Результаты поиска

В данной статье рассмотрена проблема оценки устойчивости бесстыкового пути при его температурном удлинении. Проанализирован разработанный специалистами АО «ВНИКТИ» способ определения напряженно-деформированного состояния различных упругих объектов на примере рельса бесстыкового участка пути. Суть указанного способа заключается в определении зависимости собственных частот колебаний рельса от приложенного продольного усилия. В качестве средства получения такой зависимости был выбран модальный анализ модели участка пути, произведенный с использованием метода конечных элементов. В статье изложена методика проведения расчетов собственных частот колебаний рельса, представлены описание созданной модели участка пути и ее свойства, определены контактные взаимодействия элементов модели и граничные условия. Выполнены расчеты по определению собственных частот и форм колебаний рельса, показаны первые четыре формы колебаний рельса, полученных расчетным и экспериментальным способами. Проведена оценка адекватности созданной модели участка пути посредством сравнения собственных частот и форм колебаний рельса, полученных расчетом, методами модального анализа и экспериментально при измерении колебаний на натурном объекте - рельсошпальной решетке, имеющей аналогичную модели конструкцию. В качестве критерия, позволяющего сравнивать полученные формы собственных колебаний рельса, было решено использовать расстояние между узлами колебаний. Для дальнейшего исследования выбрана первая форма колебаний. С применением созданной модели участка пути проведены расчеты и получена зависимость собственной частоты первой формы колебаний рельса от приложенного к нему продольного усилия. Полученная зависимость может быть использована в предложенном специалистами АО «ВНИКТИ» способе с целью определения действующего продольного усилия в рельсах на натурном участке бесстыкового пути.

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.

Описан метод определения прямой и обратной последовательностей основной гармоники напряжений и токов в трехфазных сетях систем электроснабжения, основанный на преобразовании Кларка и адаптивной фильтрации.

В статье рассматриваются устойчивость и точность восстановления сигналов при периодически неравномерной дискретизации с использованием базисных функций sinc. Точность и устойчивость рассмотрены для различных порядков системы преобразования, периода между базисными функциями, смещения базисных функций относительно восстанавливаемого отсчета.

В статье рассмотрены вопросы исследования небаланса электроэнергии на тягу поездов, в том числе описан метод, предусматривающий оценку вклада составляющих небаланса в его общую величину, с возможностью их разнесения между участниками перевозочного процесса: службой электрификации и электроснабжения дирекции инфраструктуры, службой автоматики и телемеханики дирекции инфраструктуры, дирекцией тяги и дирекцией моторвагонного подвижного состава. Описанный метод позволяет более детально проводить анализ факторов, повлиявших на изменение составляющих небаланса, и в дальнейшем разрабатывать организационно-технические мероприятия по его снижению.

Анализ волновых процессов в системе, включающей в себя линии электропередач, тяговые подстанции, тяговую сеть переменного тока и электроподвижной состав, необходим для точной оценки энергетических показателей ее работы. Сложность такого анализа заключается в том, что рассматриваемая система является разветвленной с сосредоточенными и распределенными параметрами. Входящий в нее электроподвижной состав представляет собой динамическую нагрузку. Предлагаемая математическая модель системы тягового электроснабжения переменного тока позволяет рассмотреть электромагнитные процессы в различных ее точках с учетом волновых процессов.

В данной статье рассмотрена проблема оценки устойчивости бесстыкового пути при его температурном удлинении. Рассмотрен предложенный специалистами АО «ВНИКТИ» способ определения напряженно-деформированного состояния рельсов бесстыкового пути, который основан на использовании зависимости собственных частот колебаний рельса от приложенного продольного усилия. Такая зависимость может быть получена расчетным методом с использованием конечно-элементной модели участка пути. Оценка достоверности такой зависимости может быть проведена путем сравнения результатов, полученных расчетным способом, с действительными значениями собственных частот колебаний рельса в зависимости от приложенного продольного усилия растяжения и сжатия на натурном объекте. Таким объектом была выбрана рельсошпальная решетка. С целью получения действительной зависимости собственных частот колебаний рельса от приложенного продольного усилия был разработан специализированный стенд. Разработка стенда включила в себя создание конструкции элементов стенда и конечно-элементных моделей основных несущих элементов стенда - упора, кронштейна и тяги, а также последующего расчета их на прочность для подтверждения работоспособности выбранной конструкции при необходимых условиях нагружения. Оценка прочности проводилась при использовании коэффициента запаса по пределу текучести. Расчеты по методу конечных элементов показали, что конструкция стенда обладает достаточной прочностью. Разработанный стенд позволит проводить испытания с целью верификации полученной расчетным методом зависимости частот колебаний рельса от приложенного к нему продольного усилия растяжения и сжатия, а также для апробирования предлагаемого метода оценки продольного усилия в рельсе при его температурном расширении.

