Известия Транссиба №1(37), 2019

В статье предложена методика расчета распределения нагрузки между телами качения роликового подшипника тягового двигателя, позволяющая учитывать величину радиального зазора в подшипнике и радиальное перемещение внутреннего кольца относительно наружного. Для определения нагрузки воспринимаемой наиболее нагруженным роликом, предложено решать уравнение равновесия для внутреннего кольца с помощью метода простых итераций. Реализация метода осуществлена в программном комплексе Matlab. С помощью предложенной методики было рассчитано распределение нагрузки между роликами в тяговом двигателе электровоза ВЛ11К. Для определения нагрузки, действующей на подшипник, был выбран участок «Сарга - Сабик», имеющий горный профиль пути.

Рассмотрены особенности современных систем автоматического регулирования токоприемников. Выполнен анализ частотного спектра контактного нажатия токоприемников при высоких скоростях движения, на основе которого были определены характеристики системы автоматического регулирования, позволяющей значительно повысить качество токосъема. Предложены пути совершенствования устройств автоматического регулирования токоприемников, направленные на повышение быстродействия и снижение инерционности системы.

Рассмотрены возможности улучшения регулировочных свойств и технических характеристик электрического подвижного состава с коллекторными тяговыми электродвигателями. Полупроводниковые приборы позволяют повысить плавность пуска тяговых двигателей за счет более равномерного повышения напряжения, плавного регулирования тока возбуждения в тяговом и тормозном режимах. Разработаны варианты упрощенных силовых схем восьмиосных электровозов постоянного тока с минимальным числом коммутационных электрических аппаратов, позволяющие снизить массу и габариты оборудования, повысить надежность функционирования силовых цепей. Рассмотрены схемные решения защиты колесных пар электровоза от боксования и юза за счет усиления возбуждения тяговых двигателей. Отмечена роль полупроводниковых преобразователей в совершенствовании подвижного состава с комбинированным и двойным питанием. Перечислены способы повышения эффективности электрического торможения коллекторными тяговыми двигателями. Отмечена необходимость применения адаптивных микропроцессорных систем управления полупроводниковыми преобразователями для расширения их функциональных возможностей и реализации оптимальных параметров электроподвижного состава постоянного тока.

Предметом исследования данной статьи является давление в главном резервуаре локомотива. Цель исследования - получить и проанализировать уникальные данные снижения давления в главном резервуаре локомотива. При проведении поездных испытаний разработанной автором системы диагностики тормозной сети поезда получены данные изменения давления в главном резервуаре локомотива в зависимости от управляющих воздействий машиниста в режиме реального времени. Достигнуто это с помощью установки датчика измерения давления в питательную магистраль локомотива и обработки данных с помощью программно-технического комплекса системы диагностики тормозной сети поезда. В работе применены методы математического анализа, метод эксперимента, аналитический метод. В результате работы описаны кривые снижения давления в соответствии с процессами, протекающими в главных резервуарах локомотива в процессе поездной работы. Произведено объяснение протекания пневматических процессов в соответствии с учетом специфики работы тормозного оборудования подвижного состава железных дорог. Произведен эксперимент замера плотности тормозной сети поезда машинистом и системы диагностики тормозной сети поезда, представлена сходимость результатов. Также определены количественные показатели скорости измерения штатным и предлагаемым способами. Результаты исследований применены для совершенствования методов и средств диагностики тормозной сети поезда, моделирования пневматических процессов тормозной системы поезда. Кривые снижения давления имеют свой газодинамический характер, позволяющий определять режим работы тормозной системы, а также осуществлять диагностику неисправностей тормозной сети поезда, таких как перекрытие концевых кранов, утечки в пути следования.

В статье представлен способ определения тиристорных плеч выпрямительно-инверторного преобразователя (инвертора) электровоза, на которые пропущены импульсы управления. Способ основан на анализе длительности коммутации тока тиристоров плеч инвертора и скорости нарастания выпрямленного тока в цепи инвертора электровоза. Реализация способа осуществляется за счет доработки программного обеспечения микропроцессорной системы управления электровоза. Проведено имитационное моделирование электромагнитных процессов выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза переменного тока серии 3ЭС5К «Ермак» в режиме рекуперативного торможения при аварийной работе на примере пропусков импульсов управления на тиристорные плечи VS2 и VS7. В результате моделирования получены данные, которые подтверждают эффективность предложенного авторами способа.

Статья посвящена вопросу повышения качества диагностирования технического состояния изоляции якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока с учетом ее частотных свойств, для этого сформирована схема замещения якорной обмотки, приведены результаты экспериментальных исследований частотных характеристик якорной обмотки как двухполюсника и установлены частотные зависимости полного, реактивного и активного сопротивления. С помощью методики синтеза реактивных двухполюсников показано формирование канонических схем Кауэра первого и второго рода, для которых определены численные значения параметров реактивных элементов. Рассмотрена зависимость между значениями элементов схем замещения и местом возникновения межвиткового замыкания с целью дальнейшего формирования диагностической модели на основе полученных результатов.

