Известия Транссиба №4(44), 2020

В статье рассмотрены особенности использования показателей надежности локомотивов в ОАО «РЖД». Приведены примеры показателей надежности оборудования локомотивов и показатели, используемые в ОАО «РЖД» при заключении договоров на сервисное обслуживание, в том числе по контракту жизненного цикла. Предложен метод перехода от показателей ГОСТа к принятым в ОАО «РЖД». Сделан вывод о возможности автоматизации этих процедур.

В статье рассмотрен математический подход к модельной оценке эксплуатационной эффективности инновационных вагонов в грузовом движении. Приведены комплексные системы показателей эффективности эксплуатации инновационных вагонов, которые дают совокупный мультипликативный эффект увеличения производительности подвижного состава в грузовом движении при математическом моделировании. Составлена математическая модель комплексной оценки эксплуатационной эффективности грузового подвижного состава от эксплуатации инновационных полувагонов за один технологический цикл. Выполненные в работе исследования и полученные результаты моделирования показывают, что эффективность использования подвижного состава в грузовом движении должна рассматриваться с учетом факторов влияния от эксплуатации инновационных вагонов.

В статье рассмотрен вопрос повышения эффективности работы преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока. Приведен алгоритм расчета потерь электроэнергии в преобразовательных агрегатах по фиксируемым системой действующим значениям фазного напряжения первичной обмотки трансформатора и тока нагрузки каждого преобразовательного агрегата. На примере условной тяговой подстанции дана оценка влияния уставок срабатывания режимной автоматики преобразовательных агрегатов на потери электрической энергии.

В статье проведен анализ схем испытаний асинхронных тяговых двигателей методом взаимной нагрузки с применением генераторов постоянного тока с независимым возбуждением в качестве нагрузочных машин и питанием от трехфазной сети переменного тока с частотой 50 Гц. Рассмотрены особенности функционирования каждой из приведенных схем взаимной нагрузки. Отмечены недостатки данных схем, обусловленные в одном случае наличием избыточного состава оборудования, в другом - отсутствием защиты от короткого замыкания в якорной цепи нагрузочного генератора и сложностью ее подключения к звену постоянного тока. Предложена схема, разработанная авторами, лишенная отмеченных недостатков известных схем и сочетающая в себе все их преимущества, являющаяся наиболее простой как в силовой части, так и в управлении процессом подключения обмотки якоря к звену постоянного тока двухзвенного преобразователя частоты. Представлена математическая модель системы испытаний, состоящей из асинхронного тягового двигателя, нагрузочного генератора постоянного тока с независимым возбуждением и двухзвенного статического преобразователя частоты. Математическая модель данной системы испытаний составлена из частей, соответствующих ее отдельным элементам. Представленная математическая модель позволяет осуществлять расчет статических и динамических режимов работы предложенной схемы на этапе разработки электротехнического комплекса для испытаний асинхронных тяговых двигателей. Даны рекомендации по внедрению разработок в процесс эксплуатации асинхронных тяговых двигателей в локомотивных ремонтных депо. Также отмечена целесообразность внедрения результатов работы в организациях-разработчиках испытательных станций для асинхронных тяговых двигателей.

Рассмотрено состояние производственного травматизма при эксплуатации и технологии ремонта устройств электроснабжения в энергетическом комплексе ОАО «РЖД», которое подтверждает актуальность развития и внедрения способов и технических средств защиты электротехнического персонала энергетического комплекса ОАО «РЖД» от электрического травмирования. Проведен анализ существующих способов технического обслуживания, эксплуатации и технологии ремонта контактной сети. Предложено инновационное решение в области обеспечения электробезопасности персонала энергетического комплекса ОАО «РЖД» за счет создания единого высокоточного координатного пространства устройств электроснабжения, реализуемого на основе механизмов использования глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. Рассмотрена реализация схем питания и секционирования и главных электрических соединений в виде цифровой модели, которая имеет математическое описание геометрических характеристик и пространственного положения контактной сети; питающих фидеров; воздушных линий: продольного электроснабжения, автоблокировки, централизации и блокировки, линий «два провода - рельс», освещения; волновода и других объектов электроснабжения и электрификации железных дорог. На основе моделирования опасных ситуаций поражения электрическим током электротехнического персонала энергетического комплекса ОАО «РЖД» при обслуживании и ремонте устройств контактной сети по всем категориям работ обоснована эффективность внедрения базы пространственных данных в виде цифровой модели устройств контактной сети. Применение цифровой модели контактной сети повысит уровень электробезопасности при обслуживании и ремонте устройств контактной сети и снизит уровень электрического травмирования работников энергетического комплекса ОАО «РЖД».

Контактная сеть является одним из наиболее уязвимых элементов системы тягового электроснабжения. Превалирующее число событий в хозяйстве электроснабжения связано именно с контактной сетью. Статья посвящена методике бесконтактной диагностики контактной сети электрифицированных железных дорог. В работе предлагается использовать способ диагностики контактной сети на основе оптических элементов с последующей цифровой обработкой данных и расчетом геометрических параметров. Данный способ отличается невысокой стоимостью устройства в отличие от аналогов и высокой точностью расчета. Приводятся анализ и выбор оптимальных мест установки оптических устройств. Представлена методика бесконтактной диагностики проводов контактной сети электрифицированных железных дорог.

