Результаты поиска

Перед железнодорожным транспортом стоят задачи не только по бесперебойному обеспечению перевозок народнохозяйственных грузов, но и по освоению новых локомотивов и повышению экономичности их использования. В частности, принятый в настоящее время режим запуска дизеля тепловозов типа UzTE16M приводит к дополнительному расходу топливных ресурсов, поэтому исследования по разработке и улучшению условий запуска дизелей тепловозов данного типа являются актуальными. На основании изучения проведенных ранее исследований и конструкций различных систем с целью облегчения запуска дизелей тепловозов с электрической передачей необходимо установить имеющиеся резервы силовой цепи и цепей управления. В статье рассмотрена математическая модель крутильных колебаний в системе запуска дизель-генератора (ДГ) с двумя сосредоточенными массовыми моментами инерции. Крутильные колебания между тяговым генератором и коленчатым валом дизеля тепловозов типа UzTE16M ранее не рассматривались . В данной статье решена задача крутильных колебаний приведенных масс якоря тягового генератора и дизеля в режиме запуска ДГ от аккумуляторной батареи и дополнительных устройств. Методом Лагранжа выведена система уравнений колебаний масс по обобщенным координатам упругих колебаний между массами якоря тягового генератора и дизеля с переменным массовым моментом инерции. Для полученной системы уравнений методом операционного исчисления выполнено решение с учетом принятых функций массовых моментов инерций, моментов движущих сил и сопротивлений. Сделаны выводы о том, что работа системы запуска дизеля на тепловозах типа UzTE16M определяется функциями приведенного массового момента инерции дизеля, движущего момента и функцией угловой скорости; полученное решение дает возможность рассчитать движущий момент и диапазон изменения угловой скорости при запуске дизель-генераторной установки тепловозов UzTE16M для дальнейшего сравнения с экспериментальными данными; при использовании рекомендуемой электрической схемы запуска дизеля тепловоза достигается увеличение движущего момента коленчатого вала дизеля и угловой скорости разгона движения якоря тягового генератора. На основе разработанной модели рекомендовано определение угловой скорости коленчатого вала дизеля.

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 приводится решение системы уравнений для расчета тока и напряжения трех однопроводных линий с учетом их взаимного влияния.

Рассмотрен вариант применения цепной контактной компенсированной подвески с рычагами и боковым токосъемом для трехфазной системы тягового электроснабжения (ТСТЭ). Две разнофазные контактные подвески располагаются с разных сторон от оси пути. Электроподвижной состав должен иметь два токоприемника, которые давят на контактный провод от оси пути в противоположные стороны. Произведено описание конструкции контактной подвески в целом и основных узлов, в частности крепление стержней, что позволяет обеспечить вертикальный зигзаг и ограничить поперечное перемещение контактного провода. В точках у опор рычаги соединены с консолями и имеют узел для создания угловой жесткости. Кроме этого поворот данных рычагов ограничен в сторону к оси пути и в противоположную сторону. Этим самым предотвращается возможность схлестывания разнофазных контактных проводов. В соответствии с указанной конструкцией была разработана математическая модель данной контактной подвески на основе метода конечных элементов, обеспечивающая расчет в статике и динамике с учетом токоприемника. Для описания токоприемника используется распространенная трехмассовая модель. На основе анализа результатов, полученных с помощью данной модели, определено влияние конструктивных параметров подвески, поперечного ветра и скорости движения токоприемника на качество токосъема, установлены границы применимости рассматриваемой подвески в зависимости от величины данных параметров. Определено, что в отличие от обычной контактной подвески с вертикальным токосъемом для подвесок с боковым токосъемом значительное влияние на качество токосъема оказывает боковой ветер. Именно скорость ветра является основным фактором, ограничивающим возможность применения подвески с боковым токосъемом.

