На сегодняшний день Узбекистан является связующим звеном между Востоком и Западом, поэтому строительство новых транспортных коммуникаций (в частности, железнодорожных) в республике весьма актуально.
Республика Узбекистан, одно из пяти государств Центральной Азии, расположена большей своей частью в Туранской низменности. На северо-востоке и юге республики раскинулись отроги Тян-Шаня и Гиссаро-Алая. Население республики — около 25 миллионов человек, площадь 447,4 тысячи кв.км. Столица — Ташкент.
Сегодняшний Узбекистан — это государство, идущее по пути рыночных преобразований, имеющее развитое сельское хозяйство и мощный промышленный потенциал. Наряду с основной сельскохозяйственной культурой — хлопком, производство которого превышает ежегодно 4 миллиона тонн, — республика получает богатые урожаи зерновых, бахчевых культур, овощей, фруктов, лечебных трав. Приоритетные направления развития промышленности — это металлургическая, химическая, машиностроительная, нефтегазовая, авиационная, электротехническая, радиоэлектронная, хлопкоочистительная и автомобилестроительная [26].
За прошедший период проложены новые железнодорожные линии, протяженность которых тысячи километров, налажено движение скорых поездов «И^бШи», «8Ьагц» и по маршрутам Ташкент-Самарканд,.
Ташкент-Бухара, Ташке нт-Карши. Ташкентский центральный железнодорожный вокзал и вокзалы других городов реконструированы и отремонтированы, построены новые вокзалы. В поездах международного и местных направлений предоставляется качественный сервис.
Одной и приоритетных задач стало обновление парка локомотивов и организации высокоскоростного движения. Одним из первых шагов стало заключение контракта с CSR Zhuzhou Electric Locomotive СО., LTD (ZELC) (Чуджоуский электровозостроительный завод) на поставку 12 электровозов серии «Узбекистан — UTY-1» в 2003 году. Затем после успешного эксплуатирования электровозов первой серии, был заключен новый контракт на поставку электровозов серии «Узбекистон-ШТ-2».
Реализация нового проекта по высокоскоростному движению началась в соответствии с договоренностью, достигнутой в ходе визита Президента Ислама Каримова в Испанию в 2009 году. В рамках исполнения этих договоренностей между ГАЖК «Узбекистан темир йуллари» и испанской компанией «Patentes Talgo S.L.» был подписан Меморандум о взаимном сотрудничестве и достигнуто соглашение о закупке в Испании высокоскоростных пассажирских электропоездов Talgo 250[26].
Для обеспечения высокоскоростного движения была сделана реконструкция нового скоростного участка Ташкент — Самарканд.
Объединяет все типы нового подвижного состава использование асинхронных тяговых двигателей. Преимуществ у такого тягового двигателя много, но регулирование имеет ряд особенностей, один из которых — сложная система управления и преобразователи на современных полупроводниковых элементах. Поэтому изучение и разработка способов регулирования тяговых двигателей становится актуальной задачей.
Цель работы: проанализировать эффективность применения электровозов с четырехквадрантным преобразователем на железных дорогах Узбекистана.
Для достижения поставленной задачи необходимо решить следующие задачи:
— разработать модель цепи четырехквадрантного преобразователя.
— выполнить анализ тягово-энергетических характеристик на новом участке с крутыми подъемами и спусками для электровозов «УзбекистанШТ-1», «Узбекистан — ШТ-2» с высоким коэффициентом мощности, а также с электровозом ВЛбОк с грузовым и пассажирским составом.
— дать предложения по выбору электровоза в этих условиях.
ОБЪЕКТ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.
Объектом диссертационного исследования являются электровозы серий «Узбекистан — ШТ-1», «Узбекистон-ШТ-2» с асинхронными тяговыми двигателями.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Предметом исследования является система управления четырехквадрантным преобразователем с регулируемым коэффициентом мощности.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
Моделирование с программной среде МаЙЬаЬ, и тяговые расчеты на программном продукте КОРТЭС.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА Оценка влияния особенностей четырехквадрантного преобразователя на тягово-энергетические показатели электровозов серии «Узбекистон-ШТ-1 «Узбекистон-ШТ- 2.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.
1 .Даны оценки энергетических показателей при использовании на участке Тукимачи — Ангрен электровозов с 4преобразователем.
2. Разработаны рекомендации по применению грузопассажирского электровоза «Узбекистан — ШТ-Г для осуществления как пассажирских так и грузовых перевозок на рассмотренном участке.
ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ подтверждается сравнением результатов расчета расхода энергии с данными опытной эксплуатации на участке ТукимачиАнгрен.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.
В течении всего периода этапы и результаты работы диссертационной работы докладывались: на неделе науки, заседаниях кафедры «Электрическая тяга», конференция «Современные технологии транспорта». ПГУПС, 2009 год.
ПУБЛИКАЦИИ.
По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы, из них две в издании, рекомендованном ВАК по специальности 05.22.07- подвижной состав железных дорог, тяга поездов, электрификация.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ.
Диссертация состоит из введения, трех глав, списка литературы из 29 наименований, заключения и приложений. Работа содержит 101 страницы основного текста, 39 рисунков, 15 таблиц.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ.
1. Для повышения эффективности электроподвижного состава целесообразно использовать новые решения по системам управления электроподвижного состава, разработанные фирмой Siemens, использующие асинхронные тяговые двигатели, преобразователи на тиристорах GTO и транзисторах IGBT, в частности 4q-S преобразователи. В связи с этим на основе тендера было принято решение заказать электровозы на китайском электровозостроительном заводе (город Чуджоу) по проекту фирмы Siemens.
2. Преобразователь 4q-S позволяет использовать рекуперативное торможение. В данной работе наряду с регулированием частоты и напряжения на асинхронном тяговом двигателе, исследовано регулирование коэффициента мощности нового электровоза. Исследуя преобразователь 4q-S, были учтены разработки, выполненные в МИИТе д.т.н. Литовченко В. В.
3. Результаты тягового расчета показали, что за счет рекуперативного торможения на крутых спусках горных участков закупленные электровозы могут обеспечить снижение расхода электроэнергии грузовыми поездами на 5060%. Этому способствует то, что грузовые поезда с массой 2268 т. на этом участке идут на спуск, а на подъем идут составы с массой 2188 т. По данным железной дороги Узбекистана, в 2010 г. на данном участке перевозились составы массой 1800−2000 т. в обоих направлениях. Расчетные данные расхода электроэнергии расходятся с данными дороги о расходе на этом участке на 9−15%.
4. Применение пассажирского электровоза не дает заметного снижения времени хода и расхода энергии. Поэтому для данного конкретного участка целесообразно применять грузопассажирский электровоз для всех видов перевозок, что позволит упростить организацию эксплуатации электровозов.
