Результаты поиска

В статье представлены результаты исследований эффективности работы системы накопления электроэнергии в тяговом электроснабжении на примере одного из участков ОАО «РЖД». Рассмотрены результаты измерений электрических величин электроподвижного состава при движении по исследуемому участку железной дороги. На основе имитационного моделирования получена оценка влияния систем накопления электроэнергии на пропускную способность участка железной дороги. Построены графики изменения минимального межпоездного интервала и минимального напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в зависимости от мощности системы накопления, энергоемкости и пороговых напряжений для режимов заряда и разряда. Разработан алгоритм работы системы накопления электроэнергии на тяговой подстанции или линейном устройстве. На основе результатов моделирования построен график степени заряженности и определена зарядная характеристика, позволяющая поддерживать глубину разряда на уровне не более заданной. По результатам расчетов определены мощность, энергоемкость и зарядная характеристика системы накопления, обеспечивающие требуемый уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в границах межподстанционных зон.

Увеличение скоростей движения электроподвижного состава оказывает влияние на энергетические показатели работы системы тягового электроснабжения. Одним из технических решений задачи по выравниванию графика тяговой нагрузки для снижения потерь напряжения в контактной сети является применение систем накопления электроэнергии. В статье приведены результаты имитационного моделирования, позволяющие оценить изменение энергетических показателей электропоезда при увеличении скоростей движения для условий одиночного следования электропоезда по участку. По результатам тяговых расчетов показано влияние уровня напряжения на токоприемнике электропоезда на техническую скорость, отклонение которой для граничных значений напряжения в скоростном движении составляет около 1 %. Для выбранного участка скоростного движения и технических скоростей обоснован уровень напряжения для проведения тяговых расчетов. Получены зависимости изменения средних значений нагрузки и технической скорости при увеличении максимальной скорости движения до 250 км/ч. Определены статистические оценки для напряжения на токоприемнике электропоезда Velaro RUS. Показано влияние энергоемкости бортовой системы накопления при соответствующей зарядной характеристике на снижение максимальных токов. Получены зависимости для падения напряжения на токоприемниках электропоезда при увеличении скоростей движения. Выполнена оценка максимальной энергоемкости устройств накопления для наиболее тяжелых условий эксплуатации при одиночном следовании электропоезда по участку. Приведенные результаты позволяют определить перспективы совершенствования способа расчета энергетических показателей и применения систем накопления на участках скоростного движения в качестве бортовых систем и сравнить их эффективность со стационарными системами на основе имитационного моделирования, в котором реализуются различные алгоритмы управления.

Целью данной работы является исследование причин возникновения трещин в остовах тяговых двигателей электровозов. Приведен анализ статистики выявления трещин в остовах тяговых электродвигателей НБ-514 на Восточном полигоне, показывающий, что каждый третий остов в эксплуатации имеет трещины. Использован способ математического моделирования на ЭВМ с применением метода конечных элементов. Отмечено, что проведение измерений в зоне возникновения трещин тензометрическим методом практически невозможно из-за геометрии остова. Рассмотрены результаты математического моделирования механических напряжений, возникающих в остове тягового электродвигателя НБ-514 при его неравномерном нагреве до температур, характерных для часового режима работы тягового электродвигателя. Показано, что механические напряжения, возникающие только из-за разности температур окружающего воздуха и обмоток главных и дополнительных полюсов тягового электродвигателя, могут достигать 100 МПа. Предложены варианты изменения конструкции вентиляционных окон остова для уменьшения величины температурных напряжений при неизменной площади вентиляционных отверстий. При коррекции формы вентиляционных окон остова тягового электродвигателя указанные напряжения могут быть снижены до 76 МПа. Сделан вывод о том, что одной из основных причин образования трещин в остовах тяговых электродвигателей являются циклически повторяющиеся температурные напряжения, что особенно важно для электровозов, работающих на горно-перевальных участках в режиме подталкивания. Отмечено, что появление механических напряжений в остове тягового электродвигателя также зависит от вибраций, возникающих от пути и работы зубчатой передачи, а также от переменной части магнитного поля электродвигателя, которые в настоящее время детально не исследованы.

