Результаты поиска

В статье рассматриваются вопросы моделирования электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения с целью решения задачи по сокращению потребления электроэнергии на тягу поездов в условиях изменения расписания грузовых поездов. Имитационное моделирование выполнено для условий изменения массы поезда и нагрузки на ось. Описание полученных результатов выполнено на основе регрессионных моделей и нейронных сетей, приведен порядок применения моделей на практике.

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.

Уголь является одним из основных источников энергии XXI в. Для повышения эффективности сжигания угля разрабатываются новые плазменно-энергетические технологии. Сегодня пылеугольные ТЭЦ во всем мире генерируют более 50 % электрической и тепловой энергии, доля угля в топливном балансе ТЭЦ растет. В то же время качество углей снижается. Традиционные методы снижения расхода мазута на теплоэлектроцентралях (повышение дисперсности помола пыли, высокий предварительный нагрев воздушной смеси и вторичного воздуха и др.), используемые для улучшения воспламенения топлива и стабилизации горения, исчерпали себя, поэтому радикальное повышение эффективности использования топлива может быть связано только с разработкой и освоением абсолютно новых технологий. Плазменная технология, по-видимому, является наиболее перспективной среди альтернативных технологий, доступных для решения указанных выше проблем. Данная технология обеспечивает существенное повышение экономической эффективности и улучшение экологических показателей электростанций, работающих на твердом топливе.

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 работе проведен анализ текущего состояния учета электроэнергии на электроподвижном составе постоянного тока, изложена концепция создания единой автоматизированной системы учета электроэнергии на электроподвижном составе постоянного тока, сформулированы основные технические требования, предъявляемые к современным измерительным системам на электроподвижном составе.

В статье рассмотрены вопросы анализа режимов работы маневровых тепловозов и особенностей настройки характеристик тяговых генераторов при проведении реостатных испытаний тепловозов. Приведены статистические средние значения параметров нагрузки дизель-генераторных установок маневровых тепловозов ТЭМ2 в процессе выполнения маневровой работы на сортировочных и участковых станциях. При контроле внешней характеристики тепловоза при проведении реостатных испытаний с использованием АСКИ «Кипарис» наблюдались внешние характеристики нормальной («классической») и «выпуклой» форм. Нормальная («классическая») внешняя характеристика тепловоза ТЭМ2 № 1 эквидистантно удалена от границ поля допуска; а «выпуклая» внешняя характеристика тепловоза ТЭМ2 № 2, находясь в поле допуска, не поддерживает постоянства мощности дизель-генераторной установки, что обусловлено несовершенством машинной системы регулирования, в частности, электромеханическими характеристиками возбудителя.

Статья посвящена вопросу влияния блуждающих токов на подземные металлические сооружения, находящиеся вблизи тяговой рельсовой сети. В статье рассмотрена система, состоящая из тяговой рельсовой сети, заземляющего устройства и двух изолированных подземных проводников, расположенных в зоне влияния блуждающих токов, обусловленных электрифицированным железнодорожным транспортом. Получены аналитические выражения для расчета распределения электрических величин в подземных сооружениях с учетом их взаимного влияния. Выражения получены с использованием интегрального преобразования Хартли, в отличие от Фурье осуществляющего преобразования только в вещественной области. Полученные выражения позволяют определить зоны опасного влияния и величину блуждающих токов, что в последующем используется при проектировании средств защиты подземных сооружений.