В статье разрабатывается актуальный вопрос выбора диагностических параметров для оценки технического состояния профиля коллектора тяговых электродвигателей подвижного состава. Представлены результаты проведенных экспериментальных исследований профиля коллектора после ремонта и после проведения приемосдаточных испытаний для различных тяговых электродвигателей магистральных локомотивов: ТЛ-2К1 (ВЛ-10), ЭК810Ч (2ЭС6), ЭД133 (2ТЭ116У). Выявлена взаимосвязь между рассчитанными параметрами оценки профиля коллектора с помощью математического аппарата корреляционного анализа с ранжированием по шкале Чеддока. Установлена различная степень взаимосвязи между диагностическими параметрами, которые характеризуют состояние профиля коллектора тягового электродвигателя, при этом большинство известных диагностических параметров имеют выраженную корреляционную связь друг с другом. Рассмотрено множество диагностических параметров, которое может быть описано обобщенными параметрами, характеризующими профиль коллектора. Сделан вывод о возможности использования идентичных диагностических параметров для оценки состояния поверхности коллектора тягового электродвигателя на различных стадиях ремонта и технического обслуживания. На основе проведенных исследований выявлены диагностические параметры, имеющие диагностическую ценность и не связанные между собой корреляционными связями.

Рассмотрены известные подходы к классификации факторов, влияющих на энергозатраты поезда, выявлены их основные недостатки. Оценена обоснованность существующих методов классификации и полнота учета в них влияющих на энергозатраты факторов. Показано, что ни один из известных подходов к классификации не дает полное представление о всех влияющих факторах и степени их влияния на энергозатраты поезда, поскольку не учитывает в полной мере физическую сущность отдельных составляющих и в целом расхода электроэнергии на тягу. На основе анализа энергетического баланса движения поезда сформулированы принципы и критерии классификации факторов, влияющих на расход электроэнергии, рассмотрены взаимопревращения различных видов энергии и характеризующие их энергетические диаграммы в различных режимах движения поезда. Проведенный анализ позволил выявить факторы, действующие на расход электроэнергии поезда во всех режимах движения, и оценить их по различным критериям. Предложена классификация факторов, влияющих на расход электроэнергии поезда, позволяющая обосновать правильную методику учета каждого фактора, разрабатывать мероприятия по уменьшению влияния отдельных факторов на энергозатраты, усовершенствовать систему анализа, нормирования и прогнозирования расхода электроэнергии на тягу поездов, грамотно решать другие задачи энергетики электрической тяги.

Статья посвящена экспериментальному исследованию силового взаимодействия рабочих элементов дискового тормоза с целью установления зависимости коэффициента трения покоя, принятого в качестве критерия потенциальных фрикционных свойств узла трения, от силы прижатия тормозных накладок к тормозному диску и коэффициента взаимного перекрытия. Эксперименты выполнены на натурном стенде, основой которого являются электрический привод мощностью 75,0 кВт и натурный дисковый тормоз трамвая ЛТ-10. Стенд позволяет осуществлять замеры силы трения покоя в условиях реальных сил, давлений, геометрии области контакта, а также коэффициента взаимного перекрытия. В качестве фрикционных материалов для тормозных накладок взяты TR119 и УТ22-В, у первого из которых согласно заявленным производителем характеристикам коэффициент трения снижается с ростом температуры, у второго - растет. Данные материалы при проведении экспериментов работали в паре трения с материалом сталь 35, из которого изготовлен тормозной диск. Результаты экспериментов обработаны с помощью методов математической статистики и представлены в графической форме. Показано, что в диапазоне нагрузок, реализуемых при торможении, напряженно-деформированное состояние области контакта рабочих элементов дискового тормоза по критерию микродеформаций соответствует ненасыщенному упругому контакту. Этот вид контакта характерен для исследуемых коэффициентов взаимного перекрытия (0,33; 0,66; 0,98). Установлено, что с ростом силы прижатия тормозных накладок к тормозному диску коэффициент трения покоя имеет тенденцию к снижению, а с ростом коэффициента взаимного перекрытия наблюдается увеличение коэффициента трения покоя для всех заданных величин усилия прижатия. При этом для материала УТ22-В характерны более низкие значения коэффициента трения покоя по сравнению с материалом TR119. Область применения результатов: разработка и проектирование перспективных конструкций дисковых тормозов.

Один из способов повышения пропускной и провозной способности железных дорог - применение длинносоставных грузовых поездов с системой распределенной тяги. С целью снижения влияния человеческого фактора на локомотивах таких поездов целесообразно применение систем автоматического управления скоростью движения, учитывающих переходные процессы, протекающие в поезде. Определение продольных сил, возникающих в поезде, может осуществляться путем использования либо эталонной математической модели поезда, либо заранее рассчитанных зависимостей этих сил от параметров движения поезда. Второй способ позволяет упростить структуру и повысить быстродействие систем автоматического управления.