Работа относится к применению нового метода бесконтактного RFID-контроля состояния изоляторов для воздушных линий электропередач, включая линии устройства сигнализации, централизации, блокировки и продольного электроснабжения . Значительное количество аварийных ситуаций происходит из-за пробоя изоляторов и несовершенства методов контроля. Предлагается применить бесконтактную систему RFID-контроля изоляторов воздушной линии электропередачи, которая состоит из считывателя с приемопередающим устройством и антенной, стандартных изоляторов с RFID-индикаторами и специального программного обеспечения. В данной статье описаны исследования штыревых изоляторов с закрепленными RFID-индикаторами. Целью исследований являлось влияние климатических факторов на компоненты и сборочные конструкции штыревых изоляторов с RFID-индикаторами и работа системы RFID-контроля в целом. В качестве образцов исследования были выбраны радиочастотная метка, полиэтиленовый колпачок с алюминиевым покрытием с встроенной меткой, штыревой фарфоровый изолятор с RFID-индикатором в сборке. Климатические испытания проводились в испытательном центре технических средств железнодорожного транспорта Уральского государственного университета путей сообщения (ИЦ ТСЖТ УрГУПСа). Имитировались температурные изменения от -60 до +50 °С при влажности воздуха до 93 %. Представлены и проанализированы результаты по адгезионным свойствам и электропроводности токопроводящего покрытия на полиэтиленовой поверхности и устойчивости функционирования RFID-меток. Даны предложения по совершенствованию компонентов и сборочной конструкции. Во-первых, применить на верхушке штыря винтовую резьбу вместо специальной накатки, что снизит механические нагрузки при монтаже конструкции отдельных компонентов и позволит снизить погрешность установочных размеров для улучшения приема-передачи сигналов между считывателем и меткой. Во-вторых, путем пескоструйной обработки поверхности полиэтиленового колпачка можно улучшить адгезию поверхности с токопроводящим покрытием, что увеличит электропроводность конструкции. В итоге проведенной работы доказано, что разработанная система RFID-контроля изоляторов функционирует в заданных ГОСТом климатических условиях, что позволяет рекомендовать ее применение в линиях устройств с напряжением 6 - 10 и 35 кВ.

В статье выдвигается предположение о том, что причиной повышенного износа бандажей электровозов с асинхронным тяговым приводом является повышенная скорость скольжения в контакте колес с рельсами. Показано, что в режимах тяги с высокими скоростями скольжения в приводе могут развиваться фрикционные автоколебания. Построены зоны устойчивости привода в пространстве его параметров. Обоснована модель асинхронного привода с «защемленным ротором» для исследования режимов боксования. Рекомендовано для снижения износа колес и рельсов установить на электровозе систему контроля сцепления (СКС). Интеллектуальные датчики СКС создают дополнительный канал обратной связи для системы оптимального управления тягой - реализации максимальных сил тяги при минимальных потерях на трение. Представленные в статье методики и рекомендации применимы для различных конструкций тяговых приводов.

В данной статье объектом исследования являются кабели энергоснабжения не тяговых железнодорожных потребителей. Определены электрические параметры изолированного проводника. Получены первичные параметры алюминиевой оболочки магистрального кабеля энергоснабжения. В результате решения задачи определено переходное сопротивление изолированного проводника. Из граничных условий определена постоянная распространения металлической оболочки кабеля энергоснабжения в полимерном изолирующем покрытии. В итоге значения переходного сопротивления, полученные разными методами, совпадают.

Расход электроэнергии на тягу зависит от большого числа эксплуатационных показателей, в том числе и от использования мощности электроподвижного состава. В связи с тем, что российские железные дороги характеризуются ярко выраженной неравномерностью участков пути, где наряду с холмисто-горным и горным профилем имеются и равнинные перегоны большой протяженности, электровозы при эксплуатации на разных по сложности участках пути имеют различную нагрузку, а следовательно, эксплуатируются и с разными энергетическими показателями. Цель данной статьи - оценить энергетические показатели электровозов при вождении пассажирских поездов на равнинных участках пути и рассмотреть возможные пути повышения их энергетической эффективности. Для достижения указанной цели был проведен анализ работы пассажирских электровозов ЭП2К на равнинном участке Новосибирск - Омск Западно-Сибирской железной дороги, определены средние значения скоростей движения и масс пассажирских поездов, для которых были рассчитаны мощность, коэффициент использования мощности и оценка экономичности работы электровозов. На основании проведенного исследования было определено, что электровозы ЭП2К на равнинных участках железных дорог большой протяженности работают в неэкономичных режимах из-за их избыточной мощностью, которую невозможно реализовать. В связи с этим был сделан вывод о резервах экономии электроэнергии на тех участках железных дорог, где по условиям эксплуатации наблюдается явное недоиспользование мощности электровозов, предложен способ повышения эффективности их использования за счет применения ступенчатого регулирования мощности и произведена сравнительная оценка работы электровозов ЭП2К на всех и части тяговых двигателей.

Построена математическая модель тягового привода электровоза ЭП20 для исследования динамических процессов в режиме боксования. Определены собственные частоты и коэффициенты форм динамической системы. Выполнена оценка устойчивости привода по отношению к фрикционным автоколебаниям. Рассчитаны динамические нагрузки в элементах привода при единичной угловой скорости скольжения колес. Сформулированы рекомендации по повышению динамических качеств тягового привода в режиме боксования.

