Известия Транссиба №3(19), 2014

В статье рассматривается расчет влияния параметров топливной аппаратуры дизелей на характер изменения и величину подачи топлива при впрыске. Представлена реализация математической модели процесса топливоподачи, которую необходимо использовать при формировании комплектов перед их установкой на дизель и для расчета параметров деталей, используемых при обкатке топливных насосов высокого давления на стендах с целью приближения условий работы на стенде к реальным условиям работы на дизеле и правильного определения производительности насосов на стенде.

Предлагается метод построения математических моделей механических колебательных систем, включающих в свой состав механизмы с кинематическими парами скольжения. Показано, что введение механизмов может быть интерпретировано как введение в исходную модель дополнительных обратных связей, соответствующих в целом управлению по абсолютному ускорению и по абсолютному отклонению. Основой предлагаемой технологии построения математических моделей являются представления о том, что при наличии механизма или механической цепи иного вида силовые и кинематические возмущения формируют различные структуры динамических взаимодействий. Получены аналитические соотношения, определяющие динамические свойства систем. Рассмотрены особенности динамических свойств, проявляющиеся в различных формах динамических взаимодействий и частотных характеристик.

В статье представлены результаты экспериментальных исследований по оценке возможности использования тепловых методов контроля герметичности котла железнодорожной цистерны. В данной работе отражены результаты исследования формирования тепловых полей на внешней поверхности резервуара в области сквозного дефекта типа трещина при дросселировании сквозь него газовой среды за счет перепада давления. Полученные термограммы отражают локализацию дефекта с подробным описанием аномалий тепловых полей, зафиксированных тепловизором. Также практически подтверждены опыты, описанные в работах Джоуля и Томсона, по дросселированию газа сквозь местное препятствие.

Предметом исследований является определение и обоснование математических характеристик движения железнодорожного колеса, адекватно отражающих механизм его взаимодействия с рельсом. Целью работы является адаптация фундаментальных положений циклоидальных кривых, отражающих движение круга, к движению условных точек топологических кругов сечения бандажа железнодорожного колеса, имеющего сложный профиль. Методология работы построена на изучении и систематизации фундаментальных исследований в области геометрии, математики и механики идеализированного движения круга, в основу которого положены математические свойства циклоидальных кривых. Приведена модель движения колеса железнодорожной колесной пары (с неподвижными колесами на оси), в основу которой положены кинематические и механические свойства голономных систем. В соответствии с общими голономными, фундаментальными математическими свойствами системы установлены аналитические зависимости и соотношения кинематических параметров поступательной скорости подвижного состава и скорости взаимодействия колес с рельсами, которые позволяют дополнять методологию тяговых расчетов в России и в других странах. В настоящее время в отечественной практике используют десятки различных формул, в которые включена составляющая линейной скорости движения, а не скорость взаимодействия колес с рельсами с учетом их физических и геометрических параметров. Линейная (поступательная) скорость движения колеса недостаточно точно отражает механизм взаимодействия колес подвижного состава с рельсами. Фундаментальная теория циклоидальных кривых дает возможность обоснованно аналитически нормировать скорость движения подвижного состава различных типов, его проектировщикам и создателям априори формировать конструкционные и технико-экономические характеристики, гарантирующие надежность, долговечность и эффективность работы оборудования экипажной части, снижая риск безопасности движения поездов.

Процесс эксплуатации тепловозного дизеля связан с постепенным износом деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. Периодическая безразборная оценка степени изношенности деталей этих групп возможна при применении метода, основанного на анализе контроля текущих значений концентрации продуктов износа. Одной из основных задач при реализации этого метода является задача оценки количества металла, изношенного с контролируемых деталей, по результатам анализа текущих значений концентрации продуктов износа. В статье приведены методика расчета и результаты моделирования работы системы очистки моторного масла дизеля типа Д49.

