vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2023_4_184vrgup-182Research ArticleТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERING ON TRANSPORTПрименение вероятностного подхода для формирования графика электротяговой нагрузки при имитационном моделировании системы тягового электроснабженияApplication of a probabilistic approach for the formation of an electric traction load graph in the simulation of a traction power supply systemКомяковА. А.KomyakovA. A.

Комяков Александр Анатольевич, кафедра «Теоретическая электротехника», доктор технических наук, доцент

Komyakov Aleksander Anatolievich, Chair «Theoretical Electrical Engineering», Doctor of Engineering Sciences,Associate Professor

tskom@mail.ruКомяковаТ. В.KomyakovaT. V.

Комякова Татьяна Владимировна, кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта», кандидат технических наук, доцент,проректор по учебной работе

Komyakova Tatiana Vladimirovna, Chair «Power Supply of Railway Transport», Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Vice-Rector for Academic Affairs

t_komyakova@mail.ruШкуловА. И.ShkulovA. I.

Шкулов Андрей Иванович, кафедра «Теоретическая электротехника», аспирант

Shkulov Andrey Ivanovich, Chair «Theoretical Electrical Engineering», Postgraduate Student

shkulov.ai@gmail.comОмский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)Omsk State Transport University (OSTU)20233012202304184192Copyright © Комяков А.А., Комякова Т.В., Шкулов А.И., 20232023Комяков А.А., Комякова Т.В., Шкулов А.И.Komyakov A.A., Komyakova T.V., Shkulov A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/182

Рассмотрены вопросы применения вероятностного подхода для формирования графика электротяговой нагрузки при имитационном моделировании системы тягового электроснабжения. В качестве базового выбран метод, основанный на применении универсальной выравнивающей функции на основе гамма-распределения. Оценка эффективности аппроксимации выполнена с применением критерия Колмогорова. Показано, что для задания тяговой нагрузки единичного поезда на участках со сравнительно простым профилем пути возможно использование указанного метода с параметрами гамма-распределения, определяемыми через коэффициент эффективности тока нагрузки. На основе авторской модели в программном комплексе SimInTech выполнено двухвариантное имитационное моделирование системы тягового электроснабжения для фактического и вероятностного графика тяговой нагрузки. Это позволяет говорить о том, что вероятностный график может быть применен вместо реального графика для определения расхода и потерь электроэнергии в тяговой сети. Показаны границы применения указанного метода. Установлено, что для тяговой нагрузки фидеров контактной сети требуется корректировка параметров гамма-распределения на основе итерационных методов расчета. 

The paper deals with the application of a probabilistic approach for the formation of an electric traction load graph in the simulation modeling of a traction power supply system. The method based on the application of a universal leveling function based on the gamma distribution is chosen as the basic one. The estimation of the approximation efficiency was performed using the Kolmogorov criterion. It is shown that to set the traction load of a single train on sections with a relatively simple track profile, it is possible to use the specified method with gamma distribution parameters determined through the load current efficiency coefficient. Based on the author's model, a two-variant simulation of the traction power supply system for the actual and probabilistic traction load schedule was performed in the SimInTech software package; at the same time, almost identical results were obtained. This allows us to say that a probabilistic graph can be used instead of a real graph to determine the consumption and loss of electricity in the electric traction network. The application of this method is shown. it is deemed that the traction load of the feeders of the contact network requires correction of the parameters of the gamma distribution based on iterative calculation methods. 