Выполнение расчетов показателей работы системы тягового электроснабжения в установившихся режимах ориентировано на решение широкого круга задач, связанных с выбором параметров силового оборудования тяговых подстанций, размещением линейного оборудования, сечения контактной подвески, сравнением вариантов по технико-экономическим показателям. В настоящее время появление различных регулируемых устройств в системе тягового электроснабжения обусловливает необходимость совершенствования методов и алгоритмов расчета, используемых в различных программных комплексах. В настоящей работе рассмотрены вопросы построения схем замещения при моделировании работы системы тягового электроснабжения в установившихся режимах с учетом устройств автоматического включения-отключения резервного преобразовательного агрегата тяговой подстанции и накопления электроэнергии. Представлены соответствующие схемы замещения и фрагменты алгоритмов расчета, учитывающие характеристики и режимы работы указанных устройств. Применение предложенных схем замещения позволяет учесть в расчетах различие внешних характеристик преобразовательных агрегатов, оценить соответствие уставок автоматики уровню электротяговой нагрузки и влияние работы устройства на уровень напряжения на шинах подстанции и в контактной сети, нагрузочную способность тяговых подстанций, а для устройства накопления с учетом зарядной и разрядной характеристик дополнительно оценить влияние на эффективность применения рекуперативного торможения. Предложенные алгоритмы работы устройств предназначены для совершенствования методов расчетов показателей системы тягового электроснабжения. В работе предложен усовершенствованный метод расчета показателей системы тягового электроснабжения, основанный на одновременном проведении тягового и электрического расчета, базирующийся на базе данных расчетов, выполненных для различных условий следования электроподвижного состава на участке железной дороги.

В статье представлены результаты математического моделирования определения характера и закона изменения сил и напряжений, возникающих в области контакта взаимодействующих тел на примере динамического контакта при соударении упругого шара о неподвижную, абсолютно жесткую плиту при его плоском движении. Полученные результаты могут быть использованы при расчете контактных сил и напряжений материала в металлоконструкциях при ударных воздействиях.

Детерминированная оценка долговечности конструкций железнодорожного подвижного состава по коэффициентам запаса сопротивления усталости, установленная нормативными требованиями, не в полной мере учитывает случайный характер нагрузок, под действием которых происходит накопление усталостных повреждений, интенсивность эксплуатации (наработку), не позволяет оценить ресурс и его исчерпание за срок службы. В то же время с развитием тяжеловесного и высокоскоростного движения, а также в связи с введением в действие технических регламентов задачи оценки и обоснования назначенных сроков службы и ресурса объектов железнодорожного транспорта становятся все более актуальными. Предметом исследования, результаты которого представлены в настоящей статье, являлось сопротивление усталости конструкций базовых частей локомотива. Целью проведенной работы было прогнозирование их предельного состояния по ресурсу критических элементов. В представленной работе выполнены расчетно-экспериментальные исследования с проведением ходовых динамико-прочностных испытаний локомотива во всем диапазоне рабочих скоростей его движения, определением напряженно-деформированного состояния конструкций методом тензометрирования, расчетом коэффициентов запаса прочности с вероятностной оценкой сопротивления усталости деталей. По полученным результатам показано влияние характеристик эксплуатационной нагруженности на запас сопротивления усталости и его исчерпание по мере наработки объекта. По результатам проведенной работы можно сделать выводы о том, что основные показатели прочности, ресурса и срока службы локомотива дают возможность сопоставить и связать между собой их определяющие параметры для последующего анализа, обоснования, нормирования и управления ресурсом безопасной эксплуатации железнодорожной техники.

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.

