Известия Транссиба №3(27), 2016

Представлены результаты исследований по обоснованию параметров перевозочной работы тепловозов 3ТЭ10М на холмисто-горном участке железной дороги при движении грузовых поездов с остановками и без остановок на промежуточных станциях и раздельных пунктах.

Рассмотрен опыт электрификации железных дорог различных стран мира. Показатели работы действующих электрифицированных железных дорог и выполненные расчеты свидетельствуют о том, что применение электрической тяги имеет высокую эффективность и позволяет улучшить эксплуатационные показатели Улан-Баторской железной дороги.

Проведен анализ причин низкой эффективности накопленных знаний о динамике тягового привода локомотива. Установлено, что использование научной информации затруднено из-за ее противоречивости и недостаточной систематизированности. Предложена классификация динамических явлений в тяговом приводе локомотива, облегчающая поиск новых технических решений. Классификация использована при создании новой конструкции резинокордной муфты, защищенной патентом.

Рассмотрены вынужденные колебания четырехосного транспортного средства, имеющего двойное рессорное подвешивание. Движение системы с шестью степенями свободы с достаточной точностью можно представить системой с двумя степенями свободы. Поэтому кузов транспортного средства обладает двумя степенями свободы: боковым относом и вилянием (подпрыгиванием и галопированием тележек будем пренебрегать). Общее число степеней свободы модели равно двум. Рассмотрен способ, который приводит к замкнутому решению для установившихся вынужденных колебаний. Определено, что при стремлении и к (n = 1, 2, …) амплитуды колебаний будут неограниченными. Поэтому параметры k, k и Т необходимо назначать исходя из требуемого значения амплитуд. В результате исследований составлены дифференциальные уравнения движения системы и получено аналитическое решение для случая приложения внешней кусочно-постоянной вынуждающей силы.

Перевозка застывающих грузов железнодорожным транспортом, а именно вагонами-цистернами, сопровождается рядом трудностей. К их числу относятся понижение температуры перевозимого нефтепродукта, вызывающее повышение его вязкости, невозможность быстрой разгрузки, изменение эксплуатационных характеристик перевозимых нефтепродуктов, увеличение простоя вагонов-цистерн. Приведен анализ скорости охлаждения перевозимых грузов в зависимости от размеров и толщины теплоизолирующего слоя. Введенные формулы показывают, что наличие теплоизолирующей оболочки вызывает отклонение радиуса цилиндрической емкости от оптимального значения. При этом тепловая изоляция существенно снижает коэффициент теплопередачи в окружающее пространство и способствует ускорению процесса выгрузки.

В работе представлена методика выбора мест установки и мощности компенсирующих устройств в тяговой сети с учетом роста объемов перевозок. Обозначены подходы к нахождению критериев оптимальности управления потоками реактивной энергии установкой компенсации реактивной мощности. Предложены к рассмотрению три критерия для оценки оптимальности установки компенсирующих устройств в тяговой сети: снижение потерь активной энергии, повышение уровня напряжения у потребителя, разгрузка питающих линий электропередач. Приведена методика оценки оптимальности такого выбора.

В статье рассмотрена проблема учета продольной неравноупругости железнодорожного пути, приводящая к тому, что вынужденные колебания необрессоренной массы экипажа взаимодействуют с мультипликативным возмущением, усиливая амплитуду подпрыгивания колесной пары либо уменьшая ее. Это зависит от фазового соотношения между указанными внешними воздействиями.

В статье представлен универсальный энергоэффективный стенд для нагрузочных испытаний тяговых асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока. Предлагается использование двух вариантов схем для проведения испытаний тяговых двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением и асинхронных двигателей, а также тяговых двигателей постоянного тока с параллельным (независимым) возбуждением и асинхронных двигателей, каждый из которых позволяет реализовать энергоэффективный метод испытаний - метод взаимной нагрузки. Приводятся преимущества применения предлагаемого стенда. Расчет основных параметров, фиксируемых в процессе испытаний (токов, напряжений и мощности), предлагается выполнить с помощью математических моделей. Каждая из математических моделей учитывает работу испытуемых асинхронных тяговых двигателей и тяговых двигателей постоянного тока (последовательного или параллельного (независимого) возбуждения) по методу взаимной нагрузки: электрическая и механическая связь. В заключении статьи приводятся предполагаемые результаты от внедрения универсального энергоэффективного стенда для нагрузочных испытаний тяговых асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока.