В статье описаны три варианта математической модели функции чувствительности магнитоиндукционного датчика для оценки влияния различных параметров датчика в электромеханической системе «колесо - рельс - магнитоиндукционный датчик» для диагностирования технического состояния поверхности катания колес подвижного состава в процессе его движения над датчиком. Описан пример алгоритма для идентификации дефектов, находящихся на поверхности круга катания колеса. Предлагаемая многовекторная математическая модель позволяет имитировать различные дефекты на поверхности катания колеса, разрабатывать и тестировать новые алгоритмы обработки выходного сигнала датчика на основе современных аппаратных и программных средств. Реализованный алгоритм идентификации дефекта основан на свойстве центрально симметричной формы функции чувствительности магнитоиндукционного датчика и выделения полезного сигнала, соответствующего определенному типу дефекта, на основе применения взаимной корреляционной функции и оценки ее максимального и минимального значений по сравнению с заданными порогами и доверительными интервалами. Основное требование для реализации модели - это равномерное движение состава над датчиком по прямолинейному участку рельсового пути. В данной статье рассматривается только один из возможных алгоритмов цифровой обработки сигналов, но предлагаемая модель позволяет сравнивать эффективность и других возможных алгоритмов идентификации дефектов поверхности катания колесных пар. Разработанная модель подтверждает перспективность применения магнитоиндукционных датчиков для идентификации не только видимых, но и скрытых дефектов на поверхности катания колеса в процессе движения железнодорожного состава.

Важнейшей задачей энергетической стратегии Российской Федерации является эффективное использование топливно-энергетических ресурсов. Железнодорожный транспорт - один из крупнейших потребителей дизельного топлива и электроэнергии, основная доля энергозатрат которого приходится на тягу поездов. Расход энергии на тягу зависит от множества эксплуатационных факторов, в том числе от скоростных характеристик движения поездов. Статья посвящена определению способа оценки влияния изменения коэффициента участковой скорости движения грузовых поездов на изменение удельного расхода энергии локомотивами. Сделан вывод о том, что расчет коэффициентов влияния показателей использования локомотивов, в том числе коэффициента участковой скорости, необходимо выполнять для каждого структурного подразделения и анализируемого календарного периода. Предложенная для этого авторами статьи формула включена в состав Методики анализа и прогнозирования расхода ТЭР на тягу поездов, внедренной на сети железных дорог России в 2015 г.

Внедрение цифровых технологий в электрических сетях и подстанций позволяет использовать новые технологии и перспективные методы управления транспортом и распределением электроэнергии в интеллектуальных электрических сетях железных дорог на основе мультиагентного управления. Указанные методы должны обеспечивать повышенное быстродействие, адаптивное определение ограничений на использование электроэнергетического оборудования, управление параметрами режима, секционированием и режимами потоков мощности в распределительных сетях, восстановлением энергоснабжения после аварийных событий. Разработан метод адаптивного управления транспортом и распределением электрической энергии в системе электроснабжения стационарных потребителей железных дорог, основанный на иерархической структуре по МЭК 61850, учитывающий координацию управляющих и локальных контроллеров в среде обмена данными, изменяемую зону ответственности управляющих контроллеров и их разделение по функциональному назначению на основе мультиагентного подхода. Представлены подходы к управлению потоками мощности для снижения потерь электроэнергии, повышения пропускной способности транспортных каналов и обеспечения восстановления нормального режима электрической сети путем ее реконфигурации и управления активными элементами на основе теории графов с учетом прогнозного почасового графика нагрузки, ограничения спроса на мощность активными потребителями и замкнутого режима работы электрической сети через управляемые сечения. Представленные результаты моделирования управления напряжением в тестовой

В статье рассмотрены вопросы внедрения на тяговых подстанциях постоянного тока двад-цатичетырехпульсовых выпрямителей с различными схемами выпрямления. Результаты эксплуатации двад-цатичетырехпульсового выпрямителя, установленного на одной из тяговых подстанций, доказывают целесообразность использования такого преобразователя. Приведены варианты модернизации действующего оборудования, входящего в состав шести- и двенадцатипульсовых выпрямителей, с целью использования его при создании двадцатичетырехпульсовых выпрямителей, а также требования к созданию таких выпрямителей в промышленном исполнении.

Предложена математическая модель оптимизации технического содержания, позволяющая при заданной глубине восстановления ресурса определять оптимальную периодичность капитальных ремонтов и замены кабельных линий, а также оптимальное количество капитальных ремонтов за период срока службы кабельных линий.

