Некоторые особенности моделирования электропотребления технологического процесса среднего ремонта электровозов

а) вести учет за использованием энергоресурсов всеми подразделениями предприятия;

б) определять долю удельных затрат энергоресурсов в стоимости выпускаемой продукции;

в) выявлять участки с повышенным расходом энергоносителей;

г) сократить общий расход энергоресурсов за счет их экономии структурными подразделениями предприятия.

Благодаря применению технологии МюгоЬАМ удалось построить систему без использования микропроцессорных приборов, что приводит к резкому снижению стоимости компонентов системы и системы в целом. Система позволяет измерять количество тепловой энергии в локальных объектах без применения дорогостоящих теплосчетчиков, характеризуется невысокой стоимостью изготовления и настройки ее элементов. Экономию затрат предполагает и простота технического обслуживания.

По данной системе имеются положительные решения Госэнергонадзора РФ, Госстроя РФ, РЭК по Омской области и других организаций.

1. Пат. 2138029 Российская Федерация, МПК 6 G 01 К 17/08. Способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла [Текст]/ Казачков В. С.; заявитель и патентообладатель Казачков Владимир Семенович. -№ 98110982/28; заявл. 09.06.1998, опубл. 20.09.1999, Бюл. № 26.- 4c.: 1 ил.

УДК 658.26:656.2:519:673

Д. В. Пашков, А. В. Пономарев

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СРЕДНЕГО РЕМОНТА ЭЛЕКТРОВОЗОВ

В статье рассматриваются некоторые особенности моделирования электропотребления технологического процесса. В качестве примера взят технологический процесс среднего ремонта электровозов в локомотивных ремонтных депо. Рассмотрен алгоритм построения имитационных моделей, адаптированный к описанию технологических процессов ремонта подвижного состава.

Железнодорожный транспорт является одним из наиболее энергоемких потребителей, на осуществление деятельности которого ежегодно расходуется около пяти процентов вырабатываемой в стране электрической энергии. Согласно «Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 г.» [1] одним из главных общетранспортных ориентиров является повышение производительности и рентабельности транспортных систем. Выявление случаев нерационального использования электрической энергии открывает широкие возможности по повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов.

Одним из важнейших условий обеспечения эффективного использования электрической энергии является соблюдение удельных норм ее расхода на выпуск единицы продукции, которыми в настоящее время большинство структурных подразделений железнодорожного транспорта не располагают. Имеющиеся удельные нормы получены на основании фактических данных об электропотреблении и не позволяют достоверно учесть планируемые изменения в организации производства.

^ ИЗВЕСТИЯ Транссиба 65

Действующая на сети железных дорог «Методика анализа и планирования расхода электрической энергии на нетяговые нужды в ОАО «РЖД» использует данные об электропотреблении за прошедший период и принята на переходный период, к концу которого должны быть разработаны методы получения обоснованных удельных норм ее расхода на выпуск единицы продукции на основе характеристик и режимов работы потребителей электрической энергии. Аналогичная ситуация сложилась и с нормированием расхода электрической энергии на технологические процессы (ТП) ремонта подвижного состава.

Важнейшей задачей текущего периода является создание метода, позволяющего априорно определять расход электрической энергии на ТП ремонта подвижного состава; выполнять оценку эффективности внедрения новых технологий; выявлять участки ТП с повышенными потерями электрической энергии; определять эффективность управляющих воздействий по снижению энергоемкости основных ТП; проводить оценку эффективности мероприятий по получению графика нагрузки, приближенного к равномерному, как по структурным подразделениям, так и по конкретным ТП.

Решить поставленные задачи можно с помощью метода априорной оценки расхода электрической энергии на технологические процессы ремонта подвижного состава, в основе которого лежит использование дискретно-событийного имитационного моделирования. Подробно этот метод рассмотрен в работе [2]. Данный метод позволяет априорно определять предельно допустимое потребление и получать удельные нормы расхода электрической энергии на выпуск единицы продукции в рамках существующей организации производства.

В основе метода лежит определение расхода электрической энергии на основании статистических экспериментов с имитационной моделью рассматриваемого ТП ремонта подвижного состава. При моделировании крупных технологических процессов ремонта подвижного состава можно выделить некоторые особенности моделирования процесса электропотребления.

Общий подход и последовательность действий, которые надо предпринять для создания модели, описываются алгоритмом, графическая схема которого изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общий алгоритм построения имитационных моделей

66 ИЗВЕСТИ* Тра нссиба *3.

