Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Электрифицированные линии составляют около 45% железных дорог Российской Федерации и в настоящее время выполняют более 70S объема грузовых и пассажирских перевозок. Важной составляющей системы электрической тяги является контактная сеть, которая на своем протяжении находится в разных климатических условиях. На нее воздействует множество факторов, приводящих к отказам, а иногда и к авариям.
Несмотря на модернизацию устройств и многообразие применяемых методов технического обслуживания, по-прежнему элементы контактных подвесок по числу повреждений значительно превосходят отказы оборудования тяговых подстанций и линий электропередач. Наибольшие последсгвия вызывают механические и тепловые разрушения проводов и их соединений.
В настоящее время з эксплуатации находится почти 500 тыс км проводов из цветных металлов и около 100 млн соединительных узлов. Реальные режимы работы большинства из них не соответствуют расчетным. Конструкции некоторых узлов несовершенны. Довольно низко качество изготовления и монтажа деталей арматуры. Нет достаточно однозначных методик дефектировки и надежных средств дистанционного диагностирования, поэтому своевременно не проводится ремонт и замена деталей. Параметры узлов подвешивания контактных проводов по условиям взаимодействия с токоприемниками электроподвижного состава (ЭПС) вносят ограничения для высоких скоростей движения поездов.
Таким образом, повышение надежности контактной сети путем улучшения характеристик соединительных узлов является важнейшей задачей. Решение ее возможно на основе совершенствования конструкций, использования неиспользуемых ранее матери-
алов с более лучшими свойствами, применения новых прогрессивных технологий, упрощающих техническое обслуживание и позволяющих эффективно расходовать сырьевые ресурса Необходимы также работы по развитию нормативно-методической базы для изготовления и эксплуатации узлов контактных подвесок.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является совершенствование методик расчетов и разработка конструкций узлов контактной сети, предотвращающих пережоги, обрывы проводов, опасные перегревы и разрушения соединений.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. При выполнении работы использовались методы математического моделирования, комплексного системного анализа, конструирования. Проводились натурные, лабораторные и вычислительные эксперименты.
Разработан способ определения токовых нагрузок в узлах контактной сети при нахождению! электроподвижного состава постоянного токарна участке, ограниченном двумя соседними поперечными электрическими соединителями.
Разработана модель неустановившегося процесса нагрева элементов контактной подвески на участке, ограниченном двумя соседними поперечными соединителями. Модель основана на выделении двух составляющих: длительный незначительный нагрев транзитными токами и кратковременный интенсивный нагрев тяговым током проходящего ЭПС. Получены уравнения для определения максимальной температуры нагрева элементов контактных подвесок при пропуске поездов с минимальными интервалами движения.
Усгановлено, что постоянные времени нагревания и охлаждения основных токоведущих соединений узлов при скорости по^ тока охлаждающего воздуха 1 м/с составляют 12...34 мин, что в 1.5... 3 раза выше, чем у проводов.
Определены ситуации, когда средства дистанционного диагностирования не позволяют адекватно дефектировать токоведущие узлы, и установлено, что контролируемое отношение перегрева соединения к перегреву провода качественно отличается от истинного значения коэффициента дефектности соединения по нагреву.
Обоснована возможность создания активных автономных датчиков, встраиваемых в контактную подвеску постоянного тока и способных распозновать виды и режимы работы электроподвижного состава, потребляющего ток. Предложено использовать встраиваемые датчики: для защиты от коротких замыканий на локальных участках конктной сети, для исключения заездов под нагрузкой на обесточенные секции.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается:
в разработке методики расчета номограмм для выбора марок и сечений проводов поперечных электрических соединителей, а также интервалов их установки;
в реализации на ПЭВМ способа расчетов токов в проводах и узлах контактных подвесок в рабочих и аварийных режимах при любых сочетаниях и соединениях элементов;
в рекомендациях по целесообразным сферам применения новых прессуемых деталей арматуры контактных подвесок;
в изготовленнии зажимов для стыкования медных и стальных контактных проводов с различными формами сечений;
— в определении комплекса средств для монтажа стальных контактных проводов круглого сечения;
в создании основ для разработки тепловых зашит контактной сети;
в возможности использования в учебном процессе результатов реализации на ШВМ способов расчета токовьк и тепловых нагрузок в элементах контактной сети.
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЕ Результаты исследований позволили составить Инструкцию по соединению проводов прессуемыми зажимами, утвержденную Ш МШ РФ. Изготовлена и прошла -испытания опытная партия стыковых зажимов для медных и стальных контактных проводов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры "Энергоснабжение электрических железных дорог" МИИТа-, на научной конференции, посвященной 80-летию присвоения МИИТу статуса института путей сообщения; на Первой международной научно-техни-конференции МИИТа "Актуальные проблемы развития ж. -д. транспорта".
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, приложений. Обший объем работы составляет Іоостраниц , о таблиц ,S О рисунков.