Основным направлением снижения эксплуатационных расходов на тягу поездов является уменьшение затрат на топливно-энергетические ресурсы, снижение ремонтных расходов за счет повышения показателей эксплуатационной надежности энергетических установок дизельного подвижного состава. Очевидно, что решение этих проблем в настоящее время, когда эксплуатационная экономичность дизелей и их надежность находятся на пределе для сложившихся условий эксплуатации и производства дизельных локомотивов, возможно за счет применения альтернативных видов топлива, использование которых позволит повысить как надежность дизельного подвижного состава, так и его экономичность в условиях эксплуатации. Одним из таких альтернативных видов топлива может быть либо природный газ, либо бытовой нефтяной газ, т. е. смесь бутана и пропана в различных соотношениях. В настоящей статье на базе математических моделей показана возможная экологическая и экономическая эффективность использования смесевых видов топлива на примере тепловозного дизеля 2А-5Д49.

В статье приведены результаты термографических исследований процесса нагревания деталей коллекторно-щеточного узла (КЩУ) электрических машин постоянного тока. Обоснованы диагностические параметры для оценки технического состояния КЩУ ТЭД: отношение изменения превышения температуры во времени и в пространстве.

В статье предлагается изменение алгоритма работы плеч выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза ВЛ85 с целью индивидуального регулирования напряжения на тяговых двигателях при сохранении единой централизованной системы управления всеми преобразователями электровоза. Предложенные решения могут быть применены для ликвидации начавшегося боксования колесных пар локомотива без снижения силы тяги небоксующих колесных пар.

Совершенствование методов электрических расчетов в общем случае направлено на повышение точности получаемых результатов. Одним из направлений совершенствования методов расчета является учет в расчетах различных факторов, оказывающих влияние на точность расчета параметров системы тягового электроснабжения. В настоящей статье рассмотрен подход, направленный на совершенствование метода электрического расчета в части повышения точности путем изменения алгоритма расчета и учета ряда дополнительных факторов.

Рассмотрены вопросы применения технологий интеллектуальных сетей (smart grid) для управления ка-чеством электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог переменного тока. Описана структура интеллектуальной системы тягового электроснабжения. Дана классификация технических средств управления режимами системы тягового электроснабжения и качеством электроэнергии. Предложен алгоритм моделирования режимов интеллектуальных электроэнергетических систем, питающих электротяговые нагрузки, отличающийся тем, что в его основу положено совместное использование имитационных и динамических моделей активных элементов smart grid. Результаты моделирования подтверждают применимость разработанных методов для решения задач управления качеством электроэнергии.

В статье рассмотрен способ управления графиками электрических нагрузок железнодорожных потребителей с использованием накопителей энергии. Рассмотрены различные типы накопителей энергии, используемые на железнодорожном транспорте. Выполнена постановка оптимизационной задачи, выбраны критерии и метод для ее решения. В качестве оптимизационного метода использован метод Хука - Дживса. Предложен способ для определения оптимальных параметров и оптимального закона управления зарядом и разрядом стационарного накопителя энергии. Приведены критерии и расчетные выражения, которые могут быть использованы при проектировании и технико-экономическом обосновании эффективности внедрения стационарного накопителя энергии для управления графиками нагрузок железнодорожных потребителей. Предложено математическое выражение для определения энергоемкости накопителя по известному закону изменения его мощности. Приведены результаты решения оптимизационной задачи для двух критериев - минимума потерь активной мощности и минимума приведенных затрат, выполнено сравнение результатов. Для количественной оценки изменения графика электрических нагрузок использованы коэффициенты формы и максимума. Указано на возможность управления графиком реактивной мощности в электрической сети переменного тока с использованием полупроводниковых преобразователей и накопителя энергии. Рассмотрен вариант по использованию литий-титанатного химического источника тока в качестве накопителя энергии для железнодорожных потребителей. В результате оптимального управления графиками электрических нагрузок будет получен технический и экономический эффект.

