Известия Транссиба №4(36), 2018

Предложен способ выбора рациональных сочетаний скорости электроподвижного состава по условиям максимального пробега при заданном износе контактах вставок токоприемника и регулировки подвески контактной сети действующих и проектируемых участков электроснабжения. Рассмотрен принцип работы и функциональные возможности программного обеспечения для ЭВМ «Программа для моделирования контактного нажатия с помощью нелинейной авторегрессионной нейронной сети с экзогенными входами».

Статья посвящена анализу качества материалов для изготовления крепежных деталейподвижного состава. В работе представлены результаты исследований разрушенных в процессе эксплуатации деталей, используемых для крепления узлов ходовой части, рессорного подвешивания и ударно-тяговых устройств подвижного состава. Цель работы заключается в установлении вероятных причин разрушения деталей под действием статических и динамических нагрузок при движении по рельсовому пути. В работе описываются методология и последовательность проведения экспертизы материалов на основе анализа химического состава металлов, оценки механических свойств и изучения поверхностей изломов деталей. Представлены результаты спектрального анализа металла исследуемых деталей, измерения твердости и анализа поверхности изломов деталей, которые позволили установить возможные характер, последовательность и причины их разрушения. Полученные в ходе исследований результаты показали, что основной причиной изломов крепежных деталей подвижного состава является воздействие на них нагрузок, превышающих предел проч-ности металла. При этом установлено, что марка применяемого в производстве металла не соответствует требованиям нормативно-технической документации на изделие и не предназначена для изготовления крепежных деталей. Таким образом, полученные выводы подтверждают необходимость ужесточения контроля качества материалов, применяемых при производстве крепежных деталей подвижного состава, и могут использоваться на машиностроительных предприятиях, специализирующихся на производстве комплектующих и запасных частей для железнодорожного подвижного состава. Основной вывод работы заключается в необходимости использования при производстве деталей крепления ответственных узлов и агрегатов подвижного состава конструктивно обоснованных марок сталей и сплавов.

В данной статье представлено решение задач эффективности функционирования производственных систем локомотиворемонтного предприятия. В частности, объектом исследования являются технологические процессы ремонта и сервисного технического обслуживания электровозов на предприятиях по ремонту тягового подвижного состава. В статье приведено математическое описание производственного процесса подобных предприятий на примере сервисного локомотивного депо Московка. Математическая модель описана на основе теории массового обслуживания (СМО) и цепей Маркова. Приведен граф технологичес-кого состояния локомотива во время ремонта в депо, где процесс перехода ремонтируемого подвижного сос-тава из состояния в состояние, т.е. взаимосвязи технологических перемещений электровоза по территории депо, а также время выполнения технологических операций описаны переходной матрицей. Распределение заявок на ремонт описано при помощи закона Пуассона, задержка электровоза на участках депо на плановых видах ремонта - в соответствии с принятой нормой, а на неплановом виде ремонте заявки задерживаются в соответствии с распределением Эрланга. По результатам математического описания модели производственного процесса ремонтного предприятия создана имитационная модель функционирования депо Московка, реализованная на ЭВМ при помощи профессионального программного обеспечения нового поколения AnyLogic. В работе описаны логическая схема имитационной модели, выбранные методы и библиотеки моделирования. По результатам исследования проведена общая оценка технологических показателей работы локомотиворемонтного предприятия в условиях вероятностных динамических изменений ремонтного задания. При помощи реализованных предложенных в статье методов исследования технологических процессов депо Московка можно проектировать любые ремонтные предприятия по ремонту подвижного состава железных дорог с целью выявления «узких мест» производственного процесса.

Эксплуатируемые в настоящее время на сети российских железных дорог пассажирские электровозы при вождении поездов на разных по сложности участках пути неодинаково используют имеющуюся мощность и работают с различными энергетическими показателями. Цель работы - рассмотреть энергетическую эффективность пассажирских электровозов при вождении поездов на отдельных участках железных дорог и определить пути повышения их энергетических показателей. Для достижения указанной цели была проанализирована работа пассажирских локомотивов ЭП1 и ЭП2К на участках среднесибирского хода Западно-Сибирской железной дороги, определены средние массы пассажирских поездов и скорости их движения, рассчитаны значения мощности, реализуемой электровозами в эксплуатации, а также рациональные значения мощности и массы локомотивов, необходимые для вождения пассажирских поездов на рассматриваемых участках пути, и произведена сравнительная оценка возможной эксплуатации электровозов с рациональными значениями мощности и массы с эксплуатируемыми локомотивами ЭП1 и ЭП2К. На основании проведенного сравнительного анализа сделан вывод об имеющихся резервах повышения энергетических показателей пассажирских электровозов на отдельных участках российских железных дорог, таких как эксплуатация локомотивов с рациональными значениями мощности и массы, необходимых для обеспечения современных пассажирских перевозок, и предложена методика определения энергетической эффективности электровозов, позволяющая без расчета тягово-энергетических характеристик оценить затраты электроэнергии на тягу поездов.

