Уважаемые коллеги. Размещение авторского материала на страницах электронного справочника "Информио" является бесплатным. Для получения бесплатного свидетельства необходимо оформить заявку
Положение о размещении авторского материалаАктуальность проблемы состоит в том, что в транспортной системе России ведущим и организующим видом является железнодорожный транспорт.
Исходя из положений 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, включенных в систему автоматического регулирования нажатия токоприемника на контактный провод.
Токоприемники (энергополучатели) – это аппараты, предназначенные для приема электроэнергии от контактных проводов (токопроводов).
В настоящее время на железные дороги России вводится в эксплуатацию новый подвижной состав с токоприемниками, оснащенными пневматическими резинокордными элементами. На Западно-Сибирской – электровозы ЭП2К и Синара с асимметричными пантографами SBS2T (Siemens) и ТАсС (Новочеркасский электровозостроительный завод). На Октябрьской железной дороге – SSS87 фирмы Siemens, а с 2012 г. проходит опытную эксплуатацию токоприемник ОмГУПСа, разработанный совместно с ЗАО «УКС».
1. Основные этапы Энергетической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2010 года и на перспективу до 2030 года.
Основной целью Энергетической стратегии холдинга «РЖД» является повышение энергетической эффективности обществ, входящих в состав холдинга «РЖД», во всех сферах деятельности, и в первую очередь, в области железнодорожных перевозок, на основе внедрения инновационных технических средств и технологий, использования потенциала повышения энергетической эффективности технологических процессов. В реализации Энергетической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2010 года и на перспективу до 2030 года, утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» от 11 февраля 2008 года № 269р (далее – Энергетическая стратегия ОАО «РЖД»), отслеживается два этапа: 2004 – 2007 годы и 2008 – 2010 годы.
Одной из приоритетной задачи Энергетической стратегии холдинга «РЖД» является полное и надежное энергетическое обеспечение перевозочного процесса, снижение рисков при кризисных ситуациях в энергообеспечении железнодорожного транспорта [6].
2. Особенности эксплуатации Западно–Сибирской железной дороги
Западно–Сибирская железная дорога связывает районы Сибири и Дальнего Востока со всеми районами страны. Грузонапряженность дороги самая высокая на сети — более 35 млн. т км/км. Отдельные участки имеют грузонапряженность 100 и более млн. ткм/км.
Учитывая особенности климатических факторов и рассчитав максимальные значения температур в зимний период времени по данному региону, установили, что среднее значение температуры в период с ноября по февраль составляет минус 44,25 0С. Такие перепады температуры окружающего воздуха негативно влияют на эксплуатацию токоприемников и их свойства, так как происходит снижение статического нажатия, повышение жесткости и коэффициента демпфирования, увеличение времени подъема и опускания токоприемника, что является причинами возникновения аварийных ситуаций и требует принятия мер по устранению отказа устройств токосъема. Существует прямая связь между повреждениями контактной сети и условиями погоды (выдувание и поджатие контактных проводов, опрокидывание фиксаторов, пережоги при гололеде и изморози и др.). Этот фактор непосредственно связан с протяженностью (развернутой длиной) контактной сети.
2.1. Анализ работы технических средств и вывод об основных факторах отрицательного воздействия на токосъем ЭПС
Проведя факторный анализ работы технических средств и количества отказов на основе базы данных отказов в работе технических средств, в целом по хозяйству можно сделать вывод об основных факторах отрицательного воздействия на токосъем ЭПС, к ним относятся: климатические особенности дороги, материал контактных элементов токоприемника, значения тока в скользящем контакте, количество жестких точек, количества прохода токоприемников, скорости движения подвижного состава и значения и характер изменений нажатия в контакте.
На основании данных анализа причин повреждений устройств контактной сети и токоприемников можно сформулировать следующие положения:
1) при гололедах, сильных ветрах и низких (менее -25÷-30°С) температурах надежность системы понижается, а так как средний температурный уровень составляет 42,250С, то надежность системы понижается на 50%;
2) повышение квалификации обслуживающего персонала и применение методов инструментального контроля увеличивают надежность;
3) чем больше размеры движения (больше число проходов токоприемников), тем менее надежна система;
4) по мере совершенствования оборудования, конструкции узлов и деталей надежность их должна повышаться.
Удельное число повреждений контактной сети, вызванных метеорологическими условиями, за последние годы составляет около 50% общего их количества.
Бесперебойное движение поездов на электрифицированных линиях зависит также от обеспечения нормальной совместной работы контактной сети и токоприемников, которые должны иметь заданные характеристики и строго соответствовать правилам эксплуатации и ремонта [5].
Высокие скорости движения требуют большой мощности и надежного ее подвода из контактной сети через токоприемники к тяговым агрегатам подвижного состава [4].
Максимальная скорость на линиях постоянного тока может достигать 250 км/ч. Передача таких токов по контактным проводам и через контактные накладки токоприемников, контактная поверхность которых составляет всего лишь несколько квадратных миллиметров, при высокой скорости движения является сложной задачей, решение которой требует соответствующего качества контактной сети и в большинстве случаев нескольких токоприемников на одном поезде.
3. Средства и возможности обеспечения надежного и качественного токосъема
В настоящее время на электроподвижном составе Российских железных дорог начали серийно эксплуатироваться отечественные токоприемники серии ТАсС.
Они установлены на магистральных электровозах переменного тока 2ЭС4К, двойного питания ЭП10 и постоянного тока ЭП2К пассажирских электровозах, на промышленных электровозах и тяговых агрегатах НП1 для горно-обогатительных комбинатов [1].
Асимметричные токоприёмники ТАсС проектировались как базовая модель [2]. Поэтому замена только верхнего узла (кареток с полозом) и изменение давление сжатого воздуха, поступающего в привод, позволяют использовать ТАсС на электроподвижного состава (ЭПС) двух родов тока.
