автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение качества токосъема на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок

На правах рукописи

005045306

ДЕРБИЛОВ Евгений Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ТОКОСЪЕМА НА СОПРЯЖЕНИЯХ АНКЕРНЫХ УЧАСТКОВ СКОРОСТНЫХ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК

Специальность 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

~ 7 ИЮН 20/2

ОМСК-2012

005045306

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор СИДОРОВ Олег Алексеевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор НИКОЛАЕВ Виктор Александрович профессор кафедры «Теоретическая механика», ОмГУПС;

кандидат технических наук, доцент РЫСЕВ Павел Валерьевич

доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий», ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет».

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС)».

Защита диссертации состоится 22 июня 2012 г. в II30 на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при ФГБОУ ВПО «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)» по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 21 мая 2012 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: nauka@omgups.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, _

профессор

О. А. Сидоров.

© Омский гос. университет путей сообщения, 2012

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время согласно стратегическим направлениям научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД») реализуется программа обновления устройств электроснабжения. Программа предусматривает комплексную модернизацию контактной сети с учетом увеличения скоростей движения и весовых норм поездов, повышения надежности работы устройств, снижения эксплуатационных затрат и внедрения международных стандартов качества. В 2008 г. Правительством Российской Федерации принята стратегия развития железнодорожного транспорта до 2030 г., которая предусматривает реконструкцию действующих линий и организацию скоростного движения между крупными региональными центрами (скорость движения — 160 — 200 км/ч, а на отдельных участках - до 250 км/ч), а также строительство выделенных высокоскоростных магистралей (ВСМ), на которых будет организовано пассажирское движение поездов со скоростями до 350 км/ч.

Задача обеспечения надежного и экономически эффективного токосъема сегодня становится как никогда актуальной, особенно в перспективе развития в России скоростного и высокоскоростного движения. При увеличении скоростей движения значительное внимание уделяется конструкции и методам расчета сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок, так как именно они становятся причиной ограничения скоростей движения.

Цель диссертационной работы - повышение качества токосъема на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок путем выбора их рациональных параметров за счет применения усовершенствованных теоретических и экспериментальных методов оценки статических и динамических показателей.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи:

1) выполнить анализ параметров, показателей и характеристик сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок и оценить их влияние на качество токосъема;

2) усовершенствовать метод расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок;

3) разработать метод расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок;

4) разработать метод экспериментальных исследований характеристик и

3

показателей сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок;

5) предложить рациональные параметры сопряжений анкерных участков на основе усовершенствованных методов расчета статических и динамических параметров скоростных контактных подвесок;

6) оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых мер повышения качества токосъема в сопряжениях анкерных участков.

Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов системного подхода - математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальной математической программы МаЛСас!, а также на основе математического моделирования методом конечных элементов. Экспериментальные исследования проводились на полигоне и на действующих участках магистральных железных дорог.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) усовершенствован метод расчета статических характеристик в переходных пролетах сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок на основе двухмерной конечно-элементной модели контактной подвески с распределенными параметрами;

2) разработан метод расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок с учетом изменяющейся приведенной массы, жесткости и высотного положения проводов в переходных пролетах;

3) разработан метод экспериментальных исследований характеристик и показателей сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок с помощью усовершенствованных устройств для измерения эластичности и натяжения проводов, входящих в состав контактных подвесок.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных и натурных экспериментов, проведенных на действующих электрифицированных участках Западно-Сибирской железной дороги и на полигоне Омской дистанции электроснабжения (ЭЧ-2) - филиале ОмГУПСа. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными составляет не более 5%.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1) усовершенствованный метод расчета статических характеристик в переходных пролетах сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок позволяет выбирать наиболее рациональные параметры сопряжений, что может быть использовано при реконструкции существующих и проектировании новых конструкций контактных подвесок;

4

2) усовершенствованный метод расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской в переходных пролетах сопряжений анкерных участков позволяет выбрать рациональное количество переходных пролетов в сопряжениях анкерных участков при проектировании скоростных контактных сетей, в том числе и В СМ;

3) разработанный метод экспериментальных исследований статических характеристик сопряжений анкерных участков контактных подвесок и созданные устройства для измерения эластичности и натяжения проводов и тросов контактных подвесок позволяют снизить стоимость и трудозатраты при испытаниях сопряжений анкерных участков контактных подвесок, а также повысить точность проведения измерений.

Реализация результатов работы. Разработанные устройство для измерения жесткости контактных подвесок МЕС8-2 и устройство для измерения натяжения проводов и тросов, входящих в состав контактных подвесок, УИН-3 используются на Омской дистанции электроснабжения (ЭЧ-2) ЗападноСибирской железной дороги при реконструкции и регулировке контактной подвески КС-160. Представленный в работе усовершенствованный метод расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков использован в ЗАО «Универсал-контактные сети» при совершенствовании конструкции сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок, предназначенных для применения на перспективных направлениях железных дорог России. Результаты работы использованы при разработке новых типовых проектов и элементов технологии монтажа и регулирозки сопряжений анкерных участков.

Личный вклад соискателя. Разработка теоретических и экспериментальных методов исследования сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок. Основные научные положения и результаты, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийской научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2010), на научно-практической конференции с международным участием «Инновации для транспорта» (Омск, 2011), на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа в 2011 - 2012 гг.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в девяти печатных работах, которые включают в себя семь статей и два патента РФ на полезные модели. Три статьи [1-3] опубликованы в изданиях, определенных в перечне ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения, библиографического списка из 150 наименований и двух приложений. Общий объем диссертации составляет 151 страницу, включая 18 таблиц и 52 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается состояние проблемы, обосновывается ее актуальность, формулируются задачи исследования и намечаются пути их решения.

В первом разделе разработана классификация параметров, динамических показателей, статических характеристик и критериев плавности перехода с одной контактной подвески на другую в сопряжениях анкерных участков.

Проанализированы виды конструкции современных типов сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок. По результатам анализа проектной и эксплуатационной документации выявлены особенности и причины ухудшения качества токосъема в переходных пролетах при высоких скоростях движения. Основной причиной ухудшения качества токосъема на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок является наличие переходного пролета, в котором пересекаются два или четыре контактных провода (в зависимости от рода тока). При неправильной регулировке параметров сопряжений могут возникнуть удары токоприемника о ниспадающую ветвь анкеруемой контактной подвески, интенсивный износ контактных проводов, отрывы, пережоги, искрение в зоне контакта и др.

По результатам исследований выявлено, что наиболее значимыми параметрами сопряжений с точки зрения их влияния на качество токосъема являются количество и длина переходных пролетов, вертикальные габариты отходящих и рабочих проводов, поминальное натяжение контактных проводов, а также вертикальный угол пересечения контактных проводов.

Во втором разделе рассмотрены методы расчета статических параметров и характеристик сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок. Существующие методы статических расчетов контактных подвесок можно разделить на методы, основанные на составлении упрощенных расчетных схем с сосредоточенными параметрами, и методы на базе детальных математических моделей контактной подвески с распределенными параметрами.

Совершенствованием статич еских расчетов контактных подвесок занимались И. А. Беляев, Ю. Е. Березин, В. А Вологин, А. Г. Галкин, Ю. И. Горошков, А. В. Ефимов, Г. П. Маслов, В. II Михеев, О. А. Сидоров, А. В. Фрайфельд,

6

А. Шмидер, В. И. Себелев, Е. В. Кудряшов, А. Н. Смердин, С. В. Заренков, А. С. Голубков и другие ученые.

Методам расчетов контактных подвесок на основе моделей с сосредоточенными параметрами присущи недостатки, которые ограничивают возможность их применения для высокоточных расчетов скоростных контактных подвесок, в том числе и сопряжений анкерных ;>^частков. В последние годы за рубежом, а также в ведущих российских университетах были разработаны математические модели контактных подвесок с распределенными параметрами, которые позволяют выполнять механические расчеты с повышенной точностью. Однако эти модели содержат ряд допущений и имеют ограниченную область применения для практических инженерных расчетов в процессе разработки, проектирования и монтажа контактной сети.

