Введение. Рассмотрены основные научно-технические проблемы, возникающие при создании контактной сети КС-400 для российских высокоскоростных железнодорожных магистралей и пути их решения на основе математического моделирования и поэтапных испытаний. При высоких скоростях движения возрастают токовые нагрузки и существенно усложняются условия динамического взаимодействия токоприемников и контактной подвески. Для достижения требуемого качества токосъема необходима тщательная проработка параметров взаимодействующих систем с учетом механических, электрических и тепловых процессов. Цель работы — обеспечить надежную работу узлов и конструкций контактной сети в широком диапазоне эксплуатационных условий.

Материалы и методы. При разработке технических решений по контактной сети использованы методы математического моделирования. Контактная сеть представлена детальной конечно-элементной моделью, токоприемник — моделью, построенной на основе методов многотельной динамики. Моделирование выполняется в пространственной нелинейной постановке задачи. Расчет динамики производится во временной области методом прямого интегрирования уравнений по времени. Контактная задача о взаимодействии контактной сети и токоприемника реализована методом штрафа. Подтверждение соответствия параметров контактной сети и ее отдельных элементов нормативным требованиям выполняется посредством механических, ресурсных, электрических, тепловых и других видов испытаний.

Результаты. Параметры узлов и конструкций контактной сети КС-400 определены по результатам математического моделирования. Показано, что показатели качества токосъема находятся в нормируемых пределах. Приведены особенности технических решений контактной сети КС-400, рассмотрены основные этапы ее разработки и сооружения.

Обсуждение и заключение. К настоящему времени выполнен значительный объем проектных, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию контактной сети КС-400 для российских высокоскоростных магистралей. Изготовлены опытные образцы изделий, построен опытный участок контактной сети на Экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ», выполняются необходимые испытания. Для подтверждения эксплуатационной совместимости КС-400 с другими подсистемами железной дороги и проверки показателей качества токосъема при взаимодействии с токоприемниками высокоскоростного электропоезда запланированы испытания на опытном 

Введение. Активное применение геосинтетических материалов при модернизации железнодорожного пути для повышения его механической стабильности приводит к значительному увеличению электрического сопротивления балластного слоя. Это создает серьезную проблему для электрифицированных железных дорог переменного тока, так как нарушает нормальное растекание обратных тяговых токов и приводит к возникновению опасных разностей потенциалов между рельсом и землей. Целью исследования является разработка и верификация физико-математической модели определения разности потенциалов между рельсом и землей на участках электрифицированных железных дорог переменного тока для количественной оценки потенциала и анализа влияния структуры балластной призмы на его распределение.

Материалы и методы. Для решения задачи была разработана уточненная физико-математическая модель на основе метода конечных элементов. Данный метод позволяет учесть пространственную неоднородность электрических параметров пути. Модель интегрирует сопротивления различных элементов конструкции пути: рельсов, шпал, балласта и земляного полотна. Для валидации модели были проведены натурные эксперименты на Экспериментальном кольце АО «ВНИИЖТ».

Результаты. Экспериментальные исследования подтвердили адекватность разработанной модели. Результаты расчетов продемонстрировали высокую степень соответствия с данными натурных измерений распределения потенциала вдоль пути. В результате проведенной работы создан инструмент для решения прикладных задач, связанных с определением разности потенциалов между рельсом и землей.

Обсуждение и заключение. Сравнение опытных и расчетных данных уточненной физико-математической модели показывает, что разработанная модель является эффективным инструментом для прогнозирования потенциально опасных участков на этапе проектирования верхнего строения пути.

Введение. Разработка проекта первой в нашей стране высокоскоростной железнодорожной магистрали со скоростями движения поездов до 400 км/ч сопряжена с острой проблемой недостаточности нормативно-технической базы, регламентирующей методики расчета конструкции железнодорожного пути, в том числе на устойчивость от воздействия экстремальной температуры и прочность при совместном действии экстремальной температуры и подвижного состава. Целью настоящей статьи является разработка методики оценки напряженно-деформированного состояния бесстыкового пути на безбалластной конструкции верхнего строения пути по условию прочности и устойчивости, а также оценка рисков температурного выброса и потери прочности рельсовой плети бесстыкового пути.

Материалы и методы. Для расчета бесстыкового пути на устойчивость использовался метод, который предусматривает учет начальной ненапряженной неровности рельсовых плетей самой неблагоприятной формы. Для расчета бесстыкового пути на прочность использовался метод конечных элементов.

Результаты. Расчеты показали, что допускаемое повышение температуры рельсовой плети относительно температуры закрепления по условию устойчивости можно принять равным 111 °С. Допускаемое понижение температуры рельсовой плети относительно температуры закрепления по условию прочности составляет 98 °С, что сравнимо с традиционной конструкцией пути на балласте.

Обсуждение и заключение. Предусмотренная проектной документацией безбалластная конструкция верхнего строения пути имеет больший запас устойчивости, по сравнению с традиционной конструкцией на балласте. Технические решения безбалластной конструкции верхнего строения пути на бесстрелочных участках, расположенных на земляном полотне, практически исключают риски нарушения механической безопасности как по условию прочности, так и по условию устойчивости. В рамках опытной подконтрольной эксплуатации безбалластной конструкции на перегоне Саблино – Тосно и участке Алабушево – Новая Тверь рассчитанная аналитическим методом величина повышения температуры рельсовой плети относительно температуры закрепления по условию устойчивости и рассчитанная методом конечно-элементного моделирования величина понижения температуры рельсовой плети относительно температуры закрепления по условию прочности должны быть подтверждены экспериментально.