В статье на основании выполненных статистических расчетов по данным об эксплуатации основных серий отечественных локомотивов определены основные направления повышения эффективности эксплуатации локомотивов. Предложен в качестве универсального показателя коэффициент полезной работы. Показано, что наряду с повышением надежности локомотивов большим резервом является повышение эффективности системы управления тягой поездов. Доказано, что число секций локомотивов можно сократить не менее чем на 2000 тыс. секций.

В статье приведены результаты моделирования силовых полей в элементах колесно-моторного блока электровоза 2ЭС10. Математическая модель получена на основе уравнений Лагранжа ΙΙ рода. Представлена расчетная схема для исследования динамического поведения колесно-моторного блока. Приведены выражения прогибов упругих элементов подвески тягового двигателя, упругих и диссипативных сил. Предложен способ определения векторного силового поля на площадке сочленения кронштейна и тяги подвески ТЭД.

Рассмотрена электроэнергетическая установка специального самоходного подвижного сос-тава, применяемого в дистанциях электроснабжения, и показана целесообразность ее применения для анализа основных энергетических показателей, в частности, оценки КПД электрогидромеханических установок при раздельном и совместном режиме их работы. Для оценки энергоэффективности предложен интегральный КПД, позволяющий учитывать энергетические параметры электроустановок, работающих в различных режимах. Даны рекомендации по повышению коэффициента мощности электроустановок.

В статье рассмотрено влияние угла наклона опоры на положение контактного провода относительно уровня головки рельса. Предложено учитывать изменение состояния опорно-поддерживающих конструкций в конечном расчете статических параметров контактной подвески на скоростных и высокоскоростных участках железнодорожных магистралей.

В статье приведена схема замещения трех проводников с учетом их взаимного влияния. Схема замещения содержит сопротивление и индуктивность каждого проводника, проводимость и емкость их изоляции по отношению к земле, а также взаимные индуктивности, проводимости и емкости изоляции между проводниками. Рассмотрены математические основы расчета распределения электрических величин в системе трех проводников с учетом их взаимного влияния. В качестве основы процесса автоматизации данного расчета с учетом существующих подходов к разработке программного обеспечения (ПО) выбрана итеративная инкрементальная модель жизненного цикла ПО. Указаны особенности, характерные для специализированного ПО: реализация расчетов на основе сложного математического аппарата в большинстве случаев, высокое быстродействие, возможность свободно оперировать большими объемами данных, высокая точность, возможность расширения функциональности, высокие требования пользователей к визуализации результатов. Предложена структурная схема программного комп-лекса, включающая в себя интерфейсный, расчетный модули и базу данных. Разработана блок-схема алгоритма работы расчетного модуля. Алгоритм основан на итеративном вычислении токов и напряжений для трех проводников с учетом их взаимного влияния в зависимости от координаты по длине проводника. В соответствии с выбранной моделью жизненного цикла программного обеспечения разработаны три версии ПО разной функциональности. Это позволило эффективно организовать процессы тестирования, отладки и внедрения. В итоге программный комплекс имеет оконный интерфейс, содержащий четыре вкладки и позволяющий вводить исходные данные для расчета, выводить результаты в виде графиков и таблицы. С целью обеспечения возможности сохранения результатов расчетов реализована связь с базой данных.

В статье рассмотрен вопрос обеспечения защиты контактной сети при выводе в ремонт оборудования распределительных устройств напряжением 3,3 кВ тяговых подстанций постоянного тока Называевского направления Омской дистанции электроснабжения Западно-Сибирской железной дороги. При выводе в ремонт оборудования распределительных устройств напряжением 3,3 кВ происходит увеличение зоны защиты для присоединений контактной сети смежных объектов системы тягового электроснабжения (тяговые подстанции, посты секционирования, пункты параллельного соединения). Для обеспечения защиты контактной сети постоянного тока вводятся в работу пониженные уставки срабатывания быстродействующих автоматических выключателей, которые неизбежно ограничивают пропускную способность участка для пропуска грузовых поездов. Рассмотрен существующий порядок вывода оборудования в ремонт с включением у тяговой подстанции поста секционирования. Оценены ограничения пропуска грузовых поездов при реализации существующей схемы. Просчитаны токи короткого замыкания и выбраны уставки защит быстродействующих выключателей при отключении поста секционирования и включении секционных разъединителей станции. Выявлено невыполнение условия выбора уставок защит при отстройке от минимального значения тока короткого замыкания. Для снижения ограничений разработан опытный образец короткозамыкателя контактной сети постоянного тока напряжением 3,3 кВ. Применение короткозамыкателя позволило осуществлять защиту контактной сети на время вывода в ремонт оборудования распределительного устройства без перевода на пониженные уставки срабатывания автоматических выключателей. Приведены технические характеристики и особенности предлагаемой конструкции устройства. Представлены результаты проведенного испытания короткозамыкателя контактной сети постоянного тока напряжением 3,3 кВ на участке Драгунская - Новокиевская - Любинская. Определены основные направления для дальнейших работы авторов.