В статье приводятся спектры обтекания воздушным потоком аэродинамического устройства токоприемника «АИСТ», полученные путем расчета, с использованием которых определены аэродинамические характеристики данного устройства. Приведены экспериментальные аэродинамические характеристики токоприемника «АИСТ» тяжелого и легкого типа, оснащенного аэродинамическим устройством.

Рациональным способом повышения эксплуатационного КПД локомотива является ступенчатое регулирование мощности. Осуществление данного способа возможно при применении устройств автоматического регулирования мощности,реализующих оптимальный нагрузочный режим работы тягово-энергетической установки (ТЭУ) локомотива. Целью данной работы является получение математической зависимости,устанавливающей оптимальное соотношение количества работающих тяговых двигателей (ТД) с учетом силы тяги и скорости движения. Определение оптимального соотношения находящихся в работе тяговых двигателей базируется на нахождении минимума потерь мощности в узлах ТЭУ. Поиск минимума сложной функции представляет собой задачу оптимизации,которая с математической точки зрения сводится к определению минимума функции многих переменных,имеющих целый ряд ограничений и связей. Для решения задачи поиска минимума сложной функции использован метод неопределенных множителей Лагранжа. Процесс оптимизации рассматривается при постоянном значении напряжения,подведенного к ТД,и реализуемой мощности. Переменные величины - сила тяги,скорость движения,коэффициент добавочных потерь,сопротивление цепи якоря ТД - были приняты постоянными,что позволило упростить решение задачи,сведя его к поиску трех неизвестных величин - тока,числа ТД и магнитного потока. Решением данной системы уравнений относительно числа ТД,участвующих в работе,были получены аналитические зависимости оптимальных значений числа ТД в зависимости от скорости движения,силы тяги на ободе движущих колес электровоза и напряжения. Аналитические выражения для определения оптимальных параметров регулирования мощности электровозов постоянного тока позволяют получить оптимальные значения числа работающих ТД и их нагрузку в зависимости от заданных значений силы тяги и скорости движения во всем диапазоне нагрузочных режи- мов ЭПС. Полученные аналитические выражения могут быть использованы при составлении режимных карт и энергетических паспортов ЭПС,а также для задания оптимального соотношения количества работающих ТД в решающих автоматических устройствах регулирования мощности подвижного состава.

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.

Статья посвящена разработке программного обеспечения для анализа и преобразования данных, полученных при исследовании поверхности коллектора тяговых электродвигателей с помощью прибора контроля профиля коллектора ПКП-4М. Применение данного компьютерного приложения в процессе обработки экспериментальных данных позволит повысить достоверность контроля профиля коллектора, а также рассчитать основные диагностические параметры, характеризующие влияние профиля на процесс коммутации.

Расход электроэнергии на тягу зависит от большого числа эксплуатационных показателей, в том числе и от использования мощности электроподвижного состава. На российских железных дорогах имеются равнинные участки большой протяженности, на которых эксплуатируемые электровозы нерационально используют свою мощность и работают в режимах с низкими энергетическими показателями. Цель работы - рассмотреть пути повышения энергетической эффективности пассажирских электровозов, такие как эксплуатация электроподвижного состава с рациональными значениями мощности и числа осей для обеспечения современных пассажирских перевозок на равнинных участках пути большой протяженности и оценить их энергетические показатели. Для достижения указанной цели было определено рациональное значение мощности, необходимой для вождения поездов на рассматриваемом участке пути с максимальными скоростями движения 160 км/ч, проведены расчеты асинхронных тяговых двигателей, получены тягово-энергетические характеристики электровозов с асинхронным тяговым приводом, и предложена методика сравнения, позволяющая оценить разницу расхода электроэнергии на тягу электровозов с асинхронным тяговым приводом (с рациональными значениями мощности и числа осей) с эксплуатируемыми в настоящее время электровозами постоянного тока ЭП2К. На основании проведенного исследования был сделан вывод о том, что имеются резервы повышения энергетической эффективности пассажирских электровозов на равнинных участках пути большой протяженности, такие как эксплуатация электроподвижного состава с рациональными значениями мощности и числа осей, соответствующих массе поезда, скорости движения и профилю пути, которые позволят значительно снизить расходы электроэнергии на тягу поездов.

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.