Заниженная оценка тепловых нагрузок приводит к повышенной повреждаемости устройств токосъема, сокращению их срока службы, вследствие необратимых температурных перерождений свойств и характеристик изоляционных, проводниковых и конструктивных материалов.
На Западно-Сибирской железной дороге проводят замену инвентарного парка электровозов ВЛ-10 на современные электровозы ЭП2К, Синара, Гранит с асимметричными пантографами SBS2T (Siemens) и ТАсС (Новочеркасский электровозостроительный завод).
На перечисленных токоприемниках в период опытных поездок (эксплуатационных испытаний), проведенных совместно с представителями ЭЧ-7, был зафиксирован недостаток в работе, т.е. нарушение работоспособности токоприемников с пантографами типа ТАсС – 16 - 02 на электровозах Синара, оснащенными двумя резинокордными элементами, при низких температурах ниже минус 35ºС. Факты отказа в работе зафиксированы в ТЧ – Тайга и ТЧ - Барабинск.
Исследовательской группой студентов под руководством аспиранта Мельниковой С.Ю. были проведены испытания по аналогии с испытаниями, проведенными в ОмГУПСе, с целью получения данных о необходимых средствах и возможностях обеспечивающих надежный и качественный токосъем.
Опытным способом установлено, что низкие температуры окружающей среды приводя:
1) к ухудшению работы токоприемников,
2) увеличению размаха колебаний контактного нажатия,
3) значительному снижению его минимальных значений.
Для обеспечения надежного и качественного токосъема необходимо иметь систему регулирования давления в РКЭ, либо создавать его искусственный подогрев.
Установлено что автономный подогрев решает эти проблемы, но с дополнительным расходом электрической энергии, а комбинированный подогрев в этом случае является лучшим решением. Использование источников тепла, расположенных в локомотиве, с применением воздуховода, выполненного из диэлектрического материала, решает проблему потенциальной развязки между токоприемником и корпусом локомотива.
Так как большинство элементов токоприемника являются токопроводящими и подвержены собственному нагреву, возможно третье решение, т.е. отбор тепла от нагревающихся токоведущих частей в устройстве токоприемника.
По результатам экспериментов, установлено, что наиболее подверженным влиянию низкой температуры элементом в конструкции токоприемника является РКЭ.
С уменьшением температуры жесткость резинокордного элемента с большим давлением растет быстрее, что связано с различной деформацией:
1) при температуре минус 30°С жесткость элемента увеличивается в два раза,
2) при минус 40°С – в три раза,
3) при минус 45°С и минус 50°С – соответственно в четыре и шесть раз, что существенно влияет на динамическую характеристику контактного нажатия токоприемника.
В результате установлено, что низкие температуры приводят к нарушению нормальной работы токоприемника, значительному увеличению времени его опускания, падению уровня статического нажатия при одинаковом давлении.
В процессе работы выявлена необходимость в вынужденном повышенном давлении в пневматической питающей магистрали для поддержания статического нажатия. Кроме того, понижение температуры приводит к ухудшению динамики взаимодействия токоприемника с контактной подвеской: повышенному искрению, подбоям и ударам при взаимодействии с токопроводом [1].
Современные условия эксплуатации и проектирования устройств токосъема представляют все более жесткие требования к оценке температур в токоприемниках в нестандартных режимах работы. Причиной этого является расширение спектра эксплуатационных режимов, возрастание удельных нагрузок.
В связи с этим возникает необходимость в искусственном подогреве или теплоизоляции резинокордного элемента, либо применении сезонных или универсальных марок резинокордных оболочек, для бесперебойного движения поездов на электрифицированных линиях и обеспечения нормальной совместной работы контактной сети и токоприемников соответствующих правилам эксплуатации и ремонта.
Библиографический список:
1. Асимметричный токоприемник для электроподвижного состава (патент РФ № 2428327)/ Бадикова Л. В. Российские ассиметричные токоприемники серии ТАсС / Л.
2. Бадикова Л. В. Российские асимметричные токоприемники серии ТАсС / Л. В.
3. Бадикова, О. Н. Понасенко // Локомотив: Массовый производственный журнал. - 2009. - N 8. - С. 26-28. - ISSN 0869-8147
4. ГОСТ Р 54334-2011 Токоприемники железнодорожного электроподвижного состава. М.: Госстандарт. 2011. 25 с.
5. Зимаков А.Н., Гиенко В.М. Контактная сеть электрифицированных железных дорог. Расчеты, выбор конструкций и составление монтажных планов. [Текст]: Учебное пособие для колледжей и техникумов железнодорожного транспорта/ А.Н. Зимаков, В.М. Гиенко – М.: ГОУ «УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте», 2010. – 233 с. ISBN 978-5-9994-0043-7
6. Энергетическая стратегия холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года. Распоряжение ОАО «РЖД» от «15» декабря 2011 г. № 2718р, с. 87
Сервис «Комментарии» - это возможность для всех наших читателей дополнить опубликованный на сайте материал фактами или выразить свое мнение по затрагиваемой материалом теме.
Редакция Информио.ру оставляет за собой право удалить комментарий пользователя без предупреждения и объяснения причин. Однако этого, скорее всего, не произойдет, если Вы будете придерживаться следующих правил:
Претензии к качеству материалов, заголовкам, работе журналистов и СМИ в целом присылайте на адрес
Информация доступна только для зарегистрированных пользователей.
Уважаемые коллеги. Убедительная просьба быть внимательнее при оформлении заявки. На основании заполненной формы оформляется электронное свидетельство. В случае неверно указанных данных организация ответственности не несёт.