Наиболее подходящим методом для ргвработки новых моделей контактных подвесок является классический метод конечных элементов (МКЭ). Метод расчета статических характеристик контактных подвесок на основе МКЭ, имеющий минимальное количество допущений, был разработан Е. В. Кудряшовым в 2010 г. Данный метод используется при проектировании скоростных российских контактных подвесок. Для моделирования основных проводов использованы конечные элементы в вариантах нерастяжимых нитей или стержней. Не-нагружешгое состояние подвески и узловые нагрузки показаны на рис. 1.

Опора 1 Несущий трос_А^О^Ра 2 У ] 5\ 7 > ( II 13 15 у) 19 21 23 25

СЮ Ш

Ш

И ЕЭ

ф " Ш I ш

Ш1

Ш Ш]7ф ШЗ

I

н

ш в!й в

Рессорный трос Опора з Подвес и ;^гаР^оЖ'ПЗ 8 ДВ41 д44

на консоли

46 48 50

(Ш щ ®

(Ш 23

ОН Е23} Ш.

и: еш

ЕаззЕВзбЕзэ® ш ш!;

в

Е

ВЦ (в

И) 03 (И

ая а

Опора 4

1Ш Ш

! и

| В) _ (Ш

2Т4 6 8 10 \__I2 _14_ 20 22 24 /26 28 31 34 37 40 ^3 45 47 49 51 53 55

\ Контактный провод , Струны / \ Номера узлов | \ Номера элементов !

О—V а

он а 54 @ю!

и

I,

ш

ш

9

Несущий ,

трос

И Т а№/2+/6/2) 13

Струна длиной /5,\

а

ш

ю

Контактный , провод

12|&(/2,/2+/3(1/2) 14

¡1

т

1 |а(/,

СО

£н(/6/2+/7/2) 1 ёс1п/2 Спи

дополнительному £5(Ак-/;7У/57 фиксатору

I

/2+4/2) 17 Крепление к

т

&а,0/2+/з,/2) 16

&/57/2

Сзк б

вз

а(/„/2+/32/2) 18^ &(/32/2+/33/2) Т в^/2

Рис. 1. Двухмерная модель контактной подв зеки: а - начальное (ненагружен-ное) состояние на примере упрощенного участка с тремя пролетами, б - фрагмент для узлов 11-18 с указанием узловых нагрузок

На рисунке использованы обозначения: gн, gк, gc - погонный вес несущего троса, контактного провода, струн; /5.-/57 - длина элементоз; Е и 5 - модуль упругости и площадь сечения струн; <7зН и (7ЗК ~ вес струновых зажимов на несущем тросе и контактном проводе; (?ДФ - вес дополнительного фиксатора; СЗФ - вес фиксирующего зажима; РВф - вертикальная составляющая реакции фиксатора.

На основе МКЭ в диссертационной работе усовершенствована линейная двухмерная модель контактной подвески с возможностью моделирования и расчета статических характеристик трех- и четырехпролетных сопряжений анкерных участков для различных типов контактных подвесок. Для расчета статических характеристик в переходном пролете составлена расчетная схема, приведенная на рис. 2. Методика расчета подразумевает деление переходного пролета на пять расчетных режимов, для каждого из которых составлены расчетные формулы, приведенные в таблице. Наиболее сложным расчетным режимом является момент перехода токоприемника с одной контактной подвески на другую (режимы 2 и 4), так как в данном случае необходимо учитывать неравномерное отжатие токоприемником сопрягаемых контактных подвесок (рис. 3).

Принятые допущения: двумерная постановка задачи (20); натяжения основных проводов считаются заданными; рассчитываются только вертикальные перемещения; струны считаются вертикальными; несущий трос в местах подвеса считается жестко закрепленным; не учитывается разгрузка струн. Расчеты на основе конечноэлементных моделей показывают, что в случае, если при нажатии токоприемника (Р) не происходит разгрузки струн, то эластичность (г/) в любой точке пролета не зависит от величины силы нажатия. Таким образом, с достаточной точностью можно считать, что щ = сопв^Р) и г\г = сош^Р), где щ, н2 - эластичность сопрягаемых контактных подвесок.

¿Л

Рис. 2. Расчетная схема переходного пролета трехпролетного сопряжения

Рис. 3. Модель подвесок в виде двух пружин для расчета эластичности в переходной зоне пролета (режимы 2 и 4): . с\, с2 - жесткость пружин (С! = 1/771, с2 = 1/772); ЯГ,Я2 — реакция пружин

Расчетные формулы эластичности контактных подвесок в различных режимах

Режим

1 2 3 4 5

У,<У2' РПх > АУ У, <У2> Р?]1 > Ау У1 = У2 У2<Уп Рцг > Ау У2<У^ Рщ < Ау

П = -Пх г ^{щР + Ау) 77- Wb rj^P + Ay)

Ч+Ъ Р{П\+Ъ)

Предложенная модель позволяет рассчитывать высотное положение, эластичность контактных подвесок и квазистатическую траекторию контакта токоприемника в переходных пролетах. Расчет статических характеристик в переходном пролете сопряжения в соответствии с приведенными соотношениями был реализован в программе KSfem2D. Результаты расчетов в графическом виде транслируются в систему автоматизированного проектирования AutoCAD.

В третьем разделе рассмотрены методы расчета динамических показателей сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок.

Совершенствованием динамических расчетов контактных подвесок занимались И. А. Беляев, И. И. Власов, В. А. Вологин, А. Г. Галкин, А. Н. Горбань,

A. В. Ефимов, Г. П. Маслов, В. П. Михеев, В. А. Николаев, В. А. Нехаев, О. А. Сидоров, А. В. Фрайфельд, В. И. Себелев, Е. В. Кудряшов, Н. В. Миронос,

B. Н. Финиченко, П. Г. Тюрнин, И. Л. Саля, А. С. Голубков и другие ученые.

Для расчета динамических показателей сопряжений анкерных участков автором усовершенствована математическая модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской, разработанная В. Н. Финиченко. Данная модель позволяет учитывать большинство факторов, влияющих на процесс токосъема: массу и геометрические параметры подвижных частей токоприемника, коэффициент трения скольжения в контакте, траекторию провисания, жесткость (эластичность) и стрелы провеса контактного провода, длину пролета, амплитуду и частоту вертикальных колебаний подвижного состава, аэродинамическую подъемную силу и др.

В рассматриваемой модели токоприемник представлен в виде модели с шестью степенями свободы, а контактная сеть — как модель с сосредоточенными параметрами (рис. 4). На расчетной схеме приняты следующие обозначения: скп - жесткость контактной подвески в точке контакта; гк.п - коэффициент вязкого трения в контактной подвеске; cCM3I[ - жесткость, имитирующая упругие связи в контактной подвеске; ткл - масса контактной подвески, сосредоточенная над одним полозом; тк,э - масса контактного элемента; м>к.э - сила сухого трения контактного элемента; ск.э - жесткость пружины контактного элемента;

1 т^Кх)

'"к., Л„0 =

1Ь

/у//// №> .1. г.,

т<=/(х) ]

"V,

Рис. 4. Кинематическая схема взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях

сш - жесткость пружины штанга; тш - масса штанги каретки; тк — масса каретки; - сила сухого трения каретки; ск - жесткость пружины каретки; тир - масса системы подвижных рам; Wp - сила сухого трения в системе подвижных рам; г,, — коэффициент вязкого трения в системе подвижных рам; Рр - статическое нажатие рам токоприемника; Рв р - аэродинамическая сила, воздействующая на систему подвижных рам; Р„.п - аэродинамическая сила, воздействующая на полоз токоприемника; Рэпе — скорость движения электроподвижного состава.