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.

В статье рассмотрен алгоритм работы существующей режимной автоматики преобразовательных агрегатов. Ранее считалось, что применение автоматики включения-отключения резервных преобразовательных агрегатов является эффективным средством снижения потерь при регулировании мощности подстанции в зависимости от тяговой нагрузки. Определяющими факторами оценки эффективности автоматики являются токовые и временные уставки, а также ограничение количества переключений в сутки. Анализ графиков тяговой нагрузки показал, что существует достаточно большое число временных интервалов, где работа автоматики неэффективна. С одной стороны, это связано с тем, что нагрузка находится выше точки равенства потерь при одном и двух преобразовательных агрегатах довольно непродолжительное время, и автоматика подключает резервный преобразовательный агрегат уже в процессе снижения нагрузки и отключает его по истечении временной уставки, с другой - действующее ограничение количества переключений резервного преобразовательного агрегата в сутки не позволяет получить значительного экономического эффекта. Решение о применении режимной автоматики с существующими уставками может быть положительным, если при этом оцененный эффект в виде сокращения потерь электроэнергии будет выше совокупного ущерба от коммутаций резервного преобразовательного агрегата. Режимную автоматику в большинстве случаев следует рассматривать не как средство получения экономического эффекта, а как средство повышения надежности работы полупроводниковых выпрямителей в пиковые моменты нагрузки, что в свою очередь влияет на надежность электроснабжения тяги поездов в целом.

В статье на основе термодинамического анализа рабочего процесса в турбине представлена методика определения выработки электроэнергии на тепловом потреблении и сделано предположение о возможности инструментального измерения величины выработки и осуществления учета в реальных условиях эксплуатации паровой турбины. Этот показатель может стать важным индикатором в системе теплофикации и автоматического регулирования отпуска тепловой энергии, такая постановка проблемы в системе теплофикации сделана впервые и требует дополнительных исследований. В настоящей работе рассмотрено влияние выработки электроэнергии на тепловом потреблении на эффективность работы энергетической системы теплофикации. Получены зависимости выработки электроэнергии на тепловом потреблении от доли пара, направляемого в теплофикационный отбор. Определена удельная выработка электроэнергии с учетом регенерации.

В статье рассмотрена проблема наличия тепловой инерции у термоэлектрических преобразователей общепромышленного исполнения, применяемых для измерения температуры на большинстве технологических установок с температурой среды выше 200 °С. Целью исследования является разработка алгоритма прогнозирования температуры среды при известных тепловых характеристиках датчика температуры и реализация алгоритма непосредственно в общепромышленном программируемом логическом контроллере (ПЛК). В качестве основного метода в работе используется метод математического моделирования и описания объекта в передаточных функциях и в форме дифференциальных уравнений. В работе используется ранее разработанная инженерная методика определения времени тепловой инерции промышленных датчиков, основанная на единичном возмущении и оценке динамической характеристики объекта. На основе проведенного исследования и математического моделирования разработаны и реализованы алгоритмы прогнозирования температуры среды по параметрам тепловой инерции температурного датчика и скорости изменения сигнала термопары. Предложена реализация алгоритмов в среде TIA Portal на базе ПЛК Siemens Simatic S7-300 с использованием библиотеки PID Control.

В статье описываются технологические мероприятия по подавлению образования вредных выбросов от объектов энергетики, использующих органическое топливо - природный газ, уголь и мазут. Предложены методы очистки дымовых газов от основных загрязняющих веществ. Представлены аппараты очистки большого объема дымовых газов повышенной концентрации золы и технологии сжигания топлива.