Предложена оптимизация утепления ограждающих конструкций стен зданий, учитывающая взаимосвязь конструктивных, теплотехнических, режимных параметров и экономических показателей. Целью исследования является определение оптимального значения толщины утепления теплоизоляционным материалом объекта, с учетом отпускаемой ему тепловой энергии. В проведенном исследовании использовались методы математического моделирования теплообмена, оптимизационной задачи. Приведены результаты исследования влияния толщины теплоизоляционного материала на технико-экономическую эффективность потребления зданием энергетических ресурсов и материальных затрат. Результаты показали снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции, расхода потребления тепловой и электрической энергии на систему «отопление, вентиляция» и приведенных затрат.

Приведен расчет распределения электрических величин в системе, состоящей из трех проводников: первый расположен на поверхности однородной среды, два других расположены на глубине h и h соответственно. В реальных условиях проводник, расположенный на поверхности среды, соответствует рельсовому пути, а сооружения - двум трубопроводам. В качестве примера был рассмотрен участок рельсовой сети с двумя сосредоточенными нагрузками. Получены выражения для тока, потенциала и плотности тока утечки первого и второго сооружений. При выведении выражений для расчетов был использован метод преобразования Фурье. Полученные аналитические выражения показали, что присутствие второго сооружения увеличивает в первом значения электрических величин. Проведен анализ влияния тока утечки и сопротивления изоляции второго сооружения на распределение электрических величин в первом

В рамках реализации приоритетных задач одобренной Правительством Российской Федерации Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года показаны перспективы использования высокоэффективных котлов в качестве автономного источника для получения тепловой энергии для систем теплоснабжения. Рассмотрены особенности работы и конструкции вакуумного котла, его преимущества и недостатки. Обоснованы необходимость и метод интенсификации процессов теплообмена в вакуумном котле для повышения его эффективности и снижения расхода топлива. Представлены основные положения математической модели для теплового расчета вакуумного котла с использованием k-ε-модели ANSYS CFX для описания турбулентных течений смеси реагирующих газов с учетом переноса теплоты излучением и конвекцией и модели RPI ANSYS CFX, описывающей процессы кипения жидкости. Представлены результаты расчетных исследований с использованием модели RPI ANSYS CFX при кипении на гладкой и оребренной цилиндрической поверхностях. Показаны результаты расчетных исследований влияния давления в разреженном объеме на теплофизические характеристики и рабочие параметры котла, такие как температура стенки со стороны воды, тепловые потери с уходящими газами при применении теплообменной поверхности различной конструкции. Показано влияние коэффициента оребрения на уменьшение расхода топлива при изменении давления. Предложены апробированные технические решения для формирования конструкции эффективных вакуумных котлоагрегатов с улучшенными массогабаритными параметрами. Обосновано использование конструкции эффективного вакуумного котла с поперечными ребрами на внешней теплообменной поверхности жаровой трубы с рациональными геометрическими характеристиками, представлен рациональный коэффициент оребрения Ψ =1,89.

Рассмотрено влияние силовых характеристик поглощающих аппаратов на величину максимальных продольных сил, возникающих между вагонами. С помощью компьютерной программы MSC.ADAMS выполнено имитационное моделирование маневрового соударения вагонов и переходных процессов в движущемся поезде. Определены зависимости максимальных сил столкновения вагонов при различных скоростях движения от формы силовых характеристик упругих элементов. Произведена оценка работы различных амортизаторов при трогании поезда с мести, электрическом торможении и движении через переломы продольного профиля пути. Показано, что амортизаторы с быстро нарастающей линией нагрузки приводят к возникновению и распространению вдоль поезда больших сил ударного характера, а при пологой характеристике - к их снижению за счет увеличения амплитуды упругих колебаний, распространяемых вдоль поезда. Для снижения продольных сил в поезде предложено использовать высокоэнергоемкие поглощающие аппараты, скорость нарастания силы в которых существенно зависит от скорости сжатия амортизатора.