Актуальность работы связана с совершенствованием компонентов распределенной системы автоматизации и управления напряжением в рамках развития активно-адаптивных электрических сетей. Представлен подход к определению управляющих воздействий в рамках координированного управления напряжением в распределительных электрических сетях с помощью активных элементов на основе мультиагентного управления. Управление напряжением в электрической сети осуществляется всеми локальными регуляторами в границах контролируемой зоны по условию стабилизации напряжений. Управляющие воздействия локальных агентов определяются в результате координации между собой по типу «аукцион», решения линеаризованной оптимизационной задачи на основе чувствительности мест расположения активных элементов к изменению напряжений в распределительной электрической сети. Чувствительность параметров режима к инъекциям мощностей в узлах электрической сети определяется на основе сенсорного анализа по проводимости элементов топологии сети и частным производным небаланса составляющих электрических величин. Достижение глобальной цели управления агентов-координаторов достигается оптимизацией параметров режима и корректировкой работы локальных агентов. Представленные результаты моделирования на тестовой электрической схеме показали реализуемость и эффективность предложенных подходов.

В работе рассмотрены основные лимитирующие факторы, ограничивающие объем перевозок грузовых поездов повышенной массы. Обозначены подходы к решению представленных проблем применением компенсирующих устройств. В работе представлена методика выбора мест установки и мощности компенсирующих устройств в тяговой сети с учетом роста объемов перевозок, позволяющая оценить положительный эффект от установки компенсирующих устройств на перспективу увеличения объемов перевозок. Определение перспективного электропотребления предлагается осуществлять с помощью прогнозирования электропотребления. Для оценки эффекта от установки компенсирующих устройств в тяговой сети предложены три критерия: разгрузка тяговых трансформаторов, повышение уровня напряжения у потребителя, разгрузка питающих линий электропередач.

Анализ качества электрической энергии с точностью, определяемой современными стандартами, требует применения цифровой обработки сигналов. При измерении одной из основных операций является нахождение корреляции сигналов. Выполнение операций над цифровыми представлениями сигналов, содержащих большое число отчетов, требует значительных вычислительных ресурсов, что приводит к важности проблемы быстрого вычисления корреляции. Известные способы вычисления корреляции предполагают использование ряда алгоритмов: преобразование корреляции в циклическую свертку, вычисление циклической свертки через БПФ и др. По отдельности эти алгоритмы хорошо изучены, однако при совместном их использовании возможна дополнительная оптимизация алгоритмов. В статье предлагается способ оптимизации вычислительной процедуры для нахождения корреляции сигналов, связанной с сокращением операций при выполнении подряд двух преобразований Фурье. Сокращение операций по перестановке данных производится за счет другого способа размещения результатов вычислений. В зависимости от вычислительной архитектуры предложенный способ позволяет ускорить вычисления до 20 - 25 %.

Рассматриваются пути повышения эффективности информационно-измерительного комп-лекса автоматизированной системы мониторинга и учета электроэнергии. Исследуется возможность уменьшения объема телеметрического трафика в каналах передачи информации и повышения энергетической эффективности информационно-измерительной аппаратуры.

Разработана методика, позволяющая выполнять расчет параметров коаксиального кабеля с учетом частоты передаваемого сигнала. Проведен сравнительный анализ значений параметров кабеля РК 50-7-28 и RG142, полученных в результате измерений с помощью анализатора цепей, взятых из справочников с соответствующими результатами расчетов. Получены оценки точности расчетов, указывающие на необходимость учета дополнительных факторов с целью более корректного учета затухания в кабеле во всем диапазоне используемых частот.

Статья посвящена особенностям реализации пользовательского интерфейса автоматизированной информационной системы обработки и анализа данных об энергозатратах локомотивов, обеспечивающего ее эффективное функционирование с целью совершенствования управления расходом топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов.