автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование токоприемников для скоростных и тяжеловесных поездов

На правах рукописи

ФИНИЧЕНКО Василий Николаевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОКОПРИЕМНИКОВ ДЛЯ СКОРОСТНЫХ И ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ПОЕЗДОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОМСК 2008

003457999

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

Научный руководитель:

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор ГАЛИЕВ Ильхам Исламович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор MAC ЛОВ Геннадий Петрович;

кандидат технических наук, доцент БЕЛЯЕВ Павел Владимирович.

Ведущая организация:

Открытое акционерное общество «Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ»).

Защита диссертации состоится.^? декабря 2008 г. в & часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения» по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГУПСа.

Автореферат разослан ноября 2008 г.

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

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

О. А. Сидоров.

© Омский гос. университет путей сообщения, 2008

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшую роль в техническом перевооружении железнодорожного транспорта играет электрификация железных дорог, позволяющая повысить скорость движения поездов, а следовательно, сократить время доставки грузов и пассажиров.

Транспортная стратегия России, принятая 03.12.2003 на всероссийском совещании в Кремле, наметила направления развития транспортной системы страны, в том числе создание международных транспортных коридоров «Европа - Азия» и «Север — Юг», в которых основную роль будут играть электрические железные дороги.

Согласно стратегическим направлениям научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД») одним из важнейших направлений является создание подвижного состава и инфраструктуры для высокоскоростного движения.

Спецификой электрического транспорта является подвод энергии через скользящий контакт между токоприемником и контактной подвеской, поэтому с повышением скоростей движения увеличивается мощность подвижного состава, а число токоприемников уменьшается до двух, при этом значение снимаемых полозом токов возрастает (особенно при постоянном токе), что требует совершенствования существующих элементов и узлов токоприемников. Это оставляет проблему обеспечения надежного и экономичного токосъема особенно актуальной.

Цель диссертационной работы - совершенствование конструкции токоприемников элекгроподвижного состава при эксплуатации поездов с повышенной массой и при высоких скоростях движения.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

анализ существующих конструкций верхних узлов токоприемников и оценка их влияния на нагрузочную способность токоприемников;

создание методики расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника;

разработка конструкции верхних узлов токоприемников для обеспечения качественной передачи рабочего тока до 3000 А при скоростях движения до 250 км/ч;

создание методики и оборудования, обеспечивающих проведение испытаний разработанных узлов токоприемника и перспективных контактных пар, применяемых в системах токосъема магистрального электроподвижного состава;

экспериментальные исследования разработанных устройств и оценка технико-экономической эффективности предлагаемых технических решений.

Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов системного подхода, математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальной математической программы МаШСас!. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных установках и на действующих токоприемниках электроподвижного состава магистральных электрических железных дорог.

Научная новизна работы заключается в следующем:

усовершенствование методики расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника;

разработка конструкций верхних узлов токоприемников для обеспечения качественной передачи рабочего тока до 3000 А при скоростях движения до 250 км/ч;

создание методики и оборудования, обеспечивающих проведение испытаний предложенных узлов токоприемника и перспективных контактных пар, применяемых в системах токосъема магистрального электроподвижного состава.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных и натурных экспериментов, проведенных на действующих электрифицированных участках Октябрьской железной дороги. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными составляет не более 6,5 %. На предлагаемые схемные решения верхнего узла токоприемника и стенда для комплексного исследования контактных элементов получены три патента на полезные модели.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

1. Усовершенствованная методика расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника позволяет определить параметры токосъемных устройств для обеспечения надежного и качественного токосъема.

2. Предложенные конструкции верхних узлов токоприемников обеспечивают передачу рабочего тока до 3000 А при скоростях движения электроподвижного состава до 250 км/ч.

3. Разработанные методики экспериментальной проверки параметров и характеристик верхних узлов токоприемников, а также созданный стенд для комплексного исследования контактных элементов обеспечивают проведение исследований разработанных конструкций в лабораторных условиях.