Совершенствование расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях заключается в определении высотного положения, жесткости к приведенной массы контактных подвесок в переходном пролете.

Для учета изменяющейся жесткости контактной подвески в зависимости от положения подвижного состава в модели задаются две характеристики: жесткость промежуточного пролета и жесткость переходного пролета, полученные расчетным путем с помощью статической конечноэлементной модели контактной подвески. Для учета высотного положения контактной подвески в каждом из расчетных пролетов и массы контактной подвески, приведенной к точке контакта, в переходном пролете составлены соответствующие алгоритмы, позволяющие учитывать изменение статических характеристик как в промежуточных, так и переходных пролетах сопряжений (рис. 5).

Для расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской использованы уравнения Лагранжа второго рода. Кинетическая энергия системы рассчитывается для абсолютных скоростей масс, входящих в нее:

т 1

2 р

(Л + Лен)2 (Л + Л си)' + (л + Л ся +

1 1

I Т . 1 , -„2 , 1 ,

Л + Ус си +«27 + + тЛА +

1

+-Ок.п + ™к.э)(Лэ1 + Лен)2 + -<Ч.л + '"к.э)(л.э2 + Лен) >

где ,/ш - момент инерции относительно центра масс штанги каретки, т- приведенная масса контактной подвески, которая определяется согласно разработанному алгоритму, тг_п =Лх).

Высотное положение контактных проводов _

1 6,Ш I м

1 6,00 У О 5.95

Жесткость контактных подвесок

Приведенная масса контактных подвесок

оп. №1

оп. №2

оп. №3

о п. №4

х, м

Рис. 5. Статические характеристики трехпролетного сопряжения контактной подвески КС-200-07 для расчета взаимодействия с токоприемником

Потенциальная энергия системы равна энергии, запасенной в упругих элементах токоприемника и контактной сети:

П = +

1

(2)

ш-

1 1 д »2 ^

где Л/гк — сжатие пружины каретки; Л/гшь ЛйШ2 — удлинения пружин штанги; Д/гк.эь А/гк,2 — сжатие пружин контактных элементов; Лйк.пъ А/гк п2 — сжатие пружин, задающих жесткость контактной подвески; Аксвти - сжатие пружины, имитирующей жесткость контактного провода; скп — жесткость контактной подвески, определяемая согласно разработанному алгоритму, скп ~Лх).

Сжатие пружин, задающих жесткость контактной подвески, рассчитывается как разность высотного положения полозов токоприемника и высоты контактной подвески в точке контакта при отсутствии токоприемника в этой точке (высотного положения)укм0:

(3)

В системе уравнений (3) высотное положение контактных проводов уКсо определяется согласно разработанному алгоритму, >^.„0 =ЛХ)-Силы контактного нажатия определяются по формулам:

= Си0'„1 - Апо) + ГкпАэ1 + + - Л.зг);

[Дт2 = ск.п(^к.э2 - Л.по) + '"к.п^к.эг + ™к.пЛ.э2 + Сс„яз„<Хэ2 " Л.э. )"

11

Предложенная математическая модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях анкерных участков реализована в программе Ма&Сас!. В модели задаются необходимые параметры токоприемника, контактных подвесок и сопряжений анкерных участков. Результаты расчета выводятся в виде графиков зависимости контактного нажатия токоприемника на контактный провод от его положения в пролете в промежуточных и переходных пролетах (рис. 6).

250

н

| 150 | 100 Р. 50

о

И

Г

521

533

250

Н

1 150

1 100

р. 50

0

И

№

581

593

605

617

641

Рис. 6. Результаты расчета контактного нажатия токоприемника в трехпролетном сопряжении КС-200-07 при скорости движения 200 км/ч в промежуточном (а) и в переходном (б) пролетах

Адекватность предложенной: математической модели была доказана с помощью методики, изложенной в европейском стандарте ЕЫ 50318.

В четвертом разделе с помощью разработанной двухмерной линейной модели сопряжений анкерных участков проведены исследования чувствительности вертикального угла пересечения контактных проводов австр к изменению различных конструктивных параметров и точности установки монтажных параметров при регулировке сопряжений анкерных участков (рис. 7).

Ограничение по ПУТЭКС

0,7 град

0,5

0,4

р

0,3 0,2

4

Я

/

Ограничение по прочности проводов~У

0,7

Ограничение

по ветроустойчивости/

10 20 30 40 см 60

к—►

град 0,5 0,4

"Тр

0,3 0,2

N

14 16 18 кН 22

к.—►

0,7 град

0,5 0,4 0,3 0,2

!

\ V

к г

ч 1

1

н

1

1

1

45

50 55 60 /„„->

м 70

Рис. 7. Зависимость величины угла а от параметров трехпролетного сопряжения контактной подвески КС-200-07: а, б - от габарита и натяжения контактных проводов; в - от длины переходного пролета

В соответствии с международными нормами и типовыми проектами при скоростях движения свыше 220 км/ч вертикальный габарит контактных проводов в сопряжении Ик не должен превышать 0,2 м, натяжение контактных проводов Кн - не менее 2200 даН, а длина переходного пролета - не менее 55 м.

С помощью разработанной модели взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях были проведены исследования влияния угла австр, под которым токоприемник встречаете?! с ниспадающей ветвью, на сред-неквадратическое отклонение (СКО) контактного нажатия в переходном пролете трехпролетного сопряжения анкерных участков подвески КС-200-07 при различных скоростях движения электроподвижного состава (ЭПС) (рис. 8).

80 Н 60 50 40 30

— — ч-

\

п

> Сонструютивное. ограничение . Г! II II

пп ■

■ допустимая зона регулировки параметров трехпролетных сопряжений

а б в

Рис. 8. Зависимость величины СКО контактного нажатия токоприемника от величины угла а в трехпролетном сопряжении контактной подвески КС-200-07 при скорости движения ЭПС, км/ч: а - 160; б - 200; в - 250

Аналогичные зависимости получены для четырехпролетных сопряжений анкерных участков различных контактных подвесок. Анализ результатов исследований показывает, что при увеличении скорости движения ЭПС следует стремиться к уменьшению угла аБСтр, так как резко возрастает СКО контактного нажатия, а следовательно, ухудшается токосъем. Для скоростей движения более 220 км/ч целесообразно сооружать четырех- и пятипролетные сопряжения с целью уменьшения величины угла австр и разброса контактного нажатия в переходных пролетах. При этом значение угла авст? должно быть не более 0,3°.

В пятом разделе предложена методика (и проведена экспериментальная проверка) определения статических параметров и характеристик трехпролетного неизолирующего сопряжения анкерных участков компенсированной контактной подвески КС-160 на полигоне Омской дистанции электроснабжения (ЭЧ-2) - филиале ОмГУПСа — с помощью усовершенствованных автором устройств для измерения эластичности (МЕС5-2) и натяжения проводов (УИН-3) контактной подвески (рис. 9). На предложенное усовершенствование конструкции устройств получено два патента РФ на полезные модели [8, 9].

13

Усредненное по всем измерениям расхождение результатов расчета методом конечных элементов и проведенного на полигоне эксперимента д3 составило 4,0 % (3,25 % для промежуточных пролетов и 4,64 - для переходных). Приведенные данные позволяют сделать вывод об адекватности разработанной двухмерной конечноэлементной модели сопряжений анкерных участков.