С учетом специфики моделируемого объекта существующий алгоритм построения имитационных моделей можно адаптировать к описанию ТП ремонта подвижного состава.

Выбор структуры модели предполагает определение состава динамических и статических объектов; определение связей, обеспечивающих взаимодействие рассмотренных объектов; построение на основе полученных данных структурно-алгоритмической модели.

Этот алгоритм является общим для построения имитационных моделей любых объектов. Дальнейшая детализация пунктов не производится, так как она уникальна для каждой конкретной задачи. Однако конкретизация объекта исследования и целей, для достижения которых решено использовать имитационное моделирование, позволяет адаптировать данный алгоритм под поставленные задачи. В частности, при моделировании ТП ремонта подвижного состава для получения адекватного описания процесса электропотребления данный алгоритм может быть модифицирован следующим образом.

Блоки «получение общих сведений об объекте исследования» и «выбор структуры модели» предполагают выполнение следующих действий:

- составление перечня технологических операций;

- формирование карты обслуживаемых единиц;

- описание внутренних структурных, логических и транспортных связей;

- построение структурно-алгоритмической модели.

Исходными данными в этом случае являются выбранный уровень агрегатного описания, поставленная задача моделирования и описание ТП (технологическая карта с указанием местных особенностей). Для формирования карты обслуживаемых единиц могут быть использованы журналы выполненных работ и другая отчетная информация, на основе которой впоследствии определяются характеристики технологических операций.

Необходимыми для моделирования данными являются характеристики технологических операций, позволяющие описать процесс электропотребления на каждой из них (например, продолжительность и вероятность выполнения технологической операции, режимы работы используемого электрооборудования) или учесть результат их выполнения, если он оказывает влияние на выполнение других технологических операций (например, результат дефектоскопии, внешнего осмотра).

В существующей методологии имитационного моделирования нет определенного, фиксированного подхода к подтверждению адекватности. Наибольшее распространение имеет проверка выборок откликов модели и исследуемой системы на равенство генеральных средних и дисперсий.

При моделировании ТП ремонта подвижного состава предложено использовать трехуровневую проверку адекватности модели.

Первый уровень - это проверка структурно-алгоритмической модели на корректность отображения ТП ремонта подвижного состава. Эта проверка осуществляется экспертной оценкой соответствующих специалистов: технологов и мастеров соответствующих цехов.

Вторым уровнем проверки является оценка разработчиком корректности построенной модели. На этом этапе проверяется отсутствие ошибок в работе модели и правильно ли она отображает позиции структурно-алгоритмической модели.

Третий уровень - подтверждение адекватности на основании выбранного критерия. Это подтверждение должно проводиться на основании проверки репрезентативных выборок откликов модели и исследуемой системы на однородность, что позволяет сделать непараметрический критерий однородности типа (в Лемана-Розенблатта.

№ 3(3) 2010

ИЗВЕСТИЯ Транссиба

67

Наличие ошибок, выявленных на первом уровне проверки адекватности, требует повторного исследования ТП и корректировки структурно-алгоритмической модели. Ошибки, выявленные на втором уровне, устраняются путем отладки работы модели самим разработчиком. Если модель не проходит третий уровень проверки адекватности (подтверждение), то целесообразным является переход к повторной проверке первого уровня с целью выявления причин расхождения фактических и полученных от модели данных и осуществления возможной корректировки структурно-алгоритмической модели.

Адаптированный к описанию ТП ремонта подвижного состава алгоритм построения имитационных моделей изображен на рисунке 2.

Уровень агрегатного описания; Задача моделирования; Технологические карты; Действующий технологический процесс

Составление перечня технологических операций

Формирование карты обслуживаемых единиц

Описание структурных, логических,

транспортных связей +

Построение структурно-алгоритмической модели

Изучение характеристик технологических операций

Журналы выполненных работ; Отчетная информация;

Моделирование технологических операций

(определение коэффициентов модели) - -

Построение имитационной модели

нет

Проведение статистических экспериментов

нет

Рисунок 2 - Алгоритм построения имитационной модели, адаптированный к описанию ТП

ремонта подвижного состава

Рассмотрим некоторые особенности применения данного алгоритма для моделирования электропотребления ТП ремонта подвижного состава. В качестве объекта моделирования возьмем ТП среднего ремонта электровозов, осуществляемый в условиях локомотивного ремонтного депо.

68 ИЗВЕСТИ* Тра нссиба *3.

