• Рус Русский
  • Eng English (UK)

Научно-технический журнал, учрежденный ОмГУПСом. Реестровый номер СМИ: ПИ № ФС77-75780 от 23 мая 2019 г. ISSN: 2220-4245. Подписной индекс в официальном каталоге «Подписные издания» АО «Почта России»: ПП914.
Журнал включен в РИНЦ и входит в перечень ВАК.

Результаты поиска

  • №2(38), 2019
    2-8

    Совершенствование технологического процесса ремонта дизелей типа д49

    Износ деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма является одной из основных причин постановки дизеля в ремонт. Своевременное обнаружение возникновения интенсивного износа позволяет предупредить негативные последствия, своевременно выполнить ремонт, исключить вероятность непланового выхода локомотива из эксплуатации. В результате исследования интенсивности накопления продуктов изноа в моторном масле разработана математическая модель, которая реализуется с применением аппарата искусственных нейронных сетей. Применение данной модели позволяет проводить оперативную оценку технического состояния деталей дизеля безразборным способо и усовершенствовать технологический процесс ремонта дизелей типа Д49.
  • №2(42), 2020
    2-8

    Совершенствование математической модели изнашивания элементов контактных пар устройств токосъема электрического транспорта при высокоскоростном движении

    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.
  • №1(41), 2020
    2-11

    Пути повышения топливно-энергетической эффективности специального и маневрового подвижного состава при снегоуборке

    Внедренная на сети российских железных дорог система контроля загрузки снегоуборочных поездов позволила выявить случаи вывоза объема снежной массы значительно меньше возможной при очистке железнодорожных путей от снега, что приводит к недоиспользованию мощности снегоуборочных поездов и маневровых тепловозов и нерациональному использованию топливно-энергетических ресурсов на работу подвижного состава. Цель работы - рассмотреть топливно-энергетическую эффективность снегоуборочных поездов и осуществляющих их перемещение маневровых тепловозов и определить пути снижения расхода топливно-энергетических ресурсов на выполнение работ по очистке путей от снега (в хозяйственном движении). Для достижения указанной цели в одном из структурных подразделений ОАО «РЖД» был оценен объем вывоза снега снегоуборочными поездами, рассчитаны значения механической работы, выполняемой тепловозами на перемещение снегоуборочной техники и расход топлива снегоуборочными поездами и тепловозами на выполнение работ по очистке путей от снега. На основании проведенного сравнительного анализа сделан вывод об имеющихся резервах повышения топливно-энергетических показателей подвижного состава при очистке путей от снега и предложены методика, позволяющая оценить суммарный расход топлива на уборку снега снегоуборочными поездами и тяговыми единицами (локомотивами), и способы повышения топливно-энергетической эффективности снегоуборочных поездов и работающих с ними тяговых средств, такие как использование подвижного состава с рациональным значением массы и мощности в зависимости от погодных условий.
  • №2(50), 2022
    2-12

    Диагностика масляного голодания моторно-осевых подшипников колесно-моторного блока электровозов серии 3эс5к «ермак»

    Развитие систем диагностики сопровождается их широким внедрением в технические системы. Использование диагностики позволяет выявить дефекты узлов технических систем на ранней стадии их возникновения с целью заблаговременного и оперативного упреждения, повышения производительности работы, снижения времени простоя в ремонте, уменьшения материальных затрат на замену или глубокое восстановление. Железнодорожный транспорт также находится на стадии широкого внедрения диагностики в различные узлы и детали подвижного состава. Основным примером внедрения диагностических систем является локомотивный парк как более сложная техническая единица. Сегодня в локомотивном парке применяются аппаратно-программные диагностические комплексы, микропроцессорные системы диагностики, бортовые и путевые системы контроля, позволяющие охватить весь спектр диагностических данных основных технических узлов. Однако применение указанных выше систем нуждается в постоянном совершенствовании математической модели диагностирования. Одним из направлений совершенствования диагностических моделей является использование методов теории искусственного интеллекта - раздела искусственных нейронных сетей, которые по сравнению с классическими полиноминальными регрессионными моделями обладают свойством экстраполяционной точности и позволяют адаптивно прогнозировать значения диагностических параметров по данным, которые были за пределами выборки обучения искусственной нейронной сети. Данные характеристики позволяют заблаговременно и точно спрогнозировать развитие дефектов и возможных отказов с целью их устранения и получения экономического эффекта. В работе представлен пример разработки диагностической искусственной нейросетевой модели диагностики масляного голодания моторно-осевых подшипников колесно-моторного блока грузового магистрального электровоза серии 3ЭС5К «Ермак». Данный узел имеет низкие показатели надежности, поэтому нуждается в применении непрерывных средств диагностики, которые на текущий момент времени отсутствуют.
  • №3(43), 2020
    2-11

    Повышение коэффициента мощности электровозов посредством модернизации плечей выпрямительно-инверторных преобразователей

    Предметом исследования является силовой тиристорный преобразователь электровозов переменного тока и его влияние на коэффициент мощности локомотива. Предложен и проанализирован новый способ повышения коэффициента мощности электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями электроэнергии. К таким электровозам относятся локомотивы серий 2ЭС5К, ВЛ85, ЭП1 и др. В начале статьи кратко рассмотрены существующие способы повышения коэффициента мощности и указан их недостаток по сравнению с предложенным способом. Также проанализирован недостаток существующих преобразователей, заключающийся в наличии задержки открытия тиристоров в начале полупериода питающего напряжения. В предлагаемом способе подразумевается модернизация цепей управления тиристорами преобразователя, благодаря которой в начале полупериода за счет питающего напряжения на управляющем электроде самопроизвольно создается ток управления. Благодаря этому тиристоры открываются с минимальной задержкой относительно начала полупериода. Для оценки эффективности предложенной модернизации было проведено компьютерное моделирование работы силовой схемы электровоза в программе ORCAD. Моделирование проводилось для двух вариантов: силовая схема со штатными преобразователями и силовая схема с преобразователями, модернизированными в соответствии с предлагаемым способом. При моделировании исследовалось изменение значения коэффициента мощности электровоза при различных токе тяговых двигателей, зоне и угле регулирования. При исследовании осциллограмм токов различных плеч преобразователя обнаружено, что при использовании модернизированных преобразователей момент окончания сетевой коммутации наступает раньше, чем в штатной схеме. Отсутствует также участок с отрицательным напряжением на выходе преобразователя в начале полупериода. В конце статьи приведены значения коэффициента мощности электровоза при различных условиях. Эти результаты показывают, что использование предлагаемого способа повышает коэффициент мощности электровоза в среднем на 1,2 процентных пункта.
  • №2(46), 2021
    2-13

    Динамика железнодорожного экипажа при действии на него параметрического возбуждения со стороны пути

    Изложена методика исследования динамических свойств железнодорожного экипажа при действии на него гармонического параметрического возмущения, обусловленного изменяющейся жесткостью подрельсового основания. Для таких дифференциальных уравнений не существует регулярных методов их решения, более того, их точные решения в настоящее время не известны, поэтому используются приближённые методы. Рассматривается двухстепенная механическая система с гармоническим параметрическим возмущением, описываемая системой обыкновенных однородных дифференциальных уравнений. Один из жёсткостных параметров является функцией времени и изменяется в пределах от 2000 до 3000 Н/м. Для вычисления границ динамической неустойчивости (параметрического резонанса) применяется метод обобщённых определителей Хилла, который не требует введения малых параметров. Определена область взаимодействия параметрически возбуждаемых и вынужденных колебаний.
  • №1(45), 2021
    2-11

    Разработка методики предиктивного анализа ресурса щеток тяговых электродвигателей подвижного состава по условиям эксплуатации

    В настоящее время актуальным направлением развития сферы железнодорожного транспорта является снижение эксплуатационных затрат на обслуживание и ремонт коллекторных тяговых электродвигателей (ТЭД). Анализ данных мониторинга работы нового подвижного состава показывает, что одним из элементов, влияющих на надежность работы ТЭД, является коллекторно-щеточный узел (КЩУ). Отказы, связанные с неудовлетворительной работой элементов КЩУ, достигают 30 % от общего числа отказов ТЭД. При работе ТЭД происходит непрерывный процесс механического, электрического и химического взаимодействия электрических щеток с коллектором, ведущий к износу электрических щеток. При проведении исследований авторами предложена математическая модель для определения интенсивности изнашивания электрических щеток. В статье приводятся сведения по разработке подхода, позволяющего использовать данные эксплуатации, фиксируемые бортовой системой мониторинга параметров локомотива, для определения ресурса щеток ТЭД. Для устранения проблем, связанных с обработкой больших массивов значений параметров для расчета, предложено в математической модели интенсивности изнашивания электрических щеток производить разбиение получаемых данных на интервалы с определением средних значений и вероятности попадания по каждому из них, а также приводится методика по реализации предложенного решения. Разработанный подход позволяет исключить необходимость проведения длительных износовых испытаний на ТЭД в эксплуатации и снизить не только временные, но и финансовые затраты. Оценка достоверности разработанного способа осуществлялась путем сопоставления значений величины износа разных типов электрических щеток, установленных на ТЭД локомотивов в эксплуатации, и расчетными значениями.
  • №1(49), 2022
    2-11

    Исследование влияния технического состояния профиля коллектора на качество работы коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей подвижного состава

    Статья посвящена оценке влияния диагностических параметров, необходимых для оценки технического состояния профиля коллектора тяговых электродвигателей подвижного состава, на значение механической силы в контакте «щетка - коллектор». Представлены результаты проведенных экспериментальных исследований оценки параметров профиля коллектора для тяговых электродвигателей ЭК810Ч магистральных электровозов 2ЭС6. Проведены четырехэтапные численные экспериментальные исследования для следующих условий: первый этап - учтены перепады высоты ламелей и гармоник; второй этап - учтены перепады высоты ламелей без влияния гармоник (с пониженным биением); третий этап - учтены гармоники без влияния перепадов высоты ламелей (с пониженным биением); четвертый этап - учтены гармоники без влияния перепадов высоты ламелей (с повышающим коэффициентом до заданного биения). С использованием математической модели движения щетки по коллектору установлена степень взаимосвязи между диагностическими параметрами, которые характеризуют состояние профиля коллектора тягового электродвигателя, и значением механической силы в контакте «щетка - коллектор». Предложен диагностический параметр, характеризующий разброс значений механической силы в контакте «щетка - коллектор» тягового электродвигателя, определяемый из соотношения силы упругого взаимодействия щетки с коллектором и среднего значения данной силы. Анализ результатов численного эксперимента показал, что коэффициент неустойчивости контакта в значительной степени определяется величиной среднего квадратического отклонения перепадов ламелей и в малой степени зависит от значений амплитуд гармоник. Гармонический состав профиля коллектора практически не влияет на значение коэффициента неустойчивости контакта при малых значениях перепадов ламелей. Сделан вывод о возможности использования диагностических параметров оценки состояния поверхности коллектора тягового электродвигателя для определения возможного неудовлетворительного контактирования между щеткой и коллектором. Предложено производить оценку качества ремонта коллекторов тяговых электродвигателей с учетом среднего квадратического отклонения (СКО) перепадов ламелей.
  • №3(39), 2019
    2-14

    Математическое моделирование энергоэффективной системы ослабления поля тяговых электрических двигателей электровозов переменного тока

    В данной статье описана штатная система ослабления поля (ОП) тяговых электродвигателей (ТЭД) контакторно-реостатного типа с использованием индуктивных шунтов (ИШ), выявлены ее недостатки. Разработана и предложена усовершенствованная система ОП ТЭД электровоза переменного тока на базе IGBT-транзисторов. Предложенное решение позволит исключить из силовой цепи медесодержащий ИШ, при этом обеспечит надежную защиту при нестационарных режимах работы электровоза, а также снизит потребление электроэнергии на тягу поездов. Для доказательства преимуществ предложенной системы ОП ТЭД был применен метод сравнительного анализа электромагнитных процессов математических моделей штатной и предлагаемой систем ОП ТЭД электровоза, полученных в среде MatLab Simulink. В результате доказано, что реализация системы ОП ТЭД с применением IGBT-транзисторов с разработанным алгоритмом управления обеспечивает повышение коэффициента мощности электровоза в среднем не менее чем на 4 %, а также значительно снижает пульсацию тока возбуждения ТЭД.
  • №4(48), 2021
    2-11