Рассмотрены вопросы разработки состава и технологии выплавки, разливки и термической обработки легированных рельсовых сталей, обладающих высокой эксплуатационной стойкостью. Специалистами ЕВРАЗ ЗСМК (г. Новокузнецк) и ИрГУПСа была предложена схема комплексного легирования рельсовой стали и на площадке железнодорожного проката ЕВРАЗ ЗСМК проведена отработка технологии электропечной выплавки и термоупрочнения суперперлитной стали повышенной чистоты, обладающей высокой износостойкостью. Выпущено несколько опытных партий рельсов, которые испытаны на перевальном участке Иркутск - Слюдянка ВСЖД с неблагоприятным сочетанием эксплуатационных нагрузок, вызывающих повышенный износ рельсов. Результаты испытаний показали высокую надежность опытных рельсов и целесообразность освоения их промышленного выпуска. Авторами обобщены результаты многочисленных экспериментальных разработок, предложены методологические основы поиска и отработки как отдельных стадий, так и технологического процесса произ- водства рельсовых сталей в целом. Приведены конкретные данные о свойствах низколегированных сталей, определены возможности использования инновационных методов в модернизации технологии выплавки и формирования комплекса необходимых свойств. В процессе отработки технологии выплавки стали для легирования металла изучены возможности электропечной выплавки взамен мартеновской, а также использования легирующих компонентов шихты на основе традиционно используемых дорогостоящих ферросплавов, так и ванадийсодержащих шлаков, которые можно в значительной степени отнести к отходам металлургического производства. Определены также оптимальные соотношения технологических параметров плавки и внепечной обработки стали на оптимальное соотношение ванадия и азота в стали, обеспечивающее высокие показатели пластических свойств, в том числе и при низкой температуре эксплуатации. При этом достигнуто оптимальное соотношение легирующих элементов стали, обеспечивающее оптимизацию комплекса служебных свойств, что подтверждается данными механических испытаний, металлографических исследований, а главное, - высокими показателями промышленных испытаний.

Целью данной статьи является представление результатов работы по автоматизации процесса тестирования якорных обмоток электрических машин по методу волновых окликов и определение применимости метода для диагностирования вспомогательных машин тягового подвижного состава. В статье описаны технические решения, примененные при разработке мобильного блока для тестирования изоляции по методу волновых откликов, приведен алгоритм тестирования в автоматическом режиме. Описана методика расчета обобщенного диагностического коэффициента. Приведены результаты тестирования вспомогательных машин типов НБ436В и НБ-431П, установленных на электровозе ВЛ-10, сделан вывод о перспективности предложенной методики. Определены задачи дальнейших исследований, направленных на внедрение метода волновых откликов на производстве.

Представлен метод расчета добавочного сопротивления дренажной установки тяговой подстанции постоянного тока. Существующий метод настройки дренажной защиты предполагает проведение ряда измерений с подбором добавочного сопротивления и последующей корректировкой его значения с учетом среднегодового тока тяговой подстанции. Целью данной работы является разработка алгоритма определения оптимального значения добавочного сопротивления с учетом обеспечения нормативных значений защитного потенциала на заземляющем устройстве и минимизации потерь в обратной тяговой сети. Представленный метод основан на применении теоремы взаимности, позволяющей изменить направление тока от источника к нагрузке на обратное при условии, если система является линейной. Составлен алгоритм расчета добавочного сопротивления дренажной установки тяговой подстанции. Проведен расчет значения добавочного сопротивления и потерь мощности в тяговой рельсовой сети для среднего значения тока тяговой подстанции. Приведены графики зависимости добавочного сопротивления и потерь мощности на нем от величины тока тяговой подстанции при минимальном и максимальном значениях защитного потенциала. Данный метод может быть рекомендован при проектировании защиты от коррозии заземляющих устройств тяговых подстанций постоянного тока.

В статье рассмотрено распределение напряженности электростатического поля вокруг гирлянды фарфоровых подвесных изоляторов, содержащих дефекты. Приведены результаты выполненного имитационного моделирования распределения напряженности электростатического поля вокруг изоляторов в программном комплексе Elcut и картины распределения поля вокруг изоляторов для сред с различными диэлектрическими проницаемостями. Проведен сравнительный анализ результатов имитационного моделирования и экспериментальных исследований, на основании которого выявлена возможность диагностирования изоляторов по параметрам напряженности электростатического поля.

Выполнен анализ особенностей процесса оптимизации сложных систем видеонаблюдения и видеорегистрации на территориально распределенных объектах железнодорожного транспорта. Предложена методика постановки задачи оптимизации на локальном уровне для группировки смежных кластеров в суперкластеры и пошаговой оптимизации всей системы на глобальном уровне. Методика двухуровневой оптимизации и объединение соседних информационных кластеров системы в суперкластеры позволяют совместить методы линейного и динамического программирования для оптимизации сложных разветвленных систем по критерию минимальных затрат.

