Введение. Вопрос обеспечения работоспособного состояния тягового электродвигателя постоянного тока является актуальным ввиду его масштабного применения на тепловозах, в том числе и современных мощных, работающих на линиях с повышенными массами поездов. В настоящее время в локомотивном хозяйстве сложилось довольно сложное положение из-за выхода из строя тяговых электродвигателей тепловозов по причинам снижения сопротивления изоляций обмоток якорей электродвигателей и последующих их пробоев: до 28 % от общего числа отказов электродвигателей приходится на пробой корпусной изоляции и межвиткового замыкания якоря и 13 % — на случаи понижения сопротивления изоляционного материала.

Материалы и методы. В работе рассмотрены основные направления научных изысканий по исследованию причин нарушения целостности изоляции, которые приводят к внеплановым ремонтам тяговых электродвигателей. Теоретическое обоснование первопричин разрушения изоляции основывается на значимости учета коэффициентов теплового линейного расширения меди и изолирующих ее материалов. С целью исследования термодинамических процессов в обмотке тягового электродвигателя разработана расчетная конечно-элементная модель витка обмотки, уложенного в паз сердечника якоря. Модель обмотки представлена отдельно проводником и изоляцией, между которыми заданы условия контакта. Проводнику расчетной модели от протекания тока сообщен нагрев до 120 °С. Математический аппарат, заложенный в расчетную программу MSC. Patran — Nastran, позволил оценить деформацию проводника относительно изоляции в результате линейного приращения из-за теплового расширения.

Результаты. С помощью метода математического моделирования и на основании результатов конечноэлементного анализа наглядно показано подтверждение теоретического обоснования. Различие удлинений при нагревании проводника якоря электродвигателя и изоляции, полученное методом математического моделирования, составляет 0,6 мм и является значительным для обмотки (состоящей из проводника и изоляции), которую принято рассматривать единым целым телом.

Обсуждение и заключение. Полученный результат показывает необходимость более детальных исследований для подбора технологии исполнения изоляции тягового электродвигателя постоянного тока. Применение изоляционных материалов обмотки якоря с коэффициентами теплового линейного расширения, равными коэффициенту теплового расширения меди проводников обмотки, позволит повысить надежность тяговых электродвигателей тепловозов в эксплуатации.

Введение. В статье исследовано влияние аэродинамических параметров токоприемника на контактное нажатие. С этой целью определено их влияние в диапазоне скорости движения до 160 км/ч на качество токосъема, в частности на повышенный износ вставок токоприемника.

Материалы и методы. Была разработана методика расчета аэродинамических сил с применением математического моделирования методом вычислительной гидродинамики. Токоприемник можно условно разделить на три части: основание, механизм подъема и полоз. Основной характеристикой этого взаимодействия является значение силы, с которой полоз прижимается к контактному проводу, и стабильность обеспечения этой силы в динамически меняющихся внешних условиях.

Результаты. Проведенное моделирование показало, что при скорости около 140 км/ч возникают колебания полоза, изменяющие контактное нажатие. Это позволило объяснить причину повышенного износа вставок при испытаниях и запуске в эксплуатацию электропоездов типа ЭС2Г и ЭТ4А, на которых используются однотипные токоприемники. Наличие вблизи полоза токоприемника его держателя, представляющего собой трубу, расположенную вдоль всей длины полоза на незначительном удалении, принципиально меняет картину обтекания. На основании проведенного математического моделирования были внесены изменения в конструкцию полоза токоприемника с целью улучшения его аэродинамических свойств. Были использованы другие токосъемные элементы, позволяющие обеспечить стабильные аэродинамические свойства полоза в заданном диапазоне скоростей.

Обсуждение и заключение. Внесенные изменения в конструкцию полоза позволили решить проблему с повышенным износом вставок токоприемника при скорости движения до 160 км/ч. Проведенные исследования и внесенные на их основе изменения в ГОСТ 32204—2013 позволят повысить надежность и долговечность работы устройств токосъема.

Введение. С каждым годом на сети железных дорог РФ непрерывно возрастает количество электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями, так как такой тяговый привод имеет ряд преимуществ перед приводом с двигателями постоянного тока. Одной из проблем, связанной с внедрением асинхронных двигателей и повышением массы составов поездов, является реализация максимальной силы тяги электровозом на границе по сцеплению колес с рельсами. Своевременное распознавание избыточного скольжения колесных пар является важнейшим показателем эффективности тягового привода при реализации максимальных тяговых свойств электровоза всеми осями.

