Preview

Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)

Расширенный поиск
Том 81, № 1 (2022)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21780/2223-9731-2022-81-1

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА 

7-15 326
Аннотация

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. 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. 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. 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.

16-22 281
Аннотация

Введение. Целью работы является оценка изменения переходного сопротивления верхнего строения пути при переходе с балластной конструкции пути на безбалластную. Эти изменения оказывают влияние на возникающую разность потенциалов рельс — земля и касаются работы обратной тяговой сети, протекания обратного тягового тока устройств железнодорожной автоматики, обеспечения необходимого уровня электробезопасности эксплуатационного персонала.

Материалы и методы. Авторами использованы как аналитический метод по определению разности потенциалов рельс — земля, так и практический метод на основе проведенных экспериментов по замерам переходного сопротивления железнодорожного полотна. Экспериментальные исследования проводились на участке Розенгартовка — Бойцово — Бикин Дальневосточной железной дороги, который представляет собой участок с тяжеловесным грузовым движением и увеличенным в результате реконструкции верхнего строения пути электрическим сопротивлением путевого балласта.

Результаты. В ходе исследований определены основные критерии возникновения разности потенциалов рельс — земля в работе обратной тяговой сети 2×25 и 25 кВ систем однофазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц в зависимости от местоположения исследуемого участка относительно тяговых подстанций, климатических и геологических факторов, грузонапряженности.

Обсуждение и заключение. Полученные результаты помогут повысить точность определения разности потенциалов рельс — земля в зависимости от указанных факторов, а также от типа верхнего строения пути, его характеристик, электрической схемы питающей сети.

23-30 152
Аннотация

Введение. Развитие силовой полупроводниковой техники и технологии послужило основой для внедрения на подвижном составе электрифицированных железных дорог принципиально новых типов частотно-регулируемых электроприводов с тяговыми асинхронными двигателями. В этой связи приобретают актуальность задачи теоретического и экспериментального исследования режимов работы таких приводов. Данная публикация является продолжением темы управления асинхронными машинами электровоза переменного тока, затронутой в № 5 журнала «Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта» в 2021 г.

Материалы и методы. Для анализа работы преобразователей частоты широко применяются методы математического моделирования, позволяющие оценить работу двигателя в различных режимах, не прибегая к трудоемким натурным испытаниям. В последнее время разработаны пакеты программ для визуального программирования, предназначенные главным образом для отечественных пользователей, которые не уступают по своим возможностям ведущим зарубежным аналогам. К числу таких программных продуктов относится программное обеспечение для моделирования технических систем SimInTech, разработанное компанией «3В Сервис». Программное обеспечение ориентировано на решение различных прикладных задач, в частности на моделирование системы векторного управления асинхронным приводом.

Результаты. С помощью пакета прикладных программ SimInTech разработана математическая модель асинхронного привода вспомогательных машин электровоза во вращающейся системе координат d – q с учетом взаимного влияния каналов управления d и q, представлены результаты имитационного моделирования.

Обсуждение и заключение. Разработанный комплекс из асинхронного двигателя и системы векторного управления позволяет отрабатывать различные алгоритмы повышения энергоэффективности работы асинхронных вспомогательных машин электровоза путем применения предложенного алгоритма выбора оптимальной величины потокосцепления ротора. Представленная структура векторного управления позволяет реализовать ее на базе современных микроконтроллеров, способствуя сокращению времени программирования.

31-37 146
Аннотация

Введение. Анализируется еще не решенная проблема реализации рекуперативного торможения на электровозе переменного тока с однофазным обратимым преобразователем напряжения.

Материалы и методы. Рассмотрены теоретически возможные варианты работы однофазных обратимых преобразователей напряжения при рекуперативном торможении, при которых: 1) реактивная составляющая тока электровоза имеет емкостной характер, и действующий ток электровоза опережает его реактивную составляющую; 2) реактивная составляющая тока электровоза имеет индуктивный характер, и действующий ток электровоза опережает его активную составляющую. Показано, что первый из рассматриваемых вариантов работы однофазных обратимых преобразователей напряжения является лишь теоретически возможным, так как рекуперация тока в контактную сеть может быть осуществлена при очень малом напряжении в контактной сети, существенно меньшем наименьшего напряжения на токоприемнике. Второй из предложенных вариантов технически осуществим при отставании основной гармоники тока электровоза на угол, превышающий 90 эл. град., но заметно меньший 180 эл. град. Рекуперативное торможение с коэффициентом мощности, близким к единице, возможно лишь теоретически, а практически может быть реализован коэффициент мощности на уровне 0,8…0,9. Тангенс угла между действующим током и его активной составляющей должен быть больше (для некоторого запаса) частного от деления активного на индуктивное сопротивление тяговой сети между электровозом и тяговой подстанцией. При управлении однофазными обратимыми преобразователями напряжения с постоянным углом сдвига необходимо дополнительно учитывать технологическое уменьшение активного сопротивления, например, из-за износа контактного провода.

