Введение к работе
Актуальность проблемы. Транспортная стратегия России, принятая 3 декабря 2003 г. на Всероссийском совещании в Кремле, наметила направления развития транспортной системы страны, в том числе создание транспортных коридоров "Европа - Азия" и "Север - Юг", в которых основную роль будут играть электрические железные дороги.
В последние годы продолжает расширяться полигон магистральных электрифицированных железных дорог. Программой электрификации Министерства путей сообщения РФ предусмотрено до 2010 г. внедрить электрическую тягу на линиях общей длиной 7,8 тыс. км.
Согласно "Стратегической программе развития компании ОАО "Российские железные дороги", проект которой принят 11 июня 2004 г., одним из важнейших требований к железным дорогам является безопасность движения пассажирских поездов.
В связи с этим повышенные требования предъявляются к безопасности движения, в том числе связанной с надежностью токосъемных устройств, и к уменьшению износа дефицитных контактных материалов. Для повышения надежности работы токосъемных устройств необходимо оборудовать токоприемники средствами, сохраняющими их в аварийных режимах (продольные удары о препятствия на контактной сети, удары при подъеме и опускании токоприемника, горизонтальные силы от контактного провода при его смещении, аэродинамическое воздействие, продолжительное время опускания токоприемника, подъем на высоту более допустимой и др.).
Для снижения повреждений токосъемных устройств требуется своевременное реагирование токоприемника при продольных динамических возмущениях.
Цель работы - обеспечение опускания токоприемника электроподвижного состава в условиях продольных динамических возмущений за счет использования в токоприемниках предохранительных устройств.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи:
-
провести анализ работ, связанных с обеспечением аварийного опускания токоприемника при ударе его полоза о препятствие на контактной сети;
-
разработать метод расчета взаимодействия токоприемника и контактной подвески в условиях продольных динамических возмущений;
-
создать новые технические решения и на их базе конструкции предохранительных устройств для эксплуатирующихся токоприемников, обеспечивающих их аварийное опускание при ударе о препятствие на контактной сети;
-
разработать методики и оборудование, обеспечивающее проведение испытаний предохранительных устройств;
-
провести испытания предохранительных устройств и оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых технических решений.
Научная новизна работы заключается в следующем.
-
Предложен метод расчета взаимодействия токоприемника и контактной подвески в условиях продольных динамических возмущений.
-
Разработана методика расчета параметров предохранительных устройств для конкретной конструкции токоприемников (симметричный полупантограф).
-
Разработана методика лабораторных испытаний предохранительных устройств токоприемников с учетом ударов о "жесткие" точки и препятствия для прохода на контактной сети.
Достоверность научных положений и выводов обоснована теоретически и подтверждена результатами экспериментальных исследований, проведенных на действующих электрифицированных участках Западно-Сибирской железной дороги. Расхождение результатов исследований с экспериментальными данными составляет 9,5 %.
Практическая ценность работы заключается в следующем.
-
Предложенный метод расчета взаимодействия токосъемных устройств при продольных динамических возмущениях позволяет рассчитывать траекторию движения полоза при ударе токоприемника о препятствие на контактной сети.
-
Созданные новые конструкции предохранительных устройств токоприемников сохраняют токосъемные устройства при наездах на препятствия путем отключения силовой цепи электроподвижного состава и аварийного опускания токоприемника.
-
Разработанные методики экспериментальной проверки характеристик и параметров предохранительных устройств токоприемников, а также универсальный стенд, обеспечивают проведение исследований работы предохранительных устройств токоприемников электроподвижного состава в лабораторных условиях.
Методы проведения исследований. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов системного подхода, математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальной математической программы MathLab. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных установках и на участках электрических железных дорог.
Реализация результатов работы. Разработанное предохранительное устройство токоприемников ПР-2 передано для опытной эксплуатации на вагоне-лаборатории контактной сети Западно-Сибирской железной дороги.
Разработанный стенд для испытания предохранительных устройств реализован в лаборатории "Контактные сети и линии электропередачи" ОмГУПСа, используется в учебных и научных целях.
Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на III научно-практической конференции "Безопасность движения поездов" (МИИТ, г. Москва, 2002 г.), на региональной научно-практической конференции "Вузы Сибири и Дальнего Востока - Транссибу" (СГУПС, г. Новосибирск, 2002 г.), на IV меж-
дународной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электроподвижного состава" (г. Новочеркасск, 2003 г.), на всероссийской научно-практической конференции "Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта" (УрГУПС, г. Екатеринбург, 2003 г.), на международном симпозиуме "Eltrans' 2003" - "Электрификация и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте" (ПГУПС, г. Санкт-Петербург, 2003 г.), на всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы развития транспорта России" (РГУПС, г. Ростов-на-Дону, 2004 г.), на научно-технических семинарах кафедры "Электроснабжение железнодорожного транспорта" ОмГУПСа (г. Омск, 2002 - 2004 гг.).
Публикации. Осн овное содержание работы опубликовано в девяти печатных работах, которые включают в себя пять статей и четыре тезиса докладов, из которых две статьи и два тезиса с международным участием.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка и двух приложений. Общий объем - 136 страниц печатного текста, в том числе 47 рисунков, шесть таблиц, 128 источников и приложения на 10 страницах.