система тягового электроснабженияимитационное моделированиетяговая нагрузкагамма-распределениепотери электроэнергииtraction power supply systemsimulation modelingtraction loadgamma distributionpower lossesReferencesЗакарюкин, В. П. Параметрическая идентификация систем тягового электроснабжения 2×25 кВ / В. П. Закарюкин, А. В. Крюков, А. А. Кушов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2015. – № 2(58). – С. 121–129. – EDN UCQZKL.Zakaryukin, V. P. Parametric identification of traction power supply system 2×25 kV / V. P. Zakaryukin, A. V. Kryukov, A. A. Kushov // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. – 2015. – No. 2(58). – P. 121–129. – EDN UCQZKL.Комяков, А. А. Разработка алгоритма совместных тяговых и электрических расчетов с учетом характеристик и параметров участков и поездной ситуации / А. А. Комяков, А. С. Вильгельм, А. И. Шкулов // Известия Транссиба. – 2021. – № 3(47). – С. 106–115. – EDN NFUWMM.Komyakov, A. A. Development of an algorithm for joint traction and electrical calculations taking into account the characteristics and parameters of sections and the train situation / A. A. Komyakov, A. S. Vilhelm, A. I. Shkulov // Journal of Transsib Railway Studies. – 2021. – No. 3(47). – P. 106– 115. – EDN NFUWMM.Анализ программного обеспечения для моделирования электрификации железных дорог / А. А. Королев, Д. С. Плетнев, М. Н. Белов [и др.] // Наукосфера. – 2022. – № 1–1. – С. 175– 181. – EDN ZHHHYU.Analysis of software for modeling electrification of railways / A. A. Korolev, D. S. Pletnev, M. N. Belov [et al.] // Naukosphere. – 2022. – No. 1–1. – P. 175–181. – EDN ZHHHYU.Незевак, В. Л. Совершенствование методов и алгоритмов расчета энергетических показателей системы тягового электроснабжения с регулируемыми устройствами / В. Л. Незевак, А. Д. Дмитриев // Известия Транссиба. – 2022. – № 3(51). – С. 19–34. – EDN KBOZNF.Nezevak, V. L. Improvement of methods and algorithms for calculating energy indicators of traction power supply systems with regulated devices / V. L. Nezevak, A. D. Dmitriev // Journal of Transsib Railway Studies. – 2022. – No. 3(51). – P. 19–34. – EDN KBOZNF.Незевак, В. Л. Математическое моделирование систем накопления электроэнергии для тяговой энергетики в Matlab / В. Л. Незевак, А. Д. Дмитриев, С. С. Самолинов // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов : Материалы VII всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Омск, 18 ноября 2022 года. – Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2022. – С. 402–410. – EDN WSQWMB.Nezevak, V. L. Mathematical modeling of electric power storage systems for traction power engineering in Matlab / V. L. Nezevak, A. D. Dmitriev, S. S. Samolinov // Operational reliability of the locomotive fleet and improving the efficiency of train traction : Materials of the VII All-Russian Scientific and Technical Conference with international participation, Omsk, November 18, 2022 year. – Omsk : Omsk State Transport University, 2022. – P. 402–410. – EDN WSQWMB.AC Traction Network Simulation with the Wave Processes in the SimInTech Environment / T. V. Kovaleva, O. O. Komyakova, N. V. Pashkova, A. A. Komyakov // Smart Innovation, Systems and Technologies. – 2022. – Vol. 272. – P. 417–426. – DOI 10.1007/978-981-16-8759-4_44.AC Traction Network Simulation with the Wave Processes in the SimInTech Environment / T. V. Kovaleva, O. O. Komyakova, N. V. Pashkova, A. A. Komyakov // Smart Innovation, Systems and Technologies. – 2022. – Vol. 272. – P. 417–426. – DOI 10.1007/978-981-16-8759-4_44.Нурпеисова, Г. Б. Имитационное моделирование участка тягового электроснабжения / Г. Б. Нурпеисова, Ж. Ж. Калиев, А. Б. Нургажанова // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. – 2019. – № 4(111). – С. 283–291. – EDN HXBJKA.Nurpeisova, G. B. Simulation modeling of traction power supply site / G. B. Nurpeisova, Zh. Zh. Kaliev, A. B. Nurgazhanova // Bulletin of the Kazakh Academy of Transport and Communications named after M. Tynyshpayev. – 2019. – No. 4(111). – P. 283–291. – EDN HXBJKA.