Материалы и методы. В статье отражены результаты исследования параметров скольжения колесных пар электровоза с асинхронными тяговыми двигателями и поосным управлением силой тяги, полученных в ходе проведения опытных поездок на участке железной дороги при различных условиях сцепления. Представлена методика исследования срывов сцепления колесных пар электровозов с асинхронными тяговыми двигателями.

Результаты. В ходе сравнения полученных экспериментальных результатов с расчетными параметрами математической модели O. Polach приведен уточненный диапазон относительного скольжения колесных пар, в котором система управления электровозом может реализовать максимальную силу тяги. Превышение этого диапазона приведет к повышенному износу колесных пар без повышения тяговых свойств.

Обсуждение и заключение. Результаты исследования целесообразно использовать в дальнейшем при разработке систем управления силой тяги на пределе по сцеплению и систем управления скольжением колесных пар грузовых электровозов с асинхронными тяговыми двигателями.

Введение. Задачи повышения энергосбережения в системах отопления пассажирских вагонов тепловозной тяги в настоящее время являются весьма актуальными. В качестве альтернативного источника энергии для этих систем проанализирована возможность использования отведенной теплоты дизельного двигателя тепловоза.

Материалы и методы. Произведен анализ источников отходящей теплоты двигателя: охлаждающей воды и выхлопных газов. Разработана принципиальная схема утилизации теплоты выхлопных газов для ее использования в системе отопления пассажирских вагонов. В качестве возможной теплообменной поверхности теплообменника-утилизатора предложены пластинчато-ребристая, змеевиковая и трубная поверхность с продольными турбулизаторами пограничного слоя. Определена требуемая величина этой поверхности для максимальной мощности системы отопления пассажирского поезда.

Результаты. Показана возможность использования теплоты выхлопных газов двигателя в системе отопления 15-вагонного пассажирского поезда без привлечения сторонних источников энергии.

Обсуждение и заключение. Полученные результаты демонстрируют достаточный потенциал повышения эффективности использования энергии топлива тепловозного двигателя при утилизации его отходящей теплоты для системы отопления пассажирских вагонов. Обоснован подбор теплообменника-утилизатора из расчета производительности в размере 50 % от пиковой нагрузки на систему отопления на средней позиции контроллера.

Введение. Цель исследования — разработка мероприятий, определенных стратегическими программами развития железнодорожного транспорта России на основе анализа схем питания тяговой сети Дальневосточной железной дороги — филиала ОАО «РЖД».

Материалы и методы. Оценка работоспособности системы тягового электроснабжения получена на основе анализа реальных показателей функционирования участка Дальневосточной железной дороги, положений теорий электротехники и электроснабжения системы электрифицированных железных дорог переменного тока 25 кВ.

Результаты. На основе анализа совместной работы систем внешнего и тягового электроснабжения Дальневосточной железной дороги были определены четыре тяговые подстанции с низкими технико-экономическими показателями. Участки сети, которые питают подстанции, являются узким местом в системе тягового электроснабжения. Повышение работоспособности предложено выполнить переходом присоединения обмоток трансформаторов тяговых подстанций к системам внешнего и тягового электроснабжения по типовой схеме «звезда — треугольник». Такое присоединение обеспечит повышение скорости движения поездов, снижение интервалов попутного следования поездов и потерь электрической энергии, повышение качества электрической энергии в системе внешнего электроснабжения и электрических сетях Дальневосточной дирекции по энергообеспечению (структурное подразделение Трансэнерго — филиала ОАО «РЖД»).

Обсуждение и заключение. Нормализация подключения четырех тяговых подстанций по схеме «подпитывающих» обеспечивается изменением фазировки таким образом, что питание двух плеч одной обмотки силового трансформатора переводится на две обмотки. Выравнивание модулей токов в обмотках трансформаторов тяговых подстанций позволяет снизить падение напряжения в наиболее нагруженной фазе и, соответственно, повысить напряжение в тяговой сети, что обеспечивает повышение скорости движения поездов и снижение интервалов попутного следования. Перевод питания плеч с одной обмотки трансформатора на две снижает потери электрической энергии в силовых трансформаторах и системе внешнего электроснабжения. Снижение несимметрии токов в обмотках силового трансформатора повышает качество электрической энергии в системе внешнего и районного электроснабжения. Повышение срока службы силового трансформатора обеспечивается снижением интенсивности термического износа изоляции наиболее нагруженной обмотки.