Проблема оптимизации режимов ведения поезда долгое время продолжает оставаться актуальной, несмотря на большое число научных исследований и разработок в данной предметной области. Это связано как с общей сложностью реализации технологического процесса ведения поезда, так и с параметрической неопределенностью и значительными вариациями параметров самого объекта управления и внешней среды. Известные методы вычисления энергооптимальных режимов ведения поезда (вариационное исчисление, принцип максимума, динамическое программирование) и системы автоведения, построенные на их основе, предполагают некоторые упрощения исходной задачи и, как следствие, на практике реализуют квазиоптимальное управление. В связи с этим разработка методов поиска глобального экстремума функционала, определенного на множестве допустимых траекторий движения поезда как динамической системы, является как теоретически, так и практически значимой задачей. Целью работы является создание вычислительно-эффективного метаэвристического алгоритма поиска энергооптимального управления как глобального экстремума целевой функции, значения которой вычисляются с помощью эталонной модели объекта управления. Авторами разработан проблемно-ориентированный эволюционный алгоритм вычисления оптимального управления движением поезда на основе теории случайного поиска. Его особенностями являются предложенные специализированные операторы локального случайного поиска, учитывающие специфику объекта управления как многорежимной системы; комбинированные процедуры локальной и глобальной оптимизации на основе концепции многоостровного популяционного алгоритма с суперпопуляцией, а также метод отбора (селекции) перспективных вариантов на основе алгоритма кластеризации. Вычислительные эксперименты показали хорошую сходимость алгоритма и повторяемость результатов вычислений. На основе полученных решений может быть реализован регулятор времени хода поезда, реализующий асимптотически-оптимальное управление.

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.

В настоящее время согласно нормативным документам удельное сопротивление проводов линий электропередачи принимается одинаковым для любого допустимого тока нагрузки и температуры нагрева проводов, равной 20 ° . Такой учет удельных сопротивлений вызывает значительные погрешности, существенно влияющие на режимы работы линий электропередачи. В данной статье проанализировано влияние температуры наружного воздуха, тока нагрузки, интенсивности солнечной радиации, скорости и направления ветра на температуру нагрева проводов воздушных линий электропередачи и, как следствие, на значение удельного сопротивления проводов и потерь мощности и электроэнергии в них. На примере трассы БАМа показано, что даже в условиях одного региона температура наружного воздуха меняется в зависимости от времени года в весьма широких пределах. Это в свою очередь требует скрупулезного учета зависимости значения удельного сопротивления проводов линии от внешней температуры воздуха. Вместе с тем показана допустимость неучета интенсивности солнечной радиации, скорости и направления ветра на температуру нагрева проводов воздушных линий электропередачи в связи с отсутствием исчерпывающей информации об этих факторах и их противоположной направленностью. Однако такое допущение будет справедливо только при рабочих токах в диапазоне от нуля до двойного значения тока, соответствующего экономической плотности. При расчете потерь электроэнергии, особенно в сильно загруженных линиях, обязателен учет всех внешних температурних воздействий. В связи с появлением сенсорных датчиков температуры предлагается их непосредственное использование для измерения температуры нагрева проводов линии с последующим вычислением их удельного сопротивления.

Для повышения точности диагностирования технического состояния подвижного состава необходимо разрабатывать новые алгоритмы для цифровой обработки сигналов, поступающих от датчиков в момент прохождения осей колесных пар вагонных тележек в процессе равномерного движения поезда по прямолинейному участку железнодорожного пути. Применение современных математических пакетов прикладных программ для моделирования алгоритмов обработки данных на основе цифровых технологий позволяют сократить затраты и время на разработку автоматизированных систем для диагностирования технического состояния тележек подвижного состава железнодорожного транспорта. Для оценки точности фиксации магнитоиндукционным датчиком момента прохождения осей колесных пар в работе предложена астигматическая модель, позволяющая исследовать не только энергетические свойства датчика, но и форму выходного сигнала с учетом реальных габаритных размеров его магнитного сердечника. Разработанная модель позволяет классифицировать порядок астигматизма модели магнитоиндукционного датчика на основе набора дискретных виртуальных датчиков.