Одним из наиболее распространенных видов временной крепи при строительстве транспортных тоннелей является набрызгбетонная крепь. В настоящее время учет набрызгбетонной крепи в расчетах конструкций постоянных обделок затруднителен в связи с отсутствием универсальной методики проектирования, что влечет за собой увеличение материалоемкости конструкций и трудоемкости производимых работ. Данные о степени и характере влияния основных механических характеристик скальных грунтов и геометрических размеров сооружения на значение коэффициента учета податливой временной набрызгбетонной крепи, полученные в результате проведенных исследований, послужили основой для дальнейшей разработки универсальной методики проектирования. В ходе теоретических исследований установлены эмпирические зависимости распределения напряжений между временной набрызгбетонной крепью и постоянной монолитной железобетонной обделкой. Результаты экспериментальных исследований напряженного состояния временной набрызгбетонной крепи и постоянной обделки, проведенных в натурных условиях, подтвердили возможность применения полученных в ходе теоретических исследований эмпирических зависимостей при расчете конструкций постоянных обделок тоннелей с учетом временной набрызгбетонной крепи. Использование предложенных зависимостей при проектировании конструкций обделок позволит значительно снизить материало- и трудоемкость строительства транспортных тоннелей.

Статья посвящена разработке методики контроля соосности и радиального биения внутренних цилиндрических посадочных поверхностей вкладышей моторно-осевых подшипников локомотивов. Перечислены основные причины изнашивания рабочих поверхностей подшипников и последствия влияния зазоров в сопряжениях подшипников скольжения и осей колесных пар на повышение интенсивности изнашивания деталей и ухудшение динамических характеристик ходовой части локомотива. В работе приведена принципиальная схема базирования и контроля отклонений от соосности и радиального биения внутренних цилиндрических поверхностей подшипников, описаны конструкция и принцип действия специального контрольного приспособления для измерения указанных отклонений. Цель работы заключается в обосновании целесообразности контроля отклонений от формы и расположения поверхностей при ремонте моторно-осевых подшипников. В статье описывается последовательность этапов измерения соосности и радиального биения подшипников и интерпретация результатов измерений. Рассмотрены особенности конструкции контрольного приспособления, перечислены преимущества его использования по сравнению с существующими аналогами приспособлений, применяемых для контроля соосности отверстий корпусных деталей, расположенных на одной оси. При этом установлено, что контроль соосности и радиального биения необходимо проводить для того, чтобы оценить возможную степень перекоса остова тягового электродвигателя и оси колесной пары локомотива после ремонта. Таким образом, полученные выводы подтверждают необходимость ужесточения контроля качества восстановления моторно-осевых подшипников локомотивов за счет внедрения в производственный процесс операций контроля соосности и радиального биения моторно-осевых горловин и вкладышей моторно-осевых подшипников, изготовленных из свинцовых бронз, оловянных или свинцово-оловянных баббитов.

В статье описывается разработанное программное обеспечение (ПО) Collector-Brush Heat для автоматической обработки термограмм, полученных в результате тепловизионного обследования КЩУ ТЭД. Разработанное ПО позволяет рассчитать интенсивность нагрева и построить кривую нагрева зоны «щетка - коллектор». Collector-Brush Heat разработано для применения в составе аппаратно-программного комплекса диагностирования состояния ТЭД.

В статье дана характеристика текущего состояния в электросетевом комплексе нетягового электроснабжения железнодорожного транспорта. Показаны основные недостатки существующей системы учета электроэнергии в распределительных сетях 0,4 - 10 кВ. Рассмотрены основные направления по инновационному развитию электросетевого комплекса нетяговой энергетики, в том числе направленные на повышение энергоэффективности процесса преобразования, передачи и потребления электрической энергии за счет управления режимами работы распределительных сетей. Приведено описание основных принципов построения «Цифрового района электроснабжения».