Ось оп. № I

/п„ = 65 м

Ось оп. № 3

/,„ = б5>

Ось оп. № 4

Кривая распределения эластичности (контактное нажатие = 15,0 даН)

Рис. 9. Схема (а) и результаты (б) измерения эластичности трехпролетного сопряжения КС-160 на полигоне Омской дистанции электроснабжения (ЭЧ-2)

Для проведения динамических испытаний на действующем участке Московка - Сыропятская Западно-Сибирской железной дорога (ЗСЖД) была произведена регулировка параметров и статических характеристик четырех-пролетного изолирующего сопряжения анкерных участков контактной подвески КС-160 постоянного тока по предложенной автором методике. Для оценки качества регулировки параметров изолирующего сопряжения были произведены замеры контактного нажатия токоприемника с помощью вагона испытаний контактной сети ЗСЖД при движении с различной скоростью. Анализ результатов экспериментальных исследований динамических показателей четырех-пролетного изолирующего сопряжения на участке Московка - Сыропятская свидетельствует об уменьшении разброса контактного нажатия после проведения регулировки, что позволяет сделать вывод о целесообразности применения предложенных автором мер по регулировке параметров и характеристик сопряжений анкерных участков.

В шестом разделе рассчитана технико-экономическая эффективность применения методики регулировки и проверки параметров сопряжений анкерных участков. Экономический эффект достигается за счет снижения затрат на обслуживание токоприемников и уменьшения годовой потребности в токо-съемных элементах и составляет 49 583 р. на один токоприемник за 10 лет эксплуатации. Срок окупаемости инвестиций составляет три года.

14

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана классификация параметров, показателей и характеристик сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок. Выявлено, что наибольшее влияние на качество токосъема в сопряжениях оказывают количество и длина переходных пролетов, а также натяжение, вертикальные габариты и угол пересечения контактных проводов.

2. Усовершенствован метод расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков цепных контактных подвесок с применением метода конечных элементов, на основе которого получены зависимости влияния параметров сопряжений на вертикальный угол пересечения контактных проводов.

3. Разработан метод расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской, позволяющий рассчитывать контактное нажатие в переходных пролетах сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок, на основе которого получены зависимости влияния вертикального угла пересечения контактных проводов на СКО контактного нажатия.

4. Разработан метод экспериментальных исследований характеристик и показателей сопряжений анкерных участков с использованием усовершенствованных устройств для измерения эластичности и натяжения проводов и тросов контактной подвески, позволяющий повысить скорость и точность проведения исследований.

5. На основе разработанных методов теоретических и экспериментальных исследований сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок предложены рациональные значения натяжения, вертикального габарита и утла пересечения контактных проводов, а также длин и количества переходных пролетов для различных контактных подвесок и скоростей движения электроподвижного состава.

6. Экономический эффект от применения предложенной методики регулировки и проверки параметров сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок составляет 49583 р. на один токоприемник за 10 лет эксплуатации, срок окупаемости инвестиций составляет три года.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России:

1. Сидоров О. А. Совершенствование узлов скоростных подвесок / О. А. Сидоров, И. В. Тарабин, Е. М. Дербилов // Транспорт Урала /

15

Уральский гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2007. № 2(13). С. 6 - 10.

2. Дербилов Е. М. Особенности имитационного моделирования взаимодействия токоприемников и контактных подвесок на сопряжениях / Е. М. Дербилов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. № 4(8). С Л 0 - 16.

3. Дербилов Е. М. Повышение качества токосъема в переходных пролетах сопряжений анкерных ^астков цепных контактных подвесок / Е. М. Дербилов, С. В. Заренков, О. А. Ходунова // Известия Транссиба/ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. № 1(9). С. 19-27.

В прочих изданиях:

4. Актуальные проблемы технической оснащенности и повышения эффективности работы хозяйства электрификации и электроснабжения ЗападноСибирской железной дороги / О. А. Сидоров, Е. М. Дербилов и др. // Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте: Материалы науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2008. С. 151, 152.

5. Пути повышения надежности токосъема в переходных пролетах скоростных контактных подвесок / О. А. Сидоров, Е. М. Дербилов и др. // Вестник Днепропетровского нац. ун-та ж. д. трансп. им. акад. В. Лазаряна / Днепропетр. нац. ун-т ж. д. трансп. им. акад. В. Лазаряна. Днепропетровск, 2010. Вып. 31. С. 85-88.

6. Дербилов Е. М. Расчет длины действительной переходной зоны токоприемника в сопряжениях контактных подвесок/Е. М. Дербилов, С. В. Заренков, А. В. Тарасенко // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы X междунар. науч.-практ. конф. / Южно-Российский гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск, 2010. С. 77 - 80.

7. Повышение качества токосъема в зонах сопряжений контактной подвески КС-160 / Е. М. Дербилов, С. В. Заренков и др. // Инновации для транспорта: Сб. науч. ст. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. 4.1. С. 175 - 180.

8. Пат. РФ на полезную модель № 97681, МПК В 60 М 1/12. Устройство для измерения жесткости контактных подвесок / О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, И. Е. Чертков, С. В. Заренков, Е. М. Дербилов (Россия) -№ 2010118243/11; заявлено 05.05.2010; опубл. 20.09.2010 // Открытия. Изобретения. 2010. № 26.

9. Пат. РФ на полезную модель № 99165, МПК G 01 L 5/04. Устройство для измерения натяжения проводов и тросов / О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, И. Е. Чертков, С. В. Заренков, Е. М. Дербилов (Россия) -№ 2010118196/28; заявлено 05.05.2010; опубл. 10.11.2010 // Открытия. Изобретения. 2010. № 31.

Типография ОмГУПСа. 2012. Тираж 120 экз. Заказ 368. 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ СОПРЯЖЕНИЙ АНКЕРНЫХ УЧАСТКОВ СКОРОСТНЫХ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК И ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К НИМ.

1.1. Классификация параметров, показателей и характеристик сопряжений анкерных участков.

1.2. Требования, предъявляемые к сопряжениям анкерных участков скоростных контактных подвесок.

1.2.1. Требования, предъявляемые к современным системам токосъема магистральных железных дорог.

1.2.2. Требования, предъявляемые к показателям качества токосъема и конструкциям сопряжений анкерных участков.

1.3. Обзор современных конструкций сопряжений анкерных участков цепных контактных подвесок.

1.4. Особенности токосъема на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок.

1.4.1. Анализ результатов статических испытаний контактной подвески КС-160 на участке Моксковка - Сыропятская Западно-Сибирской железной дороги.

1.4.2. Анализ результатов динамических испытаний скоростной контактной подвески КС-200-06-К на линии Москва - Санкт-Петербург.

1.4.3. Анализ результатов динамического моделирования взаимодействия токоприемника с контактной сетью для проекта Velaro RUS со скоростью 200 км/ч и 250 км/ч (Siemens).

1.5. Пути повышения качества токосъема на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок.

1.6. Выводы.

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК СОПРЯЖЕНИЙ АНКЕРНЫХ УЧАСТКОВ.

2.1. Анализ известных методов расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков.

2.1.1. Анализ методов расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков на основе моделей с сосредоточенными параметрами.

2.1.2. Анализ методов расчета статических характеристик контактных подвесок на основе моделей с распределенными параметрами.

2.2. Особенности методов расчета контактных подвесок на основе классического метода конечных элементов.

2.2.1. 'Преимущества применения метода конечных элементов.

2.2.2. Метод расчета статических характеристик контактных подвесок на основе метода конечных элементов.

2.3. Совершенствование метода расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков на основе метода конечных элементов

2.3.1. Описание предложенного метода расчета эластичности в переходных пролетах сопряжений анкерных участков на основе МКЭ.

2.3.2. Особенности программной реализации конечноэлементной модели для расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков.

2.4. Выводы.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОПРЯЖЕНИЙ АНКЕРНЫХ УЧАСТКОВ.

3.1. Анализ известных методов расчета динамических показателей сопряжений анкерных участков.

3.2. Разработка модели взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях анкерных участков.

3.2.1. Описание конструкции токоприемника.

3.2.2. Составление расчетной схемы для определения характеристики контактного нажатия токоприемника.

3.2.3. Учет воздействия со стороны пересекающихся контактных подвесок на сопряжениях анкерных участков.

