Повышение эффективности эксплуатации электроподвижного состава за счет управления нажатием в контакте системы токосъема тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Ермачков Глеб Романович

• Ермачков Глеб Романович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Ермачков Глеб Романович

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИИ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЗА СЧЕТ УПРАВЛЕНИЯ НАЖАТИЕМ В КОНТАКТЕ СИСТЕМЫ ТОКОСЪЕМА

1.1 Факторы, влияющие на изнашивание токосъемных элементов

1.1.1 Влияние конструктивных факторов на изнашивание токосъемных элементов

1.1.2 Влияние материаловедческих факторов на изнашивание токосъемных элементов

1.1.3 Влияние эксплуатационных факторов на изнашивание токосъемных элементов

1.2 Анализ существующих систем управления нажатием в контакте системы токосъема

1.3 Выводы по разделу и постановка задач исследования

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПРИВОДЕ ТОКОПРИЕМНИКА НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ТОКОСЪЕМА

2.1 Выбор математического аппарата для исследования влияния давления в приводе токоприемника на износ токосъемных элементов

2.2 Разработка математической модели износа токосъемных элементов полоза токоприемника

2.2.1 Исследование закономерностей изнашивания токосъемных элементов системы токосъема в лабораторных условиях

2.2.2 Исследования влияния давления в приводе и высоты подъема токоприемника на статическое нажатие

2.2.3 Экспериментальное определение исходных данных для расчета износа токосъемных элементов на магистральных участках железных дорог

2.3 Анализ существующих методов моделирования контактного нажатия в системе токосъема

2.4 Обоснование факторов, учитываемых при моделировании взаимодействия

токоприемника с подвеской контактной сети

2.4.1 Корреляционный анализ контактного нажатия и влияющих на него факторов

2.5 Особенности выбора архитектуры предлагаемой математической модели для учета мгновенных значений нажатия в контакте

2.5.1 Настройка параметров архитектуры имитационной модели

2.5.2 Подготовка расчетной модели, на основе нелинейной авторегрессии для моделирования контактного нажатия

2.5.3 Анализ результатов моделирования контактного нажатия в системе токосъема

2.6 Разработка программного обеспечения для оценки влияния давления в приводе токоприемника на износ контактных элементов

2.7 Выводы

3 ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО СРЕДНЕГО КОНТАКТНОГО НАЖАТИЯ НА СКОРОСТНОМ УЧАСТКЕ МОСКВА-САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

3.1 Разработка алгоритма определения оптимального среднего контактного нажатия на заданном участке обращения электроподвижного состава

3.2 Теоретические исследования системы программного регулирования давления в приводе токоприемника

3.2.1 Проверка на математической модели работоспособности системы программного регулирования давления в приводе токоприемника

3.2.2 Определение закона регулирования давления в пневматическом приводе токоприемника

3.3 Методика повышения работоспособности токосъемных элементов за счет регулирования давления в приводе токоприемника

3.4 Выводы

4 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА И СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ТОКОПРИЕМНИКА

4.1 Описание и принцип действия устройства программного управления приводом токоприемника

4.2 Особенности предлагаемых элементов устройства программного регулирования давления в пневмоприводе

4.3 Экспериментальные исследования разработанного устройства

4.4 Оценка экономической эффективности от внедрения устройства программного регулирования

4.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программа исследования влияния давления в приводе на

статическое нажатие токоприемника

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Программа испытаний устройства программного

регулирования давления в пневмоприводе токоприемника

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Оптимальные значения среднего нажатия для участка Санкт-

Петербург-Москва

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для

ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Патенты РФ на полезные модели

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ЭПС - электроподвижной состав; ПКС - подвеска контактной сети; ТП - токоприемник электроподвижного состава;

ТЭ - токосъемные (контактные) элементы (вставки, пластины) полоза токоприемника;

САР - система автоматического регулирования;

СПР - система программного регулирования;

УПР - устройство программного регулирования;

РКЭ - резинокордный элемент;

ЭПР - электропневматический распределитель;

БУ - блок управления;

БП - блок памяти;

ДН - датчик нажатия;

ДИ - датчик искрения;

ЛЗ - линия задержки;

ИНС - искусственная нейронная сеть;

ЛМ (LM) - модификация значений весов и смещений в соответствии с алгоритмом оптимизации Левенберга-Маркарта;

БР (BR) - модификация значений весов и смещений в соответствии с процедурой байесовской регуляризации;

БФГС (BFG) - квазиньютоновский итерационный метод численной оптимизации основанный на алгоритме BFGS (Broyden - Fletcher - Goldfarb - Shanno algorithm); ГСМ (GDX) - модификация значений весов и смещений по методу градиентного спуска с учетом моментов и с применением адаптивного обучения; ГСА (GDA) - модификация значений весов и смещений по методу градиентного спуска с применением адаптивного обучения;

СГФР (CGF) - модификация значений весов и смещений в соответствии с методом обратного распространения на основе связанных градиентов Флетчера-Ривса;

УОР (RP) - модификация значений весов и смещений в соответствии с алгоритмом упругого обратного распространения;

ОМС (OSS) - модификация значений весов и смещений в соответствии с одноступенчатым методом секущих;

СГПБ (CGB) - модификация значений весов и смещений в соответствии с методом обратного распространения на основе связанных градиентов с повторениями Пауэлла-Била;

СГПР (CGP) - модификация значений весов и смещений в соответствии с методом обратного распространения на основе связанных градиентов Полака-Рибира; ПО - программное обеспечение для ЭВМ «Программа для моделирования контактного нажатия с помощью нелинейной авторегрессионной нейронной сети с экзогенными входами»;

КСиЛЭП - контактная сеть и линии электропередачи;

ОмГУПС - Омский государственный университет путей сообщения.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Ркт - контактное нажатие полоза токоприемника на контактный провод, Н;

Рср - среднее значение контактного нажатия, Н;

Ропт - оптимальное среднее значение контактного нажатия, Н;

Рстат - сила, создаваемая токоприемником во время стоянки электроподвижного

состава, Н;

Раэро - увеличение силы контактного нажатия в результате аэродинамических воздействий на токоприемник, Н;

^дин - составляющая силы контактного нажатия, возникающая в результате динамического взаимодействия токоприемника с подвеской контактной сети, Н; рт - модельное значение контактного нажатия, Н; а - среднеквадратическое отклонение;

о> - среднеквадратическое отклонение контактного нажатия, Н;

р - давление в пневмоприводе токоприемника, МПа;

П - эластичность контактного провода, мм/Н;

АН - отжатие цепной подвески в вертикальной плоскости, мм;

Нпр - высотное положение контактных проводов без нажатия, мм;

Нр - высотное положение контактных проводов под действием вертикальной силы,

направленной вверх, мм;

ЯТП - высота подъема токоприемника от уровня сложенного положения, мм; г - смещение контактного провода в плане пути у опор контактной сети относительно оси токоприёмника, мм; d - значение расстояния от пройденной опоры, м; V - скорость электроподвижного состава, км/ч; I - электрический ток, А;

г - порядковый номер точки на пути, в которой проводят измерение мгновенного значения;

п - количество отсчетов рассматриваемого фрагмента данных;

ЛЬ - сдвиг одного сигнала относительно другого (в отсчетах); Тпс - период протекания сигналов рассматриваемых переменных, с; R - значение коэффициента корреляции;

^£тах - максимальный сдвиг одного сигнала относительно другого (в отсчетах); хт - вектор, транспонированный к х; t - дискретное время, с; g - размерность входного пространства; q - размерность пространства состояний; p - размерность выходного пространства;

- синаптический вес синапса j, принадлежащего нейрону ^ j=1, 2, ..., q; Ьк - внешнее смещение, применяемое к нейрону к,

Фк (■)- некоторая функция активации нейрона к,

V] - индуцированное локальное поле или активационный потенциал нейрона j;

ик(Ь) - комбинация входных воздействий к нейрону к,

х(Ь) - вектор выходных сигналов скрытого слоя размерности qx1;

Ш - матрица синаптических весов;

- матрица синаптических весов, связанная с входами. Источником входов является I слой, адресатом является q слой;

LWqг■ - матрица синаптических весов связей между слоями. Источником входов является I слой, адресатом является q слой;

С - матрица синаптических весов, характеризующих выходной слой; ук(£) - выход системы в момент времени t нейрона к;

- g-мерное Евклидовое пространство; МБЕ - среднеквадратическая ошибка, Н2;

М£Етт - минимальное значение среднеквадратичной ошибки, Н2; М^Едоп - допустимое значение среднеквадратичной ошибки, Н2; £ - ошибка моделирования;

ё - средняя относительная ошибка моделирования. j - мгновенные значения износа, мм3/км; ] - суммарный износ, мм3/км;

l - длина участка, м; жкс - жесткость ПКС в точке контакта; гкс - коэффициент вязкого трения в ПКС; тп - масса полоза;

ткс - приведенная масса контактного провода;

wn - сила сухого трения полоза;

жп - жесткость пружина полоза;

тр - приведенная масса системы подвижных рам;

wp - сила сухого трения в системе подвижных рам;

гр - коэффициент вязкого трения в системе подвижных рам;

Уосн - отклонение основания токоприемника в вертикальном направлении;

ур - высотное положение рамы токоприемника относительно базовой плоскости;

уп - высотное положение полоза относительно базовой плоскости;

укс0 - высотное положение контактного провода относительно базовой плоскости

при отсутствии токоприемника;

t1T3 - средний срок службы токосъемных элементов до применения устройства, сут.; t2i3 - средний срок службы токосъемных элементов после применения устройства, сут. ;

Ь - срок эксплуатации предлагаемой методики, лет. ;

NTK - расчетное количество токоприемников, шт. ;

Стэ - цена одного токосъемного элемента, руб.;

пТЭ - количество токосъемных элементов на одном полозе, шт.;

tn - начальный год расчетного периода;

tk - конечный год расчетного периода;

Rt - стоимостная оценка результатов в t-й год, руб.;

К0 - инвестиционные затраты, руб.