С целью обеспечения пропускной способности на Западно-Сибирской железной дороге широко внедряются регулируемые устройства компенсации реактивной мощности. Схемное построение и параметры таких устройств значительно различаются. В связи с этим необходимо выбрать наиболее эффективное устройство, отвечающее конкретным технико-экономическим условиям. В статье выполнена оценка потерь мощности в основном оборудовании двух статических тиристорных компенсаторов разных производителей, установленных на постах секционирования Аламбай и Новая Дубрава Западно-Сибирской железной дороги. Рассчитаны потери мощности в оборудовании с учетом дополнительных потерь от влияния высших гармонических составляющих. Проведен анализ схемного построения обоих устройств с точки зрения снижения потерь. Построены зависимости потерь мощности в их элементах от генерируемой реактивной мощности и тока тиристорно-реакторной группы. Приведены вероятностные функции распределения тока тириторно-реакторных групп устройств при заданных уставках. Представлены результаты измерений расхода электропотребления устройств на собственные нужды. Сопоставлен эффект снижения потерь мощности в тяговой сети от включения устройств с потерями в их основном оборудовании. На основании выполненной работы определены элементы, имеющие наибольшие потери. Описаны особенности каждого устройства, влияющие на потери мощности в основном оборудовании. Сделаны выводы об эффективности рассматриваемых схем. Предложены методы снижения потерь мощности в основном оборудовании и расхода на энергопотребление.

Предложена методика дистанционного диагностирования подвесных фарфоровых изоляторов на основе импульсного метода. Определена форма испытательных импульсов для диагностирования изоляторов на участке контактной сети постоянного тока. Приведены и рассчитаны основные диагностические параметры подаваемых и регистрируемых импульсов. Выявлена возможность определения расстояния до неисправной гирлянды в зависимости от амплитудного значения диагностического импульса. Рассмотрено изменение пикового значения спада импульса в зависимости от сопротивления гирлянды изоляторов. Предложенная методика позволяет локализовать положение неисправной гирлянды изоляторов на участке электроснабжения постоянного тока и в последующем достоверно определять неисправный изолятор в гирлянде.

Изучена проблема утилизации отработанных моющих растворов в вагоноремонтных депо Российской Федерации. Отмечается важность совместного решения экологических и энергетических задач для железнодорожной отрасли и низкий уровень развития и применения соответствующих технологий в депо в настоящее время. Анализируются экономические, юридические и технологические аспекты рассматриваемой проблемы. Показано, что в существующих условиях целесообразно и экономически выгодно проводить очистку моющих растворов в рамках замкнутого цикла оборота воды на предприятии с одновременным концентрированием отходов безреагентными способами и их дальнейшим использованием. Отмечается, что выделенные из отработанных растворов загрязнения содержат преимущественно горючие нефтепродукты. Предлагается сжигать концентрат загрязнений с получением тепловой энергии. Выполнен обзор методов безреагентного концентрирования и сжигания концентрата. Отмечена возможность повышения энергетической эффективности процесса деповского ремонта вагонов за счет использования выделившейся тепловой энергии. Приведены теоретические обоснования выбранных подходов и результаты проверочных экспериментов, а также оценки экономического эффекта от внедрения предложенной технологии утилизации. Показана ее реализуемость и практическая значимость. Даны рекомендации по конструктивному исполнению деповского моечного оборудования и очистных сооружений. Отмечена необходимость и показаны пути дальнейших исследований.

В статье рассмотрен подход, который позволяет уменьшить несимметрию потребляемых токов тяговыми подстанциями железных дорог из трехфазной системы электроснабжения с использованием компенсирующего устройства с несимметричной структурой. Реактивные токи компенсирующего устройства позволяют перераспределять между фазами тягового трансформатора активную и реактивную мощность несимметричной тяговой нагрузки и получать симметричную нагрузку трехфазной системы электроснабжения. Предложена теорема для определения проводимостей и реактивных токов ветвей компенсирующего устройства с несимметричной структурой в зависимости от тяговых нагрузок. В статье приведены расчетные выражения, с использованием которых можно вычислить проводимости и реактивные токи ветвей компенсирующего устройства для любой тяговой нагрузки фидерных зон, при которых эквивалентная нагрузка, включающая в себя реактивные токи ветвей устройства и токи фидерных зон, будет симметричной и активной. В качестве примера применения теоремы и предложенных выражений приведена тестовая задача, в которой рассмотрена вторичная обмотка тягового трансформатора с несимметричной тяговой нагрузкой фидерных зон, рассчитаны проводимости ветвей устройства. С использованием векторных диаграмм показано получение симметричной системы токов вторичной обмотки тягового трансформатора. Приведены математические выражения, позволяющие реализовать необходимый закон регулирования реактивных токов устройства. Определены необходимые диапазоны регулирования реактивных токов компенсирующего устройства на тяговой подстанции по заданным вероятностным законам изменения тяговых нагрузок. Рассмотрены несколько вариантов для реализации такого технического средства.