Введение. Транспортно-логистический бизнес претерпел значительные изменения в процессе преодоления вызовов, стоящих перед транспортной отраслью, требует новых подходов к рациональному использованию, а также внедрению инновационных технологических разработок при организации внешнеторговых перевозок. Особенно данный вопрос актуален в Дальневосточном регионе, где наблюдается дисбаланс поступающих грузопотоков и пропускной способности транспортной сети, что приводит к снижению качества транспортного обслуживания и конкурентоспособности транспортных коридоров, пролегающих по территории России. Ключевые элементы международных транспортных коридоров — транспортные узлы и пограничные пункты пропуска, поэтому целью исследования является оценка загруженности железнодорожного грузового терминала пункта пропуска Пограничный в рамках транспортного коридора «Приморье-1». Объект исследования — терминально-логистический комплекс пограничной станции Гродеково.

Материалы и методы. В данном исследовании использованы методы системного анализа и синтеза информации, а также программа имитационного моделирования работы технологических зон приграничного терминальнологистического центра.

Результаты. Разработанная программа имитационного моделирования позволила оценить загруженность участков складского терминала пограничной станции Гродеково по переработке внешнеторгового грузопотока, поступающего железнодорожным и автомобильным транспортом из провинции Хэйлунцзян (КНР). В статье представлены результаты имитационного моделирования.

Обсуждение и заключение. Анализ результатов имитационного моделирования показал функционирование грузового терминала пограничной станции Гродеково при увеличении грузопотока, поступающего автомобильным транспортом для перегрузки на железнодорожный подвижной состав с учетом длительности таможенного оформления, ограниченности вместимости зоны хранения и грузового фронта, количества подъемно-транспортной техники. Дальнейшие исследования направлены на создание комплексной программы, учитывающей пропускную способность всей системы наземных пунктов пропуска Дальневосточного региона и объемы прогнозируемого грузопотока.

Введение. Формирование в Российской Федерации опорной сети узловых грузовых мультимодальных транспортно-логистических центров с организацией на ее основе скоростного грузового движения по расписанию требует разработки научно обоснованных предложений по созданию или модернизации соответствующей региональной транспортно-логистической инфраструктуры. Одной из важнейших задач при реализации данного проекта в условиях ограниченности инвестиционных ресурсов является правильное обоснование количества и выбора мест размещения транспортно-логистических центров опорной сети на территории РФ, а также мест локации транспортно-логистических центров в субъектах РФ.

Материалы и методы. В работе выполнены оценочный анализ классических методов нахождения оптимальных центров на плоскости и некоторое построение математических количественных моделей оптимального размещения транспортно-логистических объектов.

Результаты. Согласно данным оценочного анализа предложена научно обоснованная концепция системного подхода к вопросам рационального проектирования и размещения элементов транспортно-логистической инфраструктуры, в частности опорной сети узловых грузовых мультимодальных транспортно-логистических центров как части новой высокоэффективной транспортно-логистической инфраструктуры РФ и ее международных транспортных коридоров.

Обсуждение и заключение. Полученные результаты исследования могут быть использованы для научно обоснованного принятия решений в инвестиционных проектах, связанных с развитием транспортно-логистической инфраструктуры как регионального, так и федерального уровня: обоснования мест размещения и технологических мощностей объектов транспортно-логистической инфраструктуры; определения потребности развития объектов региональной транспортно-логистической инфраструктуры с учетом устранения их лимитирующих узких мест; реализации поэтапного комплекса мероприятий по модернизации существующего терминально-логистического комплекса.

В 2022 г. главному испытательному центру российских железных дорог — Экспериментальному кольцу АО «ВНИИЖТ» — исполняется 90 лет.

Накопленный Экспериментальным кольцом опыт является уникальным в глобальном масштабе: на момент своего создания оно было первым в мире специально выделенным полигоном для испытания новейших образцов железнодорожной техники и материалов.

Вклад Экспериментального кольца АО «ВНИИЖТ» в развитие советских и российских железных дорог трудно переоценить. Специально подготовленный полигон и высокопрофессиональный персонал, оснащенный всем необходимым оборудованием, позволили кардинально ускорить разработку новых железнодорожных технологий и их внедрение в процесс перевозок. Репутация и значение Экспериментального кольца подтверждается постоянным вниманием и визитами первых лиц государства и руководителей отрасли.

В представленном историческом очерке показаны основные этапы развития Экспериментального кольца АО «ВНИИЖТ», а также его значение как для транспортной отрасли нашей страны, так и для отечественной железнодорожной науки.