Результаты поиска

В статье рассмотрено совершенствование электрической составляющей модели изнашивания элементов контактных пар устройств токосъема в условиях высокоскоростного движения. Приведены гистограммы электрического изнашивания контактных элементов, полученные расчетным путем по существующей и усовершенствованной математическим моделям. Анализ полученных гистограмм позволяет сделать заключение о повышении точности расчета по усовершенствованной математической модели за счет учета влияния аэродинамического воздействия воздушного потока и скорости движения подвижного состава.

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.

Нагрев полоза токоприемника электроподвижного состава происходит в результате съема тягового электрического тока. Увеличение температуры контактных и токопроводящих материалов подвески и токоприемника обусловлено их характеристиками. Низкое качество токосъема также приводит к перегреву контактных материалов и ограничивает пропуск максимально допустимого длительного тока при движении электровоза. Неравномерность распределения температуры приводит к локальным точкам перегрева и нерациональному использованию поверхности контактных вставок. Приведенные графики распределения зигзага контактного провода указывают на зависимость плотности распределения зигзага от профиля участка пути и типа контактной подвески, обусловливающих теплораспределение по полозу. Предлагаемая методика факторного анализа влияния на нагрев полоза токоприемника позволяет определить причины его неравномерного нагрева и предложить мероприятия по снижению доли влияния каждого из факторов и обеспечить увеличение съема тягового тока.

В статье приведено описание построения математической модели электромеханиче-ского изнашивания контактных пар устройств токосъема электрического транспорта в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации. Созданная мате-матическая модель позволяет учесть тепловые процессы, возникающие в скользящем кон-такте при пропускании электрического тока через скользящий контакт. Приведено сравне-ние результатов расчетов и экспериментальных исследований износа контактных пар.

В статье проведен анализ изменения прочностных свойств конструкционных материалов, использующихся при производстве токоприемников электроподвижного состава, предложена методика расчета снижения ресурсных показателей элементов системы подвижных рам токоприемников электроподвижного состава, изготовленных из упрочненных алюминиевых сплавов, в результате теплового воздействия протекающего тока. Рассмотрены особенности нагрева рычагов токоприемника в ходе лабораторных испытаний. Установлены наиболее теплонапряженные узлы и элементы, несущие механическую нагрузку. Определена зависимость тепловой деградации рычагов системы подвижных рам при различных значениях температуры. Рассчитана функция нелинейного преобразования для расчета интегрального значения теплового износа. Предложен способ повышения надежности и работоспособности токоприемников, базирующийся на применении перманентного контроля температуры его ключевых элементов.

В статье приведена методика расчета теплового состояния полоза токоприемника. Функция положения контактного провода в плане заменена плотностью распределения зигзага подвески с учетом ряда допущений. Приведены результаты расчета температуры полоза при различной ширине зигзага типовой подвески, в том числе нулевом. Дана оценка влияния синусоидальной и тангенциальных контактных подвесок на распределение температуры полоза.

Статья посвящена совершенствованию методики испытаний токоприемников электроподвижного состава с учетом ударных воздействий со стороны контактной подвески. В статье рассмотрены особенности ударных воздействий на токоприемники электроподвижного состава при высоких скоростях движения. Выполнен анализ существующих методов испытания ударных воздействий на токоприемники на лабораторных установках и в линейных условиях. Выполнен анализ и выявлены недостатки ударной маятниковой установки для испытания токоприемников, описанной в ГОСТ 32204-2013, и произведен расчет ее характеристик. Предложена конструкция ударного стенда с меньшими габаритами и расширенными функциональными возможностями и выполнен расчет его параметров и характеристик. При расчете характеристик испытательного стенда было применено математическое и компьютерное моделирование с использованием среды MATLAB Simulink. Предложена методика стендовых ударных испытаний с использованием акселерометров и высокоскоростной видеокамеры. Установлено, что предлагаемый испытательный стенд сохраняет полный функционал регламентированной ГОСТом испытательной установки, имея при этом меньшие габариты и более широкие функциональные возможности.