3.2.4. Учет воздействия со стороны основания токоприемника.

3.2.5. Вывод математической модели взаимодействия токоприемника с контактной сетью на сопряжениях анкерных участков.

3.3. Способ представления результатов расчета взаимодействия токоприемника с контактной сетью на сопряжениях анкерных участков.

3.4. Оценка адекватности предложенной модели взаимодействия токоприемника с контактной сетью на сопряжениях анкерных участков.

3.4.1. Параметры эталонной модели.

3.4.2. Результаты расчета на эталонной модели.

3.5. Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОПРЯЖЕНИЙ

АНКЕРНЫХ УЧАСТКОВ НА КАЧЕСТВО ТОКОСЪЕМА.

4.1. Исследование влияния параметров сопряжений анкерных участков на критерии плавности перехода.

4.1.1. Вертикальный габарит отходящих проводов.

4.1.2. Натяжение контактных проводов.

4.1.3. Длина переходного пролета.

4.1.4. Количество переходных пролетов.

4.2. Исследование влияния вертикального угла пересечения контактных проводов на показатели качества токосъема.

4.2.1. Параметры токоприемника и контактных подвесок.

4.2.2. Анализ результатов расчета.

4.3. Предлагаемые рациональные параметры сопряжений анкерных участков для скоростных контактных подвесок.

4.4. Выводы.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОПРЯЖЕНИЙ АНКЕРНЫХ УЧАСТКОВ СКОРОСТНЫХ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК.

5.1. Программа и методика экспериментальных исследований сопряжений анкерных участков.

5.1.1. Цель проведения испытаний.

5.1.2. Объекты и условия испытаний.

5.1.3. Средства проведения испытаний.

5.1.4. Программа испытаний.

5.1.5. Методика испытаний.

5.2. Проведение испытаний и анализ результатов экспериментальных исследований сопряжений анкерных участков.

5.2.1. Проведение испытаний и анализ результатов измерения статических характеристик трехпролетного сопрялсения на полигоне ЭЧ-2.

5.2.2. Проведение испытаний и анализ результатов измерения динамических характеристик сопрялсения на участке Московка — Сыропятская.

5.3. Оценка адекватности предложенной двухмерной математической модели сопряжений анкерных участков.

5.4. Выводы.

6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛАГАЕМЫХ

МЕР ПО РЕГУЛИРОВКЕ СОПРЯЖЕНИЙ АНКЕРНЫХ УЧАСТКОВ.

6.1. Методика оценки экономической эффективности.

6.2. Определение стоимостной оценки результатов.

6.3. Определение единовременных затрат.

6.4. Определение показателей экономической эффективности.

6.5. Выводы.

В настоящее время ОАО «РЖД» реализуется программа обновления устройств электроснабжения [1 - 5]. Программа предусматривает комплексную модернизацию контактной сети с учетом увеличения скоростей движения и весовых норм поездов, повышения надежности работы устройств, снижения эксплуатационных затрат и внедрения международных стандартов качества.

В 2008 году Правительством Российской Федерации принята стратегия развития железнодорожного транспорта до 2030 года, которая предусматривает реконструкцию действующих линий и организацию скоростного движения между крупными региональными центрами (скорость движения 160-200 км/ч, а на отдельных участках - до 250 км/ч), а также строительство выделенных высокоскоростных магистралей (ВСМ), на которых будет организовано пассажирское движение поездов со скоростями до 350 км/ч [6-8].

Электрическая энергия от тяговых подстанций к электроподвижному составу (ЭПС) передается через контактную сеть посредством скользящего контакта токоприемника с контактным проводом. Для экономической эффективности системы токосъема необходимо обеспечить надежность контакта. При отрывах контактных пластин токоприемника от контактного провода или при недостаточном контактном нажатии возникает электрическая дуга, что приводит к усиленному электрическому износу контактирующих элементов, может ухудшать работу тягового оборудования ЭПС, а также вызывает электромагнитные помехи. При повышенном контактном нажатии увеличивается механический износ, возникает вероятность подбоя токоприемником элементов контактной подвески (например, фиксаторов) и возникновения аварийных ситуаций.

Задача обеспечения надежного и экономически эффективного токосъема сегодня становится как никогда актуальной, особенно в перспективе развития в России скоростного и высокоскоростного движения. При повышении скоростей движения качество взаимодействия токоприемников и контактной подвески может являться лимитирующим фактором.

При увеличении скоростей движения большое внимание уделяется конструкции и методам расчета сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок, так как именно они становятся причиной ограничения скоростей движения. Современная тенденция увеличения скоростей требует рассмотрения сопряжений не как отдельных, редко встречающихся на пути токоприемника, участков контактной сети, а как штатных конструкций, встречающихся на пути токоприемника два - три раза в минуту, тем самым увеличивая разброс контактного нажатия, искрение, износ контактных проводов в зоне сопряжения и т. д.

Международные нормы устанавливают жесткие требования к показателям качества токосъема на скоростных контактных подвесках. При этом, требования к значениям показателей качества токосъема на сопряжениях анкерных участков аналогичны требованиям к значениям показателей качества токосъема в других частях контактных подвесок, несмотря на значительные конструктивные особенности переходных пролетов сопряжений анкерных участков по сравнению с конструкциями промежуточных пролетов (наличие в переходных пролетах двух пересекающихся контактных подвесок, возникновение ударов токоприемников о ниспадающую ветвь анкеруемой контактной подвески при переходе с одной контактной подвески на другую, последующие резонансные явления и т. д.). Эти особенности в значительной степени ужесточают требования к качеству регулировки параметров сопряжений анкерных участков, а, следовательно, усложняют обеспечение качественного токосъема на сопряжениях анкерных участков и снижают показатели качества токосъема контактной подвески в целом.

Для выполнения требований по регулировке параметров сопряжений анкерных участков необходимы значительные временные ресурсы. В условиях ограниченных монтажных «окон» эти требования на практике не всегда выполняются.

Совершенствование технологии монтажа сопряжений анкерных участков контактных подвесок с целью сокращения времени, затрачиваемого на высокоточную регулировку, возможно на базе исследований чувствительности показателей качества регулировки сопряжений анкерных участков к точности установки различных монтажных параметров. Проведение подобных исследований на основе существующих методов расчетов контактных подвесок затруднительно.

Таким образом, совершенствование методов расчета и экспериментальных исследований параметров сопряжений анкерных участков контактных подвесок в настоящее время является актуальной задачей.

Цель работы - повышение качества токосъема на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок путем выбора их рациональных параметров за счет применения усовершенствованных теоретических и экспериментальных методов оценки статических и динамических показателей.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи.

1. Выполнить анализ параметров, показателей и характеристик сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок и оценить их влияние на качество токосъема.

2. Усовершенствовать метод расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок.

3. Разработать метод расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок.

4. Разработать метод экспериментальных исследований характеристик и показателей сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок.

5. Предложить рациональные параметры сопряжений анкерных участков на основе усовершенствованных методов расчета статических и динамических параметров скоростных контактных подвесок.

6. Оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых мер повышения качества токосъема в сопряжениях анкерных участков.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Усовершенствован метод расчета статических характеристик в переходных пролетах сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок на основе двухмерной конечно-элементной модели контактной подвески с распределенными параметрами.

2. Разработан метод расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской на сопряжениях анкерных участков скоростных контактных подвесок с учетом изменяющейся приведенной массы, жесткости и высотного положения проводов в переходных пролетах.

3. Разработан метод экспериментальных исследований характеристик и показателей сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок с помощью усовершенствованных устройств для измерения эластичности и натяжения проводов, входящих в состав контактных подвесок.

На схемные решения предлагаемых устройств получены два патента на полезные модели.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных и натурных экспериментов, проведенных на действующих электрифицированных участках Западно-Сибирской железной дороги и на полигоне Омской дистанции электроснабжения (ЭЧ-2) - филиале ОмГУПСа. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными составляет не более 5 %.