Крупномасштабные инвестиционные проекты ОАО «РЖД» по увеличению грузооборота предполагают увеличение нагрузки на существующие участки электрифицированных железных дорог, в связи с чем актуальной является проблема обеспечения пропуска требуемого количества пар поездов по участкам железных дорог. Электропотребление на железных дорогах переменного тока характеризуется достаточно высоким потреблением реактивной мощности, обусловленным спецификой электроподвижного состава переменного тока, что приводит к повышенному уровню потерь напряжения и мощности и, как следствие, к снижению энергетической эффективности и потенциальной пропускной и провозной способности железных дорог. Одним из наименее капиталоемких, а в некоторых случаях и единственно возможным рациональным способом усиления системы тягового электроснабжения переменного тока является использование устройств поперечной компенсации реактивной мощности. В статье рассмотрена методика определения мощности и выбора места размещения на участке железной дороги регулируемых и нерегулируемых устройств поперечной компенсации реактивной мощности в системах тягового электроснабжения 25 кВ и 2×25 кВ. Приведены расчет входного индуктивного сопротивления системы внешнего и тягового электроснабжения, основные варианты схем питания и секционирования тяговой сети и размещения устройств поперечной компенсации реактивной мощности, проверка обеспечения минимального уровня напряжения на токоприемнике электроподвижного состава. Результаты работы могут быть использованы как при проектировании новых участков железной дороги, так и при решении вопросов увеличения пропускной способности участков, находящихся в эксплуатации.

На тяговых подстанциях электрических железных дорог эксплуатируются различные преобразователи, в состав вентильных конструкций которых входят силовые вентили штыревого и таблеточного типа. При таком разнообразии вентильных конструкций становится актуальной проблема несоответствия объемов и качества информации о характеристиках и диагностических параметрах силовых полупроводниковых вентилей требованиям надежной работы системы электроснабжения. Для возможного прогнозирования нормальной работы диодов и тиристоров необходимы новые приборы и простые технологии профилактического диагностирования, соответствующие государственным и отраслевым стандартам и инструкциям. Одним из наиболее точных методов, позволяющих не только определить исправность вентилей, но и дать прогноз по сроку их службы, является метод диагностирования по повторяющемуся импульсному обратному току. Этот метод положен в основу создания прибора для измерения импульсных обратных токов (ПОИТ), который применяется на Западно-Сибирской железной дороге. С помощью этого прибора проведена диагностика около 30 тысяч вентилей, по результатам которой осуществлена отбраковка неисправных вентилей, спрогнозировано состояние вентилей на перспективу. Анализ статистики проведенных исследований позволил определить ряд мероприятий для повышения надежности работы преобразователей тяговых подстанций.

В данной статье рассматривается алгоритм, позволяющий оценить эффективность внедрения энергосберегающих устройств и технологий в системах тягового и нетягового электроснабжения. С помощью методов математической статистики произведена оценка эффективности внедрения энергосберегающего устройства в системе тягового электроснабжения. В соответствии с алгоритмом представлены результаты расчетов.

В статье представлены статистические исследования сигналов акустического контроля при диагностировании силовых трансформаторов системы электроснабжения железных дорог. Статистическая обработка данных акустического контроля производилась на примере трансформаторов с различным уровнем состояния изоляции. Приведены сравнения гистограмм экспериментального распределения амплитуд и доминантных частот сигналов с ближайшими теоретическими законами распределения, выполненными в программе STATISTICA по данным контроля, полученным из автоматизированной системы СЦАД-16 (система цифровой акустической диагностики). Проведенные исследования показали тесную корреляцию дефектов, зарегистрированных акустическим методом, с распределением сигналов в виде законов распределения случайных величин. Показано, что для силовых трансформаторов с механическими колебаниями как при прохождении поезда, так и на холостом ходу распределение амплитуд и доминантных частот зарегистрированных сигналов соответствует равномерному закону. Распределение амплитуд и доминантных частот не является сосредоточенным вокруг определённого среднего значения. Для силовых трансформаторов, содержащих частичные разряды, причиной которых является ухудшение изоляционных свойств обмоток, находящихся под действием высокого напряжения, наилучшее приближение как амплитуд, так и доминантных частот показало логнормальное распределение. Сигналы являются сосредоточенными вокруг характерно выраженного среднего значения. При прохождении поезда акустическая система регистрирует как высокочастотные сигналы от частичных разрядов (ЧР), так и низкочастотные сигналы от колебаний корпуса. В законе распределения присутствуют две составляющие - равномерной и логнормальной плотностей распределения. Таким образом, по виду распределения зарегистрированных сигналов, их амплитуде и доминантной частоте можно определить наличие дефектного состояния изоляции силовых трансформаторов. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-38-90231.

Работа посвящена проверке истинности гипотезы о том, что информация о действиях пользователя в компьютерной системе, полученная на основе скрытого мониторинга стандартных периферийных устройств, позволит своевременно распознать нелояльное поведение и предотвратить реализацию внутренней угрозы информационной безопасности, что актуально для информационных систем железнодорожного транспорта.