Реализация результатов работы. Разработанная методика определения статических и динамических характеристик токоприемников использована при проведении испытаний скоростной системы токосъема на участке Лихославль -Калашникове Октябрьской железной дороги.

Созданный для комплексного исследования контактных элементов токоприемников стенд реализован в лаборатории «Контактные сети, линии электропередачи и токосъем» ОмГУПСа и используется в учебных и научных целях.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (Иркутск, 2005), на IV международном симпозиуме «Е1й-апз-2007» - «Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном транспорте» (Санкт-Пе-

тербург, 2007), на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. Кадровое и научно-техническое обеспечение процессов интеграции в мировую транспортную систему» (Новосибирск, 2007), на V всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (Иркутск, 2007), на научно-технических семинарах кафедры «Теоретическая механика» ОмГУПСа в 2005 - 2008 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в шести печатных работах, которые включают в себя четыре статьи и два тезиса докладов, получены три патента на полезные модели. Материалы диссертации вошли в отчет по научно-исследовательской работе, выполненный по заказу ОАО «Российские железные дороги».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка из 151 наименования и одного приложения и содержит 150 страниц основного текста, 11 таблиц и 69 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первом разделе выполнен анализ известных скоростных токоприемников электроподвижного состава, рассмотрены конструкции верхнего узла токоприемников и названы требования, предъявляемые к верхним узлам.

На основании проведенных исследований выявлены следующие пути повышения нагрузочной способности токоприемников: подрессоривание отдельных рядов контактных элементов; увеличение числа контактных элементов на полозах; улучшение электрических и динамических свойств контактных элементов токоприемников (использование материалов с низким собственным сопротивлением); улучшение условий отвода снимаемого тока с контактных элементов и каркасов полозов (снижение переходного сопротивления) и охлаждение контактных элементов.

Во втором разделе рассмотрена усовершенствованная методика расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника; данная методика позволяет определить параметры токосъемных устройств для обеспечения надежного и качественного токосъема.

Исследования по моделированию взаимодействия «токоприемник - контактная подвеска» проводили И. И. Власов, Г. Г. Марквардт, К. Г. Марквардт, А. В. Фрайфельд, В. П. Михеев, А. В. Плакс, С. Н. Ковалев, Т. А. Тибилов, П. Д.. Титаренко, А. В. Ефимов, А. Г. Галкин, В. М. Павлов, В. А. Ан, М. М. Ерофеева, В. Т. Жарков, В. И. Себелев, А. Н. Горбань, Р. Ниблер, С. Фуджии, Н. Сибата, И. Кумезава и др.

Расчет взаимодействия токоприемника с контактной подвеской сводится к определению характеристики контактного нажатия с учетом детерминированного воздействия со стороны контактного провода и основания токоприемника. В работе приняты следующие обозначения: жкс - жесткость контактной подвески в точке контакта; гкс - коэффициент вязкого трения в контактной подвеске; жсвязи - жесткость, имитирующая упругие связи в контактной подвеске; ткс - масса контактной подвески, сосредоточенная над одним полозом; ткэ - масса полоза токоприемника; Wk, - сила сухого трения контактного элемента; жкэ - жесткость пружины контактного элемента; жш - жесткость пружины штанги; тш - масса штанги каретки; т„ - масса каретки; w, - сила сухого трения каретки; жк - жесткость пружины каретки; шр - масса системы подвижных рам токоприемника; wp - сила сухого трения в системе подвижных рам; гр - коэффициент вязкого трения в системе подвижных рам; Рр - статическое нажатие токоприемника; Рвр и Рвл - аэродинамическая сила, воздействующая на систему подвижных рам и на полоз токоприемника; Vn c - скорость движения подвижного состава; уосн - отклонение основания токоприемника в вертикальном направлений от положения статического равновесия; ур - высотное положение рамы токоприемника; ук - высотное положение каретки; уЮ1 и уо2 - расстояние в вертикальном направлении от первого и от второго по ходу движения полозов до положения статического равновесия; укс0 — высотное положение контактного провода при отсутствии под ним токоприемника; щ иа2~ угол поворота штанги первого и второго по ходу движения полоза токоприемника.