В статье рассматривается структура потребления топливно-энергетических ресурсов СП ОАО «РЖД», в том числе показана значительная доля этих ресурсов, затрачиваемых на организацию электроотопления (773,7 млн кВт·ч). Отмечено, что до недавнего времени в отчетности ОАО «РЖД» существовало два различных подхода при определении величины фактического объема электрической энергии, израсходованной электроотопительным оборудованием, не оснащенным индивидуальными приборами учета, базирующимися на расчетно-аналитическом и расчетно-статистическом методах. При этом было установлено, что результаты вычислений по обоим методам имеют значительную разницу между собой (до 100 %). Цель исследования - определение единого подхода, позволяющего максимально точно фиксировать расход электрической энергии в данных условиях. Проанализированы характерные особенности каждого из применяемых методов, проведены сравнительные исследования на ряде объектов четырех железных дорог (Октябрьская, Свердловская, Южно-Уральская, Восточно-Сибирская), характеризующихся различными климатическими характеристиками. Одновременно с этим проводились исследования применимости на практике для нормирования топливно-энергетических ресурсов автоматизированной системы «Стационарная энергетика». По результатам исследований показана величина отклонения фактических расходов электрической энергии от расчетных для обоих применявшихся методов, предложен и подтвержден испытаниями способ определения фактического потребления электрической энергии для нужд отопление на основе предварительного расчета права на расход тепловой энергии с последующим пересчетом в электрическую. Полученные результаты приняты как базовые при актуализации «Методики анализа и планирования расхода электрической энергии на нетяговые нужды в ОАО «РЖД», утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» от 22.08.2018 № 1866р, в части определения потребности ресурса на отопление и внесены соответствующие изменения в порядок заполнения данных в корпоративную управленческую отчетность ЭО-10У.

В статье рассмотрена работа систем интервального регулирования движения поездов на базе цифрового радиоканала при условии отсутствия радиосвязи. Целью исследования является определение максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи между центром радиоблокировки и движущимся поездом в системе интервального регулирования. Предложены критерии, позволяющие оценить обеспечение безопасности движения, а также снижения пропускной способности движения поездов в системах интервального регулирования движения поездов. Получены результаты расчета максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи в системах интервального регулирования движения поездов для грузовых поездов. Учет максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи позволит полностью исключить вероятность опасного сближения поездов и обеспечить соблюдение допустимого скоростного режима движения при минимальном интервале следования грузовых поездов.

В статье представлены результаты исследования точечного магнитоиндукционного датчика на основе математической модели, которая позволяет обеспечить повышение надежности работы автоматизированных систем для диагностирования технического состояния подвижного состава в процессе движения поезда путем улучшения точности исходной информации, т. е. моментов фиксации прохождения осей колесных пар над магнитоиндукционными датчиками. На первом этапе разработки стигматической математической модели системы определена аналитическая зависимость величины магнитного потока в магнитном сердечнике и выходного значения ЭДС от сопротивления воздушного зазора между датчиком и гребнем колеса . На втором этапе разработки математической модели найдена зависимость от времени магнитного сопротивления воздушного зазора между сердечником магнитоиндукционного датчика и гребнем колеса железнодорожного вагона, движущегося по прямолинейному рельсовому пути с постоянной скоростью. На основе применения цифровых технологий разработанная стигматическая модель позволяет оценить энергетические параметры магнитоиндукционных датчиков в зависимости от свойств современных магнитных материалов. Результаты моделирования показали, что величина МДС постоянного магнита определяет основные параметры магнитоиндукционных датчиков, поэтому применение современных магнитов на основе редкоземельных металлов позволяет устранить традиционный недостаток устаревших типов магнитоиндукционных датчиков, т. е. снизить их габариты и массу. Применение предложенной стигматической модели расширяет область возможных решений экстремальных задач для выбора и обоснования параметров магнитоиндукционных датчиков, помогает повысить точность систем диагностирования технического состояния вагонного парка и безопасность движения на железнодорожном транспорте.