Обмен опытом

См. также:

Уважаемые коллеги. Размещение авторского материала на страницах электронного справочника "Информио" является бесплатным. Для получения бесплатного свидетельства необходимо оформить заявку

Положение о размещении авторского материала

Размещение информации

Повышение надежности работы устройств контактной сети при снижении влияния температуры окружающей среды для обеспечения нормальной совместной работы контактной сети и токоприемников

17.06.2014 829 2233
Селезнёв Артём Владимирович
Селезнёв Артём Владимирович, студент 4 курса

Тайгинский институт железнодорожного транспорта - филиал ФГБОУ ВО "Омский государственный университет путей сообщения" (СПО)

Актуальность 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




Назад к списку


Добавить комментарий
Прежде чем добавлять комментарий, ознакомьтесь с правилами публикации
Имя:*
E-mail:
Должность:
Организация:
Комментарий:*
Введите код, который видите на картинке:*