В данной статье рассмотрен альтернативный подход к решению задач технического диагностирования железнодорожных колес, который заключается в разработке системы мониторинга критических состояний приповерхностных слоев металла, обладающей способностью обнаружения зарождающихся дефектов в структуре металла поверхности катания колеса.

Статья посвящена вопросу измерения потерь мощности в тяговых сетях постоянного тока. Целью работы является определение показателей, которые характеризуют степень точности оценки значений потерь энергии при использовании метода восстановления поездной ситуации. В публикации проведен анализ величины методической погрешности, возникающей при измерении потерь энергии в тяговой сети постоянного тока. Возникновение меры неопределенности обусловлено методом косвенных измерений, в основе которого лежит принцип синтеза мгновенных схем в режиме реального времени. Синтез осуществляется на основе проведения прямых измерений величин токов и напряжений на шинах смежных питающих и коммутирующих точек, например, тяговой подстанции и поста секционирования. Полученные данные обрабатываются в соответствии с принятыми в статье алгоритмами, в результате чего вычисляются координаты нагрузок и потребляемый ими ток. В процессе синтеза мгновенных схем возможно появление такой поездной ситуации, которая приведет к возникновению методической погрешности измерения, обусловленной особенностями логико-математического аппарата метода восстановления поездной ситуации. В работе выполнен вероятностный анализ возможности возникновения методической погрешности, когда на измерительном участке будет присутствовать одновременно несколько тяговых нагрузок, т. е. зависимость возникновения меры неопределенности от суточного размера движения поездов и зависимость возникновения меры неопределенности от минимального межпоездного интервала. В результате исследования установлены границы использования предлагаемой методики по критерию возникновения допустимой погрешности измерения потерь энергии. Проведена оценка значения методической погрешности метода измерения при различных вариантах движения на исследуемом участке железной дороги.

В статье рассмотрены и проанализированы операции, которые выполняются со сборными поездами на участке, разработана математическая модель, регламентирующая время движения сборных поездов, предложен эффективный метод сокращения времени на передвижение поездов между двумя техническими станциями.

Рассмотрено влияние нефтяного загрязнения на балластную призму железнодорожного пути, а именно влияние нефти и нефтепродуктов на поддержание рельсошпальной решетки, восприятие нагрузок от подвижного состава, фильтрацию талого и дождевого стока. Нефтяное загрязнение балластной призмы приводит к увеличению его распространения в окружающей среде. Нефть и нефтепродукты оказывают сильное негативное воздействие на окружающую среду, которое приводит к деградации растительного покрова. Определены причины возникновения нефтяного загрязнения балластной призмы, которые приводят к нарушению ее функций. Уделено внимание повышению влажности балластной призмы в зимний период времени, что приводит к промерзанию балласта и увеличению жесткости пути. Рассмотрен способ очистки щебня щебнеочистительной машиной и выявлены его недостатки. Проведены исследования эффективности отмывки нефтезагрязненного щебня балластной призмы моющим средством О-БИСМ при отсутствии механического воздействия на образец, а также с применением барбатирования и перемешивания образца. Установлен рекомендуемый технологический режим применения моющего раствора. Для решения проблемы эффективной очистки щебеночного слоя балластной призмы от нефтяного загрязнения предложен вариант усовершенствования очистки щебня от нефтепродуктов щебнеочистительной машиной, позволяющий решить проблему вторичного использования щебня и его утилизации.

В статье рассмотрена проблема наличия тепловой инерции у термоэлектрических преобразователей общепромышленного исполнения, применяемых для измерения температуры на большинстве технологических установок с температурой среды выше 200 °С. Целью исследования является разработка алгоритма прогнозирования температуры среды при известных тепловых характеристиках датчика температуры и реализация алгоритма непосредственно в общепромышленном программируемом логическом контроллере (ПЛК). В качестве основного метода в работе используется метод математического моделирования и описания объекта в передаточных функциях и в форме дифференциальных уравнений. В работе используется ранее разработанная инженерная методика определения времени тепловой инерции промышленных датчиков, основанная на единичном возмущении и оценке динамической характеристики объекта. На основе проведенного исследования и математического моделирования разработаны и реализованы алгоритмы прогнозирования температуры среды по параметрам тепловой инерции температурного датчика и скорости изменения сигнала термопары. Предложена реализация алгоритмов в среде TIA Portal на базе ПЛК Siemens Simatic S7-300 с использованием библиотеки PID Control.

В статье рассмотрена работа систем интервального регулирования движения поездов на базе цифрового радиоканала при условии отсутствия радиосвязи. Целью исследования является определение максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи между центром радиоблокировки и движущимся поездом в системе интервального регулирования. Предложены критерии, позволяющие оценить обеспечение безопасности движения, а также снижения пропускной способности движения поездов в системах интервального регулирования движения поездов. Получены результаты расчета максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи в системах интервального регулирования движения поездов для грузовых поездов. Учет максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи позволит полностью исключить вероятность опасного сближения поездов и обеспечить соблюдение допустимого скоростного режима движения при минимальном интервале следования грузовых поездов.