Практическая ценность работы заключается в следующем.

1. Усовершенствованный метод расчета статических характеристик в переходных пролетах сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок позволяет выбирать наиболее рациональные параметры сопряжений, что может быть использовано при реконструкции существующих и проектировании новых конструкций контактных подвесок.

2. Усовершенствованный метод расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской в переходных пролетах сопряжений анкерных участков позволяет выбрать рациональное количество переходных пролетов в сопряжениях анкерных участков при проектировании скоростных контактных сетей, в том числе и ВСМ.

3. Разработанный метод экспериментальных исследований статических характеристик сопряжений анкерных участков контактных подвесок на полигоне и созданные устройства для измерения эластичности и натяжения проводов и тросов контактных подвесок позволяют снизить стоимость и трудозатраты при испытаниях сопряжений анкерных участков контактных подвесок, а также повысить точность проведения измерений.

Методы проведения исследований. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов системного подхода - математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальной математической программы МаШСас!, а также на основе математического моделирования методом конечных элементов. Экспериментальные исследования проводились на полигоне и на действующих участках магистральных железных дорог.

Реализация результатов работы.

Разработанные устройство для измерения жесткости контактных подвесок МЕС8-2 и устройство для измерения натяжения проводов и тросов, входящих в состав контактных подвесок, УИН-3 используются на Омской дистанции электроснабжения (ЭЧ-2) Западно-Сибирской железной дороги при реконструкции и регулировке контактной подвески КС-160.

Представленный в работе усовершенствованный метод расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков использован в ЗАО «Универсал-контактные сети» при совершенствовании конструкций сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок, предназначенных для применения на перспективных направлениях железных дорог России. Результаты работы использованы при разработке новых типовых проектов, а также элементов технологии монтажа и регулировки сопряжений анкерных участков.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийской научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2010), на научно-практической конференции с международным участием «Инновации для транспорта» (Омск, 2011), на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа в 2011 -2012 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в девяти научных работах, которые включают в себя семь статей, три из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и два патента на полезные модели. Материалы диссертации вошли в отчеты по научно-исследовательским работам, выполненным по заказу ОАО «Российские железные дороги» и ЗАО «Универсал-контактные сети».

Основные результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований дают основание сделать следующие выводы:

1. Разработана классификация параметров, показателей и характеристик сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок. Выявлено, что наибольшее влияние на качество токосъема в сопряжениях оказывают количество и длина переходных пролетов, а также натяжение, вертикальные габариты и угол пересечения контактных проводов.

2. Усовершенствован метод расчета статических характеристик сопряжений анкерных участков цепных контактных подвесок с применением метода конечных элементов, на основе которого получены зависимости влияния параметров сопряжений на вертикальный угол пересечения контактных проводов.

3. Разработан метод расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской, позволяющий рассчитывать контактное нажатие в переходных пролетах сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок, на основе которого получены зависимости влияния вертикального угла пересечения контактных проводов на СКО контактного нажатия.

4. Разработан метод экспериментальных исследований характеристик и показателей сопряжений анкерных участков с использованием усовершенствованных устройств для измерения эластичности и натяжения проводов и тросов контактной подвески, позволяющий повысить скорость и точность проведения исследований.

5. На основе разработанных методов теоретических и экспериментальных исследований сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок предложены рациональные значения натяжения, вертикального габарита и угла пересечения контактных проводов, а также длин и количества переходных пролетов для различных контактных подвесок и скоростей движения электроподвижного состава.

6. Экономический эффект от применения предложенной методики регулировки и проверки параметров сопряжений анкерных участков скоростных контактных подвесок составляет 49583 р. на один токоприемник за 10 лет эксплуатации, срок окупаемости инвестиций составляет три года.

1. Бурков А. Т. Развитие инфраструктуры энергообеспечения железнодорожного транспорта / А. Т. Бурков, А. В. Мизинцев, Е. В. Кудряшов // Транспорт Российской Федерации (Наука и транспорт). 2010. - №3 (28). - С. 28-33.

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

3. BS EN 50119:2009. Railway applications Fixed installations - Electric traction overhead contact lines. - European Standard, CELENEC, 2009.

4. BS EN 50206-1:1999. Railway applications Rolling stock - Pantographs: characteristics and tests. Pantographs for main line vehicles. - European Standard, CELENEC, 1999.

5. BS EN 50317:2002. Railway applications Current collection systems - Requirements for and validation of measurements of the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line. - European Standard, CELENEC, 2002.

6. BS EN 50318:2002. Railway applications Current collection systems - Validation of simulation of the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line. - European Standard, CELENEC, 2002.

7. BS EN 50367:2006. Railway applications Current collection systems -Technical criteria for the interaction between pantograph and overhead line (to achieve free access). - European Standard, CELENEC, 2006.

8. UIC794. Pantograph-overhead line interaction on the european high-speed network. Translation International Union of Railways (UIC). - 1996.

9. UIC 794-1. Pantograph/overhead line interaction for DC-electrified railway lines. Translation International Union of Railways (UIC). - 2001.

10. UIC 799. Characteristics of a.c. overhead contact systems for high-speed lines worked at speeds of over 200 km/h. Translation International Union of Railways (UIC). - 2002.

11. UIC 799-1. Characteristics of direct-current overhead contact systems for lines worked at speeds of over 160 km/h and up to 250 km/h. Translation International Union of Railways (UIC). - 2002.

12. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. М.: Трансиздат, 2002. - 184 с.

13. КС-200-25. Схемные и конструктивные решения узлов контактной сети переменного тока для скорости движения 200 км/ч. Утверждены департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» 14.11.07. ЗАО «Универсал -контактные сети», 2007 г.

14. Проект 32-07. Конструктивные решения устройств контактной сети постоянного тока для скорости движения до 250 км/ч. Утвержден департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» 31.05.07. ЗАО «Универсал -контактные сети», 2007 г.

15. Проект КС-250-3. Схемные решения и конструкции узлов контактной сети постоянного тока для скорости движения более 200 км/ч. Утвержден департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» 27.06.08. -ЗАО «Универсал контактные сети», 2008 г.

16. Специальные технические условия для проектирования высокоскоростной пассажирской железнодорожной магистрали (ВСМ) «Москва Санкт-Петербург». ОАО «РЖД», - 2008 г.

17. Kohlhaas, J. Interoperable oberleitung SICATH1.0 der schnellfahrstrecke Koln-Rhein/Main / J. Kohlhaas, W. Ortstadt, R. Puschmann, H. Schmidt // Elektrische Bahnen. 2002. - Vol. 100, No. 7. - P. 249-258.

18. Behrends D. Prufung der interoperablen oberleitungsbauart EAC 350 / D. Behrends, T. Vega // Elektrische Bahnen. 2005. - Vol. 103, No. 4. - P. 273-241.

19. Ortiz J. M. G. Elektrifizierung der hochgeschwindigkeitsstrecke Madrid-Lérida / J. M. G. Ortiz, H.-P. Wipfler, H. Tessun, G. Martens // Elektrische Bahnen. -2003.-Vol. 100, No. 12.-Р. Ш-А12.

20. Fumi А. Контактная сеть железных дорог Италии / A. Fumi et al. // Железные дороги мира. 2003. - №5. - С. 12-17.

21. Hügli. R. Контактные подвески для железных дорог Нидерландов / R. Hügli // Железные дороги мира. 2007. - № 5. - С. 40-42.

22. Schwab H.-J. Новые конструкции контактной сети / H.-J. Schwab, S. Ungvari // Железные дороги мира. 2008. - №2. - С. 55-65.

23. Электрификация высокоскоростной линии HSL Zuid в Нидерландах // Железные дороги мира. 2009. - №9. - С. 46-55.

24. Harada S. Одинарная цепная подвеска для высокоскоростной линии сети Синкансен / S. Harada et al. // Железные дороги мира. 2009. - №12. - С. 67-74.