Результаты. В статье показаны возможность и условия осуществления рекуперативного торможения на электровозах переменного тока. Согласно полученным результатам к разработке рекомендуется более прогрессивная система управления током электровоза с дополнительным каналом регулирования индуктивной составляющей тока рекуперации.

Обсуждение и заключение. Прогрессивная система управления может способствовать стабилизации напряжения на токоприемнике и совместно с каналом регулирования активной составляющей тока рекуперации обеспечивать поддержание величины напряжения на более высоком уровне, определяемом фактическими электрическими параметрами контактной сети и поездной обстановкой.

38-52 145
Аннотация

Введение. В статье рассматриваются энергетические параметры систем накопления электроэнергии для систем тягового электроснабжения постоянного и переменного тока. Целью исследования является оценка энергетических параметров систем накопления электроэнергии при их размещении в границах межподстанционной зоны системы тягового электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ.

Материалы и методы. В исследовании использованы методы имитационного моделирования, статистики и обработки результатов эксперимента. Оценка параметров системы накопления выполнена на основе тяговых расчетов для электроподвижного состава переменного тока применительно к межподстанционной зоне одного из участков Среднесибирского хода с системой тягового электроснабжения переменного тока. Расчеты по определению энергетических показателей работы системы тягового электроснабжения выполнены для двух вариантов: при отсутствии и при наличии системы накопления электроэнергии. При расчете взаимодействия электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения моделирование работы системы накопления электроэнергии выполнено для источника напряжения, подключенного к шинам поста секционирования.

Результаты. На основе имитационного моделирования получены графики активной и реактивной мощности по плечам межподстанционной зоны в условиях работы активного поста секционирования для расчета параметров систем накопления электроэнергии. Рассчитан график ожидаемой степени заряженности, оценена глубина разряда для номинальной энергоемкости и представлена требуемая зарядная характеристика, обеспечивающая восстановление степени заряженности системы накопления до начального уровня.

Обсуждение и заключение. Дана сравнительная оценка параметров систем накопления для систем тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного тока напряжением 25 кВ. Проведенное исследование показало возможность снижения номинальных параметров систем накопления.

53-62 166
Аннотация

Введение. В настоящее время разработка новых локомотивов ведется с учетом условий эксплуатации с последующим закреплением локомотива на целевом полигоне. Для оценки стоимости жизненного цикла на этапе проектирования производители железнодорожного тягового подвижного состава разрабатывают расчетные эксплуатационные модели работы локомотива с оценкой ключевых показателей. Таким образом, оценка эффективности тягового подвижного состава с проектными характеристиками на целевом полигоне является основной информацией для принятия управленческих решений о закупке локомотивов выбранной серии. Подобная задача поставлена и решается для транспортных средств других видов транспорта с учетом условий эксплуатации, особенностей конструкции и т. д.

Материалы и методы. Современные подходы к оценке эффективности создаваемых транспортных средств используются для решения разных задач, однако в ряде случаев удается применить схожие критерии, отличающиеся механизмом расчета и объемом исходных данных, что особенно важно при оценке эффективности мультимодальных перевозок как в грузовом, так и в пассажирском движении. Приведенный в статье критический анализ основных подходов к оценке эффективности создаваемых транспортных средств крупнейших видов транспорта, таких как автомобильный, водный и железнодорожный, позволил сделать вывод о необходимости учета не только коэффициента полезного действия транспортного средства, но и интенсивности его использования.

Результаты. В качестве примера получены количественные оценки предлагаемого критерия эффективности по паспортным характеристикам и с учетом реальных условий эксплуатации. Сравнение результатов моделирования с результатами расчетов по паспортным характеристикам показало значительное влияние условий эксплуатации на величину критерия эффективности.

Обсуждение и заключение. Полученные выводы являются универсальными и могут быть рекомендованы к применению для оценки эффективности создаваемых транспортных средств различных видов транспорта с учетом характерных особенностей тех или иных типов подвижного состава.

АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ 

63-70 178
Аннотация

Введение. Рассмотрены недостатки существующей методики расчета наличной пропускной способности однопутной железнодорожной линии аналитическим методом посредством ее определения по лимитирующему перегону. Применяемая сегодня методика расчета не учитывает в полной мере все факторы, влияющие на организацию перевозочного процесса. Данный метод предполагает, что все поезда или пары поездов занимают пропускную способность участка равномерно, что не соответствует реальной ситуации. Железнодорожные участки должны иметь некоторый резерв, способный обеспечить перевозки при возможных скачках фактически предъявляемых объемов перевозок.