В расчетах приняты следующие допущения: рамы, штанги токоприемника и его необрессоренные части являются абсолютно твердыми, в связи с чем отсутствует необходимость учета упругих деформаций штанг и рам токоприемника, которые имеют незначительную величину и слабо влияют на процесс токосъема; контактные элементы движутся по контактному проводу безотрывно, что позволяет не рассчитывать траектории движения контактного провода и контактных элементов в отдельности, а также не учитывать ударный процесс при соприкосновении контактного элемента с контактным проводом; контактная подвеска принята упругой и представляется дискретной моделью; контактные элементы перемещаются только вертикально (незначительное перемещение в горизонтальном направлении принимается равным нулю, так как оно вызывается упругими деформациями в рамах и штангах токоприемника, которые не учитываются согласно первому допущению).

Влияние на контактное нажатие со стороны стрелы провеса контактного провода заключается в изменяющихся по длине пролета жесткости контактной подвески и высотном положении контактного провода при отсутствии под ним токоприемника. Значения высотного положения контактной подвески КС-200-06 в пролете и ее жесткости получены экспериментально с использованием оборудования вагона-лаборатории для испытания контактной сети на перегоне Лихославль - Калашниково Октябрьской железной дороги. Для учета изменяющейся жесткости контактной подвески использовано ее разложение в ряд Фурье:

Жк=Жксо1 + 2>кС05к(йог ,

(1)

где к - номер гармонической состашшощей в жесткости контактной подвески;

ж„

- коэффициент параметрического возбуждения к-й гармоники; ак - ам-

плитуда косинусоидальной составляющей к-й гармоники; <в0 = 2лУп с /1 - частота основной составляющей неравноупругости подвески; 1пр - длина пролета контактной подвески.

Кроме того, на токоприемник будет воздействовать переносное движение, возникающее при изменении высотного положения полоза токоприемника из-за переменной жесткости контактной подвески. На процесс токосъема влияют также колебания основания токоприемника.

Аэродинамическое воздействие в расчетах взаимодействия токоприемника и контактной подвески учитывается с помощью экспериментально полученных в ходе линейных испытаний зависимостей аэродинамической подъемной силы, действующей на токоприемник (рис. 1).

Для расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской использованы уравнения Лагранжа второго рода, которые подразумевают расчет кинетической и потенциальной энергии, диссипативной функции и обобщенных сил. Так как конструкция токоприемника имеет шесть степеней свободы, то необходимо составить шесть уравнений движения. Введенные обобщенные координаты отсчи-тываются от положения статического равновесия, чтобы потенциальная энергия в этом положении была нулевой, т. е. имела в положении равновесия минимум. В связи с тем, что подвижной состав совершает колебания, положение равновесия перемещается вместе с основанием токоприемника. Таким образом, система отсчета, в которой описывается движение токоприемника, учитывает переносное движение со скоростью уосн в каждый момент времени.

Дифференциальное уравнение движения рамы токоприемника имеет вид:

тР (ур + Уос„ + 4.кс) + ж* (ур - У* + Ко) + ГР (ур ~ Уосн + 4 кс) -

^ (2)

Рис. 1. Аэродинамическая подъемная сила предложенного токоприемника (линия 1 - высота подъема токоприемника 5,4 м; 2 - 5,6; 3 - 5,8 м)

^(Ук-У

Ур+Ъ

с) = РР + Р,8

уравнение движения каретки токоприемника —

7

mK(yK +y00H +f„KC) + mm(2yK +2(y0CH +fCT.KC) + 0,51in(aI +а2)) + +жк (ук - Ур - 1к0) + жп (2 (1ю0 + ук) - уи1 - ую2 +12 (sin а, + sin а2)) + (3)

+Г, (у, - Ур + L,c ) + Гхэ (2Ук - 4.КС - Укз. - Укэ2 + h (а, + «2 )) = ■Vy J;

