Введение к работе
Актуальность проблемы. В транспортной системе России ведущим и организующим видом является железнодорожный транспорт. В обозримом будущем железнодорожным перевозкам не будет альтернативы по экономической эффективности и экологической безопасности при транспортировке значительных по объемам стабильных потоков массовых грузов, доставляемых на средние и дальние расстояния, а также по обеспечению пассажирских перевозок («Белая книга» ОАО «РЖД»).
Как следует из стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г., утвержденной распоряжением Правительства РФ от 17 июня 2008 г. № 877-р, увеличение скоростей движения будет проводиться для всех типов электроподвижного состава во всех диапазонах скоростей, что вызывает необходимость дальнейшего совершенствования и модернизации существующих и создания новых элементов электроподвижного состава, в том числе токоприемников.
Одним из основных направлений технического переоснащения токоприемников электроподвижного состава является использование подъемно-опускающих механизмов с пневматическими резинокордными элементами (РКЭ), включенных в систему автоматического регулирования (САР) нажатия токоприемника на контактный провод.
Цель работы - повышение качества токосъема путем улучшения динамических характеристик токоприемников электроподвижного состава за счет применения САР нажатия.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи:
-
выполнить анализ существующих САР нажатия токоприемников и систем измерения контактного нажатия, на основе чего выявить недостатки существующих систем;
-
предложить принцип регулирования нажатия токоприемника;
-
сформировать математическую модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской с учетом пневматических элементов САР нажатия;
-
предложить САР нажатия токоприемника для обеспечения рационального нажатия при скоростях движения до 200 км/ч;
-
разработать методики и провести экспериментальные исследования САР нажатия и ее элементов;
6) оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых технических решений.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
предложены принцип регулирования нажатия токоприемника и структурные схемы САР нажатия токоприемника для различных скоростей движения;
-
сформирована математическая модель взаимодействия токоприемника, оснащенного пневматическими резинокордными элементами, с контактной подвеской с учетом нелинейностей нагрузочных характеристик пневматических элементов токоприемника;
-
создана методика экспериментальных исследований токоприемника, оснащенного САР нажатия.
Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных и натурных экспериментов, проведенных на действующих электрифицированных участках Западно-Сибирской железной дороги. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными не превышает 8 %.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
-
предложенный принцип регулирования нажатия токоприемника позволяет повысить качество токосъема при скоростях движения до 200 км/ч;
-
усовершенствованная математическая модель взаимодействия токоприемника, оснащенного РКЭ, с контактной подвеской позволяет оценить влияние элементов САР нажатия токоприемника на показатели токосъема и выбрать необходимые параметры и характеристики токоприемника;
-
разработанная методика экспериментальных исследований параметров и характеристик токоприемника, оснащенного САР нажатия, обеспечивает оценку работоспособности разработанной конструкции в лабораторных и натурных условиях.
Методы проведения исследований. Теоретические исследования проведены на основе математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальных математических программ MathCad и Matlab Simulimk. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных установках и на действующих токоприемниках электроподвижного состава магистральных электрических железных дорог.
Реализация результатов работы. Разработанное устройство для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод внедрено на ва-
гоне-лаборатории для испытаний контактной сети (ВИКС) при объездах контактной сети на участках Западно-Сибирской железной дороги. САР нажатия токоприемника реализована в лабораторном комплексе «Контактные сети, линии электропередачи и устройства токосъема» ОмГУПСа для исследования взаимодействия токоприемников с контактной подвеской и изучения переходных процессов согласно предложенной методике.
Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. Кадровое и научно-техническое обеспечение процессов интеграции в мировую транспортную систему» (Новосибирск, 2007); на всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт-2008» и «Транспорт-2009» (Ростов-на-Дону, 2008, 2009); на ГХ научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, 2008); на V научно-практической конференции «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (Омск, 2010); на X международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2007); на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа в 2007-2010 гг.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в пятнадцати печатных работах, которые включают в себя четыре статьи и восемь тезисов докладов, получено три патента РФ на полезные модели. Две статьи опубликованы в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пята глав, заключения, библиографического списка из 152 наименований и приложения. Общий объем диссертации составляет 174 страницы, включая 13 таблиц и 123 рисунка.