В статье рассматриваются вопросы, связанные с теоретическими и экспериментальными исследованиями режимов работы системы тягового электроснабжения. Выполнен сравнительный анализ напряжений на шинах тяговых подстанций с неуправляемыми выпрямителями и шинах тяговых подстанций с преобразовательными агрегатами, оборудованными системой бесконтактного автоматического регулирования напряжения, показаны различия между ними. Детально исследованы режимы работы активного поста секционирования с пунктом повышения напряжения. В результате исследований выявлено, что продолжительность наблюдения максимальных значений напряжения на шинах подстанции выше среднего уровня напряжения холостого хода составляет около 5 - 10 % от времени суток, на активных постах - около 7 - 8 %, на пассивных - 10 - 13 %. Максимальная мощность в активном режиме работы поста секционирования с пунктом повышения напряжения при понижении напряжения в контактной сети составляет 2,9 МВт. Средний объем электроэнергии, возвращаемый в контактную сеть пунктом повышения напряжения, за один эпизод составляет 170 кВт·ч. Средняя продолжительность работы в активном режиме для одного случая

В статье рассматривается возможность продления срока службы пассажирских вагонов. Проведенным анализом состояния парка пассажирских вагонов установлено, что темп пополнения плацкартных вагонов за последние 10 лет снижен более чем на 40 %, поэтому обеспечить покрытие и восполнение выбывания подвижного состава данного типа по истечении нормативного срока службы можно только за счет продления срока эксплуатации существующих вагонов путем проведения капитально-восстановительного ремонта с установлением им нового нормативного срока службы. При анализе силового каркаса плацкартного пассажирского вагона установлено, что наибольшие статические и динамические нагрузки воспринимает его хребтовая балка. Именно из-за возникающих в ней напряжений формируется оценка дальнейшей возможности эксплуатации вагона как в периоде его жизненного цикла, так и дальнейшего использования при диагностике на возможность назначения ему нового нормативного срока слубжы при проведении капитально-восстановительного ремонта. Проведенными исследованиями ряда элементов хребтовых балок, вырезанных из выработавших нормативный срок пассажирских вагонов, установлено, что основные характеристики металла удовлетворяют требованиям норм безопасности, это говорит о том, что заложенный в них запас прочности и ресурс полностью не выработаны. При исследовании наличия остаточных напряжений, возникших в вырезанных из хребтовых балок элементах, в зависимости от глубины травления, проведенного по методу Н. Н. Давиденкова в соответствии с методикой ЦНИИТмаша, определены наиболее уязвимые и опасные места коррозионного воздействия, требующие более тщательного контроля при проведении вагону как технического обслуживания, так и планово-предупредительного ремонта. В целях снижения развития остаточных напряжений и коррозионного воздействия на силовой каркас плацкартного вагона разработаны рекомендации и технологические операции по упрочнению хребтовой балки методом дробеструйной обработки с образованием равномерной мелкопористой структуры, обеспечивающей равномерное нанесение лакокрасочного покрытия. Данная технология позволит провести упрочнение участков хребтовой балки в местах сварных соединений с концевыми, шкворневыми и промежуточными балками, снизить возникновение в них остаточных напряжений и повысить антикоррозионную защиту металла от воздействия окружающей среды и внешних факторов.

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.

В данной статье рассмотрен альтернативный подход к решению задач технического диагностирования железнодорожных колес, который заключается в разработке системы мониторинга критических состояний приповерхностных слоев металла, обладающей способностью обнаружения зарождающихся дефектов в структуре металла поверхности катания колеса.

Вопросы, связанные с износом рельса и бандажа колеса локомотива, всегда вызывают повышенный интерес как у эксплуатационных служб, так и у научных работников. Знание влияния технических и эксплуатационных факторов на интенсивность износа материалов контактирующих тел позволило бы сэкономить материальные и финансовые ресурсы. Предлагаемая статья посвящена определению одного из этих параметров, а именно - глубины вдавливания материала головки рельса в материал гребня бандажа колеса. Силовое взаимодействие гребня бандажа и головки рельса происходит в основном на уровне неровностей в области контакта. Износ материала контактирующих тел будет определяться глубиной внедрения неровностей в области контакта и скоростью относительного скольжения. Важным параметром для оценки величины и характера износа служит глубина относительного проникновения контактирующих тел. При этом величина смятия одного из контактирующих тел равна глубине проникновения в него другого тела. Выполнены расчеты главных радиусов кривизны поверхностей головки рельса и гребня бандажа в точке их контакта и определены размеры области контакта. В итоге получены выражения для расчета глубины взаимного проникновения материалов гребня бандажа и головки рельса. Материал головки рельса имеет более глубокое проникновение в материал гребня бандажа. Силовой контакт гребня бандажа и рельса происходит в основном в пределах пластической деформации их материалов. Получены формулы для определения величины сближения контактирующих тел и наибольшего нормального напряжения в зоне контакта. Произведена оценка величин смятия материала головки рельса и гребня бандажа, что позволяет судить о процентном соотношении их износа. При силовом контакте износ гребня бандажа колеса значительно выше износа головки рельса.