дифференциальные уравнения движения первого и второго по ходу движения подвижного состава полозов -

К. + тю)(ую, + уосн + J + жю (ую1 - ук - 1ю0 -12 sin а,) +

КС

(У кэ1 Уксо) + Жсмзи(Ую1 Укэ2) + Гю(Ую1 Ук ст.кс )

+гх= (Укэ! + i,c)=Ру - mKc — ¿akk2ra0 cos(kra0t);

55 ЖксО k=l

(ткс + тю)(ую2 + Уосн + С.«) + Жкэ (Укэ2 " Ук ~ U ~ 12 ^2) + +Жкс (Укэ2 " УксО ) + Жс,«и (Укэ2 ~ У„1) + Гкэ (Укэ2 " <Уз ~ Ук + 4.хс) +

+Гкс (ую2 + t,c) = ткс A-¿akk2tD0 cos(kra0t);

(4)

ЖксО ы

уравнения движения штанг каретки токоприемника -

Г ■■ lM

Jmá, + 0,5тш1ш ^ук + утн + f„KC + yJ + жшМз cosaiх

x(lm0 / Vif+lF^Mb^ -1) + жп ((1ю0 - уи| + yK)l2 cosa, + 0,512sin2a,) +

- УкА + УА - = КЯУ^ ~Ук) + фу- - Ук) + +P^42cosa,;

I2

У к + Уосн + 4.« + у | + Жш1,1з C0Sa2 X

(5)

1ша2+0,5тш1ш

*(l»o /л/1? + ]з - 21,1,sina2 -1) + жв((1ю0 - ую2 + ук)12cosa2 + 0,512 sin2a2) +

S

+ГЮ («Л - Y*Jl + УЛ - 4.кЛ) = -Р„2И(У«2 - У, ) - Р, -у-(Укз2 - Ук ) + S

+Py-|3-l2cosa2.

Решение систем (2) - (5) выполнено с помощью универсальной математической программы MathCAD, для этого система уравнений была преобразована к виду:

Ур \ ^ р5 Ур' Ук' У к'Уосн > Уосн' Уосн' СГ-КС J >

«i=f(yK.yx.yK.yoc„.«pai.«i.yOI.yo..fCT.Kc);

.. f(........., V (6)

Ую1 _ ^(Ук>Ук>3^,сн>а1>®1>Уы>Уы>Уы>Ую2'^ст.ю:)>

Ую2 — ^(Ук>Ук>Уосн»а2'®'2'Ую1>Укэ2>Укз2'Укэ2'^ст.ко)-

В результате решения системы уравнений (6) получены графики зависимости перемещений и скоростей движения элементов токоприемников от времени. Силы контактного нажатия определяются по формулам:

p«i = ж»(Ув1 -У«о) + г«(Ув. +4.„)+п»„у1в1 +жсвю„(укэ, -Укэ2);

(7)

кэ2

кэ2 ^ст.кс )

ю2

Разработанная модель для расчета взаимодействия токоприемника с контактной сетью позволила добиться приемлемой сходимости расчетных и экспериментальных данных, полученных в ходе линейных испытаний на участке Лихославль - Калашниково Октябрьской железной дороги (токоприемник фирмы Siemens, контактная подвеска - КС-200-06; расхождение результатов — не более 6,5 %).

С использованием предложенной математической модели расчета получены зависимости среднеквадратического отклонения (СКО) контактного нажатия токоприемника фирмы Siemens от скорости движения при различной жесткости кареток полоза (рис. 2), совпадающие с результатами линейных испытаний (рис. 3) на участке Лихославль - Калашниково. Из графиков рис. 2 видно, что на скорости 220 км/ч наблюдается резонанс, приводящий к увеличению СКО контактного нажатия; снижения влияния резонанса можно добиться уменьшением жесткости верхнего узла до 4,5 к11/м, при этом необходимо учитывать, что чрезмерное уменьшение жесткости приведет к сдвигу резонанса в сторону меньших скоростей и увеличению амплитуды СКО контактного нажатия.