10

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности эксплуатации электроподвижного состава за счет управления нажатием в контакте системы токосъема»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В соответствии с долгосрочной программой развития ОАО «РЖД» до 2025 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 19 марта 2019 года №466-р, одним из приоритетных направлений развития транспортной системы нашей страны является расширение сети высокоскоростных магистралей и развитие скоростного движения. С повышением скоростей движения увеличиваются динамические и аэродинамические нагрузки на электроподвижной состав, увеличивается отрицательное влияние дефектов регулировки и отклонений параметров подвески контактной сети на токосъём.

По данным, полученным из отчетов дирекций по энергообеспечению и дирекции тяги ОАО «РЖД», число повреждений токоприемников и устройств контактной сети из года в год остается высоким. Одна из причин увеличения числа отказов электроподвижного состава - снижение качества взаимодействия токоприемников и контактных подвесок при повышении скоростей движения. В период с 2010 по 2019 годы основная доля повреждений токоприемников современных конструкций приходилась на токосъемные элементы - более 50 % от общего количества повреждений.

Токосъемные элементы имеют значительно меньший ресурс по сравнению с остальными узлами электроподвижного состава, который резко снижается при неблагоприятных условиях эксплуатации. Вместо номинального пробега (25 тыс. км на токоприемниках тяжелого типа, 60 тыс. км на токоприемниках легкого типа) может потребоваться замена через 15 и даже через 5 тыс. км.

В условиях увеличения межремонтных пробегов электровозов, определенных Стратегией развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 г., утвержденной распоряжением Правительства РФ от 17.06.2008 №877-р, а также с учетом необходимости повышения эффективности эксплуатации локомотивов, указанной в распоряжении ОАО «РЖД» № 2020р от 11.08.2015 «Оптимизированная система технического обслуживания и ремонта локомотивов»,

повышение пробега токосъемных элементов токоприемников позволит сократить потребность в техническом обслуживании электроподвижного состава в интервалы между ремонтами.

Нужно отметить также, что основная доля повреждений устройств контактной сети в период с 2010 по 2019 годы приходилась на контактные провода и струны - около 35 % от общего количества повреждений. Это объясняется тем, что нарушения работоспособности системы токосъема происходят в результате механических и электрических процессов, протекающих в скользящем контакте. На токосъем оказывает влияние множество факторов, одним из важнейших является нажатие в контакте.

В соответствии с современными отраслевыми, государственными и международными стандартами в области токосъема, регулирование нажатия токоприемника осуществляется в депо, с помощью изменения статической характеристики, либо с помощью аэродинамических элементов, которые повышают вертикальную силу в зависимости от скорости движения. Учитывая высокую сложность и недостаточную эффективность изменения нажатия данными способами, его устанавливают в широком диапазоне (90-130 Н для токоприемников тяжелого типа и 70-110 Н для токоприемников легкого типа). Такие способы не позволяют учитывать особенности участка обращения электроподвижного состава и режимы его движения.

Таким образом, повышение работоспособности токоприемников электроподвижного состава, увеличение пробега токосъемных элементов за счет совершенствования технологии регулирования нажатия в контакте, в том числе посредством изменения давления в пневматических контурах системы управления токоприемника по условию наименьшего износа токосъемных элементов, является актуальной задачей при развитии скоростного и высокоскоростного железнодорожного движения.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-технических работ Омского государственного университета путей сообщения (темы НИР № г. р. 01950004638; № г. р. АААА-А18-118112690011-1).

Степень разработанности темы диссертации. Теоретическая и методологическая основа диссертации в части исследований работы системы токосъема базируется на работах известных отечественных и зарубежных ученых: Б А. Аржанникова, А. Т. Буркова, И. А. Беляева, В. А. Вологина, И. И. Власова, А. Г. Галкина, А. С. Голубкова, А. В. Ефимова, Д. А. Ефимова, Ю. И. Жаркова,

E. В. Кудряшова, Ю. Е. Купцова, Б. Н. Лобова, К. Г. Марквардта, Г. П. Маслова, А. Н. Митрофанова, В. П. Михеева, В. Н. Ли, О. А. Сидорова, А. Н. Смердина, Ю. Г. Семенова, А. В. Плакса, Н. В. Мироноса, В. М. Павлова, А. А. Ковалева, А. В. Паранина, В. Н. Финиченко, А. Е. Чепурко, И. Е. Черткова, J. Ambrosio,

F. Barón, Y. Chen, B. Fink, F. Kiessling, A. Schmieder, H. Tessun, T. Usuda, G. Wang, F. W. Young, F. P. Bowden, C. Wagner, L. Zhigang, Y. Song, Y. Han, H. Wang, J. Zhang, Z. Han и других специалистов.

Этими авторами разработаны способы и методы повышения работоспособности токоприемников электроподвижного состава. Созданы основные модели взаимодействия токоприемников и контактной сети, получены закономерности изнашивания токосъемных элементов. Вместе с тем, в существующих подходах в недостаточной мере учтена роль регулирования нажатия токоприемника с учетом условий эксплуатации и параметров ПКС. Особенно актуальной эта возможность становится при увеличении скоростей движения.

Для повышения показателей работоспособности электроподвижного состава необходимо разработать новые технические и технологические решения, направленные на снижение износа токосъемных элементов. Для проверки эффективности предложенных разработок, требуется усовершенствовать методы теоретических и экспериментальных исследований.

Целью диссертационной работы является улучшение эксплуатационных показателей электроподвижного состава за счет повышения работоспособности токосъемных элементов токоприемников.

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

выполнить исследование влияния конструктивных, материаловедческих, эксплуатационных факторов и конструкции системы управления статическим нажатием токоприемника на интенсивность износа токосъемных элементов токоприемника электроподвижного состава;

усовершенствовать математическую модель влияния давления в приводе токоприемника на показатели качества токосъема;

разработать алгоритм определения требуемого нажатия в контакте для обеспечения наибольшего срока службы токосъемных элементов при движении электроподвижного состава по заданному участку обращения;

усовершенствовать устройство и способ управления приводом токоприемника для реализации расчетных режимов нажатия;

выполнить экспериментальную проверку работоспособности и эффективности предлагаемых технических и технологических решений.

Объект исследования - электроподвижной состав и устройства электроснабжения.

Область исследования - улучшение эксплуатационных показателей подвижного состава и устройств электроснабжения.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: усовершенствована математическая модель влияния давления в приводе токоприемника на показатели качества токосъема, отличающаяся тем, что в ней учитываются мгновенные значения нажатия в контакте и координаты электроподвижного состава на заданном участке обращения;

разработан алгоритм определения требуемого нажатия в контакте на заданном участке обращения электроподвижного состава по критерию наибольшего пробега токосъемных элементов, отличающийся тем, что для расчета локальных экстремумов поверхности износа используется метод стохастического градиентного спуска, с ограничением минимума ошибки пределом точности измерения;

усовершенствована методика экспериментальных исследований для оценки эффективности применения предлагаемых решений, отличающаяся контролем изменения давления в пневматическом контуре системы управления токоприемника.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Усовершенствованная математическая модель влияния давления в приводе токоприемника на показатели качества токосъема позволяет учесть неравножесткость контактной сети по длине перегона, направление движения с скорость электроподвижного состава при разработке токоприемников новых серий;

Предложенный алгоритм определения требуемого нажатия в контакте при эксплуатации электроподвижного состава на заданном участке обращения, с учетом параметров подвески контактной сети и эксплуатационных режимов, позволяет обоснованно изменить характеристику статического нажатия для снижения износа контактных проводов и токосъемных элементов токоприемников;

Усовершенствованное устройство и способ управления приводом токоприемника для реализации расчетных режимов нажатия приведут к увеличению срока службы токосъемных элементов токоприемника электроподвижного состава за счет снижения их износа, а также позволят повысить эффективность эксплуатации при различных параметрах подвески контактной сети, повышении скоростей движения и токовых нагрузок;

Разработанное программное обеспечение и схемные решения использованы при создании перспективного токоприемника ТП-400 электроподвижного состава для высоких скоростей движения;

Усовершенствованная методика экспериментальных исследований для оценки эффективности применения предлагаемых технических решений способствует сокращению времени исследовательских испытаний при разработке новых конструкций токоприемников и систем их управления.

Методология и методы исследования. При решении поставленных задач теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе теории

взаимодействия токоприемников и контактной сети, методов планирования эксперимента, математической статистики, математического моделирования. Использовались численные методы аппроксимации и сглаживания экспериментальных данных, эмпирическое и нейросетевое моделирование, метод микрометрических измерений.

Для проведения расчетов и анализа математических зависимостей применялись лицензионные программные продукты: электронные таблицы Microsoft Excel и пакет прикладных программ MATLAB.

