6-2017

Аннотации и ключевые слова


Анализ методических погрешностей аналого-цифрового преобразования скорости движения подвижного состава при формировании виртуальных каналов

Баранов Л.А., Евсеев Д.Г.

В статье приведен анализ статических и динамических методических погрешностей аналого-цифрового преобразования скорости движения подвижного состава с частотно-импульсными датчиками угловой скорости вращения колесной пары. Рассмотрен способ уменьшения статических погрешностей преобразования. Доказана возможность уменьшения динамических погрешностей аналого-цифрового преобразования скорости за счет введения виртуальных каналов преобразования. Получены аналитические выражения для расчета методических погрешностей аналого-цифрового преобразования при детерминированных и стохастических моделях входного сигнала. Использование виртуальных каналов в алгоритмах аналого-цифрового преобразования скорости позволяет находить компромисс между статическими и динамическими погрешностями, что обеспечивает эффективное функционирование трактов измерения скорости в системах управления, диагностики и обеспечения безопасности движения подвижного состава.

Ключевые слова: аналого-цифровое преобразование, скорость движения, частотно-импульсный модулятор, угловая скорость, статическая методическая погрешность, динамическая погрешность, модель сигнала, автокорреляционная функция сигнала, виртуальные каналы преобразования, уменьшение статистических и динамических погрешностей, расчет оценок погрешностей.


Управление частотой коммутации для регулирования температуры тяговых полупроводниковых приборов

Космодамианский А.С., Стрекалов Н.Н., Пугачев А.А.

Представлен краткий обзор способов охлаждения силовых полупроводниковых приборов тяговых преобразователей частоты. Отражены преимущества и недостатки применяемых технических и схемных решений, предложены рекомендации по их совершенствованию без значительных изменений конструктивных особенностей. Рассмотрены дополнительные варианты регулирования температуры по отношению к уже существующим на тяговом подвижном составе. Предложена система регулирования температуры, применяющая в качестве регулирующего воздействия частоту коммутации полупроводниковых ключей и работающая по отклонению от заданного среднего значения температуры. Представлены результаты моделирования в MATLAB.

Ключевые слова: преобразователь частоты, температура, система охлаждения, потери мощности, частота коммутации, моделирование.


Разработка сглаживающего реактора фильтр-устройства тяговой подстанции постоянного тока с замкнутым магнитным потоком

Бадёр М.П., Дожина Г.В., Лобынцев В.В., Дураков Д.Н., Динисилов А.С., Бурсук В.И.

В настоящее время на тяговых подстанциях сети электрифицированных железных дорог постоянного тока используются надежные, но при этом морально устаревшие сглаживающие реакторы типа РБФА-У. Указанные реакторы имеют открытое исполнение и характеризуются значительным уровнем потерь, достигающим нескольких сотен киловатт. Использование новых конструктивных решений, а также современных методов расчета позволяет разработать конструкцию сглаживающего реактора фильтр-устройства с полностью замкнутым магнитным потоком в бронестержневой радиально цилиндрической магнитной системе. В статье представлены предлагаемые конструктивные решения, использованные при разработке энергоэффективного сглаживающего реактора с ранее недостижимыми рабочими характеристиками при двукратном или трехкратном увеличении плотности энергии в единице объема.

Ключевые слова: сглаживающий реактор, тяговая подстанция.


Электрооборудование для высокоскоростных электропоездов перспективной системы электрической тяги

Иньков Ю.М., Глызин И.И.

