Влияние составности поездов на характер воздействия факторов, влияющих на энергопотребление

В настоящее время разработка технических и пооперационных норм удельного расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов, эксплуатируемых на железных дорогах Российской Федерации и стран СНГ, ведется методами, разработанными еще в 60-е гг. ХХ века. Использование при расчете норм современных методов интеллектуального анализа данных предполагает предварительное исследование и выбор факторов, оказывающих значительное влияние на величину расхода топливно-энергетических ресурсов.

Настоящее исследование направлено на выявление различий в характере воздействия показателей использования локомотивов, таких как участковая и техническая скорость, масса состава, нагрузка на ось, на величину удельного расхода электроэнергии на тягу поездов для различных типов железнодорожного грузового подвижного состава. Особое внимание в статье уделяется определению характера влияния факторов на удельный расход электроэнергии контейнерных поездов.

В работе нашли применение метод статистической обработки данных Стьюдента, используемый для определения однородности исследуемых выборок, и метод корреляционного анализа Пирсона в части определения коэффициентов корреляции между удельным расходом электроэнергии на тягу поездов и факторами, предположительно влияющими на величину этого расхода. Регрессионные модели, описывающие зависимость удельного расхода электроэнергии на тягу поездов от рассматриваемых влияющих факторов, построены с использованием метода множественной линейной регрессии.

Статья содержит результаты проверки однородности исследуемых выборок удельного расхода электроэнергии в виде значений t-критерия Стьюдента, диаграммы рассеяния величины удельного расхода электроэнергии в зависимости от величины влияющих факторов, описание величин рассчитанных коэффициентов корреляции для каждой исследуемой группы грузовых поездов. Уделяется внимание возможным причинам различия в характере и степени воздействия факторов для разных типов грузового подвижного состава.

Проведенное исследование аргументирует необходимость разработки методики нормирования расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов, позволяющей учесть влияние составности поездов с использованием современных методов анализа данных.

1. Ren Junhua, Zhang Qing, Liu Feng. Analysis of factors affecting traction energy consumption of electric multiple unit trains based on data mining. Journal of Cleaner Production, 2020, Vol. 262, 121374. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121374.

2. Fischer, S. Traction energy consumption of electric locomotives and electric multiple units at speed restrictions. Acta Techica Jaurinensis, 2015, Vol. 8, Iss. 3, pp. 240–256, DOI: https://doi.org/10.14513/actatechjaur.v8.n3.3.

3. Kampczyk, A., Gamon, W., Gawlak, K. Integration of Traction Electricity Consumption Determinants with Route Geometry and Vehicle Characteristics. Energies, 2023, Vol. 16, 2689. DOI: https://doi.org/10.3390/en16062689.

4. Pan Deng, Chen Zejun, Mei Meng. Energy efficiency emergence of high-speed train operation and systematic solutions for energy efficiency improvement. SN Applied Sciences, 2020, Vol. 2, article number 875. DOI: https://doi.org/10.1007/s42452-020-2692-5.

5. Lukaszewicz, P. Running resistance–results and analysis of full-scale tests with passenger and freight trains in Sweden. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 2007, Vol. 221, Iss. 2, pp. 183–193. DOI: 10.1243/0954409JRRT89.

6. Рожков А. В., Суюнбаев Ш. М., Салфетников В. В., Балабаев О. Т., Нартов М. А. Определение дополнительного сопротивления движению поезда от элементов профиля железнодорожных подъездных путей промышленных предприятий // Труды университета. – 2022. – № 2 (87). – С. 211–216. DOI: 10.52209/1609-1825_2022_2_211.

7. Boschetti, G., Mariscotti, A. The Parameters of Motion Mechanical Equations as a Source of Uncertainty for Traction Systems Simulation. XX IMEKO World Congress, 2012, Busan, South Korea. [Электронный ресурс]: https://www.researchgate.net/publication/265843501_The_parameters_of_motion_mechanical_equations_as_a_source_of_uncertainty_for_traction_systems_simulation. Доступ 19.01.2024.

8. Rochard, B., Schmid, F. A review of methods to measure and calculate train resistances. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 2000, Vol. 214, Iss. 4, pp. 185–199. DOI: 10.1243/0954409001531306.

9. Сидорова Н. Н. Определение энергозатрат на неплановые остановки // Мир транспорта. – 2013. – Т. 11. – № 4 (48). – С. 48–51. EDN: PZREOZ.

10. Черемисин В. Т., Незевак В. Л., Саркенов С. С. Влияние тяговой нагрузки на электропотребление в системе тягового электроснабжения на участках с горным профилем пути // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2019. – № 1 (73). – С. 112–118. EDN: ZBKLKP.

11. Медлин Р. Я., Сидорова Е. А. Нормирование расхода энергоресурсов // Электрическая и тепловозная тяга. – 1989. – № 2. – С. 4.

12. Бакланов А. А., Доманов К. И., Есин Н. В. [и др.] Классификация факторов, влияющих на расход электроэнергии электроподвижным составом // Инновационный транспорт. – 2020. – № 4 (38). – С. 61–66. DOI: 10.20291/2311-164X-2020-4-61-66.

13. Шкурин К. М. Исследование влияния массы грузовых поездов на их участковую скорость // Вестник Белорусского государственного университета транспорта: наука и транспорт. – 2018. – № 1 (36). – С. 70–72. EDN: YWIHYD.

14. Исаев И. П., Сидорова Н. Н., Феоктистов В. П. Нормирование расхода энергии в грузовом движении на основе статистических методов // Железнодорожный транспорт. Серия: Локомотивы и локомотивное хозяйство. – 1988. – Вып. 5. – С. 1–15.

15. Сидорова Н. Н. Анализ энергоемкости перевозочного процесса в электрической тяге на основе многофакторной модели. // Вестник МИИТ. Научно-технический журнал. – 2000. – Вып. 5. – С. 23–27.

16. Гмурман В. Теория вероятностей и математическая статистика. – М.: Высшая школа, 1977. – 429 с.

17. Орлов А. И. Проверка статистической гипотезы однородности математических ожиданий двух независимых выборок: критерий Крамера-Уэлча вместо критерия Стьюдента // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2015. – № 110 (06). – С. 197–218. [Электронный ресурс]: https://orlovs.pp.ru/work/901–1000/954%20Критерий%20Крамера-Уэлча.pdf. Доступ 19.01.2024.

18. Большев Л. Н., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики. – М.: Наука, 1965. – 464 с.

19. Бакланов А. А. Влияние скорости движения на энергозатраты грузовых поездов // Известия Транссиба. – 2018. – № 1 (33). – С. 2–12. EDN: XQXUWT.

20. Вильгельм А. С., Иванченко В. И., Комяков А. А., Штраухман А. А. Определение оптимальных значений эксплуатационных показателей электроподвижного состава по критерию энергоэффективности // Известия Транссиба. – 2021. – № 4 (48). – С. 85–96. [Электронный ресурс]: http://izvestia-transsiba.ru/images/journal_pdf/2021–4(48).pdf [полный текст выпуска]. Доступ 19.01.2024.