vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2022-81-1-7-15vestnikvniizht-564Research ArticleТехнические средства железнодорожного транспортаTECHNICAL MEANS OF RAILWAY TRANSPORTОпределение переходного сопротивления между рельсом и землей для безбалластного пути и влияние сопротивления на растекание токов утечки в земляном полотнеDetermination of the rail-to-earth transition resistance of the ballastless track and influence of the resistance on the current spreading in the subgradehttps://orcid.org/0000-0001-9684-036XКосаревА. Б.KosarevA. B.

Александр Борисович КОСАРЕВ, д-р техн. наук, профессор, первый заместитель генерального директора

Москва

Alexander B. KOSAREV, Dr. of Sci. (Engineering), Professor, First Deputy General Director

Moscow

https://orcid.org/0000-0001-6026-2510РудашевскийР. А.RudashevskiyR. A.

Роман Андреевич РУДАШЕВСКИй, ведущий специалист, научный центр «Электрификация и теплоэнергетика» (ЦЭТ)

AuthorID: 1135363

Москва

1 Olympic Ave., Sochi

Roman A. RUDASHEVSKIY, Leading Specialist, Scientific Center “Electrification and Thermal Power Engineering” (TsET)

AuthorID: 1135363

Moscow

1 Olympic Ave., Sochi

https://orcid.org/0000-0003-2941-6950РудашевскаяА. В.RudashevskayaA. V.

Анна Владимировна РУДАШЕВСКАЯ, заместитель начальника, ЦНТКЭ

AuthorID: 1072959

Москва

1 Olympic Ave., Sochi

Anna V. RUDASHEVSKAYA, Deputy Head, TsNTKE

AuthorID: 1072959

Moscow

1 Olympic Ave., Sochi

https://orcid.org/0000-0002-9555-5492СмолинП. И.SmolinP. I.

Павел Игоревич СМОЛИН, руководитель проектов, ЦНТКЭ

AuthorID: 5578-1739

Москва

1 Olympic Ave., Sochi

 

Pavel I. SMOLIN, Project Manager, TsNTKE

AuthorID: 5578-1739

Moscow

1 Olympic Ave., Sochi

https://orcid.org/0000-0003-4811-7155РебровИ. А.RebrovI. A.

Илья Алексеевич РЕБРОВ, заместитель директора ЦЭТ, начальник ЦНТКЭ

AuthorID: 1029015

Москва

1 Olympic Ave., Sochi

Il’ya A. REBROV, Deputy Director of CET, Head of TsNTKE

AuthorID: 1029015

Moscow

1 Olympic Ave., Sochi

rebrov.ilya@vniizht.ruНаучно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ)РоссияRailway Research Institute (VNIIZhT)Russian FederationНаучно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ); Sirius University of Science and TechnologyРоссияRailway Research Institute (VNIIZhT); Sirius University of Science and TechnologyRussian Federation202229032022811715Copyright © Косарев А.Б., Рудашевский Р.А., Рудашевская А.В., Смолин П.И., Ребров И.А., 20222022Косарев А.Б., Рудашевский Р.А., Рудашевская А.В., Смолин П.И., Ребров И.А.Kosarev A.B., Rudashevskiy R.A., Rudashevskaya A.V., Smolin P.I., Rebrov I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/564Введение

Введение. Переходное сопротивление рельсовый путь — земля является важным параметром электрифицированных железных дорог, который напрямую влияет на уровень электробезопасности тяговой сети и распределение потенциала в зоне верхнего строения пути. Повышенный потенциал негативно влияет на процесс эксплуатации системы электроснабжения, безопасность пассажиров и обслуживающего персонала станции, а также может вызвать повреждение изоляции сигнального оборудования и несет угрозу безопасности движению поездов. Развитие высокоскоростного движения в России предполагает применение безбалластной конструкции пути. Переходное сопротивление безбалластного пути отличается от сопротивления балластного пути.

Материалы и методы

Материалы и методы. В статье рассмотрена математическая модель безбалластного пути для определения переходного сопротивления рельсовый путь — земля. Также представлено описание метода определения переходного сопротивления при известном входном сопротивлении рельсового пути, определенном экспериментальным путем.

Результаты

Результаты. Представлены относительные значения падения напряжения на элементах строения безбалластного пути. Полученные данные будут использоваться для анализа и расчетов режимов работы системы тягового электроснабжения, возникающих в рельсовом пути при коротких замыканиях в тяговой сети, и оценки электромагнитной совместимости электроустановок.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Полученные результаты позволят проводить исследования переходного сопротивления безбалластного пути при стекании с рельсов больших токов короткого замыкания, в том числе посредством имитации короткого замыкания на перегоне вблизи и в отдалении от тяговой подстанции.