Введение в верхний узел токоприемника элементов вторичного подрессо-ривания контактных элементов позволяет для скоростей до 250 км/ч в два раза уменьшить значение СКО контактного нажатия и практически убрать резонанс на скорости 220 км/ч (рис. 4), при этом наименьшее СКО контактного нажатия соответствует жесткости каретки и элементов вторичного подрессоривания, равной 3,0 и 3,0 кН/м соответственно (рис. 5).

Расчет системы «токоприемник — контактная подвеска» на динамическую устойчивость представляет собой определение областей динамической неустойчивости, форма которых определяет поведение исследуемой системы при различных внешних воздействиях (например, при влиянии кривой жесткости

контактной подвески в пролете). В результате расчета на динамическую устойчивость определены собственные частоты колебаний системы «токоприемник -контактная подвеска» (3,5; 2,7; 2,63; 1,187; 1,13 и 1,96 Гц), в диапазоне рабочих скоростей наблюдается единственная область динамической неустойчивости, которая соответствует скорости движения 340 км/ч. Для исследуемого диапазона скоростей движения определены области динамической неустойчивости токоприемника в зависимости от скорости движения подвижного состава для частоты 1,13 Гц (рис. 6). Результаты расчета показали, что скорость, на которой будет в наибольшей степени проявляться параметрический резонанс, составляет 340 км/ч, данная скорость соответствует максимуму главной области неустойчивости. Вторая и третья области неустойчивости намного меньше главной области, следовательно, на скоростях 150-230 км/ч заметное увеличение СКО контактного нажатия в пролете будет возникать только при больших коэффициентах возбуждения р (жкс0). Полученные расчетные зависимости подтверждаются результатами линейных испытаний.

1001--

Анкерный участок

В -160 км/ч; С - ISO км/ч. ,0 -200 ш/ч, Ш - 220 км/ч; ■ - 240 км/ч

0 100 200 300 км/ч 500 V ->-

Рис. 2. Зависимость СКО контактного нажатия токоприемника от скорости движения при различной жесткости кареток полоза

Рис. 3. Зависимость СКО контактного

нажатия при различных скоростях движения электроподвижного состава (Лихославль - Калашникове)

По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что предложенная методика расчета взаимодействия токоприемника электроподвижного состава с контактной подвеской позволяет рассчитать ряд известных и новых конструкций токоприемников и определить их параметры для обеспечения надежного и качественного токосъема.

В третьем разделе предложены конструкции верхних узлов, повышающих нагрузочную способность токоприемников, и рассмотрены предъявляемые к ним технические нормы.

В ОмГУПСе разработаны две конструкции полоза токоприемника: полоз токоприемника с неоднородными по ширине контактными элементами, который позволяет снимать большие тяговые токи за счет исключения

10

переходного сопротивления между коробом и контактными накладками, а также улучшает динамические свойства полоза за счет снижения массы контактных накладок и введения элементов вторичного подрессоривания;

полоз токоприемника, который позволяет стабилизировать нажатие токоприемника на контактный провод за счет изменения его ширины, обеспечивая равномерный износ контактных элементов, и снимать большие тяговые токи за счет улучшенных динамических свойств полоза.

V -».

Рис. 4. Зависимость СКО контактного нажатия от скорости движения при различной жесткости пружин подрессоривания контактных элементов

О 100 200 300 км/ч 50 V -*■

Рис. 5. Зависимость СКО контактного нажатия от скорости движения при различной жесткости пружин кареток

На основании результатов расчета предложена схема верхнего узла токоприемника, позволяющая стабилизировать контактное нажатие токоприемника и увеличить его нагрузочную способность при увеличении скорости движения электроподвижного состава, определены технические параметры верхнего узла.