    Исследование сил, действующих на защелку вакуумного выключателя вбо-25-20/630 ухл1

    Полученный опыт эксплуатации высоковольтных вакуумных выключателей ВБО-25-20/630УХЛ1 указывает на неверную оценку механического ресурса его отдельных узлов и элементов. Несмотря на неоднократное усовершенствование конструкции привода главного выключателя, применимого как в составе новых локомотивов серии «Ермак» начиная с 1000-го номера, так и в более ранних номерах серии, динамика неисправностей сохранилась до настоящего времени. Одним из наиболее важных элементов главного выключателя является защелка, предназначенная для удержания элементов механизма привода во включенном положении, выход из строя защелки влечет за собой к выходу из строя всей секции локомотива. В статье рассмотрены три ранее предложенные заводом-изготовителем модернизации защелки, разработана кинематическая схема привода с вакуумной дугогасительной камерой выключателя, произведен расчет параметров пружин поджатия и отключения в составе привода, определены действующие в ходе эксплуатации силы. На примере последней модернизации защелки с применением метода конечных элементов в программном комплексе SolidWorks Simulation проведен прочностной расчет, по итогам которого определены возникающие в ее конструкции напряжения. В результате анализа конечно-элементной модели определены критические для конструкции силы, разработан график зависимости запаса прочности конструкции и максимального напряжения в конструкции от действующих сил. По итогам исследования определена сила, при которой обеспечивается наиболее благоприятное значение коэффициента запаса прочности, для чего предложено уменьшить критическую силу путем изменения параметров пружин поджатия и отключения привода дугогасительной камеры. Разработана диаграмма нагружения с чертежными размерами двух измененных пружин.
  • №3(47), 2021
    2-22

    Действие продольной шпальной неравноупругости пути на устойчивость движения электровозов

    Показано, что динамические системы «железнодорожный экипаж - путь» вследствие наличия неравноупругости пути по протяженности должны описываться обыкновенными дифференциальными уравнениями с переменными коэффициентами. При переходе на новую парадигму речь может идти об областях динамической неустойчивости, которые в случае простых параметрических резонансов развиваются около критических частот, но это не одна конкретная точка, а зона, которая расширяется с увеличением коэффициентов параметрического возбуждения. Кроме того, наличие трения в системе не гарантирует ограниченности резонансных амплитуд. Изложена методика анализа дифференциальных уравнений с постоянными, переменными и случайными коэффициентами, описывающих движение узлов электровозов при их движении по неравноупругому по протяженности пути. Установлено влияние коэффициентов параметрического возбуждения на ширину зоны динамической неустойчивости. Существует много других особенностей в поведении дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами, поэтому заменять действие неравноупругости некоторой эквивалентной геометрической неровностью нельзя, так как в настоящее время не существует точного решения проблемы, с которым можно было бы сравнивать результаты приближенных математических моделей.
  • №4(40), 2019
    2-9

    Влияние дефектов обода колесных пар, поступивших в ремонт, на производительность их восстановления обточкой

    Приведены результаты исследований воздействия свойств материала и неисправностей колес, поступающих в ремонт на процесс их механической обработки на колесотокарных станках. Разработан комплексный критерий, учитывающий действие различных факторов на допустимую скорость резания. Полученные результаты могут быть использованы в разработке методов снижения расхода твердосплавного режущего инструмента для механической обработки деталей подвижного состава с эксплуатационными дефектами. Предложена методика оценки обрабатываемости резанием колес через аддитивные критерии, учитывающие суммарное влияние многочисленных, разноразмерных и противоречивых факторов на допустимую скорость резания по экономической стойкости режущего инструмента. На этой основе получены количественные характеристики обрабатываемости резанием колес, учитывающие образующиеся макропогрешности геометрической формы, поверхностные дефекты обода, наклеп и наличие зон повышенной твердости, дефекты термомеханического взаимодействия колеса, тормозной колодки и рельса.
  • №4(44), 2020
    2-8

