авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Формирование управляющих воздействий на контактной сети с учетом процесса разрегулировок опор

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Ковалев Алексей Анатольевич

ФОРМИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

НА КОНТАКТНОЙ СЕТИ С УЧЕТОМ ПРОЦЕССА РАЗРЕГУЛИРОВОК ОПОР

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов

и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Екатеринбург – 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС)

Научный руководитель – доктор технических наук, доцент Галкин Александр Геннадьевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кудрявцев Анатолий Алексеевич кандидат технических наук, доцент Смердин Александр Николаевич
Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения» (СамГУПС)

Защита диссертации состоится «20» июня 2008 года в «14» часов 00 мин на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения (УрГУПС) по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, д.66, ауд. 283.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УрГУПС

Автореферат разослан «14» мая 2008 года

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01 или по факсу т. (343) 358-47-66

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Асадченко В.Р.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Опоры контактной сети выступают в качестве несущих конструкций и в значительной степени определяют процессы разрегулировок подвески. Разрегулировка подвески приводит к ухудшению ветроустойчивости, ускорению износа полозов токоприемников и контактного провода, а также нередко сопровождается отказами, которые приводят к длительным задержкам, простою поездов, нарушению движения. Процесс разрегулировок опор и закономерности управляющих воздействий на сегодняшний день малоизученны. В связи с этим тема диссертационной работы весьма актуальна.

Цель диссертационной работы повышение надежности работы контактной сети на основе формирования управляющих воздействий с учетом процесса разрегулировок опор.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

  • проведен анализ характера разрегулировок опор контактной сети,
  • разработана математическая модель разрегулировок положения опоры в виде марковского процесса, позволяющая сформировать проведение управляющих воздействий по уменьшению угла наклона опоры регулировки зигзага контактного провода,
  • разработана математическая модель для определения угла наклона опоры в зависимости от деформационных характеристик грунта,
  • разработан прибор для контроля угла наклона опор контактной сети.

Объект исследования опоры контактной сети участков железной дороги.

Область исследования взаимодействие токоприемников электроподвижного состава и контактных подвесок. Системы контактных подвесок и токоприемников. Устройства и материалы, снижающие износ контактного провода и обеспечивающие повышение скоростей движения. Опоры контактной сети, расположенные на участках железной дороги, а также деформационные характеристики грунта, влияющие на их наклон.

Научная проблема формулируется следующим образом: с увеличением срока службы опор число опор, отклонившихся от нормы, растет. Угол наклона опоры с течением времени может превысить допустимый, что способствует процессу разрегулировок проводов контактной подвески, увеличивая их износ и повышая риск отказа. Мероприятий по выявлению оптимального времени проведения технического обслуживания не разработано.

Методы исследования. При выполнении работы использованы методы расчетов контактной сети электрифицированных железных дорог, методы строительной механики и механики разрушения, теории надежности. Использованы также методы экспериментальных исследований угла наклона опор с помощью теодолита, устройства для контроля установочных параметров опор контактной сети и прибора УГК -1, разработанного автором.

Научная новизна работы заключается в решении следующих основных задач:

  1. Разработана математическая модель разрегулировок опор контактной сети в виде марковского процесса, на основе которой возможно сформировать необходимое управляющее воздействие.
  2. Обоснована возможность оптимизации нормируемых значений углов наклона опор контактной сети.
  3. Разработана математическая модель для определения угла наклона опоры контактной сети на основе учета деформационных характеристик грунта.
  4. Уточнена классификация типов грунтов при закреплении цельных железобетонных опор в грунт.
  5. Разработан новый прибор для контроля углов наклона опор контактной сети, который удобен в эксплуатации.

Практическая значимость исследования. Проведенные исследования позволили усовершенствовать методику проведения измерения углов наклона опор. На основании этого даны практические рекомендации по оптимизации затрат на проведение управляющих воздействий, что дает возможность повысить надежность работы контактной сети.

Разработанный прибор для контроля угла наклона опоры контактной сети позволил сократить время на измерения, упростил работу, нашел практическое применение на Свердловской железной дороге.

На защиту выносится:

  • математическая модель разрегулировок положения опоры на основе марковского процесса;
  • методика расчета по формированию необходимого управляющего воздействия;
  • математическая модель для определения угла наклона опоры контактной сети на основе учета деформационных характеристик грунта;
  • принцип реализации прибора для измерения углов наклона опор контактной сети УГК-1;
  • программное обеспечение, предназначенное для вычисления углов отклонения опор контактной сети.