Основные положения, выносимые на защиту:

методика повышения срока службы токосъемных элементов за счет регулирования давления в приводе токоприемника;

математическая модель определения показателей качества токосъема в зависимости от тягового тока и скорости движения с учетом мгновенных значений нажатия в контакте и координат электроподвижного состава на заданном участке обращения;

алгоритм определения требуемого нажатия в контакте по критерию наибольшего пробега токосъемных элементов на заданном участке обращения;

методика экспериментальных исследований для оценки эффективности применения предлагаемого технического решения.

Реализация результатов работы.

Программное обеспечение и схемные решения системы управления подъемно-опускающего механизма токоприемника внедрены в АО «Селена Электротранспорт» при разработке технической документации для новых моделей токоприемников электроподвижного состава. Фактическое использование результатов диссертационной работы подтверждено актом внедрения.

Степень достоверности научных положений и результатов диссертационной работы подтверждена экспериментальными исследованиями, практической реализацией и основана на использованных положениях теории планирования эксперимента, математической статистики и математического моделирования. Адекватность предложенных решений подтверждена достаточно

высокой степенью согласования теоретических результатов расчета с экспериментальными данными и практическими результатами (расхождение составляет не более 10 %).

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Повышение энергетической эффективности наземных транспортных систем» (Омск. 2016), на десятой и четырнадцатой научно-практических конференциях «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2016, 2020), на международной молодежной научно-практической конференции «Фундаментальные основы, теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (Новочеркасск, 2017), на четвертой и шестой всероссийских научно-технических конференциях с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (Омск, 2017 и 2019), на международной научно-практической конференции «Инновационные технологии на транспорте: образование, наука, практика» (Алматы, 2018), на всероссийской научно-техническая конференция с международным участием «Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте» (Омск, 2018), на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» (Омск, 2018), на десятом международном симпозиуме «ЕНхаш 10.0» (Омск, 2019), на расширенном заседании кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа (Омск, 2020).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 14 научных работ, в том числе три научные статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, один патент РФ на полезную модель и одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы из 138 наименований и содержит 175 страниц текста, включая 70 рисунков и 16 таблиц.

1 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЗА СЧЕТ УПРАВЛЕНИЯ НАЖАТИЕМ В

КОНТАКТЕ СИСТЕМЫ ТОКОСЪЕМА

Важнейшим элементом анализа, направленного на безопасность движения поездов в локомотивном комплексе ОАО «РЖД» - выявление ненадежно функционирующих деталей или узлов электровоза. Отказ деталей (узлов) приводит к длительной задержке железнодорожного состава на станции или межстанционном участке, что приводит к следованию ЭПС до ближайшего сервисного локомотивного депо для ремонта [1].

Токоприемник - тяговый электрический аппарат ЭПС, предназначенный для приема электроэнергии от контактных проводов ПКС. Показатели эффективности ТП должны отражать качество токосъема (ТП железнодорожного ЭПС). Качество токосъема - характеристика процессов взаимодействия ТП с контактным проводом и передачи тока через точки взаимодействия [2]. Качественный токосъем характеризуется надежностью, экономичностью и экологичностью.

Под надежностью следует понимать свойство объекта выполнять свои функции в заданный промежуток времени в условиях ремонта, технического обслуживания и транспортировки [3]. Надежность включает в себя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость объектов исследования. Экономичность определяется минимальным износом ТЭ и контактных проводов, безаварийностью ТП и контактной сети, длительностью межремонтных интервалов [4]. Экологичность токосъема характеризуется объемом выбросов продуктов износа, радио- и телепомехами, шумовыми воздействиями в процессе движения ЭПС. Таким образом, наиболее объективным критерием оценки работоспособности системы токосъема является величина износа ТЭ.

Качественная и надёжная работа электрического контакта между ТЭ и контактным проводом возможна только при устойчивом механическом соприкосновении контактирующих элементов. Поэтому основой надёжного, экономичного и экологичного токосъёма должно быть, прежде всего, обеспечение

надлежащего контакта. Нарушения контакта приводят к различным нежелательным явлениям. Кратковременные отрывы, возникающие в жёстких точках, являются причиной усиленного электрического износа ТЭ и провода. Нарушения контакта длительностью более 100 мс, которые зачастую носят периодический характер, не только усиливают износ, но и могут быть причиной отжигов, пережогов контактных проводов и разрушения ПКС.

Параметры и характеристики ТП с учетом условий эксплуатации регламентированы в отраслевых, государственных и международных стандартах, таких как:

- ГОСТ 32204-2013 «Токоприемники железнодорожного электроподвижного состава. Общие технические условия» [5];

- ГОСТ 9219-88 «Аппараты электрические тяговые. Общие технические условия» [6];

- 1ЕС 60494-1-2013 «Применение на железных дорогах, подвижной состав, токоприемники, характеристики и способы их определения» [7];

- Р 668 «Технические требования к токоприемникам электроподвижного состава для скоростей движения до 250 км/ч» [8].

Существующие параметры ТП, отражающие качество токосъёма (приведены в [5, 2, 9, 10]):

- допустимый длительный ток;

- конструкционная скорость движения;

- продольная жёсткость [5];

- поперечная жёсткость [5];

- приведенная масса [5];

- частотная характеристика;

- аэродинамическая характеристика [5];

- уровень аэродинамического шума.

Эффективная эксплуатация ТП, особенно при повышении скоростей движения, заключается в уменьшении затрат на их обслуживание и ремонт. С ростом скоростей движения усиливается влияние внешних климатических и

эксплуатационных факторов на динамику ЭПС. Незначительные отклонения параметров регулировки ПКС от оптимальных значений могут сократить срок службы оборудования ЭПС.

Для оценки жизненного цикла ТП аккумулируются данные по интенсивностям отказов и времени восстановления отдельных узлов ЭПС в системах «КАСАНТ» и «УРРАН» [11, 12, 13]. В качестве программного обеспечения для сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга может быть использована БСАБА-система [14]. Согласно данным, полученным из отчетов проектно-конструкторских бюро, сервисных локомотивных депо, статистических данных ООО «ЛокоТех-Сервис» (Октябрьской, Западно-Сибирской и Московской дирекциях тяги) за 2010-2019 годы [15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24], четверть всех отказов электровозов приходится на ТП (рисунок 1.1, а), при этом значительное число отказов ТП (рисунок 1.1, б) связано с повреждениями и неисправностями ТЭ, которые наглядно отражают последствия некачественного токосъёма. Из чего следует заключить, что значительная часть отказов электровозов (12.7 %) связана с ТЭ.

I Приборы безопасности I Электронное оборудование

6%

5% 1% 3%

Вспомогательное оборудование Человеческий фактор

I Тяговые двигатели

I Механическое оборудование Токоприемники

Прочая электрическая аппаратура

а)

б)

Рисунок 1.1 - Распределение отказов деталей и узлов электровозов (а),

токоприемников (б)

Надежность ТЭ оценивается вероятностью безотказной работы за время в течение которого происходит процесс его износа до предельной высоты. В случае, когда высота ТЭ становится меньше, чем предельная высота, возникает отказ. При

этом наиболее интенсивное изнашивание проявляется на участках, электрифицированных по системе постоянного тока [25], протяженность которых составляет приблизительно одну треть всех электрифицированных железных дорог во всем мире [26]. В РФ протяженность железных дорог постоянного тока составляет 47% от общего числа электрифицированных железных дорог [26]. Помимо вида тягового тока значительное влияние на жизненный цикл ТЭ оказывает расширение сети высокоскоростных магистралей и развитие скоростного движения в РФ [27, 28, 29].

На основании вышеизложенного сделан вывод, что ТЭ является невосстанавливаемым, но в то же время одним из основных элементов работы ЭПС, временная неработоспособность которой может вызвать задержку поездов и, как следствие, незапланированные расходы. Кроме того, неравномерно изношенные ТЭ повышают разброс Ркт, увеличивая тем самым вероятность отказа других узлов ТП и ПКС.

Таким образом, для повышения работоспособности системы токосъема, необходимо выполнить анализ влияющих факторов на изнашивание ТЭ и, как следствие, их пробег и на его основе выявить резервы повышения показателей эффективности эксплуатации ЭПС.

Изнашивание представляет собой процесс постепенного изменения размеров объекта вследствие трения, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и остаточной деформации тела [30]. Износ есть результат изнашивания, определяемый в единицах длины, объема или массы.

Средняя интенсивность изнашивания ТЭ может быть рассчитана по формуле:

1.1 Факторы, влияющие на изнашивание токосъемных элементов

(1.1)

¿=1

где п - объем выборки при проведении испытаний. Время безотказной работы ? составляет:

^ (1.2)

22

к-кп ]

где к - высота новой ТЭ,

кпр - предельная высота износа ТЭ.

Процесс взаимодействия ТЭ с контактным проводом сопровождается скользящим взаимодействием между ними. В скользящих контактах один из элементов снимает электрический ток, перемещаясь по другому. Контакты этого вида различаются значениями тока и напряжения, на которые они рассчитаны, скоростью перемещения, формой контактных поверхностей, условиями внешней среды и видами используемых материалов.

Токосъем больших токов обеспечивает пара скользящего контакта, состоящая из контактного провода и ТЭ, установленных на полозах ТП (наземный электрический транспорт, транспорт шахт и рудников) или из контактного рельса и ТЭ в виде башмака (метрополитен).

