Details

Объектом исследования является процесс управления движением поездов на железнодорожных линиях с учетом требований энергоэффективности, надежности и безопасности движения. Цель работы состоит в исследовании методов энергосберегающего управления движением поездов с применением технологии автоматической диспетчеризации перевозочного процесса. В работе рассмотрены современные системы управления движением поездов, методы разделения поездов, диспетчерское управление, график движения, а также методы энергосберегающего вождения с учетом тяговых характеристик, сопротивления движению и отказов технических средств инфраструктуры. Разработана архитектура системы управления движением поездов, включающая автоматического диспетчера и систему стационарного мониторинга инфраструктурных объектов. В среде MATLAB выполнено моделирование типовых поездных ситуаций, включая встречный разъезд поездов на однопутном участке и движение при ограничении скорости. По результатам моделирования установлено, что замена полной остановки предварительным снижением скорости до 25 м/с позволяет уменьшить энергетические затраты с 339,20 МДж до 105,16 МДж. Абсолютная экономия составляет 234,04 МДж, или около 65,01 кВт·ч на один расчетный случай. Коэффициент энергосбережения достигает примерно 69,00 %. Выполнена технико-экономическая оценка предлагаемого решения. Показано, что автоматический диспетчер может использоваться для выбора допустимой энергосберегающей стратегии движения без нарушения требований безопасности. Область применения результатов работы — системы диспетчерского управления движением поездов и задачи повышения энергоэффективности железнодорожных перевозок.

The object of the research is the process of train movement control on railway lines, taking into account the requirements of energy efficiency, reliability, and traffic safety. The purpose of the work is to study methods of energy-saving train movement control using the technology of automatic dispatching of the transportation process. The work examines modern train movement control systems, train separation methods, dispatching control, train schedules, as well as methods of energy-saving train operation considering traction characteristics, motion resistance, and failures of infrastructure technical equipment. An architecture of the train movement control system has been developed, including an automatic dispatcher and a stationary monitoring system for infrastructure objects. MATLAB modeling of typical train operation scenarios was carried out, including the crossing of trains on a single-track section and train movement under speed restrictions. According to the modeling results, replacing a complete stop with a preliminary speed reduction to 25 m/s makes it possible to reduce energy consumption from 339.20 MJ to 105.16 MJ. The absolute energy saving is 234.04 MJ, or approximately 65.01 kWh per one calculated case. The energy-saving coefficient reaches approximately 69.00%. A technical and economic evaluation of the proposed solution was carried out. It is shown that the automatic dispatcher can be used to select an admissible energy-saving train movement strategy without violating traffic safety requirements. The application area of the research results includes train dispatching control systems and tasks related to improving the energy efficiency of railway transportation.