В соответствии с долгосрочной программой развития ОАО «Российские железные дороги» до 2025 года предполагается повышение уровня экономической связанности территории России посредством расширения сети скоростных и высокоскоростных перевозок. Это предполагает не только строительство новых высокоскоростных магистралей, но и модернизацию конструкций отдельных узлов подвижного состава, а также внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий. Применение контактных элементов с увеличенным сроком службы является одним из наиболее экономичных и наименее затратных способов обеспечения надежной, экономичной и экологичной передачи электроэнергии на подвижной состав. Увеличения срока службы токосъемного элемента можно достичь в том числе за счет снижения износа путем корректного подбора элементов контактной пары как с точки зрения их трибосовместимости, так и способности обеспечения качественного токосъема. В ОмГУПСе разработана и успешно апробирована методика проведения экспериментальных исследований контактных пар устройств токосъема, предполагающая проведение стендовых испытаний для каждой пары контактных материалов «контактная вставка - контактный провод» с целью определения их оптимального сочетания для снижения износа и увеличения ресурса. Оценка величины износа и прогнозирование ресурса элементов контактной пары производятся в том числе с помощью математических моделей. Однако применение существующих моделей для прогнозирования износа в условиях высокоскоростного движения является не достаточно точным из-за отсутствия учета аэродинамического воздействия и скорости движения подвижного состава на процессы токосъема. В данной статье рассмотрено совершенствование механической составляющей модели изнашивания элементов контактных пар устройств токосъема в условиях высокоскоростного движения. Приведены графики механического изнашивания контактных элементов, полученные экспериментально и в результате расчета по математической модели. Анализ графиков позволяет сделать вывод о возможности применения усовершенствованной математической модели для моделирования механической составляющей процесса изнашивания элементов контактных пар при максимальном значении погрешности не более 5 %.

В статье рассмотрена конструкция универсального измерительного токоприемника, предназначенного для получения при проведении испытательных поездок наборов точных и адекватных данных о качестве токосъема за счет возможности моделирования параметров и характеристик перспективных отечественных и зарубежных токоприемников, устанавливаемых на современном электроподвижном составе.

В статье представлена разработанная математическая модель тепловых процессов (динамических) контакта токоприемника с контактной подвеской (в режиме движения), позволяющая оценить распределение температуры нагрева полоза токоприемника во время движения. Приведена экспериментальная оценка работоспособности предлагаемого устройства охлаждения. Рассмотрена верифицированная тепловая модель полоза токоприемника в режиме движения.

В статье рассматривается анализ способов получения статистически достоверных данных о контактном нажатии, которые базируются на результатах инспекционных поездок и данных о проектных значениях расположения контактных проводов в вертикальной плоскости и в плане пути. Предложен метод расчета контактного нажатия с помощью искусственных нейронных сетей. Рассмотрены способы получения статистически достоверных данных о контактном нажатии токоприемников электроподвижного состава без необходимости прямого измерения, на основе видеоизображения процесса токосъема и анализа внешних факторов (погодных, эксплуатационных), сопровождающих взаимодействие.

Работа посвящена рассмотрению возможности применения композиционных материалов с алюминиевой матрицей в конструкции токоприемников электроподвижного состава. В настоящее время существует тенденция повышения скоростей движения электрического транспорта. Обеспечение надежного и экономичного токосъема в таких условиях может быть обеспечено путем снижения массы конструкции токоприемников, в том числе за счет применения композиционных материалов. Проанализированы возможность применения композиционных материалов в деталях и узлах токоприемников, работающих в условиях повышенных токовых нагрузок и при высоких скоростях движения, и механические характеристики традиционных материалов, используемых в конструкции каретки, и предлагаемых композиционных материалов. Разработана конструкция каретки скоростного электроподвижного состава, в которой в качестве конструкционного материала применен алюмоматричный композит. Произведен прочностной анализ с использованием метода конечных элементов в программном комплексе SOLIDWORKS Simulation. Сравнение прочностных характеристик узлов кареток, выполненных из традиционных материалов и алюмоматричного композита, показало возможность снижения их массы в случае применения композита без снижения прочности элементов конструкции. Статическая характеристика каретки, в которой был применен композиционный материал, совпадает со статической характеристикой каретки, выполненной из традиционных материалов, что подтверждает возможность использования алюмоматричного композита без внесения значительных изменений в конструкцию каретки. Для оценки динамических характеристик композитной каретки и ее влияния на динамические характеристики токоприемника было проведено моделирование с использованием методов многотельного моделирования SOLIDWORKS Motion. Полученные результаты моделирования свидетельствует об улучшении динамических характеристик при использовании композиционных материалов, что положительно влияет на качество токосъема.