25. Миронос Н. В. Испытания системы токосъема на перегоне Лихославль -Калашниково Октябрьской железной дороги / Н. В. Миронос, П. Г. Тюрнин, М. В. Вязовой // Вестник ВНИИЖТ. 2008. - №1. - С. 31-34.

26. Reichmann Dr. Динамическое моделирование системы контактного провода токоприемник для проекта Velaro RUS I МО RS РТ HI RUS в режиме работы со скоростью 200 км/ч и 250 км/ч с двумя поднятыми токоприемниками / Dr. Reichmann // Отчет. - Siemens, 2008.

27. Марквардт К. Г. Контактная сеть / К. Г. Марквардт, И. И. Власов М.: Трансжелдориздат, 1938. - 592 с.

28. Марквардт К. Г. Контактная сеть: учеб. для вузов ж.-д. трансп. / К. Г. Марквардт 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1994. - 335 с.

29. Горошков Ю. И. Контактная сеть: учебн. для техникумов / Горошков Ю. И., Бондарев Н. А. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1990. - 399 с.

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

31. Kiesling F. Contact lines for electric railways. Planning, design, implementation. / F. Kiesling, R. Puschman, A. Schmider Berlin and Munich. Siemens, 2001. -822 p.

32. Беляев И. А. Взаимодействие токоприемника и контактной сети при высоких скоростях движения / И. А. Беляев М.: Транспорт, 1968. - 160 с.

33. Беляев И. А. Взаимодействие токоприемников и контактной сети. / И. А. Беляев, В. А. Вологин М.: Транспорт, 1982. - 190 с.

34. Беляев И. А. Методика расчета рычажной одинарной контактной подвески. / И. А. Беляев, Г. Н. Брод // Вестник ВНИИЖТ. 1978. - №1. - С. 16-18.

35. Березин Ю. Е. Составление монтажных кривых для анкерного участка вертикальной вантовой подвески контактной сети / Ю. Е. Березин, Н. В. Боковой // Труды ЛИИЖТ. 1975. - Вып. 379. - С. 113-126.

36. Боковой Н. В. Расчет вантовой контактной подвески / Н. В. Боковой // Труды ЛИИЖТ. 1969. - Вып. 293. - С. 201-208.

37. Галкин А. Г. Теория и методы расчетов процессов проектирования и технического обслуживания контактной сети: дис. . д-ра техн. наук: 05.22.07: защищена 22.11.02 : утв. 05.12.03 / Галкин Александр Геннадьевич Екатеринбург, 2002. - 370 с.

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

39. Горошков Ю. И., Эластичность контактных подвесок с простыми смещенными опорными струнами / Ю. И. Горошков, С. А. Виноградов, И. Г. Панкратов // Вестник ВНИИЖТ, 1998. № 4. - С. 28-33.

40. Демченко А. Т. Пространственные контактные подвески / А. Т. Демченко М.: Транспорт, 1991. - 175 с.

41. Заренков С. В. Совершенствование методов расчета и измерения эластичности цепных контактных подвесок. Дис. . канд. техн. наук : 05.22.07 / Заренков Семен Валерьевич Омск, 2009. - 144 с.

42. Михеев В. П. Взаимодействие токоприемников с контактными подвесками, выраженными распределенными параметрами / В. П. Михеев, В. И. Себелев, Э. Р. Абдулин // Межвуз. сб. науч. тр. / Омская гос. акад. путей сообщения. -Омск, 1998.-С. 40-43.

43. Надгериев Ц. X. Расчет параметров рычажной контактной подвески/ Ц. X. Надгериев // Вестник ВНИИЖТ. 1981. - №6. - С. 34-37.

44. Плакс А. В. Влияние параметров контактной подвески на колебания токоприемника при высоких скоростях движения / А. В. Плакс // Труды ЛИИЖТ. -1961.-Вып. 177.-С. 9-14.

45. Плакс А. В. Исследование взаимодействия токоприемника и контактной сети при высоких скоростях движения / А. В. Плакс // Труды ЛИИЖТ. 1959. -Вып. 167.-С. 18-25.

46. 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.

47. Смердин А. Н. Совершенствование узлов скоростных контактных подвесок для эксплуатации в условиях ТРАНССИБА. Дис. . канд. техн. наук : 05.22.07 / Смердин Александр Николаевич Омск, 2004. - 151 с.

48. Флинк Ю. В. Уточненные формулы для цепных подвесок / Ю. В. Флинк // Труды МИИТ. 1959. - Вып. 104. - С. 282-287.

49. 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.

50. Кудряшов Е. В. Совершенствование механических расчетов контактных подвесок на основе статических конечноэлементных моделей. Дис. . канд. техн. наук: 05.22.07 / Кудряшов Евгений Владимирович Санкт-Петербург, 2010. — 187 с.

51. Янина Е. А. Определение эластичности полукомпенсированной контактной подвески в переходных пролетах изолированных сопряжений анкерных участков / Е. А. Янина // Тр. ин-тов инж. ж.-д. трансп. МИИТ. Вып. 702, 1982. С. 71-78.

52. Веселое В. В. Совершенствование расчета динамического взаимодействия контактной сети и токоприемников на основе метода конечных элементов. Дис. . канд. техн. наук : 05.22.09 / Веселов Василий Вячеславович Екатеринбург, 2000. - 158 с.

53. Ефимов А. В. Расчет процесса взаимодействия токоприемников с контактной сетью при высоких скоростях движения / А. В. Ефимов, А. Г. Галкин, В. В. Веселов // Инженер путей сообщения. М., 1998. - № 3.

54. Сегеллинд JI. Применение метода конечных элементов / JI. Сегеллинд -Пер. с англ. М.: Мир, 1979. - 391 с.

55. Бате К. Численные метода анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вилсон Пер. с англ. - М.: Стройиздат, 1982. - 448 с.

56. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / Зенкевич О. М.: Мир, 1975.-541 с.

57. Постнов В. А. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций / В. А. Постнов, И. Я. Хархурим JL: Судостроение, 1974. - 344 с.

58. Бидный Г. Р. Матричный метод решения задач строительной механики / Г. Р. Бидный, Г. Б. Колчин, С. Ф. Клованич. Кишинев: Штиинца, 1981. -308 с.

59. Гайджуров П. П. Расчет стержневых систем на устойчивость и колебания: учеб. пособие / П. П. Гайджуров Новочеркасск: Юж.-Рос. гос. техн. ун-т, 2009. - 195 с.

60. Crisfield М. A. Non-linear Finite Element Analysis of Solids and Structures. Volumel: Essentials / M. A. Crisfield John Wiley & Sons, 2000. - 345 p.

61. Клованич С. Ф. Метод конечных элементов в нелинейных задачах инженерной механики / С. Ф. Клованич Запорожье: ООО «ИПО Запорожье», 2009.-400 с.

62. Мяченков В. И. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов. Справочник / В. И. Мяченков -М.: Машиностроение, 1989. -520 с.

63. Arias Е. A mathematical model of the static pantograph/catenary interaction / E. Arias, A. Alberto, J. Montesinos et al. // International Journal of Computer Mathematics. 2009. - Vol. 86, №2. - P. 333-340.

64. Benet J. Problemas básicos en el calculo mecánico de catenaries ferroviarias / J. Benet, E. Arias, F. Cuartero, T. Rojo // Información Tecnológica. 2004. - Vol. 15, №6.-P. 79-88.

65. Кудряшов E. В. Метод расчета эластичности контактной подвески на основе простой конечно-элементной модели. Измерения эластичности / Е. В. Кудряшов, С. В. Заренков, О. А. Ходунова // Известия Транссиба. 2011. -№4(8).-С. 42-45.

66. Работнов Ю. Н. Сопротивление материалов / Ю. Н. Работнов М.: Физматгиз, 1962. -456 с.