Статья посвящена вопросу защиты подземных металлических сооружений в зоне влияния блуждающих токов тяговой сети постоянного тока. В статье приведен алгоритм совместной работы дренажных установок для одновременной защиты заземляющего устройства тяговой подстанции и двух изолированных подземных проводников, расположенных в зоне влияния тяговой сети постоянного тока. Предложенный алгоритм работы совместной дренажной защиты подземных сооружений позволяет обеспечить возможность оптимальной защиты: одновременного поддержания защитного потенциала подземных сооружений при минимально необходимом дренажном токе, что позволяет сократить затраты на электроэнергию, уменьшить коррозионные разрушения и продлить срок службы подземных сооружений, тем самым повысив эффективность их эксплуатации.

Проблема аварийных отключений энергопотребителей из-за обрыва проводов ЛЭП по причине гололедообразования остается актуальной. В качестве решения этой проблемы в статье предложено устройство электромеханического класса, разрабатываемое авторами. Изложены принципы его работы, особенности конструкции и размещения на проводах. Описана функциональность устройства в автоматическом режиме. Приведено обоснование наибольшей эффективности электромеханических методов борьбы с наледью в сравнении с другими, в том числе тепловыми методами. Обозначена необходимость поиска оптимальных параметров импульса и конструкции исполнительного механизма.

В работе выполнено исследование формы вершины унимодальной функции плотности вероятности (эксцесса) на выходе нелинейного преобразователя «фазовый сдвиг - код», который является наиболее важным параметром для оценки условий нахождения моды этой функции. Для повышения точности оценки сдвигов фаз при наличии высокого уровня случайных помех определена не только качественная, но и количественная зависимость эксцесса функции плотности вероятности на выходе нелинейного преобразователя «фазовый сдвиг - код» от среднеквадратичного отклонения (СКО) флюктуации фазы сигнала на его входе. Предложена математическая модель функции распределения на выходе преобразователя «фазовый сдвиг - код» для исследования и реализации алгоритмов повышения помехоустойчивости измерения фазовых сдвигов между гармоническими составляющими тока и напряжения в тяговых сетях электроснабжения железнодорожного транспорта.

Повышение скоростей движения на существующих железнодорожных линиях - одна из основных задач, стоящих перед Белорусской железной дорогой. Через территорию республики проходят два транспортных коридора, соединяющих между собой Россию и Западную Европу, а также Украину и страны Балтии. Во всех перечисленных странах повышение скоростей на железных дорогах идет очень быстрыми темпами. Беларусь не может оставаться в стороне. Однако чтобы повысить скорости, не всегда достаточно исходной информации. Чтобы выявить необходимые данные, используются методы теории принятия решений. Метод интегрального вероятностного критерия (ИВК) позволяет обосновать параметры дороги, необходимые для введения скоростного движения на существующих линиях. С помощью предложенной методики принятия решения выбираются технические параметры и средства оснащения линии с учетом неопределенности при реконструкции плана линии для скоростного движения пассажирских поездов. Исходными данными для определения ИВК является матрица рисков, или матрица частных критериев. При использовании матрицы рисков для каждого варианта проектных решений i составляются зависимости математического ожидания потерь от вероятности реализации расчетных условий p, изменяющейся в диапазоне от 0 до 1. В статье по предложенной методике определены приведенные затраты для вариантов проектных решений при всех возможных расчетных условиях. С использованием этих затрат сформированы матрица частных критериев и матрица рисков. Выполнено сравнение вариантов проектных решений по интегральному вероятностному критерию, при использовании которого рекомендация выбора варианта однозначна и сопровождается количественной оценкой, что облегчает задачу лицу, принимающему решение.

В статье рассматривается задача управления качеством работы транспортного узла с учетом его эксплуатационных характеристик и с учетом стохастически независимых встречных пуассоновского и квазипуассоновского транспортных потоков. Задача решена с использованием аналитического и математического аппарата теории массового обслуживания. Результаты, полученные в статье, предполагается использовать для определения прогноза суммарной свободной грузоподъемности транспортных средств, ожидающих погрузки, длины очереди груженых транспортных средств (составов) в ожидании разгрузки, коэффициента использования полезных объемов складских комплексов.

В статье рассматриваются вопросы анализа и оценки рисков эксплуатации логистической инфраструктуры ОАО «РЖД». Актуальность статьи определяется практической направленностью и значимостью алгоритмизации оценки уровня рисков, возникающих в процессе эксплуатации объектов ОАО «РЖД». Целью статьи является разработка алгоритма оценки рисков, основанных на статистике событий и отказов, имеющейся в распоряжении ОАО «РЖД». Предметом исследования выступают риски, возникающие в процессе эксплуатации объектов логистической инфраструктуры. Объектом исследования определена логистическая инфраструктура ОАО «РЖД». Рассматривается подход к анализу и предлагается алгоритм анализа рисков с учетом особенностей эксплуатации логистических объектов с использованием статистических и экспертных оценок.