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.

Статья посвящена исследованию эффективности применения новых выпрямительно-инверторных преобразователей электровозов переменного тока с коллекторным тяговым приводом. Рассмотрены аспекты организации тяжеловесного движения по электрифицированным железным дорогам Сибири и Дальнего Востока России с учетом обеспечения пропускной и провозной способности. Отмечается, что задача обеспечения пропускной и провозной способности электрифицированных участков железных дорог по устройствам электроснабжения в значительной мере зависит от величины напряжения в контактной сети. Предметами исследования являются параметры системы тягового электроснабжения 25 кВ, 50 Гц при работе электровозов с выпрямительно-инверторными преобразователями на базе тиристоров и IGBT-транзисторов. Для сравнительной оценки эффективности применения электровозов с выпрямительно-инверторными преобразователями на базе IGBT-транзисторов относительно параметров существующих электровозов с выпрямительно-инверторными преобразователями на базе тиристоров выполняется количественная оценка уровня напряжения, токов и потерь напряжения в тяговой сети переменного тока. Произведен анализ осциллограмм кривых тока и напряжения тиристорного и IGBT-транзисторного выпрямительно-инверторных преобразователей. Для сравнительной оценки предложено использовать коэффициент подобия кривых тока электровозов с различными типами выпрямительно-инверторных преобразователей, рассчитанный методом эквивалентной синусоиды. Построение векторных диаграмм токов и напряжений в контрольных точках системы тягового электроснабжения переменного тока выполнялось при помощи графоаналитического метода, в результате рассчитаны напряжения и потери напряжения в контрольных точках тяговой сети. Численно доказывается, что электровозы с новыми выпрямительно-инверторными преобразователями на базе IGBT-транзисторов имеют в три раза меньшие суммарные потери напряжения в тяговой сети по сравнению с аналогичными показателями работы тиристорного преобразователя.

В работе на примере действующих газовых месторождений Западной Сибири обозначена проблема правильного выбора класса напряжения с учетом всех периодов жизненного цикла газовых месторождений. Неверно выбранный класс напряжения приводит к тормозу развития газового месторождения. Произведена оценка динамики электрической нагрузки. Выполнен анализ существующих способов выбора класса напряжения и выявлены их недостатки. Разработаны математические модели расчета оптимального класса напряжения и расчета дисконтируемых затрат путем использования теории планирования эксперимента. Разработан алгоритм выбора оптимального напряжения и исследованы распределительные и питающие сети системы внешнего электроснабжения существующих газовых месторождений Западной Сибири. Предложен прогрессивный класс напряжения для питающей и распределительной сетей.

Представлены результаты измерений кромочных напряжений и напряжений в шейке рельса в кривой радиусом 380 м, полученные при испытаниях по воздействию на путь тепловоза CKD6e-2108, грузовых полувагонов 12-9941 и 12-9920 на участке железнодорожной линии Алматы - Шу. Получены зависимости напряжений в кромках подошвы и в шейке рельса от скорости испытательного подвижного состава. Обоснована возможность повышения весовых норм грузовых поездов без затрат на реконструкцию путевой инфраструктуры за счет внедрения в эксплуатацию парка модернизированных грузовых вагонов с осевой нагрузкой 245 кН (25 тс).