Известия Транссиба №3(23), 2015

Статья посвящена вопросам математического моделирования теплоотвода в систему охлаждения тепловозного дизеля. В статье представлены особенности расчета тепловыделения в систему охлаждения дизеля при работе на холостом ходу.

В статье рассмотрены возможности повышения скорости движения и сокращения времени хода пассажирских поездов на Транссибирской магистрали, в том числе с помощью новых пассажирских электровозов ЭП1, ЭП2К, ЭП20.

Предлагается метод построения математических моделей для механических систем с дополнительными обратными связями, которые формируются рычажными механизмами различного рода. Показано, что математические модели могут быть получены путем упрощения более сложной системы с твердым телом, имеющим неподвижную точку вращения. При построении модели рычажные связи формально проявляются, если уменьшать момент инерции промежуточного твердого тела до малых значений. Показано, что механическая колебательная система может быть приведена к эквивалентной схеме, соответствующей системе цепного типа. Эквивалентные расчетные схемы могут иметь межпарциальные связи различного вида. Предложены и обоснованы возможности использования квазипружин. Такие сложные образования состоят из упругих звеньев, соединенных между собой рычажными механизмами. Приведенная жесткость квазипружин определяется по правилам преобразования структурных математических моделей. Основой математи-ческого моделирования является использование преобразований Лапласа с последующим построением эквивалентных в динамическом отношении структурных схем систем автоматического управления. Получены аналитические соотношения, характеризующие возможности реализации особых динамических режимов.

В статье предлагается использовать теорию нечетких множеств в системе поддержки принятия решений (СППР) информационно-управляющих систем локомотивного комп-лекса. Для этого предлагается метод перевода лингвистических утверждений на язык математической логики. Предлагаемый метод внедряется по принципу «встроенное качество» в единой информационно-управляющей системе мониторинга технического состояния и режимов эксплуатации локомотивов сервисной компании ООО «ТМХ-Сервис» и управляющей компании ООО «Локомотивные технологии».

В статье на основе анализа конструкции экипажной части электровозов новых поколений построены расчетные схемы и сформированы их математические модели вертикальной динамики. С использованием уже известных методик упрощения математических моделей выведена математическая модель вертикальной динамики условного «одноосного» элект-ровоза нового поколения и проведены расчеты динамических и тяговых качеств железнодорожного экипажа с параметрами пассажирского электровоза ЭП2К.

В статье представлена математическая модель системы охлаждения тепловоза 2ТЭ10М, позволяющая выполнять расчет параметров теплообменных аппаратов с учетом их технического состояния.

В статье приведена методика расчета потерь напора воды в системе водоснабжения пассажирского вагона, оснащенного системой очистки в виде последовательно установленных двух фильтров и проточного ультрафиолетового стерилизатора шнековой конструкции. Представлены результаты расчета потерь в различных системах водоснабжения вагонов с учетом максимальных и минимальных времени заправки и напоров воды в станционной системе водоснабжения. Определены рациональные геометрические параметры камеры обеззараживания проточного ультрафиолетового стерилизатора из условий обеспечения полного заполнения бака вагона за минимальное время стоянки с минимальным напором станционной системы водоснабжения. Величина потерь напора не превышает паспортных значений типовых конструкций. Геометрия стерилизатора позволяет интегрировать устройство в вагон. Ее расчетные значения взяты для разработки макетного образца УФ-стерилизатора, успешно прошедшего испытания. Для возможности определения потерь напора воды камера обеззараживания стерилизатора шнековой конструкции представлена змеевиком с прямоугольным сечением, «намотанным» на цилиндр. Местные потери одного витка рассчитаны с использованием справочной формулы, предложенной Г. Н. Абрамо-вичем.

В статье предлагается использование косвенного метода определения мощности, пот-ребляемой (генерируемой) асинхронными тяговыми двигателями, в процессе их испытаний методом взаимной нагрузки и с учетом особенностей их питания от преобразователей частоты, что позволяет отказаться от использования сложных аппаратно-программных комплексов в пользу стандартных общепромышленных электроизмерительных приборов.

В статье предложены методики оценки потерь мощности в моторно-осевых подшипниках, буксовых узлах, тяговой зубчатой передаче. Выявлены зависимости между потерями мощности, диаметром бандажа колесной пары и скоростной характеристикой колесно-моторного блока. Полученные результаты могут быть использованы для оценки технического состояния и энергетической эффективности тягового подвижного состава железных дорог.

Реостатные испытания в обязательном порядке проводятся после ремонтов тепловозов. В качестве реостата используется комплекс оборудования с помещением обслуживающего персонала, размещаемый на определенном расстоянии от административных зданий. Для отопления помещения обслуживающего персонала используется централизованное отопление, себестоимость которого значительна, и транзитные тепловые потери часто соизмеримы с полезным потреблением отапливаемого помещения. В работе рассмотрена возможность использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) на цели отопления станции реостатных испытаний. Отмечено, что в отдельных депо мероприятия по утилизации тепловой энергии от нагрузочных реостатов внедрены, но распространения не получили. Указаны внешние сдерживающие факторы, ограничивающие внедрение утилизационных установок, в том числе технические и организационные. Предложены основные мероприятия, которые целесообразно рассматривать при возможном внедрении утилизационных установок. Произведен расчет выработки тепловой энергии на реостате при типовых испытаниях тепловозов ТЭМ2 и величины нагрева теплоносителя в типовых нагрузочных водяных реостатах. Предложена схема использования ВЭР в низкотемпературных системах отопления. Отмечены преимущества использования низкотемпературных систем отопления. Произведен расчет требуемой выработки тепловой энергии утилизационной установкой за каждый месяц в течение года на примере депо ст. Омск. Отмечено, что требуемое количество испытаний для компенсации тепловых потерь совпадает с графиками работы станций реостатных испытаний большинства депо и делается вывод о применимости указанного способа испытаний. Рассчитан экономический эффект от внедрения мероприятий с учетом капитальных затрат на сооружения быстровозводимого здания над открытым реостатным баком.