Средний ремонт электровозов предполагает восстановление эксплуатационных характеристик, полное или частичное восстановление ресурса основных узлов и агрегатов, замену и ремонт изношенных, неисправных деталей, узлов и агрегатов локомотивов, частичную замену трубопроводов, кабелей, проводов и оборудования с выработанным ресурсом [3].

При построении любой имитационной модели важно правильно выбрать уровень детализации описания исходя из поставленных перед исследователем задач. Технологический процесс среднего ремонта электровозов имеет сложную структуру и включает в себя множество технологических операций. Однако моделирование всех технологических операций не является целесообразным.

Поставленная задача моделирования электроэнергетической составляющей технологического процесса позволяет перейти к укрупненным технологическим операциям, поскольку большая часть проводимых работ не требуют затрат электроэнергии, а результат их выполнения практически не влияет на расход электроэнергии на других позициях.

Пример укрупненной структурно-алгоритмической модели для ТП среднего ремонта электровозов приведен нарисунке 3, где приняты следующие обозначения:

заштрихованные кружки в левой части модели: позиции разборки основных узлов, демонтажа и мойки оборудования;

черные кружки в центральной части модели: позиции дефектоскопии, браковки, ремонта, замены, испытания оборудования;

белые кружки в правой части модели: позиции монтажа оборудования и сборки основных узлов, регулировка и финальные испытания работы основных узлов.

Рисунок 3 - Структурно-алгоритмическая модель ТП среднего ремонта электровозов

Данной структурно-алгоритмической модели соответствует пооперационный перечень укрупненных работ, представленный в таблице.

ИЗВЕСТИЯ Транссиба 69

Перечень укрупненных технологических операций среднего ремонта электровоза ВЛ10

Номер технологической операции Наименование работ Цех

0 Заезд в депо «Среднего ремонта»

1 Подготовка электровоза к подъему кузова «Среднего ремонта»

2 Выкатка секции «Среднего ремонта»

3 Отсоединение тележек «Среднего ремонта»

4 Подъем секции «Среднего ремонта»

5 Выкатка тележек «Среднего ремонта»

6 Опускание секции «Среднего ремонта»

88 Выезд электровоза БПР

На основе полученной структурно-алгоритмической модели выполняется построение имитационной модели в терминах выбранного языка имитационного моделирования. Причем в зависимости от сложности укрупненной технологической операции следует выбирать и уровень детализации ее описания. Для некоторых позиций описание может представлять собой отдельную большую программу, а некоторые позиции могут быть описаны одним блоком (например, технологическая операция «подъем секции», которая предусматривает работу домкратов в течение фиксированного промежутка времени).

Применение многократного запуска имитационной модели с входными параметрами, отражающими местные условия работы, и последующей статистической обработки выборки откликов позволяет получать интервальные оценки норм расхода электрической энергии. Такой подход отражает реальный ТП, учитывающий различные штатные отклонения в процессе электропотребления. Например, к таким отклонениям можно отнести повышенный процент установления дефектов изделий и, как следствие, повышение уровня электропотребления на позициях устранения дефектов. Существенным плюсом предлагаемого метода является также возможность нормирования расхода электроэнергии на ремонт различных серий электровозов, за счет изменения структурно-алгоритмической модели ТП и номенклатуры производимых работ.

Список литературы

1. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 г. Утв. распоряжением Правительства Российской Федерации № 1734-р от 22.11.2008 г.

2. Пономарев, А. В. Метод априорной оценки расхода электрической энергии на технологические процессы ремонта подвижного состава [Текст] / А. В. Пономарев // Известия Транссиба. Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2010. - № 1(1). - С. 66 - 73.

3. Находкин, В. М. Технология ремонта ТПС [Текст] / В. М. Находкин. - М.: Транспорт, 1998. - 461 с.

УДК 621.316

С. Ю.Ушаков, В. И. Гутников, А. Н. Ларин

ПРОБЛЕМА ОРГАНИЗАЦИИ ДОСТОВЕРНОГО УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В «ГОРЯЧЕМ» ПРОСТОЕ ЛОКОМОТИВОВ ПРИ ДЕПО И ЕЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ПРИЧАСТНЫМ БИЗНЕС-ЕДИНИЦАМ

В статье представлены экспериментальные исследования расхода электрической энергии на электровозах в «горячем» простое при депо и способ разделения его по причастным бизнес-единицам.

70 ИЗВЕСТИЯI Транссиба ^ )