Однофазный трансформатор с дополнительным выводом (отпайкой) в средней точке вторичной обмотки является весьма распространенным элементом в составе различных электрических схем, в том числе на борту электроподвижного состава. Типовым случаем является питание от такого трансформатора двухполупериодной нулевой схемы выпрямления. Целью работы является подробное описание разработанной автором компьютерной модели упомянутого трансформатора, построенной на основе сочетания схемотехнического и операционного принципов составления. Предложенная модель может быть использована также для анализа процессов в однофазном двухобмоточном трансформаторе без отпайки с учетом возможных групп соединения I/I-6 или I/I-0. Группа соединения может быть учтена индивидуально для каждой половины вторичной обмотки при использовании отпайки. Показан пример встраивания модели трансформатора в более сложную компьютерную модель системы стабилизации тока возбуждения тяговых электродвигателей электровоза постоянного тока, в состав которой входит компьютерная модель насыщающегося дросселя, тиристорного выпрямителя, системы импульсно-фазового управления выпрямителем и замкнутой системы автоматического управления с пропорционально-интегральным регулятором тока и форсирующей нелинейностью. Полученные в ходе моделирования графики тока возбуждения в обмотке возбуждения коллекторного тягового электродвигателя и его реактивной составляющей показывают, что рассмотренная система стабилизации тока и ее компьютерная модель работоспособны и успешно выполняют возложенные на них функции: при спаде тока якоря ток возбуждения поддерживается за счет увеличения тока подпитки от выпрямителя управления возбуждением. Констатируются корректная работа и удобство использования разработанной компьютерной модели однофазного трансформатора с дополнительным выводом (отпайкой) в средней точке вторичной обмотки.

В статье рассматривается проблема диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла двигателей постоянного тока. Особо отмечена актуальность данной проблемы в двигателях, работающих на железнодорожном транспорте, находящихся в наиболее тяжелых условиях эксплуатации. Приведенные исследования направлены на повышение достоверности диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла за счет применения нового способа диагностирования состояния коммутации коллекторных двигателей постоянного тока. Предлагаемый способ диагностирования основан на новом принципе обработки диагностической информации об импульсах искрения под щетками. В статье представлены полученные в результате экспериментальных исследований гистограммы распределения интенсивности искрения различных секций обмотки якоря двигателя П31, применяемого для работы в электроприводах компрессоров электровозов и электропоездов. Авторами статьи проведен эксперимент с использованием специально разработанного ранее цифрового прибора контроля коммутации, позволяющего выделить и оцифровать полезный диагностический сигнал напряжения с разнополярных щеток с высокой частотой дискретизации и передать его на ЭВМ для последующей обработки. Анализ результатов проведенного эксперимента показал, что среднее значение площади импульсов увеличивается при повышении интенсивности искрения. Однако при сильном искрении на коллекторе (2 балла) закон распределения становится двухмодальным и, как следствие, резко возрастает среднеквадратическое отклонение значений площадей импульсов. Данный эффект вносит дезинформацию в процедуру диагностирования с применением параметров законов распределения интенсивности искрения. Предложенный способ диагностирования позволяет устранить данный эффект, что отражено на гистограммах, полученных в результате соответствующей обработки диагностического сигнала. На новый способ диагностирования состояния коммутации коллекторных электрических машин получен патент на изобретение Российской Федерации.

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.

В статье приводятся два метода оценки угловой скорости вращения ротора асинхронного двигателя, использующие особые спектральные компоненты, порождаемые конструкцией двигателя. Выполнив поиск представленных компонентов, можно оценить скольжение ротора. Целью работы является сравнение представленных методов при различных нагрузках двигателя и определение наиболее точного метода. Результатом работы является создание алгоритма программного модуля для оценки частоты вращения ротора асинхронного двигателя, который может применяться для различных практических задач, где требуется точное определение угловой скорости вращения, однако или нет доступа к движущимся частям для установки датчика оборотов, или применение датчиков оборотов нежелательно.

Один из способов повышения пропускной и провозной способности железных дорог - применение длинносоставных грузовых поездов с системой распределенной тяги. С целью снижения влияния человеческого фактора на локомотивах таких поездов целесообразно применение систем автоматического управления скоростью движения, учитывающих переходные процессы, протекающие в поезде. Определение продольных сил, возникающих в поезде, может осуществляться путем использования либо эталонной математической модели поезда, либо заранее рассчитанных зависимостей этих сил от параметров движения поезда. Второй способ позволяет упростить структуру и повысить быстродействие систем автоматического управления.