В статье рассмотрены методы внедрения перспективной системы электрической тяги магистральных железных дорог в России. Для обеспечения бесперебойного и эффективного движения тяжеловесных грузовых и скоростных пассажирских поездов наиболее перспективной является система электрической тяги постоянного тока с напряжением в контактной сети 18-24 кВ. Задача создания контактной сети постоянного тока с повышенным напряжением и повышенной мощностью с существующей базой оборудования силовой электроники может быть решена просто. Создание энергоэффективных статических преобразователей электроэнергии для перспективного электрического подвижного состава на базе гибридных систем IGBT - модулей требует решения многочисленных теоретических и практических задач. Поскольку напряжение асинхронного тягового двигателя не может превышать 3,0 кВ, в статическом преобразователе должен быть установлен соответствующий трансформатор с повышенной частотой переменного напряжения. В статье рассматриваются возможные варианты реализации трансформаторов на высокую частоту переменного напряжения с сердечниками из пермаллоя, феррита и аморфной стали, а также показано, что использование магнитопровода из аморфной стали позволяет при величине переменного напряжения 11.0 - 11.5 кВ значительно сократить потери, связанные с гистерезисом и вихревыми токами в магнитном сердечнике трансформатора на частоте напряжения 1.0 - 1.5 кГц. Приведен пример использования такого трансформатора при питании от однофазного автономного инвертора напряжения.

Ключевые слова: система электрической тяги, феррит, пермаллой, аморфная сталь, магнитная система трансформатора, система тягового энергоснабжения, автономный инвертор напряжения, электропоезд, асинхронный тяговый двигатель, IGBT-модуль, пульсации магнитного потока.


Расчет мощности присоединения тяговых подстанций ОАО «РЖД» и метрополитенов

Гречишников В.А., Шаламай И.В., Власов С.П., Сорокина А.В., Куров Н.Д.

Расчет мощности присоединения тяговых подстанций является многоаспектным и сложным вопросом, сочетающим сложность определения множественной резкопеременной тяговой нагрузки, противоречивые требования СНиП, ПУЭ, ГОСТ, Рекомендаций и Постановлений правительства о правилах доступа к электрическим энергосетям, экономические предпочтения проектных и эксплуатирующих организаций, безопасность пассажиров, вероятностных характер аварийных и нештатных режимов работы системы тягового и внешнего электроснабжения. В статье представлен анализ различных подходов к определению мощности присоединения тяговых подстанций, даны рекомендации по их применению, рассмотрены недостатки ряда подходов. Полномасштабный анализ должен включать экономические расчеты различных вариантов, однако, во-первых, экономические последствия аварий, как и их масштаб, сложно спрогнозировать и оценить, а во-вторых, уже электротехнические расчеты показывают нецелесообразность снижения расходов на присоединение.

Ключевые слова: мощность присоединения, тяговая подстанция, анализ потребления, питающий центр.


Заземление металлических ограждений посадочных платформ на электрифицированных участках переменного тока

Косарев Б.И., Косарев И.А.

В статье предложены технические решения по заземлению металлических ограждений посадочных платформ на электрифицированных участках переменного тока. В основу предлагаемой системы заземления металлических ограждений посадочных платформ положены следующие принципы: создание эквипотенциальных зон в местах нахождения персонала; использование экранирующего эффекта металлических полос, позволяющих снизить до допустимых пределов наведенные в металлических ограждениях посадочных платформ напряжения, обусловленные магнитным влиянием токов в тяговой сети; применение с целью снижения наведенных напряжений естественных заземлителей, в частности фундаментов опор, на которых расположены освещение посадочных платформ, устройства видеонаблюдения и прочие устройства. Предложена методика расчета магнитного и гальванического влияний тяговых сетей на металлические сооружения, учитывающая распределенные по длине первичные параметры системы заземления металлических ограждений посадочных платформ железнодорожных путей. Разработана методика оценки условий электробезопасности при прикосновении человека к металлическим ограждениям, учитывающая случайный характер прикосновения пассажиров при их нахождении на платформах.

Ключевые слова: заземление, металлические ограждения посадочных платформ, электробезопасность, напряжения «Рельсы – земля», искусственный заземлитель, трос группового заземления.


О методологии многофакторного эксперимента в задачах исследования электротехнических устройств железнодорожного транспорта

Лисенков А.Н., Косарев А.Б.