Предложена методика параметрической идентификации тяговой сети железной дороги переменного тока. Методика позволяет получать параметры тяговой сети, которые при наличии погрешностей измерений векторов напряжений и токов, не превышающих 0,5 %, 0,5º, дают достаточно высокую точность расчета режимов систем тягового электроснабжения, обеспечивающую корректное решение многих практических задач. Компьютерное моделирование показало, что погрешности определения режима однородной тяговой сети по напряжениям не превышают 0,4 % и 0,2º, по токам - 0,9 %, 1,3º.

На тяговых подстанциях электрических железных дорог эксплуатируются различные преобразователи, в состав вентильных конструкций которых входят силовые вентили штыревого и таблеточного типа. При таком разнообразии вентильных конструкций становится актуальной проблема несоответствия объемов и качества информации о характеристиках и диагностических параметрах силовых полупроводниковых вентилей требованиям надежной работы системы электроснабжения. Для возможного прогнозирования нормальной работы диодов и тиристоров необходимы новые приборы и простые технологии профилактического диагностирования, соответствующие государственным и отраслевым стандартам и инструкциям. Одним из наиболее точных методов, позволяющих не только определить исправность вентилей, но и дать прогноз по сроку их службы, является метод диагностирования по повторяющемуся импульсному обратному току. Этот метод положен в основу создания прибора для измерения импульсных обратных токов (ПОИТ), который применяется на Западно-Сибирской железной дороге. С помощью этого прибора проведена диагностика около 30 тысяч вентилей, по результатам которой осуществлена отбраковка неисправных вентилей, спрогнозировано состояние вентилей на перспективу. Анализ статистики проведенных исследований позволил определить ряд мероприятий для повышения надежности работы преобразователей тяговых подстанций.

Выполнен анализ особенностей территориально распределенных объектов железнодорожного транспорта для реализации систем видеонаблюдения и видеорегистрации. Предложена трехэтапная методика разработки таких систем, в основе которой лежит разделение всей системы на зоны видеонаблюдения, зоны видеорегистрации и информационные кластеры, обеспечивающая оптимизацию системы по критерию минимальных затрат.

Описаны структурная схема, алгоритмическая основа, функциональный состав и некоторые технологические особенности аппаратного и программного обеспечения информационной системы оперативного контроля параметров электроэнергии в сети тягового электроснабжения.

Представлены данные о коррозионно-усталостных повреждениях подошвы рельсов (дефект 69) на железных дорогах России. Установлено, что причиной изломов рельсов по дефекту 69 является коррозионная усталость, возникающая в результате увлажнения подошвы в зоне контакта с подрельсовой прокладкой в сочетании с высоким уровнем растягивающих напряжений в подошве рельса. Анализ статистических данных об отказах рельсов по дефекту 69 в Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры показал, что интенсивность отказов растет до наработки тоннажа 800 млн т брутто и носит усталостный характер. На участках пути со сложным планом и профилем интенсивность отказов в три - четыре раза выше, чем на спокойном Транссибирском ходу. Показаны итоги анализа данных и предложены меры по повышению надежности рельсовых плетей, имеющих склонность к образованию дефектов по коду 69.

Приводится алгоритм построения доверительного интервала модели оценки надежности работы выправочно-подбивочно-рихтовочных машин. В основу оценки надежности транспортно-технологического процесса положено понятие надежности, как вероятности достижения выправочно-подбивочно-рихтовочных машин конечной цели при производстве путевых работ. Одними из основных факторов надежности работы путевых машин являются коэффициент использования их по времени и коэффициент готовности к работе. В методических указаниях приводятся устаревшие данные по коэффициентам использования машин в течение рабочего времени, которые требуют обновления, так как машины пос-тоянно совершенствуются. По результатам натурных испытаний выправочно-подбивочно-рихтовочных машин была создана база данных значений коэффициентов готовности и коэффициентов использования по времени. В базу данных заносились значения, прошедшие два этапа проверки: логический и математический. В статье рассмотрен пример построения доверительного интервала значений коэффициента использования по времени в зависимости от комплексного показателя надежности коэффициента готовности. Для создания модели формировалась выборка значений из базы данных. После формирования выборки в соответствии с ГОСТ Р 8.736-2011 (Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений) проверялась ее принадлежность закону нормального распределения с помощью критерия согласия Пирсона. Далее строились модель коэффициента использования по времени в зависимости от коэффициента готовности выправочно-подбивочно-рихтовочных машин (уравнение регрессии) и доверительный интервал модели. Предложенные модели работы выправочно-подбивочно-рихтовочных машин позволяют прогнозировать основные комплексные организационно-технологические показатели работы конкретной машины еще на стадии проектирования технологических процессов путевых работ. Этот метод является универсальным, и его можно использовать для оценки технической надежности любых машинных систем, комплектов и отдельных машин.

В статье проведен анализ безопасности работ при подъеме одного груза двумя грузоподъемными кранами. Рассмотрен способ повышения безопасности проводимых работ с использованием радиоканала для передачи и приема информации о состоянии кранового оборудования, сигналов управления крановыми операциями системами безопасности кранов от крановщиков и стропальщиков, речевого обмена информацией между крановщиками и стропальщиками.