Материалы и методы. Предложен новый подход к определению пропускной способности в целом по участку посредством имитационного моделирования через построение вариантных графиков движения поездов и с учетом различных факторов, влияющих на пропускную способность. Выполнен сравнительный анализ показателей перевозочного процесса при использовании двух вариантов системы интервального регулирования движения — с автоматической и полуавтоматической блокировкой в условиях неравномерности движения.

Результаты. Проведенное имитационное моделирование показало, что применение полуавтоматической блокировки в качестве системы интервального регулирования движения поездов не сможет обеспечить пропуск плановых объемов поездопотока через однопутный участок проектируемой железнодорожной линии в сложных климатических условиях.

Обсуждение и заключение. Более целесообразно применение автоматической блокировки, поскольку этот вариант системы интервального регулирования движения позволит обеспечить не только потребную пропускную способность, но и возможность диагностики состояния целостности рельсовой нити, что в условиях низких температур является немаловажным вопросом в области обеспечения безопасности движения поездов.

71-79 171
Аннотация

Введение. Применяемая в настоящее время на железнодорожном транспорте России система учета выполнения расписаний пассажирских и пригородных поездов в недостаточной степени учитывает условия удовлетворенности пассажиров качеством предоставляемых услуг. Предлагается рассмотреть целесообразность дополнения существующего метода оценки выполнения расписаний пассажирских и пригородных поездов, основанной на учете своевременности прибытия (отправления, проследования) каждого поезда, с принятием во внимание оценки удовлетворенности пассажиров фактически достигаемым уровнем выполнения расписаний.

Материалы и методы. Для решения поставленного вопроса предлагается понятие «уровень неудовлетворенности пассажиров качеством предоставляемых услуг в части выполнения расписаний пассажирских и пригородных поездов» (или «уровень неудовлетворенности пассажиров качеством выполнения расписаний»). Пассажирские и пригородные поезда при отклонении от расписаний должны иметь оценку согласно используемому понятию в виде весового коэффициента значимости. При определении его численного значения необходимо учитывать количество пассажиров (населенность) поезда, продолжительность опоздания, а также факторы, отражающие цели поездок пассажиров и технологические условия следования поездов.

Результаты. Установлен функционал определения численного значения для опаздывающих пассажирских и пригородных поездов. В расчете определяется исходное значение, учитывающее населенность поезда и время его опоздания, устанавливается соответствующий коэффициент увеличения уровня неудовлетворенности пассажиров. Определены требования к выполнению исследований, связанных с решением вопросов оценки психологической чувствительности пассажиров к опозданиям поездов. Разработанная постановка задачи развития системы оценки качества выполнения расписаний пассажирских и пригородных поездов может быть положена в основу проведения необходимых исследований по этому вопросу.

Обсуждение и заключение. Решение заявленной проблемы важно как для более полного соблюдения интересов пассажиров при поездках в пассажирских (пригородных) поездах, так и для поддержания и повышения имиджа железнодорожного транспорта и, соответственно, его конкурентоспособности на рынке транспортных услуг, а также для минимизации потерь в грузовом движении при обеспечении ввода пассажирских и пригородных поездов в график.

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 

80-88 169
Аннотация

Введение. Статья посвящена методическим подходам к оценке эффективности функционирования современных конструкций верхнего строения железнодорожного пути. Целью работы является разработка методических подходов к оценке эффективности применения материалов верхнего строения пути — рельсов, скреплений, шпал, балласта — в заданных условиях эксплуатации.

Материалы и методы. Представлены разработанные авторами методические подходы к оценке эффективности функционирования современных конструкций верхнего строения железнодорожного пути, базирующиеся на принципах оценки стоимости жизненного цикла сложных технических систем железнодорожного транспорта. Методические подходы позволяют учесть в стоимости жизненного цикла все затраты, связанные с приобретением, владением и утилизацией материалов верхнего строения рассматриваемых участков железнодорожного пути с приведением стоимостных показателей к ценности начального периода путем дисконтирования рассматриваемых экономических показателей.

Результаты. Приведены результаты тестовых расчетов оценки эффективности использования рельсовых скреплений типа ЖБР-65ПШМ, ЖБР-65Ш, АРС-4, Фоссло W-30 на условном 12-километровом участке железнодорожного бесстыкового пути с рельсами ДТ350 и грузонапряженностью 80 млн т·км брутто / км в год. Наиболее эффективным вариантом конструкции верхнего строения пути признается вариант, имеющий наименьшее значение удельных затрат на 1 т·км брутто, образующихся за весь жизненный цикл функционирования участка железнодорожного пути.

Обсуждение и заключение. Разработанные методические подходы могут быть использованы для оценки, сравнения и выбора наиболее эффективно функционирующих конструкций верхнего строения пути в заданных условиях эксплуатации.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-9731 (Print)
ISSN 2713-2560 (Online)