Введение к работе
Актуальность работы. Мировой опыт применения различных систем электрической тяги постоянного и переменного тока однозначно свидетельствует о преимущественном использовании системы переменного тока промышленной частоты напряжением 25 кВ. Подтверждает это и многолетний опыт эксплуатации электрифицированных железных дорог России. Так, капитальные затраты на электрификацию даже с учетом реконструкции линий связи при переменном токе на 15 - 18 % ниже, чем при постоянном. Число тяговых подстанций меньше в 2 - 3 раза, они существенно проще, в результате чего значительно ниже расходы на их техническое обслуживание. Легче контактная подвеска - экономия меди составляет более 2 т на 1 км. Полностью исключается электрокоррозия опор контактной сети и подземных сооружений. Кроме того, система тягового электроснабжения переменного тока практически не имеет ограничений по пропускной и провозной способности,
Особенности использования разных систем электрической тяги наиболее ярко проявились на Восточно-Сибирской дороге, где в 1996 г. впервые в мировой практике был осуществлен перевод протяженного магистрального участка на переменный ток, что позволило уменьшить число станций стыкования, увеличить полигон переменного тока, повысить провозную способность дорог и их экономическую эффективность.
Преимущества электрической тяги, а также предстоящие в перспективе трудности с обеспечением перевозочного процесса жидким топливом стали основанием для принятия МПС России в конце 2000 г. основополагающего документа «Программа электрификации участков железных дорог и переключения грузопотоков с тепловозных на электрифицированные хода». Программа предусматривает перевод в 2001 — 2010 гг. около 1000 км пути с постоянного на переменный ток. Это участки: Мурманск - Лоухи; Данилов -
Александров; Минеральные Воды - Кисловодск; Волгоградский узел; Белореченская - Горячий Ключ - Адлер.
Поэтому данное исследование, охватывающее конкретную специфику перевода участка Лоухи-Мурманск Октябрьской железной дороги на переменный ток, представляется актуальным и имеющим большое народнохозяйственное значение.
Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение эффективности эксплуатационной работы регионального железнодорожного транспорта на основе на основе применения перспективных систем тягового электроснабжения.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
комплексный анализ системы тягового электроснабжения, подвижного состава, структуры и содержания деятельности железной дороги в условиях реформирования отрасли;
оптимизация структуры управления, технологии перевозочного процесса и эксплуатационной работы при переводе участков железных дорог на переменный ток;
разработка новых ресурсосберегающих технологий организации реконструкции и содержания объектов тягового электроснабжения;
разработка и обоснование комплексов организационно-технических мероприятий процесса перехода на питание участков железных дорог переменным током.
Предмет и объект исследования. В качестве предмета исследования выступает комплекс технологий и организационно-технических мероприятий, обеспечивающий повышение эффективности функционирования региональных железных дорог. Объектом исследования являются электрифицированные участки железных дорог в совокупности с инженерными сооружениями и объектами инфраструктуры.
Теоретическая и методологическая основа исследования. Теоретической основой диссертационной работы явились труды отечественных и зарубежных ученых в области эксплуатации, ремонта и реконструкции объектов железнодорожного транспорта в специфических региональных условиях, а также материалы и рекомендации научно-практических конференций и семинаров, посвященных современным проблемам и перспективам электрификации в отрасли, организации, управления и оценки экономической эффективности внедрения новых технологий и производственных процессов. В исследовании применялись методы системного анализа, логического моделирования, структуризации целей, имитационного моделирования и экспертных оценок. Анализ осуществлялся на основе статистических данных, теории и практики электрификации железных дорог, реконструкции инженерных сооружений, производства эксплуатационной работы, а также оценивания опыта внедрения методических разработок автора.
Работа базируется на теоретических исследованиях транспортной науки, зарубежном опыте и апробировании полученных результатов на примере Восточно-Сибирской и Октябрьской железных дорог в новых условиях хозяйствования. Достоверность результатов оценивалась сопоставлением разработанных принципов и методов с фактическими результатами в реальных условиях работы дороги и ее структурных подразделений.
Научная новизна. В результате проведенных исследований создана система организационно-технических, инженерных и экономических технологий позволяющих существенно повысить эффективность функционирования железной дороги. Конкретная научная новизна состоит в следующем:
сформулирована концепция формирования новой структуры, а также выбора элементов системы тягового электроснабжения железной дороги;
разработан, апробирован и внедрен в производство комплекс технологий реконструкции устройств электроснабжения, сигнализации, связи и инженерных сооружений участков железной дороги;
- предложена методика предварительной подготовки и организации переключения устройств электроснабжения с постоянного на переменный ток при условии соблюдения графика движения пригородных и пассажирских поездов;
разработаны методологические основы совершенствования технологии эксплуатационной работы тягового подвижного состава и подготовки локомотивных бригад при изменении системы тягового электроснабжения.
Практическая ценность. В результате комплекса мероприятий на Октябрьской железной дороге впервые в отрасли, разработан, внедрен и реализован на практике уникальный комплекс технологий перевода участков железной дороги с постоянного на переменный ток. Результаты исследований по поиску оптимальной структуры и выбору элементов системы тягового электроснабжения, а также методов анализа и разработки эффективных ресурсосберегающих технологий производства работ использованы при переводе на переменный ток участка Лоухи-Мурманск Октябрьской железной дороги. Существенная значимость проведенных исследований подтверждена документами о внедрении.
Апробация и внедрение результатов работы. Результаты исследования поэтапно представлялись и обсуждались на отраслевых и региональных научных семинарах и конференциях в 1998 —2005 гг. Теоретические и практические выводы по диссертационной работе использовались при переводе участков Восточно-Сибирской и Октябрьской железных дорог на переменный ток. Особо следует подчеркнуть, что полученные практические результаты могут быть с незначительными рабочими коррективами внедрены на других железных дорогах сети, обеспечивая эффективную работу в условиях дефицита ресурсов. Предложено разработать на этой основе типовые решения и рекомендации для тиражирования на сети железных дорог.
Публикации по теме исследования. Основные результаты диссертационной работы изложены в пяти опубликованных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы из 128 наименования и приложения, содержит 153 страницы машинописного текста, 12 рисунков, 25 таблиц.