В статье рассмотрены подходы к исследованию электротехнических устройств железнодорожного транспорта с использованием методов многофакторного эксперимента, позволяющих получать наиболее полную информацию о зависимости рабочих характеристик и показателей качества от определяющих их факторов, выявить наилучшие варианты проектирования таких устройств, обеспечивающих необходимое качество их функционирования в процессе эксплуатации. Предложены новая методика анализа результатов планов 2k при отсутствии повторных измерений выходных показателей (включая вычислительные эксперименты на основе теоретической модели объекта), а также удобные для практического использования планы второго порядка типа неполного факторного эксперимента 3k. Разработаны новые типы экономных ортогональных и квазиортогональных планов для решения типовых задач экспериментальных исследований, включая задачи робастного проектирования для получения изделий, рабочие характеристики и показатели качества которых устойчивы (робастны) к действию дестабилизирующих факторов. В качестве примера робастного проектирования электротехнических изделий на основе теоретической модели рассмотрена задача проектирования силового многофункционального вольтодобавочного трансформатора для повышения эффективности работы системы тягового электроснабжения переменного тока – снижения величины потерь электроэнергии в тяговой сети.

Ключевые слова: система тягового электроснабжения, силовой вольтодобавочный трансформатор, экономные многофакторные планы, аппроксимационные модели, робастное проектирование.


Исследование возможности применения генетических алгоритмов к решению задач планирования работы электроподвижного состава метрополитена

Сидоренко В.Г., Чжо Минг Аунг

Работа является продолжением серии публикаций на тему применения генетических алгоритмов к решению задачи организации технического обслуживания электроподвижного состава метрополитена. Авторами выполнена адаптация алгоритмов кроссинговера, реализуемых в рамках генетического алгоритма, к особенностям решаемой задачи. Исследованы возможность применения для решения задачи построения ГО различных типов кроссинговера и влияние параметров генетического алгоритма на полученные результаты. Представлены результаты решения задачи с использованием генетического алгоритма.

Ключевые слова: электроподвижной состав, техническое обслуживание, генетический алгоритм, оптимизация, планирование.


Оценка потенциала ветровой электроэнергетики для использования в системе тягового электроснабжения железных дорог

Шевлюгин М.В., Зеленская И.В., Жуматова А.

Приведен краткий анализ возможности использования ветровых источников энергии в системе тягового электроснабжения железных дорог. Представлены результаты экспериментальных исследований и статистической обработки данных по длительному мониторингу показателей силы ветра в Южном регионе Республики Казахстан. Разработан алгоритм формирования случайной зависимости значений параметров ветра по заранее определенным законам распределения с целью дальнейшего моделирования работы ветровых электроустановок в составе тяговых подстанций системы электроснабжения железных дорог. Описаны структурная схема ветровых тяговых подстанций и возможные режимы ее работы. Получены зависимости распределения величины скорости ветра, соответствующие нормально-логарифмическому закону распределения, и длительности порывов ветра, соответствующие нормальному закону распределения, а также зависимости кинетической энергии ветра с пересчетом на электроэнергетический потенциал ветровых электроустановок. Представлен интерфейс программы для оценки показателей работы конкретных типов ветровых электрогенераторов при конкретных параметрах ветровой нагрузки.

Ключевые слова: ветровая энергия, ветровые электроустановки, тяговые подстанции переменного тока, система тягового электроснабжения железных дорог.


Информационно-диагностическая система контроля технического состояния инфраструктуры и подвижного состава метрополитена

Алексеев В.М.

В статье рассматриваются вопросы построения систем диагностики для подвижного состава совместно с инфраструктурой устройств метрополитенов. Представлено обоснование применения протоколов обмена в системах диагностики со встроенными алгоритмами защиты, обладающих большей функциональностью, направленных на построение диалоговых обменов информацией между обслуживающим персоналом и системой диагностики. Рассмотрены вопросы измерения с применением моделей ЦОС и построения моделей диагностики с применением методов самоорганизации, в частности метода группового учета аргументов. В заключении сделан вывод о том, что СТД позволяет повысить технико-эксплуатационные характеристики устройств подвижного состава и инфраструктуры, достичь более высокого социально-экономического эффекта.

Ключевые слова: диагностика, параметр, модель измерения, модель самоорганизации, решающая функция.