Скользящие контакты работают в различных условиях. Особенно сложными являются условия работы скользящего контакта электрического наземного транспорта: широкий диапазон температур окружающей среды, осадки в виде дождя и снега, отложения льда и изморози, загазованность окружающей атмосферы и т. д. Скользящий контакт между полозом ТП и контактным проводом (рисунок 1.2) является наиболее уязвимой точкой в системе «ТП-ПКС», особенно в условиях повышения скоростей движения ЭПС.

Основные факторы, воздействующие на износ ТЭ, представлены на рисунке 1.3. Для оценки изнашивания все факторы можно подразделить на три группы: конструктивные (профиль сечения провода, число ТЭ на полозе, тип подвески, тип арматуры подвески), металловедческие (материал контактов, вид смазки) и эксплуатационные (скорость скольжения, силы, действующие на контакты, ток, влияние внешней среды).

Рисунок 1.2 - Схема системы «ТП-ПКС»

Рисунок 1.3 - Факторы, влияющие на изнашивание ТЭ

Большинство факторов из представленных групп взаимосвязаны между собой. Так, выбор вида смазки и материала контактов влияет на интенсивность изнашивания при различных значениях силы протекающего тока. Конструктивные особенности ТП взаимосвязаны со скоростью движения ЭПС. Обобщение фактов, оказывающих влияние на работоспособность скользящего контакта, позволяет обосновать предпосылки выбора материала для его компонентов, а также их конструктивного исполнения.

1.1.1 Влияние конструктивных факторов на изнашивание токосъемных элементов

От выбора конструктивного исполнения узлов ПКС и ЭПС зависит эффективность их дальнейшей эксплуатации и жизненного цикла. Исследованиям в данной области посвящены множество работ [30, 31, 32, 33, 34]. Совершенствования ПКС направлены на обеспечение равномерной эластичности провода в пролетах, устранение на нем жесткие точки, т. е. уменьшение массы арматуры. При этом основным требованием, при внесении конструктивных изменений, является сохранение надежности и безопасности функционирования на протяжении всего жизненного цикла.

Конструктивное исполнение узлов ТП также оказывает влияние на динамику его взаимодействия с ПКС и, как следствие, на наибольший пробег ТЭ. Снизить электрическую эрозию контактного провода и ТЭ можно, уменьшив приведенную массу полоза. Этого можно добиться, применив ТЭ из материалов с небольшим удельным весом и более легкую конструкцию полоза. На рисунке 1.4 представлено конструктивное исполнение узлов ТП АХ 023 Ви LТ.

Рисунок 1.4 - Структура ТП АХ 023 BU LT: 1 - опора ТП; 2 - рама; 3 - нижняя

рама; 4 - нижний шток; 5 - верхняя рама; 6 - привод; 7 - ось с каретками; 8 -выравнивающий шток; 9 - демпфер; 10 - клапан АДД; 11 - гибкие шунты (не показаны); 12 - полоз в сборе; 13 - распорная шайба; 14 - клапан MED

В исследовании [25] доказано, что уменьшение ширины контактной части ТЭ вызывает увеличение плотности снимаемых токов, в результате чего допустимая токовая нагрузка на ТЭ снижается в 1.2-1.3 раза. Данная особенность отражается в габаритах ТЭ в зависимости от вида тягового тока (рисунок 1.5).

а б

Рисунок 1.5 - Габариты графитовой металлизированной угольной вставки ЯИ85М8 для системы переменного тока (а), для системы постоянного тока (б)

Изменение площади сечения контактного провода также влияет на способность ТЭ снимать ток.

1.1.2 Влияние материаловедческих факторов на изнашивание токосъемных

элементов

Следующим основным этапом после выбора конструктивного исполнения является определение материалов, отвечающих основным требованиям эксплуатации. Значительное число исследований в данной области направлены на устранение повреждений и недостатков медных контактных проводов и ТЭ с целью повышения свойств электроконтактных материалов, прочности, износо- и термостойкости деталей сильноточного контакта [34, 35, 30].

Увеличение прочности и износостойкости ТЭ достигается путем увеличения связующего в составе токопроводящего материала. Материал токосъемной части должен соответствовать требованиям, указанным в [35]. По материалу токосъемной части ТЭ различают:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ермачков Глеб Романович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Буйносов, А.П. Организация эксплуатации, обслуживания и ремонта газотурбовозов TTlh / А.П. Буйносов, И.С. Цихалевский, С.И.Лаптев // Вестник УрГУПС. 2018. № 3 (39). С. 41-55.

2. ГОСТ 32793 - 2014 Токосъем токоприемником железнодорожного электроподвижного состава. Номенклатура показателей качества и методы их определения . - М.: Стандартинформ, 2015. - 20 с.

3. Проников, А. С. Основы надежности и долговечности машин /

A. С. Проников. М.: Изд-во стандартов, 1969. 160 с.

4. Михеев, В. П. Экономические основы выбора параметров токоприемников и контактных подвесок, обеспечивающих качественное токоснимание / В. П. Михеев // Повышение качества токоснимания при высоких скоростях движения и в условиях БАМа: Межвуз. темат, сб. науч. тр. ОмИИТ. -Омск, 1980. - С. 3 - 8.

5. ГОСТ 32204-2013 Токоприемники железнодорожного электроподвижного состава. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2014. - 24 с.

6. ГОСТ 9219-88 «Аппараты электрические тяговые. Общие технические условия». - М.: Издательство стандартов, 1988.

7. Pantographs for mainline vehicles, IEC 60494-1. (Railway applications -Rolling stock - Pantographs - Characteristics and tests, International Standard IEC 60494-1). International Standard, 2013; 58 p.

8. Р 668 Технические требования к токоприемникам электроподвижного состава для скоростей движения до 250 км/ч. - Варшава: ОСЖД, 2016. - 14 с.

9. Михеев, В. П. Взаимодействие токоприемников с контактными подвесками, выраженными распределенными параметрами / В. П. Михеев,

B. И. Себелев, Э. Р. Абдулин // Межвуз. сб. науч. тр. ОмГАПС. - Омск, 1998. -

C. 40 - 43.

10. Михеев, В. П. Контактные сети и линии электропередачи / В. П. Михеев. - М.: Маршрут, 2003. - 416 с.

11. BS EN 50126-1 (1999), "Railway application - the specification and demonstration of RAMS - Part 1: Basic requirements and generic process", British standard.

12. Ковалев, А.А. Применение методологии УРРАН для определение целесообразности продления срока службы несущего троса контактной подвески /Наука и транспорт. Модернизация железнодорожного транспорта. С. Петербург. №2 (6). 2013. С.24-28.

13. Гапанович, В. А. Система УРРАН. Универсальный инструмент поддержки принятия решения// Железнодорожный транспорт .№10, -2012. -с. 16-22.

14. Ермачков, Г. Р. Системы сбора, обработки и архивирования данных для контактной сети / Г. Р. Ермачков, А. Н. Смердин // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: материалы, научной конференции, посвященной Дню российской науки, (8 февраля 2016 г.) / Омский государственный университет путей сообщения. - Омск : ОмГУПС, 2016. - С. 264-268.

15. Буйносов, А. П. Анализ технического состояния пассажирских электровозов постоянного тока ЭП2К / А. П. Буйносов, С. Н. Антропов // Научно-технический вестник Поволжья. 2018. № 11. С. 94-97. ISSN 2079-5920.

16. Буйносов, А. П. Анализ основных причин отказов тяговых передач электровозов / А. П. Буйносов, Е. С. Юдт, А. Т. Шарапов // Научно-технический вестник Поволжья. 2020. № 3. С. 14-17. ISSN 2079-5920.

17. Ефремова, И. А. Определение основных отказов и неисправностей в работе хозяйства электрификации и электроснабжения на железной дороге с разработкой мероприятий по их снижению / И. А. Ефремова О. Н. Козменков // Вестник транспорта Поволжья /, - Самара. 2018. - № 4 (70). -С. 19-25.

18. Орленко, А. И. Система комплексной диагностики тягового двигателя электровоза / А. И. Орленко, М. Н. Петров, О. А. Терегулов, А. В. Данько // Безопасность и живучесть технических систем: материалы и доклады: в 3-х т., Т-2. - 2015. - С. 113-118.

19. Волчек, Т. В. Возникновение трансформаторной ЭДС в секциях якоря тягового электродвигателя электровоза переменного тока в режимах полного и ослабленного поля и пути ее снижения / Т. В. Волчек, О. В. Мельниченко,

A. О. Линьков, С. Г. Шрамко //, Вестник ростовского государственного университета путей сообщения / - Ростов-на-Дону. 2020. - № 1 (77). -С. 41-48.

20. Юдт, Е. С. Способ повышение надежности тяговых редукторов электровозов / Е. С. Юдт, А. П. Буйносов // Научно-технический вестник Поволжья. 2020. № 2. С. 27-30. ISSN 2079-5920.

21. Нефедьева, Е. В. Качество услуг локомотивного сервисного депо / Е. В. Нефедьева // Наука сегодня: реальность и перспективы: материалы международной научно-практической конференции / г. Вологда, 27 февраля 2019 г. - Вологда: ООО «Маркер», 2019. С.65-67.

22. Андрончев, И. К. К вопросу повышения качества процессов обслуживания и ремонта тягового подвижного состава / И. К. Андрончев,

B. В. Ляшенко // Вестник транспорта Поволжья / - Самара. 2019. - №2 3 (75). -С. 7-12.

23. Смердин, А. Н. Совершенствование системы токосъема магистральных электрических железных дорог в условиях высокоскоростного и тяжеловесного движения: дис. ... докт. тех. наук: 05.22.07 / Смердин Александр Николаевич. -Омск, 2019. - 600 с.