Данная статья содержит информацию об основных загрязнителях и засорителях на железной дороге. В статье рассмотрены вопросы интенсивности загрязнения щебеночного балласта. Указаны критерии для назначения среднего и планово-предупредительного ремонта пути в соответствии с техническими условиями. Приведены причины повышенной интенсивности загрязнения балластного слоя в первый год срока эксплуатации. Выполнен анализ загрязненности щебеночного слоя на участках Транссибирской и Среднесибирской магистралей. Транссибирская магистраль рассмотрена в направлении Челябинск - Карбышево - Новосибирск, а Среднесибирская магистраль - в направлении Входная - Иртышская - Среднесибирская. Анализ проводился на основе данных геологических исследований проектно-изыскательских институтов с учетом планов-графиков ремонтов по Западно-Сибирской дирекции инфраструктуры. Для удобства оценки параметров загрязненности полученный материал был сведен в единую таблицу. На основе данных таблицы были выявлены степенные зависимости загрязненности щебеночного балласта от толщины балластного слоя, от пропущенного тоннажа и срока службы в годах. В статье приведена структура загрязнителей по величине частиц, в условиях пропуска сверхнормативного тоннажа. Указаны уровни загрязнения щебеночного балласта при различных величинах пропущенного тоннажа (700, 1200 и 1400 млн т). Кроме того, в данной работе был определен средний уровень загрязнения балласта частицами менее 25, 5 и 0,1 мм и получены предельные значения допустимого засорения щебеночного балласта более 30 %. В результате выявлена необходимость в снижении загрязненности щебеночного балласта путем проведения глубокой очистки.

В статье рассмотрены способы усиления земляного полотна с использованием инъектирования твердеющих растворов. Предложены технологии, позволяющие выполнять работы по усилению эксплуатируемого земляного полотна без ограничения движения. Представлены оптимальные инженерные условия для проектирования рассмотренных способов. Приведены значения физико-механических характеристик до и после усиления, полученные по результатам контроля качества выполненных работ на реальном объекте. Статья подготовлена в рамках гранта ОАО «РЖД» на развитие научно-педагогических школ в области железнодорожного транспорта. Армирование грунтов земляного полотна с использованием инъектирования твердеющих растворов вне габарита движения поездов позволяют существенно повысить экономическую эффективность и технологичность в вопросах усиления земляного полотна. В статье предложены оптимальные способы усиления земляного полотна в зависимости стадии развития дефектов и деформаций.

В статье рассматривается процесс технического обслуживания устройств железнодорожной автоматики. Целью работы является предложение способа снижения трудозатрат на обслуживание рельсовых цепей железнодорожной автоматики. Предлагаются метод автоматизации процесса проверки рельсовых цепей на шунтовую чувствительность путем шунтирования рельсовой цепи на кроссовом стативе и схема устройства, реализующего этот метод. Рассчитаны значения сопротивления шунтирования, эквивалентного наложению нормативного шунта в заданных точках рельсовой цепи. Результаты применения разработанного метода, приведенные в статье, могут быть использованы при совершенствовании систем автоматики действующих железных дорог.

Рассмотрена задача управления жизненным циклом локомотива при сервисной системе технического обслуживания и ремонта. Предложено инкапсулировать статистические методы в АСУ локомотивных депо. Рассмотрен пример управления неснижаемым запасом запчастей. В группе компаний «Локомотивные технологии» повышение эффективности технологических процессов технического обслуживания и ремонта решается в том числе за счет создания и внедрения в сервисных локомотивных депо информационно-управляющей системы АСУ «Сетевой график», внедрение которой начато в 2016 г. и должно быть завершено к концу 2017 г. Для практического применения методических подходов международных (ISO) и национальных (ГОСТ) стандартов менеджмента качества, управления надежностью, бережливого производства и статистических методов управления в условиях сервисных локомотивных депо предлагается применить принцип «Встроенное качество», когда логические построения, алгоритмы и формулы инкапсулируются в программное обеспечение АСУ «Сетевой график», тем самым существенно снижая требования к уровню подготовки персонала депо. Управление неснижаемым запасом запасных частей в сервисных локомотивных депо предлагается реализовать как элемент АСУ «Сетевой график» через инкапсуляцию в систему вероятностно-статистических методов расчета неснижаемого запаса по данным об интенсивности потребления деталей и времени их доставки в депо.