    Расчет вероятности категорий отказов по надежности оборудования локомотивов

    В статье рассмотрены особенности использования показателей надежности локомотивов в ОАО «РЖД». Приведены примеры показателей надежности оборудования локомотивов и показатели, используемые в ОАО «РЖД» при заключении договоров на сервисное обслуживание, в том числе по контракту жизненного цикла. Предложен метод перехода от показателей ГОСТа к принятым в ОАО «РЖД». Сделан вывод о возможности автоматизации этих процедур.
  • №4(44), 2020
    8-18

    Математическая модель комплексной оценки эксплуатационной эффективности инновационных вагонов в грузовом движении

    В статье рассмотрен математический подход к модельной оценке эксплуатационной эффективности инновационных вагонов в грузовом движении. Приведены комплексные системы показателей эффективности эксплуатации инновационных вагонов, которые дают совокупный мультипликативный эффект увеличения производительности подвижного состава в грузовом движении при математическом моделировании. Составлена математическая модель комплексной оценки эксплуатационной эффективности грузового подвижного состава от эксплуатации инновационных полувагонов за один технологический цикл. Выполненные в работе исследования и полученные результаты моделирования показывают, что эффективность использования подвижного состава в грузовом движении должна рассматриваться с учетом факторов влияния от эксплуатации инновационных вагонов.
  • №2(38), 2019
    8-16

    Предиктивный ремонт тягового подвижного состава на базе бортовых микропроцессорных систем управления

    Современным решением задачи повышения эффективности функционирования процессов технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава на основе использования новых информационных технологий является переход к перспективной системе предиктивного ремонта локомотивов. Ключевым звеном системы предиктивного ремонта в вопросе оперативной оценки и управления техническим состоянием локомотивов являются бортовые микропроцессорные системы управления (МСУ) со встроенными подсистемами диагностики, контроля и мониторинга. МСУ имеют возможность осуществлять непрерывное или дискретное измерение, регистрацию, передачу и накопление значений достаточно большого пакета аналоговых и дискретных параметров работы всего перечня локомотивного оборудования. Функциональные возможности МСУ на базе информационных технологий делают их исключительно эффективным средством оперативной организации обслуживающих и ремонтных воздействий на локомотивный парк с целью обеспечения заданных показателей эксплуатационной надежности и производительности.
  • №2(42), 2020
    9-25

    Определение мощности и энергоемкости систем накопления электроэнергии для улучшения эксплуатационных показателей тягового электроснабжения

    В статье представлены результаты исследований эффективности работы системы накопления электроэнергии в тяговом электроснабжении на примере одного из участков ОАО «РЖД». Рассмотрены результаты измерений электрических величин электроподвижного состава при движении по исследуемому участку железной дороги. На основе имитационного моделирования получена оценка влияния систем накопления электроэнергии на пропускную способность участка железной дороги. Построены графики изменения минимального межпоездного интервала и минимального напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в зависимости от мощности системы накопления, энергоемкости и пороговых напряжений для режимов заряда и разряда. Разработан алгоритм работы системы накопления электроэнергии на тяговой подстанции или линейном устройстве. На основе результатов моделирования построен график степени заряженности и определена зарядная характеристика, позволяющая поддерживать глубину разряда на уровне не более заданной. По результатам расчетов определены мощность, энергоемкость и зарядная характеристика системы накопления, обеспечивающие требуемый уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в границах межподстанционных зон.
  • №4(40), 2019
    9-17

    Оперативный контроль эффективности работы системы охлаждения тепловоза

    В статье приведены анализ затрат различных топливно-энергетических ресурсов в ОАО «РЖД» за период с 2013 по 2017 г., результаты наблюдения о сокращении доли дизельного топлива в общей структуре потребления ресурсов, анализ распределения количества отказов узлов тепловозов в пути следования, распределения отказов узлов системы охлаждения в пути следования и распределения отказов узлов тепловозов, значения мощности, затрачиваемой на привод вентилятора шахты холодильника, различных тепловозов. Рассчитан часовой расход топлива, затрачиваемого на привод вентилятора тепловозов.
  • №1(41), 2020
    11-20

    Обоснование внедрения двенадцатипульсовых выпрямителей последовательного типа в системе электроснабжения метрополитена