Реальный процесс взаимодействия токоприемника с контактной подвеской связан со случайными процессами. Основными факторами, воздействующими на токоприемник, являются колебания подвижного состава на уровне установки токоприемника, аэродинамическое воздействие, нестабильность динамических свойств токоприемника и контактной подвески и т. д. Ввиду множества влияющих на токосъем факторов теоретически исследовать динамическую систему «токоприемник - контактная подвеска» в полном объеме сложно. Более рациональным для теоретических исследований и достаточным для практического использования является рассмотрение детерминированных процессов. При численном моделировании токоприемников наиболее распространены следующие типы расчетных схем (моделей): схема с малым числом степеней свободы и приведенными массами; схема, состоящая из элементов, описываемых массами и геометрическими размерами реального токоприемника; модели токоприемника, созданные в специализированных CAD-системах, которые детально описывают геометрические размеры и физические свойства каждого элемента токоприемника. При проектировании устройств токосъема необходимым является расчет взаимодействия токоприемника с контактной подвеской. Контактная подвеска в расчетах учитывается в виде сосредоточенной массы, взаимодействующей с полозом токоприемника, или в виде пространственной системы, составленной из упругих элементов конечной длины (контактная подвеска с распределенными параметрами). Второй тип модели контактной подвески активно используется в расчете взаимодействия с первыми двумя типами рассмотренных моделей токоприемников. Однако данный тип модели контактной подвески не может быть использован в CAD-системе, так как такие системы в настоящее время не позволяют выполнять динамические расчеты с учетом деформаций и волновых процессов в контактной подвеске. С учетом особенностей каждого из представленных видов моделей токоприемника предложена методика выбора модели токоприемника в зависимости от цели моделирования.

В статье рассмотрены конструктивные особенности системы токосъема Московской монорельсовой дороги и выявлены ее недостатки, ограничивающие возможности повышения скорости движения электроподвижного состава. Рассмотрены особенности перспективной монорельсовой транспортной системы нового поколения с увеличенной скоростью движения (до 150 км/ч) сообщением «город - аэропорт», в которой предлагается использовать контактную систему токосъема с плоскими рабочими поверхностями токоприемника и токопровода. Цель работы заключалась в разработке мероприятий и технических решений по совершенствованию токоприемников для обеспечения надежной, экономичной и экологичной передачи электрической энергии на борт электроподвижного состава монорельсовых транспортных систем. Предложенные технические решения позволили увеличить средний срок эксплуатации контактных элементов токоприемников электроподвижного состава на действующих участках Московской монорельсовой дороги с 30 дней до 5 месяцев. Разработан эскизный проект и изготовлен макетный образец токосъемного устройства подвижного состава для монорельсовой транспортной системы нового поколения с увеличенной скоростью движения. Разработана базовая модель токоприемника, позволяющая унифицировать все основные узлы и детали вариантов токоприемников для различных скоростей движения, нагрузочного тока и других условий эксплуатации и выбирать необходимую модель с учетом технической и экономической целесообразности. Результаты работы могут быть использованы при совершенствовании существующих и разработке новых конструкций токоприемников электроподвижного состава монорельсовых транспортных систем для обеспечения высоких скоростей движения.

В статье рассматривается методика проектирования диагностической системы инфраструктуры электроснабжения железных дорог, основанная на применении байесовских сетей для прогнозирования вероятностей отказов. Для достижения максимальной эффективности диагностирования необходимо стремиться к минимизации количества входных параметров при сохранении требуемой точности. Предлагается диагностическая система, позволяющая оценить влияние каждого параметра на точность предсказания отказов. Восполнить недостаток исходных данных позволяет преимущество байесовских сетей - возможность задать структуру сети при помощи метода экспертных оценок, что позволит выполнить расчет вероятностей отказов при недостатке информации.

Резистивный нагрев полоза токоприемника, обусловленный протеканием тягового тока по токопроводящим элементам верхнего узла, имеет неравномерное распределение вдоль конструкции каркаса и зависит от места расположения контактного провода на вставке. Целью работы является разработка математической модели расчета потерь мощности в полозе токоприемника, позволяющая оценить ее величину с учетом зигзага контактного провода при движении электроподвижного состава. Предметом исследования является полоз токоприемника. В работе приведен пример расчета каркасного полоза токоприемника, оснащенного угольными вставками. Экспериментальные исследования распределения тока по шунтам полоза в зависимости от положения контактного провода выполнены в феврале 2021 г. в лаборатории «Конструкции контактных сетей, линий электропередачи и устройств токосъема» с использованием комплекса для испытания устройств токосъема. Расчет величины мощности нагрева полоза определяется по закону Джоуля - Ленца. Результаты расчета показали, что максимальная величина мощности нагрева наблюдается при положении контактного провода в середине полоза, при этом места наибольших потерь, расположенных по его краям, - над местами крепления шунтов. Модель позволяет получить функциональную зависимость величины нагрева вдоль полоза. Полученные результаты распределения мощности нагрева полоза позволяют дополнить комплексную модель теплового состояния токоприемника, разработанную в Омском государственном университете путей сообщения с участием авторов статьи. Универсальность разработанной модели позволяет исследовать различные зигзаги контактного провода и оценивать влияние положения контактного провода в плане на распределение тягового тока по полозу в зависимости от мест установки шунтов и их количества.