24. Буйносов, А. П. Способ оценки технического состояния токоприемника электровоза / А. П. Буйносов, К. Г. Шумаков / Научно-технический вестник Поволжья. 2019. № 9. С. 15-18.

25. Collina A., Melzi S., Effect of contact strip-contact wire interaction on current transfer at high sliding speed in the mid-high frequency range, in: 5th International Conference on Tribology AITC-AIT 2006, Parma, Italy, September 20-22, 2006.

26. Harries, K.: Jane's World Railways 2009-2010. Издательство Jane's Information Group, London, 2011.

27. Программа организации скоростного и высокоскоростного железнодорожного сообщения в Российской Федерации [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.rzd.ru/static/public/ru?STRUCTURE_ID=5098.

28. Распоряжение Правительства РФ от 17.06.2008 N 877-р "О Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года".

29. Распоряжение Правительства РФ от 19.03.2019 № 466р "О Долгосрочной программе развития ОАО "РЖД" до 2025 года".

30. Чичинадзе, А. В. Трение, износ и смазка / А. В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. 576 с.

31. Ермолин, Н. П. Надежность электрических машин [Текст] / Н. П. Ермолин, И. Л. Жирихин. - Л.: Энергия, 1976. 248 с.

32. Усов, В. В. Металловедение электрических контактов [Текст] / В. В. Усов. - М.: Госэнергоиздат, 1963. 208 с.

33. Хрущов, М. М. Абразивное изнашивание / М. М. Хрущов, М. А. Бабичев // М.: Наука, 1970. 252 с.

34. Проников, А. С. Методы расчета машин на износ. - В кн.: Расчетные методы оценки трения и износа. Брянск. Приокское кн. изд-во, 1975. С. 48 - 97.

35. ГОСТ 32680-2014 Токосъемные элементы контактные токоприемников электроподвижного состава. Общие технические условия. Стандартинформ. - М, 2015. 16 с.

36. D.H. He, R. Manory, H. Sinkis, A sliding wear tester for overhead wires and current collectors in light rail systems, Wear 239 (2000) 10-20.

37. Гершман, И. С. Токосъемные вставки для токоприемников ж/д транспорта / И. С. Гершман, Н. В. Миронос, М. А. Мельник // Вестник ВНИИЖТ. - 2012. - № 4. - С. 10-13.

38. Павлов, В. М. Исследования токовой нагрузочной способности токоприемника магистрального электроподвижного состава / В. М. Павлов, О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, В. В. Томилов, А. С. Голубков, Д. В. Тартынский // Вестник ВЭлНИИ. - 2015. -№ 4. - С. 19 - 24.

39. Берент, В. Я. Материалы и свойства электрических контактов в устройствах железнодорожного транспорта / В. Я. Берент; Всероссийский науч.-исслед. ин-т ж.-д. трансп. - Москва : Интекст, 2005. - 408 с.

40. Чепурко, А. Е. Повышение качества токосъема при высоких скоростях движения путем обеспечения рациональной аэродинамической характеристики токоприемника электроподвижного состава [Текст]: Дис... канд. техн. наук: 05.22.07 / Чепурко Алексей Евгеньевич. - Омск, 2015. - 178 с.

41. H. Zhao, G.C. Barber, J. Liu, Friction and wear in high speed sliding with and without electrical current, Wear 249 (2001) 409-414.

42. Liu Z, Jonsson PA, Stichel S, et al. Implications of the operation of multiple pantographs on the soft catenary systems in Sweden. Proc Inst Mech Eng Part F J Rail Rapid Transit. 2016;230:971-983.

43. G.X. Chen, H. J. Yang, W. H. Zhang, X. Wang, S.D. Zhang, and Z.R. Zhou, "Experimental study on arc ablation occurring in a contact strip rubbing against a contact wire electrical current", Tribology Int., vol. 61, no. 5, pp. 88-94, 2013.

44. Song Y, Liu Z, Wang H, et al. Nonlinear analysis of wind-induced vibration of highspeed railway catenary and its influence on pantograph-catenary interaction. Veh Syst Dyn. 2016; 723-747.

45. Ецков, Т. А. Асимметричный токоприёмник с улучшенными динамическими показателями: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01 / Ецков Тимофей Александрович. - Новочеркасск, 2018. - 307 с.

46. Ермачков, Г. Р. Определение оптимального среднего контактного нажатия токоприемника в системе токосъема с помощью алгоритмов машинного обучения / Г. Р. Ермачков, А. С. Голубков, А. Н. Смердин // Приборы и методы измерений, контроля качества и, диагностики в промышленности и на транспорте: Материалы III всероссийской научно-технической конференции с международным участием / Омский государственный университет путей сообщения. - Омск: ОмГУПС, 2018. С. 231-236.

47. Купцов, Ю. Е. Беседы о токосъеме, его надежности, экономичности и о путях совершенствования / Ю. Е. Купцов. - М.: Модерн - А, 2001. - 256 с.

48. Барынкин, В. Е. Применение программного пакета ANSYS при решении контактных задач / В. Е. Барынкин, А.С. Лисицын, Д.Г. Громаковский, И.Д. Ибатуллин / Международная науч.-практич. школа-конференция «Славянтрибо-7а» [Материалы. В 3 т.: т.3], / Под общ. ред. В. Ф. Безъязычного, В. Ю. Замятина. - Рыбинск: РГАТА, 2006. С.214-215.

49. Артемов, И. И. Моделирование изнашивания и прогнозирование ресурса трибосистем: Монография / И.И. Артемов, В.Я. Савицкий, С.А. Сорокин. - Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2004. - 374 с.

50. Ибатуллин, И.Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев: монография / И.Д. Ибатуллин. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. - 387 с.

51. Archard, J. F. The Wear of Metals under Unlubricated Conditions / J. F. Archard, W. Hirst // Proceedings of the Royal Society, 1956. Рр. 397 - 410.

52. Саидова А.В., Орлова А.М. Уточнение параметров модели износа Арчарда для вычисления износа колес грузовых вагонов с осевой нагрузкой Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2017;76(4):202-208.

53. Holm E. Application Physic / E. Holm, R. Holm. 1949. 319 p.

54. Holm R. Electric contacts / R. Holm. Stockholm: Gebers, 1946. 350 p.

55. Holm R. Electrical Contacts. [Text] / R. Holm. - Stockholm. H. Gerber. 1946.

56. Смердин, А. Н. Анализ экологической нагрузки от системы токосъема электрифицированного транспорта / А. Н. Смердин, А. Е. Чепурко // Транспорт Урала. - 2018. - № 1 (56). - С. 69 - 74.

57. Михеев, В. П. Новый способ прогнозирования износа / В. П. Михеев, О. А. Сидоров // Локомотив. М., 2003. № 8. С. 41 - 42.

58. G. Diana, R. Manigrasso, B. Pizzigoni, A. Collina, A laboratory test bench for the investigation of tribology and current collection quality of pantograph-catenary systems, in: 2000 AIMETA International Tribology Conference, L'Aquila, Italy, 2000.

59. Ступаков, С. А. Моделирование износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / С. А. Ступаков, В. М. Филиппов // Известия Транссиба. 2011. № 3 (7). С. 43 - 52.

60. Шенк, Х. Теория инженерного эксперимента / Перевод с английского Е. Г. Коваленко. Под ред. чл.-корр. АН РФ Н. П. Бусленко / Х. Шенк. М.: Мир, 1972. 381 с.

61. Задорина, Н. А. Обработка экспериментальных данных на ЭВМ: учебное пособие / Н. А. Задорина. - Рыбинск: РГАТА, 2009. - 100 с.

62. Румшиский, Л. З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л. З. Румшиский. М.: Наука, 1971. 192 с.

63. Гриб, В. В. Лабораторные испытания материалов на трение и износ /

B. В. Гриб, Г. Е. Лазарев. М.: Наука, 1968. 141 с.

64. Сидоров, О. А. Прогнозирование износа контактных пар устройств токосъема монорельсового электрического транспорта / О. А. Сидоров,

C. А. Ступаков, В. М. Филиппов // Известия вузов. Электромеханика. 2011. № 5. С. 76-80.

65. Исследование токовой нагрузочной способности токоприемника магистрального электроподвижного состава / О. А. Сидоров, В. М. Павлов и др. // Вестник ВНИИЖТа / М., 2015. № 4. С. 19 - 24.

66. Чучуева, И. А. Модель прогнозирования временных рядов по выборке максимального подобия: дис. ... кан. техн. наук: 05.13.18 / Чучуева Ирина Александровна. - М., 2012. - 154 с.

67. John D'Errico (2020). polyfitn (https://www.mathworks.com/matlabcentral/ fileexchange/34765-polyfitn), MATLAB Central File Exchange. Retrieved April 19, 2020.

68. ГОСТ Р 8.736 - 2011 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. - М.: Стандартинформ, 2013. - 24 с.

69. Ефимов, А. В. Методика расчета цепных подвесок с учетом конечного числа струн / А. В. Ефимов, А. Г. Галкин // Сб. науч. тр. УрГАПС. - Екатеринбург, 1996. - С. 85 - 88.

70. Скоростной испытательный полигон Белореченская - Майкоп (СКЖД) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vmizhtm/mdex.php?id=145.

