在設計牽引網線的加熱階段應檢查兩個條件： ﹡復線區(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。 增加牽引網的工作電流不僅使得供電系統(tǒng)的工作條件變復雜，而且會對靠近鐵路的通信線造成很高的電磁波影響。當然，電壓損失也增加了。有道理假定牽引網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，可導致火車斷線。因此，尤為重要的是要預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的電壓水平和沿著牽引網的電流。 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。 另一個結果是關于所有變電站區(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 模型在一個網絡瀏覽器中運行。所有來自專家的關于區(qū)段的數(shù)據(jù)已經被組 成一塊放在瀏覽器上，上述的公示和方法也放在上面。首先，用戶從一個預定列表區(qū)中選擇對 應用程序來所數(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的電壓進行比較。 當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，仿真結束。所有仿真的結果，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造的模型仿真的工作模式。我們已經處理更多、較復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 結論 已經指出為何及何時要預測鐵路供電系統(tǒng)的不同運行模式。在設計系統(tǒng)時預計正常工作模式是必要的（當時設計電氣化鐵路系統(tǒng)時）。在鐵路變電站不工作的情況下，預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用程序已經實現(xiàn)。這項研究已被應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用于教育當中。