В ходе эксплуатации токоприемников электроподвижного состава происходят процессы, приводящие к снижению механических показателей токоведущих конструкций. Контроль параметров работы токоприемников и нагрузок, действующих на них, в настоящее время затруднен из-за того, что разность потенциалов его элементов и кузова электроподвижного состава соответствует рабочему напряжению в контактной сети. Применение различных способов разделения среды передачи данных и гальванической развязки питания датчиков сопряжено с некоторыми недостатками, главным из которых являются значительные габариты и масса устройств такого типа. В исследовательских целях разработаны и применяются автономные источники питания и накопители информации, не претендующие на внедрение в конструкцию серийных токоприемников. В статье описано устройство, предназначенное для решения множества задач диагностики, использующее принцип утилизации свободной энергии для питания датчиков, преобразователей и системы передачи данных на внешние носители. Проведены исследования энергетических показателей модулей отбора мощности механических колебаний деталей токоприемника. Определены основные параметры пьезоэлектрического модуля для энергообеспечения малогабаритного устройства сбора диагностической информации. Предлагаемый подход должен обеспечить автономность работы устройства при движении электроподвижного состава с поднятым токоприемником. При этом отсутствует зависимость количества вырабатываемой энергии от освещенности или скорости движения, свойственных другим альтернативным источникам питания. Представлены компоновочные решения для опытного образца устройства, на основе которых возможно создание конструкторской документации для организации производства установочной партии. Описаны роль устройства в системе функционирования управляемых токоприемников и изменение технологии их эксплуатации.

В статье приведены результаты экспериментальных исследований процесса коммутации в коллекторных тяговых двигателях постоянного тока. С целью распространения результатов испытаний двигателей малой мощности на тяговые двигатели электровозов, относящиеся к двигателям большой мощности, с помощью теории подобия и размерностей определены диапазоны варьирования параметров режима работы в процессе экспериментальных исследований. В результате проведенных исследований доказана эффективность применения параметров законов распределения интенсивности искрения для повышения достоверности испытаний двигателей как малой так и большой мощности.

В статье рассматриваются аэродинамические свойства полозов токоприемников SSS87, предназначенных для скоростного движения электрического подвижного состава. Приводятся спектры обтекания для различных форм контактных пластин. Решение задачи моделирования обтекания полоза токоприемника воздушной средой достигается путем применения методов вычислительной гидродинамики (CFD). Определены аэродинамические коэффициенты, необходимые для расчета аэродинамических характеристик. Построены аэродинамические характеристики полозов токоприемников.

В статье приведены усовершенствованные методики аэродинамических натурных и лабораторных испытаний токоприемника. Предложено считать плотность среды ее интегральным показателем. Рассматривается влияние плотности воздуха на приведенные виды испытаний и обоснована необходимость внесения поправок при анализе результатов для корректной обработки полученных данных.

В данной статье приведены обобщенные результаты исследований изменения интенсивности изнашивания электрических щеток тяговых электродвигателей электровозов. На основании проведенных исследований сформирован алгоритм для прогнозирования ресурса работы щеток с учетом параметров режима работы электродвигателей. С целью повышения достоверности расчета составлены алгоритмы, позволяющие дополнительно учесть воздействие микрогеометрии коллектора на процесс работы щетки.

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 %.

Проведен анализ влияния организации формирования соединенных грузовых поездов на пропускную способность участков железных дорог. Представлены результаты электрических расчетов системы тягового электроснабжения постоянного тока 3,0 кВ трех участков Свердловской и Южно-Уральской железных дорог при регулировании скорости движения поездов от 50 до 100 км/ч с различными локомотивами при пропуске двух одиночных и одного соединенного грузовых поездов с применением системы бесконтактного автоматического регулирования напряжения в контактной сети, позволяющих дать оценку пропускной способности трех участков. В ходе проведения расчетов применялась разработанная уточняющая методика с применением поправочных токовых коэффициентов KIхх и KIст. Доказана необходимость их применения в электрических расчетах.

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 описаны особенности конструкции токоприемников электроподвижного состава, система подвижных рам которых выполнена в виде двух сочлененных рычагов штангового типа. Однорычажные токоприемники отличаются улучшенными массово-габаритными характеристиками, что позволяет применять их в стесненных условиях крышевого пространства двухсистемных электровозов. При этом необходимость обеспечения высоких механических показателей системы подвижных рам в совокупности с малым трением в шарнирах, требует использования конструкционных материалов повышенной прочности, прецизионных методов обработки и повышенной точности при сборке. Особенно важным становится контроль поперечной и продольной жесткости системы подвижных рам во время исследовательских, периодических и квалификационных испытаний, а также при эксплуатации. В статье описана методика, позволяющая значительно сократить трудоемкость при проведении данного рода исследований, повысить скорость проведения измерений, уменьшить влияние человеческого фактора.