Introduction

Introduction. The rail-to-earth transition resistance is an important parameter of electrified railways, which directly effects the electrical safety level of the traction network and the potential distribution in the upper structure track area. The increased potential adversely effects the operation of the power supply system, the safety of passengers and service staff. Moreover, the mentioned potential leads to the insulation damage of the signaling equipment and to the threat of the train traffic security. The high-speed traffic development in Russia involves the ballastless track usage. The transition resistance of the ballastless track differs from that of a ballast track.

Materials and methods

Materials and methods. The article considers mathematical model of the ballastless track for determining the rail-toearth transition resistance. The authors presented a description of the method for rail-to-earth transition resistance with a known input resistance of the rail track, determined experimentally.

Results

Results. The paper demonstrates relative values of the voltage drop on the the ballastless track structural elements. The obtained data will be used to analyse and calculate the modes of operation of the traction power supply system that occur in the rail track during short circuits in the traction network, and to assess the electromagnetic compatibility of electrical installations.

Discussion and conclusion. Obtained results will lead to study the transition resistance of the ballastless track concerning high short-circuit currents drainage from the rails by simulating a short circuit both near the traction substation and away from it.

рельсовый путьпереходное сопротивлениесхема замещенияматематическая модельсистема тягового электроснабжениябезбалластный путьвысокоскоростная магистральтяговая сетьrail tracktransition resistanceequivalent circuitmathematical modeltraction power supply systemballastless trackhigh-speed highwaytraction networkИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, НТУ «Сириус», ОАО «РЖД» и образовательного фонда «Талант и успех» в рамках научного проекта № 20-38-51017.The reported study was funded by RFBR, Sirius University of Science and Technology, JSC Russian Railways and Educational Fund “Talent and success”, project number 20-38-51017.ReferencesСавин А. В. Опыт укладки и эксплуатации безбалластного пути LVT // Путь и путевое хозяйство. 2014. № 2. С. 2–8.Savin A. V. Opyt ukladki i ekspluatatsii bezballastnogo puti LVT [Experience in laying and operating a ballastless LVT track]. Put' i putevoe khozyaystvo = Railway Track and Facilities. 2014;(2):2–8. (In Russ.).Савин А. В., Разуваев А. Д. Сферы применения безбалластного пути // Техника железных дорог. 2016. № 3. С. 32–41.Savin A. V., Razuvaev A. D. Sfery primeneniya bezballastnogo puti [Spheres of application of the ballastless track]. Tekhnika zheleznykh dorog = Railway technology. 2016;(3):32–41. (In Russ.).Косарев А. Б., Барч А. В., Розенберг Е. Н. Обеспечение электробезопасности систем электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока для линий ВСМ // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2018. Т. 77, № 6. С. 337–346. https://doi.org/10.21780/222397312018776337346.Kosarev A. B., Barch A. V., Rozenberg E. N. Obespechenie elektrobezopasnosti sistem elektrosnabzheniya elektrifitsirovannykh zheleznykh dorog peremennogo toka dlya liniy VSM [Ensuring electrical safety of power supply systems of electrified AC railways for highspeed lines]. Vestnik Nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta (Vestnik VNIIZhT) = Russian Railway Scientific Journal. 2018;77(6):337–346. https://doi.org/10.21780/222397312018776337346. (In Russ.).Pan Rui , Wu Ming li , Yang Shaobing . Performance of the integrated grounding system of hefeinanjing passenger dedicated railway [Electronic resource] // 2009 International Conference on Sustainable Power Generation and Supply, Nanjing, China, 6–7 April 2009: [coll. of articles] / IEEE. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/5348003 (access date: 10.12.2021).Pan Rui, Wu Mingli, Yang Shaobing. Performance of the integrated grounding system of hefeinanjing passenger dedicated railway. 2009 International Conference on Sustainable Power Generation and Supply, Nanjing, China, April 6–7, 2009: [coll. of articles] / IEEE. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/5348003 (access date: 10.12.2021).Finite element calculation of leakage resistance and distributed capacitance of rail to earth in ballastless track [Electronic resource] / Li Teng [et al.] // International Conference on Power Systems Transients (IPST2013), Vancouver, Canada, 18–20 July 2013: [coll. of articles]. http://doi.org/10.1007/9783642537516_22"10.1007/9783642537516_22.Li Teng, Wu Mingli, He Fan, Song Kejian. Finite element calculation of leakage resistance and distributed capacitance of rail to earth in ballastless track. International Conference on Power Systems Transients (IPST2013), Vancouver, Canada, July 18–20, 2013: [coll. of articles]. http://doi.org/10.1007/9783642537516_22"10.1007/9783642537516_22.Chawl a S., Shahu J. T. Reinforcement and mudpumping benefits of geosynthetics in railway tracks: Numerical analysis // Geotextiles and Geomembranes. 2016. No. 44. P. 344–357.Chawla S., Shahu J. T. Reinforcement and mudpumping benefits of geosynthetics in railway tracks: Numerical analysis. Geotextiles and Geo membranes. 2016;(44):344–357.Карякин Р. Н. Тяговые сети переменного тока. М.: Транспорт, 1987. 279 с.Karyakin R. N. Tyagovye seti peremennogo toka [Traction networks of AC]. Moscow: Transport Publ.; 1987. 279 p. (In Russ.).Михайлов М. И. Влияние внешних электромагнитных полей на цепи проводной связи и защитные мероприятия. М.: Связьиздат, 1959. 583 с.Mikhaylov M. I. Vliyanie vneshnikh elektromagnitnykh poley na tsepi provodnoy svyazi i zashchitnye meropriyatiya [Influence of external electromagnetic fields on wire communication circuits and protective measures]. Moscow: Svyaz'izdat Publ.; 1959. 583 p. (In Russ.).Косарев Б. И. Основы электромагнитной безопасности систем электроснабжения железнодорожного транспорта. М.: Интекст, 2008. 480 с.Kosarev B. I. Osnovy elektromagnitnoy bezopasnosti sistem elektrosnabzheniya zheleznodorozhnogo transporta [Fundamentals of electromagnetic safety of railway transport power supply systems]. Moscow: Intext Publ.; 2008. 480 p. (In Russ.).Косарев А. Б., Косарев Б. И., Сербиненко Д. В. Электромагнитные процессы в системах энергоснабжения железных дорог переменного тока. М.: ВМГ-Принт,2015. 348 с.Kosarev A. B., Kosarev B. I., Serbinenko D. V. Elektromagnitnye protsessy v sistemakh energosnabzheniya zheleznykh dorog peremennogo toka [Electromagnetic processes in power supply systems for AC railways]. Moscow: VMGPrint; 2015. 348 p. (In Russ.).Keller G. V. Dipole method for deep resistivity studies // Geophysics. 1966. Vol. 6, no. 31. P. 1088–1104.Keller G. V. Dipole method for deep resistivity studies. Geophysics. 1966;6(31):1088–1104.ГОСТ 9.602–2016. Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 октября 2016 г. № 1327ст: дата введения 20170601. М.: Стандартинформ, 2016. 92 с.GOST 9.602–2016. Edinaya sistema zashchity ot korrozii i stareniya. Sooruzheniya podzemnye. Obshchie trebovaniya k zashchite ot korrozii [Unified system of corrosion and ageing protection. Underground constructions. General requirements for corrosion protection], data vvedeniya [introduction date] 20170601. Moscow: Standartinform Publ.; 2016. 92 p. (In Russ.).Котельников В. А., Наумов В. А. Обратная тяговая сеть переменного тока при пропуске поездов повышенной массы // Автоматика, телемеханика и связь. 1983. № 4. С. 5–8.Kotel'nikov V. A., Naumov V. A. Obratnaya tyagovaya set' peremennogo toka pri propuske poezdov povyshennoy massy [Reverse traction network of AC when passing trains of increased mass]. Avtomatika, telemekhanika i svyaz' = Automation, telemechanics and communication. 1983;(4):5–8. (In Russ.).Косарев А. Б., Косарев Б. И. Электромагнитная совместимость устройств электропитания систем железнодорожной автоматики с тяговыми сетями // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. 2004. № 7. С. 31–34.Kosarev A. B., Kosarev B. I. Elektromagnitnaya sovmestimost' ustroystv elektropitaniya sistem zheleznodorozhnoy avtomatiki s tyagovy mi setyami [Electromagnetic compatibility of power supply devices for railway automation systems with traction networks]. Transport: nauka, tekhnika, uprav lenie. Nauchnyy informatsionnyy sbornik = Transport: science, equipment, management. Scientific Information Collection. 2004;(7):31–34. (In Russ.).Патент на изобретение № 2251495 Российская Федерация, МПК B60M 3/00. Устройство для снижения электромагнитных влияний электрических железных дорог на линии проводной связи: № 2003101577/11: заявл. 20.01.2003: опубл. 10.05.2005 / Косарев А. Б. [и др.]. 5 с.Kosarev A. B., Semenova E. Yu., Getta Yu. N., et al. Ustroystvo dlya snizheniya elektromagnitnykh vliyaniy elektricheskikh zheleznykh dorog na linii provodnoy svyazi [Device for reducing the electromagnetic effects of electric railways on wired communication lines]. Patent No. 2251495 Rossiyskaya Federatsiya [Russian Federation], MPK B60M 3/00, publ. 10.05.2005. 5 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.