Реализация результатов работы. Разработанный прибор УГК-1 был внедрен в опытную эксплуатацию на Свердловской железной дороге.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях, совещаниях, семинарах Уральского государственного университета путей сообщения «Молодые ученые транспорту», г. Екатеринбург (2005–2007 гг.); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного и трубопроводного транспорта в Уральском регионе» Пермского государственного технического университета, г. Пермь, 2005г.; научно-производственной конференции «Состояние безопасности движения на путях общего и необщего пользования», г.Москва, 2008г.

Результаты диссертационных исследований были доложены на совместном научном семинаре кафедр «Электроснабжение транспорта», «Электрическая тяга» и «Механика деформируемого тела основания и фундаменты» Уральского государственного университета путей сообщения.

Основные положения диссертационной работы были доложены на кафедре “Электроснабжение транспорта” Уральского государственного университета путей сообщения.

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 6 печатных работ. Материалы диссертации отражены в отчетах о НИР. Общий объем публикаций около 3 печатных листов, из которых автору принадлежит 2.5 печатных листа. Одна статья опубликована в издании «Транспорт Урала», входящем в Перечень изданий, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций, остальные статьи опубликованы в журнале «Электрика», сборниках научных трудов УрГУПС, Пермского государственного университета путей сообщения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, библиографического списка и семи приложений. Содержание изложено на 118 машинописных страницах, в том числе включает 13 таблиц и 31 рисунок, библиографический список содержит 73 наименования.

Автор выражает признательность научному руководителю д.т.н. Галкину Александру Геннадьевичу и профессору Ефимову Александру Васильевичу за конструктивные замечания и ценные советы, а также кафедре “Электроснабжение транспорта” за поддержку и создание условий для выполнения работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, отмечено научное и практическое значение работы.

Первая глава отведена анализу публикаций, касающихся эксплутационной надежности опор контактной сети, разрегулировок и отказов вследствие положения контактных проводов.

Большой вклад в изучение, разработку нормативов при проектировании, в анализ надежности опор контактной сети внесен такими учеными, как Баранов Е.А., Берг О.Я., Власов И.И., Галкин А.Г., Григорьев В.Л., Гуков А.И., Ефимов А.В., Крюков Е.П., Кудрявцев А.А, Кузнецов К.Б., Кондратьев В.Г., Маквардт К.Г., Михеев В.П., Подольский В.И., Поршнев Б.Г., Селедцов Э.П., Смердин А.Н., Фрайфельд А.В., Хромец Ю.К., Чекулаев В.Е., Чучев А.П., их учениками и другими учеными и специалистами.

Опорные конструкции в системе электроснабжения электрической железной дороги относятся к ответственным сооружениям. От их состояния во многом зависит безопасность движения поездов. В то же время они находятся в тяжелых эксплуатационных условиях. На них действуют переменные по величине и направлению механические нагрузки, зависящие от метеорологических условий, передаются колебания земляного полотна при динамических нагрузках подвижного состава.

Работниками Центрального научно-исследовательского института строительства (ЦНИИС), лаборатории опор контактной сети Санкт-Петербуржского университета путей сообщения, участков энергоснабжения железных дорог были проведены широкие исследования условий работы фундаментов и опор контактной сети. Установлено, что на опору действуют нагрузки двух видов: постоянные и временные. Постоянные нагрузки создаются весом проводов с арматурой и изоляторами, весом поддерживающих устройств, натяжениями от анкеровок проводов; временные – при действии ветра на опору и провода самой подвески контактной сети и при отложениях на проводах гололеда. Величины нагрузок достигают расчетных значений в чрезвычайно редких случаях. Чаще всего величина суммарной нагрузки не превышает половины расчетной.

Исследования характера влияния длительности действия нагрузки при расчете фундаментов опор контактной сети выполнены в ЦНИИСе под руководством к.т.н. Е. П. Крюкова. При этом рассмотрено соотношение между постоянной и временной нагрузками и влияние их на наклон опор.

В работе показано, что для опор, расположенных с внешней стороны кривой, в направлении «к пути» доля постоянной нагрузки увеличивается с уменьшением радиуса кривой и равна нулю при расположении опоры с внутренней стороны кривой. В направлении «от пути» доля постоянной нагрузки имеет максимальное значение при расположении опоры с внутренней стороны кривой и возрастает с уменьшением радиуса последней. В целом доля постоянной нагрузки при расчете опор в направлении к пути имеет большее значение, чем в направлении от пути, так как изгибающий момент от веса консолей и подвески всегда направлен в сторону пути.