Однофазный трансформатор с дополнительным выводом (отпайкой) в средней точке вторичной обмотки является весьма распространенным элементом в составе различных электрических схем, в том числе на борту электроподвижного состава. Типовым случаем является питание от такого трансформатора двухполупериодной нулевой схемы выпрямления. Целью работы является подробное описание разработанной автором компьютерной модели упомянутого трансформатора, построенной на основе сочетания схемотехнического и операционного принципов составления. Предложенная модель может быть использована также для анализа процессов в однофазном двухобмоточном трансформаторе без отпайки с учетом возможных групп соединения I/I-6 или I/I-0. Группа соединения может быть учтена индивидуально для каждой половины вторичной обмотки при использовании отпайки. Показан пример встраивания модели трансформатора в более сложную компьютерную модель системы стабилизации тока возбуждения тяговых электродвигателей электровоза постоянного тока, в состав которой входит компьютерная модель насыщающегося дросселя, тиристорного выпрямителя, системы импульсно-фазового управления выпрямителем и замкнутой системы автоматического управления с пропорционально-интегральным регулятором тока и форсирующей нелинейностью. Полученные в ходе моделирования графики тока возбуждения в обмотке возбуждения коллекторного тягового электродвигателя и его реактивной составляющей показывают, что рассмотренная система стабилизации тока и ее компьютерная модель работоспособны и успешно выполняют возложенные на них функции: при спаде тока якоря ток возбуждения поддерживается за счет увеличения тока подпитки от выпрямителя управления возбуждением. Констатируются корректная работа и удобство использования разработанной компьютерной модели однофазного трансформатора с дополнительным выводом (отпайкой) в средней точке вторичной обмотки.

Наличие постоянно меняющейся электротяговой нагрузки, распределенной не только по времени, но и в пространстве приводит к сложности детального мониторинга энергетической эффективности организации движения поездов ОАО «РЖД». Поэтому одной из первоочередных задач энергетической стратегии ОАО «РЖД» является внедрение инновационных технических средств и технологий. В работе рассмотрены основные положения и некоторые функциональные возможности создаваемого автоматизированного информационно-измерительного комплекса учета электрической энергии на электроподвижном составе.

В статье авторы проводят анализ информационной безопасности современной технологии беспроводного взаимодействия компьютерных сетей Wi-Fi. Проведен анализ международных провайдеров и статистики нарушений для нескольких основных стандартов безопасности и сделаны выводы по безопасности сетей Wi-Fi. Даны основные рекомендации развертывания Wi-Fi-сетей для объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта.

В статье решается задача оптимального подбора объектов подвижного состава внутри групп по критерию минимума суммы квадратов отклонений текущих значений заданного показателя от оценки его математического ожидания для объектов группы. Решение задачи получено на основе методов, базирующихся на идеях целочисленного программирования, использующих булевы переменные и понятия тесноты связи между объектами и между группами объектов.

В статье рассматриваются вопросы определения координаты подвижного состава на участке железнодорожного пути. Предложено и обосновано применение математического аппарата конформных отображений. Показаны результаты экспериментальных исследований.

Размещение и крепление грузов при их перевозке назначением на станции железных дорог Российской Федерации производятся согласно положениям Технических условий размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах ЦМ-943 (ТУ) [1]. Требования отдельных пунктов ТУ влияют не только на безопасность движения поездов, но и на стоимость перевозки и, как следствие, - на прибыль ОАО «РЖД».

Приоритетным направлением экономического развития Дальнего Востока является его ориентация на связи со странами АТР. Через регион проходят крупнейшие железнодорожные магистрали - Транссибирская и Байкало-Амурская, имеющие выход к дальневосточным портам, что способствует росту объемов внешнеторговых операций и увеличению транзитного грузопотока в регионе. Расширение транспортно-экономических связей нашей страны на Дальнем Востоке, реализация ряда программ добывающей отрасли в зоне БАМа, осуществление проектов по развитию морских портов Дальнего Востока приведет к возникновению повышенных нагрузок на железнодорожную инфраструктуру региона. Важную роль в процессе перевозок играют технические станции, на которых обрабатывается весь транзитный поездопоток, поэтому на современном этапе актуальным является выбор рационального варианта развития технических станций с учетом экологических факторов.

В статье предложена методология прогнозирования объемов перевозочной работы на железнодорожном транспорте на основе построения временных трендов.