    Применение двенадцатипульсовых выпрямителей взамен шестипульсовых приводит к повышению эффективности работы и экономичности тяговых подстанций метрополитена. На основе экспериментальных исследований и анализа схемных решений сделан вывод о преимуществе схемы двенадцатипульсового выпрямителя последовательного типа перед схемами параллельного типа. Применение выпрямителей со схемой параллельного типа возможно только при наличии уравнительного реактора, без которого снижаются технико-экономические показатели. Внедрение наиболее рациональных двенадцатипульсовых мостовых схем выпрямления последовательного типа может быть осуществлено путем модернизации установленного оборудования либо путем промышленного освоения предприятиями-изготовителями сухих трансформаторов типа ТРСЗП с различной типовой мощностью и выпрямителей с таблеточными лавинными вентилями с охладителями на базе тепловых труб.
  • №3(43), 2020
    11-20

    Влияние деформаций микрогеометрии поверхности на величину контактного термического сопротивления дискового тормоза

    В статье приведены результаты исследования влияния функциональной связи между параметрами микрогеометрии поверхности тормозного диска и уровнем напряженно-деформированного состояния области контакта на коэффициент термического сопротивления в условиях торможения. Приведены результаты экспериментального исследования процесса изменения шаговых и высотных параметров микрогеометрии поверхности тормозного диска под влиянием нормальных и тангенциальных сил, реализуемых при трении. Установлено, что под влиянием нормальных и тангенциальных сил высотные параметры микрогеометрии имеют тенденцию к увеличению, а шаговые - к уменьшению. Показано, что при расчете контактного термического сопротивления необходимо учитывать функциональную связь между геометрическими параметрами микронеровностей поверхности тормозного диска и уровнем напряженно-деформированного состояния области контакта. Расчеты, выполненные без учета этой связи, приводят к завышенным величинам контактного термического сопротивления и, соответственно, к погрешности в определении величин тепловых потоков, проходящих через область контакта сопряженных поверхностей. Уточнены величины констант, которые зависят от конструктивных особенностей узла трения дискового тормоза и используются для определения характера изменения геометрических особенностей микронеровностей. Выполнена коррекция входных параметров микрогеометрии поверхности тормозного диска с учетом динамики изменения их геометрии под влиянием силового нагружения. Показано, что учет динамики изменения микрогеометрии поверхности целесообразно осуществлять при аналитическом определении контактного термического сопротивления дискового тормоза. Полученные результаты рекомендуется применять при расчетах характеристик трения и оценки тепловых потоков, проходящих через область взаимного контакта тормозного диска и тормозных колодок дискового тормоза в условиях торможения.
  • №1(45), 2021
    11-22

    Исследование твердости лакового слоя изоляционных пальцев тягового электродвигателя локомотива при конвективном и терморадиационном способах сушки

    В статье описано исследование механической характеристики полимерной изоляции, в частности, твердости электроизоляционного лакового слоя при различных способах ее сушки. Проанализировано влияние твердости и эластичности высушенного пропиточного материала на надежность изоляционных конструкций при эксплуатации электрического оборудования тягового подвижного состава. Создано и представлено устройство, позволяющее осуществить незатруднительное измерение твердости лаковой пленки на заранее выбранном объекте исследования, которым стал изоляционный палец кронштейна щеткодержателя тягового двигателя электровоза. Представлен процесс замера твердости и результаты для трех групп изоляционных пальцев: изоляционные пальцы без покрытия пропиточным составом (пресс-материал); пропиточный материал, запекаемый конвективным способом; пропиточный материал, запекаемый терморадиационным способом. На основании полученных практических результатов объясняется влияние энергоподвода на процесс затвердевания при выполнении сушки конвективным и терморадиационным способами. Представлены также снимки электроизоляционного лакового слоя с электронного микроскопа, позволяющие произвести оценку микроструктуры на наличие газовых включений, негативно влияющих как на механические, так и на электрические показатели полимерной изоляции. Было выполнено исследование зависимости между параметрами электрической и механической прочности. На основании экспериментальных данных была построена зависимость величины пробивного напряжения от величины твердости электроизоляционного лакового слоя.
  • №1(49), 2022
    11-22