В четвертом разделе описаны

V«-► методики лабораторных испытаний

Рис. 6. Области динамической разработанных элементов и узлов то-неустойчивости токоприемника коприемников. Испытания элементов для частоты 1,13 Гц и узлов токоприемников - это про-

цесс экспериментального определения качественных и количественных характеристик, свойств объекта и его функций.

В лаборатории «Контактные сети и линии электропередачи» ОмГУПСа разработаны стенды, позволяющие проводить все виды износных и нагрузочных испьттаний, в том числе:

стенд для комплексного исследования контактных элементов токоприемников, позволяющий реализовать токовые нагрузки в диапазоне от 0 до 1500 А при скоростях до 300 км/ч с учетом приведенных масс рам токоприемника и кареток;

кольцевой стенд для имитации элементов контактной подвески при испытаниях токоприемников, рассчитанный на протекание токов до 3000 А в часовом режиме и до 2000 А - в суточном;

разрывной стенд для исследования физико-механических свойств контактных элементов и проводов.

Использование предлагаемого стенда позволяет получить износные характеристики с учетом неравномерности контактного нажатия и отрывов, приводящих к повышенному электрическому износу.

Исследование взаимодействия образцов контактных элементов с контактными проводами целесообразно проводить в соответствии с методикой ОмГУПСа, которая включает в себя следующие виды испытаний:

определение допустимого тока контактного элемента при движении с различными нажатиями и скоростями движения производится на износном стенде в широком диапазоне контактного нажатия при протекании переменного и постоянного тока различной полярности от 0 до 1500 А при скоростях движения 50, 100, 150,200,250,300 км/ч;

определение зависимости превышения температуры контактного элемента от величины снимаемого тока производится для уровней контактного нажатия, определенных ранее, для скоростей движения 50, 100, 150, 200, 250, 300 км/ч с соответствующим обдувом;

определение среднего износа контактного элемента производится во время ресурсных испытаний при протекании номинального тока, при скорости движения 250 км/ч, контактном нажатии, определенном ранее;

определение удельного износа контактного элемента и контактных проводов на единицу пробега в зависимости от нажатий, скорости движения и значения снимаемого тока.

В пятом разделе рассмотрены результаты экспериментальных исследований предложенных конструктивных решений верхнего узла токоприемников и рассчитана их технико-экономическая эффективность. Анализ данных, полученных в результате экспериментальных исследований, позволяет судить о параметрах и характеристиках предложенных конструкций верхних узлов токоприемников, современных контактных элементов, а также прогнозировать их работу в условиях эксплуатации и технико-экономическую эффективность применения данных конструкций на электрическом транспорте.

В ходе проведения нагрузочных испытаний получены зависимости разницы температуры нагрева набегающего и сбегающего рядов контактных элементов полоза при изменении его ширины для различных скоростей движения

и снимаемых токов (рис. 7, 8). Из полученных графиков (см. рис. 7, 8) видно, что чем уже полоз, тем больше разница температуры нагрева набегающего и сбегающего рядов вставок. Кроме того, при увеличении ширины полоза на 500 мм и более разница температур рядов вставок уменьшается незначительно, что подтверждают расчетные кривые.

50

"С

зо

20

10

\

/,200 км/ч //,150 км/ч

—X

\ V V ,3X1 А /,300 А

\ Л250 А

ч ^ /

100 200

300 h —

400 500 мм 700

300 h —

Рис. 7. Разница температуры нагрева набегающего и сбегающего рядов контактных элементов полоза при изменении его ширины для различных скоростей движения (Рр=100 Н; 1=350 А)

Рис. 8. Разница температуры нагрева набегающего и сбегающего рядов контактных элементов полоза при изменении его ширины для различных снимаемых токов (Рр=100 Н; Удв = 200 км/ч)

Для дальнейшего эксперимента исследуемый полоз был оборудован подрессоренными рядами контактных элементов, жесткость пружин вторичного подрессоривания контактных элементов составляла 3,0 кН/м. Испытания проводились в той же последовательности, что и для полоза с неподрессоренными контактными элементами. Введение элементов вторичного подрессоривания контактных элементов позволяет в два раза уменьшить разницу температуры нагрева набегающего и сбегающего рядов контактных элементов, не увеличивая значительно ширины полоза токоприемника.