Введение. Для Восточного полигона железных дорог России, охватывающего Забайкальскую и Дальневосточную железные дороги, характерна повышенная грузонапряженность с ожидаемым ростом в ближайшей перспективе. Работа устройств тягового электроснабжения на отдельных участках связана с высокой токовой нагрузкой, в том числе в обратной тяговой сети. Необходимы особые меры по защищенности сети и сохранению ее работоспособности.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования выбран участок Розенгартовка – Бойцово – Бикин Дальневосточной железной дороги для оценки влияния совместной работы устройств обратной тяговой сети и железнодорожной автоматики и телемеханики. Участок расположен на главном электрифицированном ходу Транс- сибирской магистрали с электротягой переменного тока напряжением 25 кВ. Был проведен сравнительный анализ эффективности применения мероприятий, наиболее значимых с точки зрения степени воздействия на повышение защищенности устройств железнодорожной автоматики и телемеханики при совместной работе с обратной тяговой сетью переменного тока напряжением 25 кВ.

Результаты. Определены параметры работы обратной тяговой сети переменного тока напряжением 25 кВ на исследуемом участке. Оценены факторы взаимного влияния на параметры работоспособности в условиях реального движения поездов повышенной массы, возникающие в работе обратной тяговой сети, и степени их влияния на работоспособность устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Обсуждение и заключение. По результатам проведенных исследований на участке Дальневосточной железной дороги приведены доказательства о возможности повышения пробивного напряжения коммутирующих устройств до 2500 В. Разработаны и классифицированы технические мероприятия по минимизации воздействия режимов обратной тяговой сети переменного тока на работоспособность устройств железнодорожной автоматики и телемеханики с оценкой достигаемого эффекта.

Введение. На электровозах постоянного и переменного тока широко применяются коллекторные тяговые двигатели последовательного возбуждения, недостатком которых является их повышенная склонность к буксованию. Необходимо найти современное решение актуальной задачи повышения сцепных свойств электровозов. Для этого должны быть рассмотрены процессы срыва и восстановления сцепления колесных пар электровоза переменного тока с управляемыми преобразователями возбуждения коллекторных тяговых электродвигателей, обеспечивающими плавные переходы с характеристик последовательного на независимое возбуждение, а также возможность плавного управления токами возбуждения и силами тяги в этих режимах. Целью статьи является разработка предложений по повышению сцепных свойств электровозов.

Материалы и методы. Авторами предложена методика исследований срыва сцепления колесной пары электро- воза. Рассмотрены процессы взаимодействия колесных пар и рельсов при наезде на масляное пятно, определены значения сил тяги, сил сцепления, а также скорости проскальзывания колесных пар. Исследование указанных процессов выполнялось на математической модели, разработанной в программном пакете Matlab/Simulink.

Результаты. Результаты исследования процессов при срыве сцепления под одним колесом колесной пары, а также при срыве сцепления под обоими колесами колесной пары показали, что сила сцепления первой колесной пары становится значительно меньше силы тяги двигателя, чем в случае срыва сцепления под одним колесом. Это вызывает значительное увеличение относительной скорости скольжения колеса от 6,9 % при срыве сцепления под одним колесом и до 9,5 % при срыве сцепления под обоими колесами, при этом возрастает и скорость вращения колеса.

Обсуждение и заключение. Полученные результаты целесообразно использовать в дальнейшем при разработке систем управления силой тяги на пределе по сцеплению и систем управления проскальзыванием колесных пар грузовых электровозов переменного тока с транзисторным управляемым мостом коллекторных тяговых двигателей.

Введение. Необходимость развития и совершенствования транспортно-логистической инфраструктуры железнодорожного, автомобильного, речного, морского, воздушного видов транспорта в сложившихся условиях макроэкономической трансформации и ограниченности инвестиционных ресурсов требует определения научно обоснованных предложений по модернизации действующих объектов региональной терминально-логистической инфраструктуры, а также реализации дополнительных мероприятий по развитию магистральной инфраструктуры примыкания. Разрабатываемые мероприятия должны учитывать прогнозные объемы транспортно-логистических услуг на основе анализа динамики объемов грузопотоков, их структуры и направлений корреспонденций и обеспечивать повышение уровня экономической связанности территории Российской Федерации. В настоящем исследовании авторы предлагают новые методологические подходы к определению потребности развития объектов региональной транспортно-логистической инфраструктуры с выявлением лимитирующих мест в обслуживании грузопотоков.

Материалы и методы. При выполнении работы использованы статистические и эконометрические методы анализа грузовой базы, балансовые методы исследования транспортно-экономических связей в стране, методы планирования, управления транспортными потоками, методы моделирования и оптимизации транспортно-логистической инфраструктуры, методы системного анализа транспортно-технологических систем.

Результаты. Разработан методологический подход к развитию действующей региональной транспортно-логистической инфраструктуры, включающий принципы оценки грузовой базы региона по основным номенклатурам грузов с использованием транспортно-экономического баланса, и экономико-математическую модель транспортно-логистического обслуживания грузопотоков, которая обеспечивает распределение выделенных номенклатур грузов и выявление «узких мест».

Обсуждение и заключение. Использование предлагаемых методических принципов и разработанной экономико-математической модели позволит получить полную и объективную информацию о достаточности развития региональной транспортно-логистической инфраструктуры, определить лимитирующие (дефицитные) или избыточные (резервные) перерабатывающие мощности грузовых фронтов по выделенным номенклатурным группам грузов, осуществить поэтапную разработку комплекса мероприятий по модернизации существующего транспортно-логистического комплекса региона и обоснованию технологических мощностей.