    Совершенствование автоматизированных систем регистрации параметров работы автономных локомотивов

    В статье представлен сравнительный анализ эффективности автоматизированных систем регистрации параметров работы автономных локомотивов. Актуальность применения таких систем обусловлена предотвращением дефектов на этапе выявления возможных неисправностей в процессе эксплуатации локомотивов в межремонтные периоды. Поэтому рассмотрены применяемые системы параметрической диагностики энергетических установок автономных локомотивов. Также для сравнения представлен опыт зарубежных исследований по применению системы мониторинга тепловозов. Несмотря на то, что существующие автоматизированные системы регистрации параметров работы тепловозов имеют широкий функционал, позволяющий получить типовые зависимости мощности дизель-генераторной установки (ДГУ) от температуры и давления, эти системы не учитывают особенности протекания внутрицилиндровых процессов, которые могут существенно влиять на мощность ДГУ. В статье предложен способ контроля и настройки мощности ДГУ в процессе эксплуатации путем регистрации режимов работы оборудования и определения фактической мощности дизеля за счет расширения номенклатуры диагностических параметров с помощью установки дополнительных датчиков регистрации измеряемых величин для точности контроля и настройки ДГУ и принятия своевременных решений по техническому обслуживанию и ремонту тепловозов. Показаны структурная схема регистратора режимов работы с расположением датчиков для измерения информативных параметров и схема подключения регистратора к силовой цепи на примере маневрового тепловоза ЧМЭ3. Разработано программное обеспечение, которое может быть дополнительно установлено в штатную автоматизированную систему регистрации параметров работы тепловоза ЧМЭ3 с последующей обработкой данных.
  • №4(48), 2021
    11-22

    Энергетическая эффективность рекуперативного торможения грузовых электровозов

    Целью работы является исследование и оценка энергетической эффективности рекуперативного торможения электровоза при движении грузового поезда с неустановившейся и установившейся скоростью, определение степени влияния на возврат электроэнергии различных факторов, прежде всего массы поезда, скорости движения, сопротивления движению, крутизны уклона профиля пути, условий движения, КПД тяговых электродвигателей и собственных нужд электровоза. Цель исследования заключается также в разработке рекомендаций по повышению энергетической эффективности рекуперативного торможения грузового электровоза. Использованы методы математического анализа, методы тяговых расчетов и энергетического баланса. Рассмотрены уравнения энергетического баланса движения грузового поезда и его составляющих в режиме рекуперативного торможения, позволяющие выявить основные факторы, влияющие на возврат электроэнергии при неустановившейся и установившейся скорости движения. Получены расчетные зависимости возврата электроэнергии при рекуперативном торможении электровоза с грузовыми груженым и порожним поездами, состоящими из 71 четырехосного вагона, при движении со снижением скорости и неизменной скоростью на участках пути с уклонами различной крутизны, характеризующие влияние отдельных факторов на возврат электроэнергии при рекуперативном торможении электровоза. Показано, что удельный возврат электроэнергии при рекуперативном торможении электровоза с грузовым груженым поездом массой 7100 т при движении со снижением скорости на участке пути с нулевым профилем получается примерно такой же, как при установившейся скорости движения на спусках крутизной 6…7 ‰. Удельный возврат электроэнергии при рекуперативном торможении электровоза с грузовым порожним поездом массой 1775 т при движении со снижением скорости на участке пути с нулевым профилем получается примерно такой же, как при установившейся скоростью движения на спусках крутизной 11 ‰ и более. Определены условия, при которых достигается максимальный возврат электроэнергии при рекуперативном торможении грузовых электровозов. Разработаны рекомендации по повышению энергетической эффективности рекуперативного торможения грузовых электровозов.
  • №2(50), 2022
    12-29

    Анализ характеристик тяговой нагрузки на скоростных участках для определения условий работы устройств накопления электроэнергии