71. Испытания системы токосъема на перегоне Лихославль-Калашниково Октябрьской железной дороги/Н. В. Миронос //Вестник ВНИИЖТ. 2008. № 1. С. 31 -34.

72. Смердин, А. Н. Автоматизированная система диагностики состояния токоприемников электроподвижного состава на основе видеоизмерительного комплекса / А. Н. Смердин, А. С. Голубков, С. Н. Найден // Известия Транссиба, -2012. - № 2. - С. 103 - 109.

73. Сидоров, О. А. Применение акселерометров при испытаниях токоприемников / О. А. Сидоров, В. М. Павлов, А. Н. Смердин, А. С. Голубков // Транспорт Урала. - 2015. - № 3 (46). С. 105 - 108.

74. Ермачков, Г. Р. Совершенствование методики определения точного местоположения дефекта на контактной сети при диагностике / Г. Р. Ермачков, С. Н. Смердин // Повышение энергетической эффективности наземных транспортных систем : материалы второй, международной научно-практической конференции (8 декабря 2016 г.) / Омский государственный университет путей сообщения. - Омск : ОмГУПС, 2016. - С. 171-180.

75. Св - во об официальной регистрации программы для ЭВМ 2008612518 (РФ). Программа статистической и аналитической обработки экспериментальных данных / Сидоров О. А., Смердин А. Н., Голубков А. С., Заренков С. В., Кутькин А. Н. (РФ) - 2008611461. Заявл. 07.04.2008; Опубл. 21.05.2008.

76. Кудряшов, Е. В. Совершенствование механических расчетов контактных подвесок на основе статических конечноэлементных моделей: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Кудряшов Евгений Владимирович. - СПб., 2010. - 187 с.

77. Ларькин, И. В. Система автоматического регулирования силы контактного нажатия токоприемника / И. В. Ларькин, М. Г. Шумейко // Теоретические знания - в практические дела (с международным участием): Сб. науч., статей XI Всероссийской научно - инновационной конференции аспирантов,

студентов и молодых ученых / Филиал ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» в г. Омске. - Омск, 2010. - Ч. 2. - С. 191 - 194.

78. Nibler, H. Dynamishes verhalten von fahreitung und Stromabnehmer bei eleltrishen hauptbahen / H. Nibler // Elektrische Bahnen. - 1950. - № 10. - С. 8-13.

79. Марквардт, К. Г. Контактная сеть. Учебник для вузов ж.-д. транс. / К. Г. Марквардт. - М.: Транспорт, 1994. - 335 с.

80. Фуджии, С. Динамика токоприемника / С. Фуджии, Н. Сибата // Материалы VII Японского национального прогресса по прикладной механике. -1957. -С. 43-47.

81. Плакс, А. В. Исследование взаимодействия токоприемника и контактной сети при высоких скоростях движения / А. В. Плакс // Труды ЛИИЖТ. - 1959. - № 167. - С. 18 - 25.

82. Плакс, А. В. Математическое моделирование колебаний контактной подвески и токосъемников электрического подвижного состава / А. В. Плакс // Известия высших учебных заведений. - 1966. - № 3. - С. 251 - 259.

83. Паскуччи, Л. Колебания контактной подвески электрифицированных железных дорог при высоких скоростях движения. // «Ежемес. был. Междунар. ассоциации ж.-д. конгрессов». 1969, № 2, С. 44-54.

84. Почаевец, Э. С. Выбор оптимальных параметров контактных подвесок с учетом случайных факторов // Вестник Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта, 1974. № 1. С. 16- 19.

85. Фрайфельд, А. В. Проектирование контактной сети / А. В. Фрайфельд, Г. Н. Брод. - 3- е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1991. - 335 с.

86. Фрайфельд, А. В. Применение ЭВМ для исследований токосъема при высоких скоростях движения / А. В. Фрайфельд, В. А. Вологин, М. М. Ерофеева, Г. П. Уманская / III Вестник Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта. М., 1972. № 1. С. 69.

87. Жарков, В.Т. Об учете эластичности верхнего узла при расчетах на ЭЦВМ траектории полоза токоприемника / В.Т. Жарков, В.П. Михеев // Науч. тр. Омского ин-та инж. ж.-д. транспорта. - Омск, 1970. - Т. 104. - Ч. 2. - С. 54 - 58.

88. Павлов, В. М. Исследование статических характеристик контактных подвесок, применяемых на экспериментальных участках скоростного полигона Санкт - Петербург - Москва / В. М. Павлов, А. Н. Смердин, С. В. Заренков, А. Т. Тибилов // В сборнике: Токосъем и тяговое электроснабжение при высокоскоростном движении на постоянном токе. М., 2010. - С. 94 - 108.

89. Финиченко, В. Н. Совершенствование токоприемников для скоростных и тяжеловесных поездов: дис. ... канд. тех. наук: 05.22.07 / Финиченко Василий Николаевич. - Омск, 2008. - 150 с.

90. Дербилов, Е. М. Особенности имитационного моделирования взаимодействия токоприемников и контактных подвесок на сопряжениях / Е. М. Дербилов // Известия Транссиба. -2011.- №4(8). С. 10-16.

91. Галкин, А. Г. Теория и методы расчетов процессов проектирования и технического обслуживания контактной сети: дис. ... д - ра техн. наук: 05.22.07 / Галкин Александр Геннадьевич. - Екатеринбург, 2002. - 370 с.

92. Михеев, В. П. Расчет движения токоприемника во время переходных режимов подъема и опускания / В. П. Михеев, А. Н. Горбань, В. М. Павлов // Энергоснабжение электрических железных дорог: Науч. тр. ОмИИТ. - Омск, 1974. - Т. 162. - С. 76 - 86.

93. Паранин, А. В. Моделирование чистого контакта между контактным проводом и токосъемной пластиной в статике методом конечным элементом / А. В. Паранин, А. В. Ефимов, Д. В. Ефимов // Научно-технический журнал Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. 2014. № 1 (17). С. 57 - 67.

94. Кудряшов, Е. В. Информационное сопровождение жизненного цикла контактной сети на основе конечно-элементной математической модели / Е. В. Кудряшов // Токосъем и тяговое электроснабжение при высокоскоростном движении на постоянном токе: сб. науч, трудов ОАО «ВНИИЖТ». М.: Интекст, 2010. С. 52 - 66.

95. Голубков, А. С. Совершенствование методики исследования волновых процессов в контактной подвеске на основе конечно - элементной модели /

А. С. Голубков, А. Н. Смердин, В. А. Жданов // Известия Транссиба. - 2011. - № 1. - С. 30 - 37.

96. Голубков, А. С. Совершенствование методов и аппаратных средств определения рациональных параметров скоростных контактных подвесок: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Голубков Антон Сергеевич. - Омск, 2009. - 148 с.

97. Ефимов, Д. А. Совершенствование токоприемников на основе моделирования их взаимодействия с контактными подвесками: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Ефимов Денис Александрович. - Екатеринбург, 2015. - 162 с.

98. Авотин, Е. В. Численное моделирование динамики токоприемника при взаимодействии с контактной подвеской / Е. В. Авотин, Н. В. Миронос, И. Н. Титух, П. Г. Тюрнин //Вестник ВНИИЖТ. - 2008. - №3. - С. 42- 45.

99. Y. Song, Z. Liu, H. Wang, X. Lu, J. Zhang, Nonlinear modelling of highspeed catenary based on analytical expressions of cable and truss elements, Veh. Syst. Dyn. 53 (10) (2015) 1455-1479.

100. Совершенствование токоприемников на основе моделирования их взаимодействия с контактными подвесками: диссертация кандидата технических наук: 05.22.07 / Ефимов Денис Александрович; УрГУПС. -Екатеринбург, 2015.-162 с.

101. Сидоров, О. А. Расчет интегральных показателей качества токосъема с помощью ассоциативных экспертных нейронных сетей / О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, В. А. Жданов // Известия Транссиба. - 2011. - № 7. - С. 33 - 43.

102. Zabidi A, Tahir N M, Yassin I M, Rizman Z I. The performance of binary artificial bee colony (BABC) in structure selection of polynomial NARX and NARMAX models. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology,, 2017, 7(2):373-379.

103. Мещеряков, В. А. Предпосылки получения статистически достоверных данных в ходе имитационного моделирования токосъема / В. А. Мещеряков, А. Н. Смердин, А. С. Голубков / Вестник ВЭлНИИ. - 2013. - № 2 (66). - С. 104 - 121.

104. Применение нейронных сетей при моделировании системы токосъема на электрических железных дорогах [Текст] / Г. Р. Ермачков, А. С. Голубков и др.

// Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2018. - № 1 (33). - С. 69 - 79.

105. Sturgess H. A. The choice of classic intervals, J. Am. Statist. Assoc., 1926. Vol 47.

106. Саймон Хайкин Нейронные сети полный курс, Вильямс 2008г., 1104 стр.

107. Swingler K. Applying neural networks: a practical guide / Morgan Kaufman, San Francisco, 1996, 303 p.

108. Костина Л.Н., Гареева Г.А. Нейронные сети в задачах прогнозирования временных рядов//Инновационная наука. 2015. № 6. С. 70-73.

109. List of Neural Network Toolbox functions. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/neuralnetwork/book2/index.php.

110. Kayri M. Predictive Abilities of Bayesian Regularization and LevenbergMarquardt Algorithms in Artificial Neural Networks: A Comparative Empirical Study on Social Data. Math. Comput. Appl. 2016, 21, 20.

