В конце 2021 года на полигоне Южно-Уральской железной дороги введена в постоянную эксплуатацию новая разработка научного центра «Цифровые модели перевозок и энергосбережения» (ЦМПЭ) АО «ВНИИЖТ» – цифровая прогнозная макромодель движения поездопотоков на сети железных дорог «ЭЛЬБРУС-М». Она предназначена для оценки параметров продвижения поездопотоков, выявления высокозагруженных участков, расчёта прогнозных параметров поездопотока и влияния на него инфраструктурных и технологических изменений. Внедрение макромодели на всей сети планируется в ближайшем будущем.
Заместитель генерального директора АО «ВНИИЖТ» Михаил Мехедов рассказал «Гудку», что макромодель «ЭЛЬБРУС-М» была разработана по заданию Департамента управления бизнес-блоком «Железнодорожные перевозки и инфраструктура» ОАО «РЖД» на основе имитационной модели аппаратно-программного комплекса (АПК) «ЭЛЬБРУС», с помощью которого с 2020 года строятся ежедневные актуальные энергооптимальные графики движения поездов (ГДП) на всей сети ОАО «РЖД».
Основными пользователями макромодели являются специалисты и руководители региональных центров корпоративного управления, Центральной дирекции управления движением и Департамента управления бизнес-блоком «Железнодорожные перевозки и инфраструктура» ОАО «РЖД».
Как рассказал заместитель директора – главный конструктор НЦ «ЦМПЭ» Валерий Кирякин, «ЭЛЬБРУС-М» определяет текущие параметры продвижения поездопотока, формирует прогноз с учётом различных условий пропуска и структуры поездопотока путём построения графиков движения поездов на основе анализа автоматически поступающих из АПК «ЭЛЬБРУС» нормативных, прогнозных и исполненных графиков движения поездов, данных об «окнах» и ограничениях скорости.
Макромодель может использовать для анализа данные о продвижении поездопотоков глубиной до двух лет. В «ЭЛЬБРУС-М» встроена подсистема контроля достоверности прогноза, проводящая сравнение получаемых прогнозов с фактом на основе анализа исполненного ГДП.
Прогноз, основанный на имитационной модели «ЭЛЬБРУС», позволяет решать задачи для заданных условий пропуска, например для планируемых «окон» на любой горизонт планирования: определять максимально возможные размеры движения поездов по направлению, плановые значения реализуемой скорости движения поездопотока и простоев по станциям для заданного количества поездов, рассчитывать для заданного значения участковой скорости максимально возможное количество поездов.
Имитационная модель также позволяет оценивать влияние на пропускную способность направлений любых инфраструктурных изменений: добавления новых путей, изменения топографии станций, «окон», ограничений скорости, враждебности движения по станциям, ограничений по габаритности грузов, продолжительность технических стоянок поездов, времени хода движения поездов разных категорий с реализацией разной приоритетности их пропуска по перегонам.
«Фактически макромодель является цифровым двойником участка дороги, в которой учитываются все вносимые изменения, что позволяет оценить их влияние на скорость поездопотока», – говорит Валерий Кирякин.
Внедрение макромодели на сети ОАО «РЖД» позволит повысить эффективность планирования ремонтов и развития станций и направлений, увеличить количество грузовых поездов, следующих по энергооптимальному графику, и снизить энергозатраты на тягу до 5%.
Параллельно с «ЭЛЬБРУС-М» специалисты научного центра «Цифровые модели перевозок и энергосбережения» ВНИИЖТа разрабатывают подсистему для действующей АПК «ЭЛЬБРУС», которая позволит в автоматическом режиме перестраивать энегрооптимальный график движения поездов с учётом оперативных изменений. Подсистема позволит сохранять минимальные удельные расходы электроэнергии на тягу поездов. Сейчас она проходит испытания на Южно-Уральской дороге.