    Увеличение скоростей движения электроподвижного состава оказывает влияние на энергетические показатели работы системы тягового электроснабжения. Одним из технических решений задачи по выравниванию графика тяговой нагрузки для снижения потерь напряжения в контактной сети является применение систем накопления электроэнергии. В статье приведены результаты имитационного моделирования, позволяющие оценить изменение энергетических показателей электропоезда при увеличении скоростей движения для условий одиночного следования электропоезда по участку. По результатам тяговых расчетов показано влияние уровня напряжения на токоприемнике электропоезда на техническую скорость, отклонение которой для граничных значений напряжения в скоростном движении составляет около 1 %. Для выбранного участка скоростного движения и технических скоростей обоснован уровень напряжения для проведения тяговых расчетов. Получены зависимости изменения средних значений нагрузки и технической скорости при увеличении максимальной скорости движения до 250 км/ч. Определены статистические оценки для напряжения на токоприемнике электропоезда Velaro RUS. Показано влияние энергоемкости бортовой системы накопления при соответствующей зарядной характеристике на снижение максимальных токов. Получены зависимости для падения напряжения на токоприемниках электропоезда при увеличении скоростей движения. Выполнена оценка максимальной энергоемкости устройств накопления для наиболее тяжелых условий эксплуатации при одиночном следовании электропоезда по участку. Приведенные результаты позволяют определить перспективы совершенствования способа расчета энергетических показателей и применения систем накопления на участках скоростного движения в качестве бортовых систем и сравнить их эффективность со стационарными системами на основе имитационного моделирования, в котором реализуются различные алгоритмы управления.
  • №2(46), 2021
    13-23

    Математическое моделирование механических напряжений, возникающих при неравномерном нагреве остова тягового электродвигателя нб-514 и совершенствование его конструкции

    Целью данной работы является исследование причин возникновения трещин в остовах тяговых двигателей электровозов. Приведен анализ статистики выявления трещин в остовах тяговых электродвигателей НБ-514 на Восточном полигоне, показывающий, что каждый третий остов в эксплуатации имеет трещины. Использован способ математического моделирования на ЭВМ с применением метода конечных элементов. Отмечено, что проведение измерений в зоне возникновения трещин тензометрическим методом практически невозможно из-за геометрии остова. Рассмотрены результаты математического моделирования механических напряжений, возникающих в остове тягового электродвигателя НБ-514 при его неравномерном нагреве до температур, характерных для часового режима работы тягового электродвигателя. Показано, что механические напряжения, возникающие только из-за разности температур окружающего воздуха и обмоток главных и дополнительных полюсов тягового электродвигателя, могут достигать 100 МПа. Предложены варианты изменения конструкции вентиляционных окон остова для уменьшения величины температурных напряжений при неизменной площади вентиляционных отверстий. При коррекции формы вентиляционных окон остова тягового электродвигателя указанные напряжения могут быть снижены до 76 МПа. Сделан вывод о том, что одной из основных причин образования трещин в остовах тяговых электродвигателей являются циклически повторяющиеся температурные напряжения, что особенно важно для электровозов, работающих на горно-перевальных участках в режиме подталкивания. Отмечено, что появление механических напряжений в остове тягового электродвигателя также зависит от вибраций, возникающих от пути и работы зубчатой передачи, а также от переменной части магнитного поля электродвигателя, которые в настоящее время детально не исследованы.
  • №3(39), 2019
    14-31

    К оценке мощности локомотива

    В статье рассмотрены феноменологический и модельный подходы к исследованию взаимодействия деформируемого колеса и опорной плоскости. Описаны преимущества и недостатки указанных подходов. В рамках феноменологического подхода были рассмотрены пять способов вычисления касательной силы тяги локомотива. Для того чтобы касательная сила тяги локомотива могла совершить работу и изменить кинетическую энергию поезда в точке касания колеса и рельса, обязательно должно присутствовать псевдоскольжение. Специалисты по тяге поездов считают мощность как произведение касательной силы тяги локомотива на скорость поступательного движения поезда, хотя в действительности следует брать скорость точки ее приложения, а приложена она к колесной паре, поэтому скорость этой точки и должна использоваться для подсчета мощности локомотива. Учет данного факта уменьшает мощность локомотива в несколько десятков раз. Ключевые слова: локомотив, контактное пятно, фрикционное взаимодействие колесной пары и рельсов, сила тяги, коэффициенты крипа, феноменологический и модельный подходы, зоны сцепления и качения.