111. Ермачков, Г. Р. Применение нейронных сетей для моделирования взаимодействия контактной подвески и токоприемника [Текст] / Г. Р. Ермачков, А. Н. Смердин, А. С. Голубков / Материалы XLII междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные технологии на транспорте: образование, наука, практика» / Казахская академия транспорта и коммуникаций имени М. Тынышпаева. - Алматы. 2018. С. 66 - 72.

112. Бурков, А. Т. Совершенствование методики прогнозирования показателей системы токосъема при увеличении скоростей движения [Текст] / А. Т. Бурков, Г. Р. Ермачков, А. В. Рыжков // Известия Транссиба / Омский гос. унт путей сообщения. - Омск. - 2018. - № 3 (35). - С. 91-100.

113. Ермачков, Г. Р. Повышение эффективности систем автоматического регулирования нажатия токоприемников для высоких скоростей движения (тезисы доклада научной конференции) / Г. Р. Ермачков, А. С. Голубков, С. Н. Смердин // Тезисы Десятого международного симпозиума «Eltrans 10.0» В 2 частях. Ч 1. / Петербургский гос. ун-т путей сообщения. СПб, 2019. С. 49 - 50.

114. Голубков, А. С. Применение нейросетевых моделей для прогнозирования статистических показателей взаимодействия токоприемников и контактной сети / А. С. Голубков, В. А. Мещеряков, А. Н. Смердин // Электрификация и развитие инфраструктуры энергообеспечения тяги поездов скоростного и высокоскоростного железнодорожного транспорта: тезисы докладов Седьмого Международного симпозиума «Элтранс - 2013». - СПб., 2013. - С. 34 - 35.

115. Заенцев, И. В. «Нейронные сети: основные модели», 1999.

116. Голубков, А. С. Применение байесовских сетей для совершенствования систем диагностики устройств электроснабжения железных дорог / А. С. Голубков, А. Н. Смердин, Г. Р. Ермачков, А. В. Рыжков// Фундаментальные основы, теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы 18-ой Междунар. науч. - практ. конф. Новочеркасск: Лик, - 2017. С. 173 - 182.

117. Св-во об официальной регистрации программы для ЭВМ 2018665208 (РФ). Программа для моделирования контактного нажатия с помощью нелинейной авторегрессионной нейронной сети с экзогенными входами / Ермачков Г. Р., Смердин А. Н., Голубков А. С. (РФ) - 2018665208. Заявл. 06.11.2018; Опубл. 03.12.2018.

118. Руководство по эксплуатации электровоза ЭП20. Руководство по эксплуатации. - ООО "ТРТранс". - Новочеркасск, 2012.

119. Голубков, А. С. Увеличение ресурса токосъемных устройств за счет выбора рациональных сочетаний участковой скорости электроподвижного состава и параметров системы токосъема [Текст] / А. С. Голубков,, Г. Р. Ермачков,

A. Н. Митрофанов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. -Омск. - 2018. - № 4 (36). - С. 2-9.

120. Дьяконов, В.П. «Математические пакеты расширения МАТЬАВ»/

B. П. Дьяконов, В. В. Круглов.-СПб, 2001.

121. Сидоров, О. А. Токоприемник, оснащенный системой автоматического регулирования нажатия / О. А. Сидоров, А. Е. Аркашев, И. В. Ларькин // Транспорт-2009: Труды науч.-практ. конф. / Ростовский гос. ун-т путей сообщения. - Ростов-на-Дону, 2009. - Ч. 3., - С. 278 - 280.

122. Павлов, В. М. Совершенствование токоприемников электроподвижного состава / В. М. Павлов, В. Н. Финиченко // Научн.-техн. журнал «Известия Транссиба». - Омск: Изд-во Омского гос. ун-та путей сообщения, 2010. - №1(1). - С. 32-38.

123. Вологин, В. А. Взаимодействие токоприемников и контактной сети. М.: Интекст, 2006. 256 с.

124. Тимошенко, С.П. Колебания в инженерном деле. М: Наука, 1967 - 444 с.

125. Проект КС-200-06-К Схемные и конструктивные решения узлов контактной сети постоянного тока для скоростей движения до 200 км/ч. - СПБ.: ЗАО «УКС», 2009.

126. Невский экспресс [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Невский_экспресс.

127. Ермачков, Г. Р. Повышение эффективности эксплуатации токоприемни-ков электроподвижного состава за счет программного регулирования давления в пневмосистеме / Г. Р. Ермачков // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. Издательский Дом «Панорама». Москва, - 2020. - № 5. - С. 56 - 63.

128. Пат. на полезную модель 196660 (РФ), МПК B60L 5/00. Устройство регулирования нажатия токоприемника на контактный провод / Сидоров О. А., Ермачков Г. Р., Смердин А. Н., Голубков А. С.

129. Пат. на полезную модель 105862 (РФ), МПК B60L 5/28. Токоприемник электроподвижного состава / Сидоров О. А., Аркашев А. Е., Ларькин И. В., Сосновский С. Ю.

130. Ермачков, Г. Р. Повышение эффективности эксплуатации токоприемников электроподвижного состава за счет совершенствования системы автоматического регулирования / Г. Р. Ермачков, А. Н. Смердин, А. С. Голубков, С. Н. Смердин //, Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава: Материалы V всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2019. С. 121-127.

131. ОСЖД Р625 Система измерения параметров взаимодействия контактной подвески и токоприёмника, 9 ноября 2006 г.

132. Ермачков, Г. Р. Совершенствование автономных систем диагностики и мониторинга состояния контактной сети (тезисы доклада научной конференции) / Г. Р. Ермачков, А. С. Голубков, Е. А. Бутенко // Тезисы, Десятого международного симпозиума «ЕИташ 10.0» В 2 частях. Ч 1. / Петербургский гос. ун-т путей сообщения. СПб, 2019. С. 47 - 49.

133. Разработка автономного комплекса мониторинга и диагностики системы токосъема: отчет о НИР / Смердин А. Н., Голубков А. С., Рыжков А. В., Ермачков Г. Р. - Омск: ОмГУПС, 2019. - 222 с.

134. Св-во об официальной регистрации программы для ЭВМ 2019619507 (РФ). Программный комплекс блока диагностики состояния контактной сети /, Ермачков Г. Р., Смердин А. Н., Голубков А. С. (РФ) - 2019618346. Заявл. 09.07.2019; Опубл. 18.07.2019.

135. Указ Президента Российской Федерации от 19.04.2017 г. № 176 «О Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года».

136. Подсорин, В. А. Экономическая оценка инвестиций: методические указания по дисциплине «Экономическая оценка инвестиций». / В. А. Подсорин. -М.: МИИТ, 2010. - 148 с.

137. Шкурина, Л. В. Экономическая оценка эффективности инвестиций на железнодорожном транспорте / Л. В. Шкурина, С. С. Козлова. М.: РГОТУПС, 2000. 74с.

138. База актуальных вакансий и резюме [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://zarplata.ru.

Программа

исследования влияния давления в приводе на статическое нажатие токоприемника

1 Общие положения

1.1 Настоящая программа применяется для проведения исследований влияния давления в пневматическом приводе на статическое нажатие токоприемника.

1.2 Объектом испытаний является токоприемник АХ 023 Ви ЬТ (далее по тексту - устройство).

1.3 Цель испытаний - получение зависимости статического нажатия от давления в пневматическом приводе и высоты подъема токоприемника.

2 Общие требования к условиям, обеспечению и проведению испытаний

2.1 Испытания должны проводиться в лаборатории «КС и ЛЭП» кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа по адресу: Карла Маркса просп., 35, Омск, Омская обл., 644046.

2.2 Ток в контактном проводе - отсутствует.

2.3 Условия испытаний:

- температура окружающего воздуха, °С: от плюс 10 до плюс 40;

- атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.): от 84,0 до 106,7 (от 630 до 800);

- относительная влажность воздуха, %: от 1 до 80;

2.4 Средства измерений, применяемые при испытаниях, должны быть поверены в соответствии с требованиями «Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке», утв. Приказом Министерства промышленности и торговли РФ от 02 июля 2015 г. № 1815.

2.5 Испытательное оборудование должно быть аттестовано в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.568-2017.

2.6 Специалисты, участвующие в испытаниях, должны иметь группу по электробезопасности не ниже III для работы в электроустановках напряжением до 1000 В.

2.7 Все участники испытаний перед началом испытаний должны пройти инструктаж по охране труда согласно ГОСТ 12.0.004-2015.

2.8 Условиями прекращения испытаний являются:

- выполнение программы испытаний;

- появление отказов оборудования или выявленного брака оборудования, делающих невозможным проведение испытаний.

3 Требования безопасности

3.1 Все работы по подготовке и проведению испытаний должны проводиться под непосредственным руководством и контролем ответственного исполнителя испытаний с соблюдением требований производственной санитарии, правил и инструкций по охране труда и технике безопасности в промышленности и на железнодорожном транспорте.

3.2 К проведению испытаний должен допускаться специально обученный персонал, имеющий практические навыки работы с испытательным оборудованием и средствами измерений.

3.3 Применяемые во время подготовки и проведения испытаний средства измерений, вспомогательное оборудование и инструмент должны обеспечивать безопасность обслуживания и использования, удовлетворять требованиям ГОСТ 12.2.003-91.