Напомним, для осуществления пропуска поездопотока на всей сети железных дорог используется прогнозный энергооптимальный график движения поездов, построенный в АПК «ЭЛЬБРУС». Если изначально комплекс обладал возможностью построения графиков лишь на предстоящие сутки, то сейчас с его помощью формируется актуальный график движения грузовых поездов глубиной до 14 суток. На малодеятельных участках график разрабатывается на срок до 31 дня.
Как объяснил заместитель директора – главный конструктор НЦ «ЦМПЭ» АО «ВНИИЖТ» Валерий Кирякин, в график движения поездов (ГДП) на различных участках дорог вносятся изменения, связанные с самыми различными внешними факторами. При изменениях, связанных, например, с необходимостью повышения или снижения скорости движения поездов на том или ином участке, данные приходится вносить вручную. В этом случае энергоёмкость графика не учитывается.
Новая подсистема позволяет производить перерасчёт графиков в автоматизированном режиме.
При этом новые графики строятся с учётом оптимального энергопотребления для выполнения новых требований по скорости движения поездов на заданном участке. Подсистема автоматически учитывает параметры каждого поезда (вес поезда, мощность локомотива), профиль пути, а также требования по безопасности и передаёт их поездному диспетчеру. Расписание, построенное с учётом таких времён хода, обеспечивает минимальные удельные расходы электроэнергии на тягу поездов.
По словам Валерия Кирякина, использование данной подсистемы позволит уйти от ручного труда по вводу новых перегонных времён хода в АПК «ЭЛЬБРУС» при изменении заданий по скорости движения. Кроме того, подсистема расчёта энергооптимальных перегонных времён хода и энергоёмкости ГДП обеспечит снижение энергоёмкости суточного ГДП и позволит использовать показатель энергоёмкости графика при рассмотрении вариантов графиков на следующие сутки.
Сейчас система прошла испытания и используется на участке Входная – Курган протяжённостью 300 км и в диспетчерском центре Южно-Уральской дороги. После доработки механизмов взаимодействия подсистемы с другими информационными системами ОАО «РЖД» разработчики смогут перейти к её внедрению на всей сети железных дорог.
Справочно: Основная доля расходов на топливно-энергетические ресурсы ОАО «РЖД» приходится на тягу поездов. По данным компании, в 2020 году удельный расход электроэнергии на тягу поездов составил 106,2 кВт·ч/10 тыс. ткм брутто.
Для снижения затрат на тягу поездов АО «ВНИИЖТ» был разработан АПК «ЭЛЬБРУС» – цифровой комплекс для автоматизированного построения суточных прогнозных энергосберегающих графиков движения поездов с учётом актуальных условий пропуска – ремонтных «окон», ограничений скорости, занятости станционных путей и текущих объёмов движения.
Внедрение комплекса началось с отдельных участков Южно-Уральской и Западно-Сибирской дорог. Уже в 2012 году экономия электроэнергии по результатам её применения составила 62 ГВт·ч. К 2016 году протяжённость полигонов внедрения «ЭЛЬБРУСА» увеличилась до 23 тыс. км, а экономия электроэнергии составила 737 ГВт·ч. В 2017 году протяжённость полигона внедрения комплекса выросла до 35 тыс. км, а экономия составила 812,7 млн кВт·ч.
К концу 2019 года общая протяжённость покрытия АПК «ЭЛЬБРУС» достигла 41,5 тыс. км, а экономия электроэнергии составила более 925,4 ГВт·ч. В 2020 году «ЭЛЬБРУС» был внедрён на всей сети железных дорог ОАО «РЖД». Это позволило перейти на единую технологию организации движения грузовых поездов по энергосберегающим расписаниям. По расчётам разработчиков комплекса, экономия электроэнергии от применения энергосберегающих графиков движения составляет от 22 ГВт·ч на 1 тыс. км пути в год. Из 85,6 тыс. км сети железных дорог общего пользования РЖД электрифицированы 43,8 тыс. км. Умножение протяжённости электрифицированной части инфраструктуры на показатель экономии даёт 963,6 ГВт·ч ежегодно.
Источник: Гудок