67. Nibler Н. Dynamishes Verhalten von Fahreitung und Stromabnehmer bei elektrischen Hauptbahnen / H. Nibler // Elektrische Bahnen. 1950, №10. - P. 8-13.

68. Власов И. И. Механические расчеты вертикальных цепных контактных подвесок / И. И. Власов // Труды Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта. М., Трансжелдориздат. 1957.-С. 183-215.

69. Кумезава И. Контактная подвеска при высоких скоростях движения на электрических железных дорогах / И. Кумезава // Ежемес. бюл. Междунар. ассоциации ж.-д. конгрессов, 1962. № 1. С. 3-14.

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

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

72. Моррис Р. Б. Применение аналоговых вычислительных машин к проблеме пантографа и контактной сети / Р. Б. Моррис // Ежемес. бюл. Междунар. ассоциации ж.-д. конгрессов, 1967. № 1. — С. 21-40.

73. Фрайфельд А. В. Уточнения графоаналитического метода построения траектории токоприемника / А. В. Фрайфельд, М. М. Ерофеева // Труды Московского ин-та инж. ж.-д. транспорта. М.: Транспорт, 1970. Вып. 125. -С. 102-106.

74. Фрайфельд А. В. Применение ЭВМ для исследований токосъема при высоких скоростях движения / А. В. Фрайфельд В. А. Вологин, М. М. Ерофееваи др. // Вестник Всесоюзн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта. М., 1972. № 1. -С. 6-9.

75. Фрайфельд А. В. Обеспечение надежного токосъема при высоких скоростях движения / А. В. Фрайфельд // М., Транспортное строительство, 1970. № 3. С. 18-21.

76. Bücker W. Mechanische Probleme der Stromübertragung zwischen Fahrleitung und Stromabnehmer elektrische bahnen / W. Bücker // Elektrische Bahnen, 1957. № 11. S. 254-263.

77. Guilbert G. Pantograph motion on nearlyiniform railway overhead line / G. Guilbert, H. Davies // Proc. J.E.E. 1966, v. 113, P. 485^92.

78. Ковалев С. М. Аналитический метод расчета колебаний токоприемников скоростного электровоза. Дис. . канд. техн. наук. : 05.22.07 Ковалев Сергей Михайлович СПб., 1968, 152 с.

79. Levy S. Railway overhead contact systems, catenary-pantograph dynamics for power collection at high speeds / S. Levy, J. A. Bein, E. J. Leclers // Paper Amer. Soc. Mech. Engrs. 1968, NRR-2, 8 p.

80. Gray R. T. Effect of collection at high speed / R. T. Gray, S. Levy, J. A. Bein, E. J. Leclers // Paper Amer. Soc. Mech. Engrs. 1968, NRR-1, 10 p.

81. Abbott M. R. The numerical solution of a fourth order partial differential equation pertaining to railway overhead contact systems / M. R. Abbott // Royl Airkrauf Establishment (R. A. E.) Technical Report. 1967, 67299. № 4. P. 363-368.

82. Кайи П. П. Система простой контактной подвески для электрических железных дорог / П. П. Кайн, П. Р. Скотт // Ежемес. бюл. Международн. ассоциации. ж.-д. конгрессов, 1970. № 7. С. 3-9.

83. Сидоров О. А. Совершенствование узлов скоростных подвесок / О. А. Сидоров, И. В. Тарабин, Е. М. Дербилов // Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2007. № 2(13). С. 6-10.

84. Pombo J. Influence of the aerodynamic forces on the pantograph-catenary system for high-speed trains / Pombo J., Ambrosio J., Pereira M., Rauter F., Collina A., Facchinetti A. // Vehicle System Dynamics. 2009. - Vol. 47, №11. - P. 13271347.

85. Brodkorb A. Simulationsmodell des systems oberleitungskettenwerk und stromabnehmer / A. Brodkorb, M. Semrau // Elektrische Bahnen. 1993. - No. 4. - P. 105-113.

86. Poetsch G. Pantograph/catenary dynamics and control / G. Poetsch, J. Evans et al. // Vehicle System Dynamics. 1997. - Vol. 28. - P. 159-195.

87. Poetsch G. Моделирование взаимодействия токоприемника с контактной подвеской. / G. Poetsch // Железные дороги мира. 2002. - №4.

88. Rauter F.G. Contact model for the pantograph-catenary interaction / F.G. Rauter, J. Pombo, J. Ambrosio et al. // Journal of System Design and Dynamics. 2007. - Vol. 1, №3. - P. 447-457.

89. Benet J. A mathematical model of the pantograph-catenary dynamic interaction with several contact wires / J. Benet, A. Alberto, E. Arias et al. // International Journal of Applied Mathematics. 2007. - 37:2. - IJAM 37 2 10.

90. Zhang W. Evaluation of the coupled dynamical response of a pantograph-catenary system: contact force and stresses / W. Zhang, Y. Liu, G. Mei // Vehicle System Dynamics. 2006. - Vol. 44, №8. - P. 645-658.

91. Collina A. Numerical simulation of pantograph-overhead equipment interaction / A. Collina, S. Bruni // Vehicle System Dynamics. 2002. - Vol. 38, №4. -P. 261-291.

92. Simeon B. Coupling DAEs and PDEs for simulating the interaction of pantograph and catenary / B. Simeon В., M. Arnold // Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems. 2000. - Vol. 6, №2. - P. 129-144.

93. Авотин E. 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. 42^5.

94. Демченко А. Т. Применение метода прямого математического моделирования к исследованию динамики контактных подвесок / А. Т. Демченко,

95. B. В. Туркин // Наука и техника транспорта 2004. - № 3. - С. 84-90.

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

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

98. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. М.: Трансиздат, 2002. - 184 с.

99. Нормы проектирования контактной сети СТН ЦЭ 141-99. -М.: Трансиздат, 2001.- 176 с.

100. Дербилов Е. М. Повышение качества токосъема в переходных пролетах сопряжений анкерных участков цепных контактных подвесок / Е. М. Дербилов,

101. C. В. Заренков, О. А. Ходунова // Известия Транссиба. 2012. - №1(9). -С. 10-16.

102. Пат. № 97681 на полезную модель (РФ), МПК В 60 М 1/12. Устройство для измерения жесткости контактных подвесок / Сидоров О. А., Смердин А. Н., Чертков И. Е., Заренков С. В., Дербилов Е. М. Заявлено 05.05.2010; Опубл. 20.09.2010. Бюл. №26.

103. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2008612517 от 21.05.08 г. / Сидоров О. А., Павлов В. М., Смердин А. Н., Голубков А. С. Программное обеспечение для распознавания видеоинформации «ТехноСканер 2.0».

104. Пат. № 82037 на полезную модель (РФ), МПК в 01 Ь 5/04. Устройство для измерения натяжения проводов и тросов / Сидоров О. А., Смердин А. Н., Чертков И. Е., Заренков С. В. Заявлено 19.11.2008; Опубл. 10.04.2009. Бюл. № 10.

105. Пат. № 99165 на полезную модель (РФ), МПК в 01 Ь 5/04. Устройство для измерения натяжения проводов и тросов / Сидоров О. А., Смердин А. Н., Чертков И. Е., Заренков С. В., Дербилов Е. М. Заявлено 05.05.2010; Опубл. 10.11.2010. Бюл. №31.

106. Колемаев В. А. Теория вероятностей и математическая статистика / В. А. Колемаев, В. Н. Калинина М.: ИНФРА-М, 1997. - 302 с.

107. Джонсон Н., Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных / Н. Джонсон, Ф. Лион М.: Мир, 1980. -610 с.

108. Методика расчета эффективности инноваций на железнодорожном транспорте. М.: МПС, 2000.

109. Волков Б. А. Экономическая эффективность инвестиций на железнодорожном транспорте в условиях рынка / Б. А. Волков М.: Транспорт, 1996. 191с.

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