4 Определяемые показатели и перечень средств испытаний

4.1 Перечень показателей, определяемых в ходе проведения испытаний:

- статическое нажатие токоприемника;

- высоты подъема токоприемника от сложенного положения;

- давление в пневматическом приводе токоприемника.

4.2 Погрешность применяемых средств измерений должна соответствовать требованиям ГОСТ 32204-2013.

4.3 Перечень средств испытаний

Перечень средств испытаний и оборудования приведен в таблице А.1.

Таблица А.1 - Средства испытаний и оборудование

Наименование определяемых характеристик Наименование, тип испытательного оборудования и средств испытаний, метрологические характеристики

Статическое нажатие токоприемника Датчик весоизмерительный тензорезисторный типа S beam, H3-C3-50kg-3B-D41. Преобразователь напряжения измерительный (АЦП) типа E14-140-M, 16/32, 14 бит, максимальная частота преобразования - 200 кГц, входные диапазоны: ±10 В; ±2,5 В; ±0,6 В; ±0,15 В

Давление в пневматическом приводе токоприемника Встроенный манометр испытательного стенда

Высотное положение токоприемника Рулетка измерительная, 5m, класс точности 2

Примечание - при испытаниях могут быть использованы другие средства измерений с аналогичными метрологическими характеристиками и другое оборудование с аналогичными техническими характеристиками.

5 Порядок проведения испытаний

5.1 К полозу токоприемника прикрепляется один конец тросика, в который врезан динамометр, а другой конец тросика прикрепляется к неподвижному элементу конструкции на основании токоприемника.

Испытания включают в себя следующие этапы:

1. Определение уровней (не менее 3) и интервалов варьирования значений давления в пневмоприводе и высоты подъема токоприемника;

2. Определение значений статического нажатия токоприемника в соответствии с уровнями давления в пневмоприводе и высоты подъема токоприемника.

6 Отчетность

6.1 Специалистами кафедры «ЭЖТ» ОмГУПС формируются протокол испытаний, в которых должно быть выражение, описывающее зависимость давления в пневматическом приводе от статического нажатия токоприемника либо основания, делающие невозможным проведение испытаний.

Программа

испытаний устройства программного регулирования давления в пневмоприводе

токоприемника

1 Общие положения

1.1 Настоящая программа применяется для проведения испытаний устройства программного регулирования (УПР) давления в пневмоприводе токоприемника.

1.2 Объектом испытаний является УПР давления в пневмоприводе токоприемника.

1.3 Цель испытаний - получение переходных процессов УПР давления в пневмоприводе токоприемника, а также оценка влияния УПР давления на качество токосъема.

1.4 Устройство, проходящее испытания в условиях лаборатории ОмГУПСа, подвергается испытаниям при изменении скорости движения и силы тока в контакте.

2 Общие требования к условиям, обеспечению и проведению испытаний

2.1 Испытания должны проводиться в лаборатории «КС и ЛЭП» кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа по адресу: Карла Маркса просп., 35, Омск, Омская обл., 644046.

2.2 Род тока в контактном проводе - постоянный.

2.3 Условия испытаний:

- температура окружающего воздуха, °С: от минус 35 до плюс 60;

- атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.): от 84,0 до 106,7 (от 630 до 800);

- относительная влажность воздуха, %: от 1 до 80;

2.4 Средства измерений, применяемые при испытаниях, должны быть поверены в соответствии с требованиями «Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке»,

утв. Приказом Министерства промышленности и торговли РФ от 02 июля 2015 г. № 1815.

2.5 Испытательное оборудование должно быть аттестовано в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.568-2017.

2.6 Специалисты, участвующие в испытаниях, должны иметь группу по электробезопасности не ниже III для работы в электроустановках напряжением до 1000 В.

2.7 Все участники испытаний перед началом испытаний должны пройти инструктаж по охране труда согласно ГОСТ 12.0.004-2015.

2.8 Условиями прекращения испытаний являются:

- выполнение программы испытаний;

- появление отказов оборудования или выявленного брака оборудования, делающих невозможным проведение испытаний.

3 Требования безопасности

3.1 Все работы по подготовке и проведению испытаний должны проводиться под непосредственным руководством и контролем ответственного исполнителя испытаний с соблюдением требований производственной санитарии, правил и инструкций по охране труда и технике безопасности в промышленности и на железнодорожном транспорте.

3.2 К проведению испытаний должен допускаться специально обученный персонал, имеющий практические навыки работы с испытательным оборудованием и средствами измерений.

3.3 Применяемые во время подготовки и проведения испытаний средства измерений, вспомогательное оборудование и инструмент должны обеспечивать безопасность обслуживания и использования, удовлетворять требованиям ГОСТ 12.2.003-91.

4 Определяемые показатели и перечень средств испытаний

4.1 Перечень показателей, определяемых в ходе проведения испытаний:

- статическое нажатие токоприемника;

- контактное нажатие токоприемника;

- имитируемая скорость движения;

- сила тока в контакте.

4.2 Погрешность применяемых средств измерений должна соответствовать требованиям ГОСТ 32204-2013.

4.3 Перечень средств испытаний

Перечень средств испытаний и оборудования приведен в таблице Б.1.

Таблица Б.1 - Средства испытаний и оборудование

Наименование определяемых характеристик Наименование, тип испытательного оборудования и средств испытаний, метрологические характеристики

Статическое нажатие токоприемника Встроенный датчик испытательного стенда

Контактное нажатие токоприемника Датчик весоизмерительный тензорезисторный типа S beam, H3-C3-50kg-3B-D41. Преобразователь напряжения измерительный (АЦП) типа E14-140-M, 16/32, 14 бит, максимальная частота преобразования - 200 кГц, входные диапазоны: ±10 В; ±2,5 В; ±0,6 В; ±0,15 В Секундомер механический СОПпр-2а-3-000, предел измерений 30 мин, 60 с, кл. точности 3

Имитируемая скорость движения Цифровой тахометр для измерения скорости вращения, определения числа оборотов. Диапазон бесконтактного измерения 2...99999 об /мин. Точность ±0,05%. Дальность бесконтактного измерения 50...500 мм.

Сила тока Встроенный амперметр испытательного стенда

Примечание - при испытаниях могут быть использованы другие средства измерений с аналогичными метрологическими характеристиками и другое оборудование с аналогичными техническими характеристиками.

5 Режим испытаний устройства

Подготовка к проведению испытаний включает в себя следующие этапы:

1. Определение параметров эксплуатации, включающих в себя различные вариации скорости движения и силы тока;

2. Определение переходных процессов нажатия токоприемника при изменении нажатия с номинального значения на повышенное и обратно;

3. Определение времени срабатывания устройства и длины отрезков регулирования;

4. Расчет оптимального среднего контактного нажатия для каждого отрезка регулирования, согласно параметрам эксплуатации и зависимости изнашивания, полученной в результате лабораторных испытаний;

5. Пересчет полученного оптимального нажатия в соответствующее ему давление для подачи в пневматический привод токоприемника;

6. Сохранение в память блока управления Графики оптимального давления сохраняются в память блока управления.

Оценка влияния УПР давления на качество токосъема осуществляется путем проведения однотипных экспериментов для токоприемника, не оснащенного УПР, и токоприемника, оснащенного УПР. Статическое нажатие токоприемника, не оснащенного УПР нажатия, выбирается с учетом скорости движения.

Эксперименты проводятся для одинаковых по длительности участков увеличения скорости, движения с заданной скоростью и торможения, а также с изменением силы протекающего тока, при этом регистрируется контактное нажатие.

6 Отчетность

6.1 Специалистами кафедры «ЭЖТ» ОмГУПС формируются протоколы испытаний, в которых должен быть сделан вывод о готовности устройства к эксплуатации на действующих участках электрических железных дорог.

Оптимальные значения среднего нажатия для участка Санкт-Петербург-Москва

ю

ю

ю

^У)

ю

ю

3

^У) 0

о о

^У) 0

ю о 0

ю

^У) 0

о 0

^У)

о

0

о

^У)

о

^У)

о о

^У) ^У)

о

СТ\ ^У)

о

173

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ

174

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Патенты РФ на полезные модели

Документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы

Мы, нижеподписавшиеся, руководитель творческого коллектива лаборатории «Контактная сеть, линии электропередачи и токосъем» ОмГУПСа А. Н. Смердин, с одной стороны, и руководитель проекта разработки токоприемника ТП 400 АО «С Электротранспорт» И. И. Мазенков, с другой стороны, составили настоящий акт о том, что программное обеспечение и схемные решения системы управления приводом подъемно-опускающего механизма токоприемника, разработанное сотрудниками ОмГУПС (доцент Смердин А.Н., доцент Голубков A.C., аспирант Ермачков Г.Р.), использовалось при разработке токоприемника ТП-400 электроподвижного состава для высоких скоростей движения. Краткое описание научно-технической продукции: Разработанное программное обеспечение и схемные решения системы управления подъемно-опускающего механизма токоприемника отличается тем, что давление в пневморессоре изменяется по заранее заложенному алгоритму, с учетом оптимального среднего контактного нажатия, определенного по условиям наименьшего износа токосъемных элементов.

Технико-экономическая эффективность научно-технической продукции: положительный эффект от использования предлагаемых решений достигается в виде повышения ресурса токосъемных элементов за счет упреждающих воздействий системы управления подъемно-опускающего механизма.

От ОмГУПСа: От АО «С Электротранспорт»

руководитель разработки руководитель проекта

внедрения научно-техническои продукции