Введение к работе
Актуальность проблемы. Бесперебойность перевозок на электрифицированных железных дорогах во многом определяется уровнем эксплуатационной готовности контактной сети. В России требования высокой надежности обусловлены экстремальными климатическими условиями, большой протяженностью полигона контактной сети, находящейся на удалении от крупных населенных пунктов, сложным, в ряде районов, рельефом местности, низким уровнем механизации строительства и технического обслуживания. В условиях интенсивного перевозочного процесса, когда остановки движения сопряжены со значительными финансовыми потерями, требуется не только значительное повышение надежности контактных подвесок, но и сокращение трудоемкости восстановительных работ при повреждениях. Значительный объем работ по техническому обслуживанию цепных контактных подвесок обусловлен широкой номенклатурой устройств, обеспечивающих компенсацию удлинений несущего троса и контактного провода. Перспективным решением проблемы интенсификации перевозочного процесса в сложных эксплуатационно-климатических условиях является применение контактных подвесок, обладающих авто-компенсирующей способностью. Среди конструкций данного класса, наиболее широкое распространение на железных дорогах России получили пространственные автокомпенсированные контактные подвески, предложенные доктором технических наук, профессором А.Т. Демченко.
Организация скоростного движения на участках, оборудованных пространственной автокомпенсированной контактной сетью (ПрАКС), требует определения допустимой по критериям токосъема скорости движения электрического подвижного состава (ЭПС). Решение этой проблемы связано с изучением характеристик ПрАКС, влияющих на условия динамического взаимодействия с токоприемниками.
Обоснованное применение ПрАКС на скоростных железных дорогах позволит повысить интенсивность движения за счет:
увеличения допустимой скорости ЭПС;
снижения количества сопряжений анкерных участков;
- сокращения зоны повреждения контактной подвески и воз
можности проследования аварийного участка по инерции,
с опущенными на ЭПС токоприемниками;
- сокращения продолжительности восстановительных
работ.
Цель работы. Целью диссертационной работы является обоснование скоростных свойств пространственных автокомпенсированных контактных подвесок, расширение и совершенствование теоретической базы проектирования ПрАКС для скоростных участков.
Достижение поставленной цели определяется решением ряда актуальных задач, связанных с:
-
изучением особенностей ПрАКС, обусловленных пространственным расположением контактных проводов;
-
созданием метода расчета статической эластичности ПрАКС с учетом геометрии гибких фиксаторов;
-
исследованием влияния гибких фиксаторов на эластичность;
-
отысканием эффективных способов выравнивания эластичности;
-
исследованием стрел провеса контактных проводов;
-
определением условий, при которых возможна разгрузка фиксаторов;
-
разработкой методики описания вертикальных колебаний пространственных автокомпенсированных контактных подвесок, возбуждаемых токоприемниками ЭПС;
-
исследованием динамических характеристик взаимодействия ПрАКС с токоприемниками.
Научная новизна работы определяется следующими положениями:
-
Предложен усовершенствованный метод расчета статических отжатий и эластичности пространственных автокомпенсированных контактных подвесок на прямых участках пути.
-
Определены критерии равноэластичности ПрАКС.
-
Предложена уточненная методика расчета параметров равновесного состояния ПрАКС с учетом геометрических параметров фиксаторов.
-
Проведен анализ основных видов ПрАКС на предмет разгрузки фиксаторов под действием нажатия токоприемника.
5. Реализован метод прямого математического моделирования динамического взаимодействия контактных подвесок с токоприемниками.
Методы исследования. При разработке методик определения статических параметров применены аналитические методы, основанные на принципе сложения прогибов, функциях Грина и уравнениях статического равновесия. Впервые для исследования волновых процессов, протекающих в контактных подвесках при взаимодействии с токоприемниками, применен метод прямого математического моделирования. Достоверность результатов, полученных по предложенным методикам, оценивалась путем их сопоставления с данными натурных экспериментов, проведенных на опытном полигоне и действующих участках, а также результатами измерений, выполненных автором на физических моделях.
Практическая значимость работы. Показана эффективность выравнивания эластичности за счет выбора оптимальных длин фиксаторов. Определены соотношения между оптимальными горизонтальными проекциями фиксаторов подвесок с тремя и четырьмя ромбами в пролете. Исследована зависимость стрелы провеса контактных проводов от натяжения несущих тросов в пространственно-ромбовидных контактных подвесках. Дана оценка скоростных свойств пространственных автокомпенсиро-ванных контактных подвесок на действующих участках.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на втором международном симпозиуме «Элтранс-2003» (Санкт-Петербург) и заседаниях кафедры «Энергоснабжение электрических железных дорог» РГОТУПС. Материалы диссертации вошли в курс дисциплины «Перспективные контактные подвески», читаемой в РГОТУПС, и получили отражение в дипломном проектировании.
Публикации. Основные результаты опубликованы в 5 печатных работах, из которых 4 научных статьи и 1 доклад. Материалы диссертации вошли в отчеты по научно-исследовательским работам, выполненным по заказу ОАО «РЖД».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы 160 страниц, в том числе 84 рисунка, 6 таблиц, 3 приложения. Список литературы включает 65 наименований.