В процессе исследования автором диссертации также было выявлено, что на кривых участках пути опоры контактной сети наиболее подвержены разрегулировке.

Для опор, расположенных на прямых участках пути, постоянная нагрузка дает изгибающий момент в сторону пути. При этом доля постоянной нагрузки растет с увеличением габарита опоры. В сторону “поля” эти опоры работают только на временную ветровую нагрузку, длительность действия которой при расчетной скорости ветра, равной максимальной из повторяющихся один раз в 10 лет, весьма мала. Между тем ветры с меньшими скоростями повторяются значительно чаще, и суммарное время их действия может быть очень велико.

Так, например, для переходной опоры, установленной с внутренней стороны кривой, где временная нагрузка составляет 0,4 суммарной, в течение года 10% времени усилия в опоре превышают 0,68 расчетной, 54% времени опора находится под нагрузкой, равной 0,62 расчетной, и 36% времени под нагрузкой, составляющей от 0,62 до 0,68 расчетной.

Автором было замечено, что на рассматриваемых участках Свердловской железной дороги скорость разрегулировки выше у переходных опор, чем у анкерных, так как они воспринимают нагрузку сразу от двух подвесок.

По данным Департамента электрификации и электроснабжения в период 2002-2006 гг. при увеличении перевозок на электротяге на 29,6% и росте производительности труда на 37% удельная повреждаемость контактной сети удерживается на уровне 0,74 0,77 отказов на 100 км развернутой длины контактной сети. В 2006 году при снижении общего количества отказов по вине хозяйства, в основном за счет уменьшения отказов в работе устройств электроснабжения СЦБ, не удалось снизить количество отказов контактной сети по сравнению с 2005 годом.

Отказы контактной сети стоят на втором месте после отказов в линии автоблокировки, и их количество продолжает расти.

В течение 2006 года парк опор контактной сети увеличился на 23,3 тыс. штук и по состоянию на 01.01.2007г. составляет 1,67 млн. опор, из них 1,54 млн. железобетонных и 0,124 млн. металлических опор.

Из-за отсутствия должного контроля на Октябрьской (Санкт-Петербург, Финляндская дистанция электроснабжения), Свердловской (Тюменская дистанция электроснабжения) и Куйбышевской (Ульяновская дистанция электроснабжения) железных дорогах допущены случаи потери несущей способности опор с нарушением габарита подвижного состава и угрозой безопасности движения поездов (рисунок 1).

Рисунок 1

Разрегулировка опоры контактной сети

На Свердловской дистанции электроснабжения ЭЧ-3 наиболее часто происходят отказы из-за поломки крышевого оборудования локомотива, обрыва и пережога контактных проводов. Причинами возникновения таких типов отказов является разрегулировка проводов контактной подвески. Существенное влияние на это могут оказывать отклонения опор от своей оси.

Отсюда следует вывод, что исследование процесса разрегулировки опор тоже весьма актуально. Необходимо разработать методику, которая позволит формировать сроки проведения необходимого управляющего воздействия, а также установить причины наклона опор контактной сети.

Во второй главе разработаны две модели: математическая модель разрегулировок положения опоры на основе марковского процесса, которая позволяет определять сроки проведения управляющих воздействий, и модель для определения угла наклона опор контактной сети на основе учета деформационных характеристик грунта.

Контроль положения опор контактной сети проводился ежеквартально в течение двух лет на перегонах и станциях Свердловской железной дороги. В результате были составлены гистограммы распределения углов наклона опор контактной сети от вертикали поперек (рисунок 2) и вдоль пути (рисунок 3).

  Гистограмма распределения-1

Рисунок 2 – Гистограмма распределения углов наклонов опор контактной сети поперек пути Примечание 1 угол наклона опоры принято измерять в процентах от ее длины; 2 отрицательное значение угла соответствует наклону в «поле», 3 положительное значение угла соответствует наклону в «путь».

  Гистограмма распределения-2

Рисунок 3 – Гистограмма распределения углов наклонов опор контактной сети вдоль пути Примечание 1 угол наклона опоры принято измерять в процентах от ее длины; 2 отрицательное значение угла соответствует наклону против движения поезда, положительное значение угла соответствует наклону в сторону движения поезда.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.