Незевак, В. Л. Характеристика тяговой нагрузки для определения параметров накопителя электрической энергии / В. Л. Незевак, А. П. Шатохин // Мир транспорта. – 2018. – Т. 16, № 2(75). – С. 84–94. – EDN XSMVTN.Nezevak, V. L. Characteristics of the traction load for determining the parameters of the electric energy storage / V. L. Nezevak, A. P. Shatokhin // The world of transport. – 2018. – Vol. 16, No. 2(75). – P. 84–94. – EDN XSMVTN.Комяков, А. А. Исследование законов распределения расхода электрической энергии в системе электроснабжения железнодорожного транспорта / А. А. Комяков, В. Л. Незевак // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте : материалы второй Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Омск, 20 октября 2016 года / Министерство транспорта Российской Федерации; Федеральное агентство железнодорожного транспорта; ОАО «Российские железные дороги»; Омский государственный университет путей сообщения. – Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2016. – С. 185–190. – EDN XDWTJX.Komyakov, A. A. Investigation of the laws of distribution of electric energy consumption in the power supply system of railway transport / A. A. Komyakov, V. L. Nezevak // Tools and methods of measurements, quality control and diagnostics in industry and transport : materials of the second All-Russian Scientific and Technical Conference with international participation, Omsk, October 20, 2016 / Ministry of Transport of the Russian Federation; Federal Agency of Railway Transport; JSC "Russian Railways"; Omsk State Transport University. – Omsk : Omsk State University of Railway Transport, 2016. – P. 185–190. – EDN XDWTJX.Розенфельд, В. Е. Электрические железные дороги / В. Е. Розенфельд, И. Н. Сидоров, С. Е. Кузин. – Москва : Трансжелдориздат, 1951. – 439 с.Rosenfeld, V. E. Electric railways / V. E. Rosenfeld, I. N. Sidorov, S. E. Kuzin. – Moscow : Transzheldorizdat, 1951. – P. 439.Марквардт, К. Г. Распределение тяговой нагрузки / К. Г. Марквардт // Сборник научных трудов МИИТа. – Москва : Транспорт, 1969. – Вып. 302.Marquardt K.G. Distribution of traction load / K.G. Marquardt // Сollection of scientific reports MIIT. – Moscow : Transport, 1969. – Issue 302.Мирошниченко, Р. И. К вопросу определения мощности тяговых подстанций / Р. И. Мирошниченко // Тр. ВНИИЖТа. – Вып. 232. – Москва : Трансжелдориздат, 1962.Miroshnichenko, R. I. On the issue of determining the power of traction substations / R. I. Miroshnichenko // Tr. VNIIZHTA. – Issue 232. – Moscow : Transzheldorizdat, 1962.Сопов, В. И. Электрические нагрузки систем тягового электроснабжения / В. И. Сопов, Н. И. Щуров. – Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2017. – 171 с. – ISBN 978-5-7782-3400-0.Sopov, V. I. Electric loads of traction power supply systems / V. I. Sopov, N. I. Shchurov. – Novosibirsk : Novosibirsk State Transport University, 2017. – P. 171. – ISBN 978-5-7782-3400-0.Большев, Л. Н. Таблицы математической статистики / Л. Н. Большев, Н. В. Смирнов. – Москва : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. – 416 с.Bolshev, L. N. Tables of mathematical statistics / L. N. Bolshev, N. V. Smirnov. – Moscow : Nauka. The main edition of the physical and mathematical literature, 1983. – P. 416.Комяков, А. А. Методология организации ресурсосберегающих производственных систем на железнодорожном транспорте : специальность 05.02.22 «Организация производства (по отраслям)» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / А. А. Комяков. – Екатеринбург, 2020. – 406 с. – EDN BOYPUQ.Komyakov, A. A. Methodology of the organization of resource-saving production systems in railway transport : specialty 05.02.22 "Organization of production (by industry)" : dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences / A. A. Komyakov. – Yekaterinburg, 2020. – 406 p. – EDN BOYPUQ.Комяков, А. А. Имитационное моделирование динамических процессов в системе тягового электроснабжения / А. А. Комяков, А. И. Шкулов, Л. А. Бартель // Известия Транссиба. – 2023. – № 2(54). – С. 16–29. – EDN CDVXNI.Komyakov, A. A. Simulation modeling of dynamic processes in the system of heavy power supply / A. A. Komyakov, A. I. Shkulov, L. A. Bartel // Journal of Transsib Railway Studies. – 2023. – No. 2(54). – P. 16–29. – EDN CDVXNI.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.