При экспериментальном определении износных характеристик контактных элементов исследовались опытные образцы современных контактных элементов. Из полученных зависимостей видно, что для дисперсно-упрочненного контактного элемента типа «Сэндвич» на основе железа с графитовыми стержнями в продольных пазах (рис. 9) наилучшее удельное статическое нажатие на контактный про-

ю'

мм/км

0,5

\ /7,5

ЧУ/5

:—.—

/=0 А/мм1

0,35

Р»-

Рис. 9. Износные характеристики контактных элементов

вод составляет 0,35 - 0,38 Н/мм

Полученные данные позволяют рекомендовать для исследуемых контактных элементов наилучшее статическое нажатие токоприемника на контактный провод в процессе эксплуатации, обеспечивая тем самым экономичный токосъем при минимальном износе контактирующих элементов.

Экономический эффект от внедрения предложенных полозов токоприемников электроподвижного состава достигается за счет снижения затрат на их обслуживание и составляет 13,5 млн р. на 100 токоприемников за 10 лет, инвестиционный проект можно считать экономически эффективным, так как индекс рентабельности инвестиций по результатам расчетов больше единицы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании проведенного анализа существующих конструкций верхних узлов токоприемников и их характеристик выявлены пути обеспечения качественного токосъема за счет повышения нагрузочной способности токоприемника, уменьшения приведенной массы и износа контактных элементов путем их подрессоривания и использования современных материалов.

2. Усовершенствована методика расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника, в которой система токосъема представлена в виде математической модели с шестью степенями свободы и введена величина «изшбной жесткости», имитирующая упругие связи в подвеске, позволяющая определить параметры токо-съемных устройств для обеспечения надежного и качественного токосъема.

3. На основании полученных в результате математического эксперимента данных разработаны конструкции верхних узлов токоприемников с возможностью передачи рабочего тока до 3000 А при скоростях движения электроподвижного состава до 250 км/ч.

4. Разработаны методики и оборудование, обеспечивающие проведение лабораторных испытаний разработанных верхних узлов токоприемников и перспективных контактных пар.

5. Проведены экспериментальные исследования разработанных устройств, подтверждающие их работоспособность. Экономический эффект от использования модернизированных токоприемников составляет 13,5 млн р. на 100 токоприемников за 10 лет, срок окупаемости инвестиций составляет два года.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Финиченко В.Н. Пути повышения нагрузочной способности токоприемников электроподвижного состава / В.Н. Финиченко // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Материалы всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием. Красноярск: Гротеск, 2005. Т. 1. С. 457 - 462.

2 Павлов В.М. Пути улучшения взаимодействия токоприемника с контактной подвеской / В.М. Павлов, В.Н. Финиченко //Повышение динамических качеств подвижного состава и поезда в условиях Сибирского региона:

Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. С. 37-40.

3. Условия и предпосылки получения фактических параметров и характеристик контактных подвесок в ходе проведения линейных испытаний / В.М. П авлов, А.Г. Галкин, В.Н. Фйниченко и др. //Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2007. № 3. С. 51 - 53.

4. Повышение достоверности лабораторных исследований с применением износных стендов / O.A. Сидоров, А.Н. Смердин, В.Н. Финиченко и др. // Политранспортные системы: Материалы V всерос. науч.-техн. конф. / Сиб. федер. ун-т, Политехи, ин-т. Красноярск, 2007. Ч. 1. С. 355 - 359.

5. Финиченко В.Н. Совершенствование эксплуатационной работы токоприемников электроподвижного состава / В.Н. Финиченко // Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. Кадровое и научно-техническое обеспечение процессов интеграции в мировую транспортную систему: Тез. ме-ждунар. науч.-практ. конф. / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. Новосибирск, 2007. Ч. 1.С. 181, 182.

6. Павлов В.М. Совершенствование методов исследований контактных элементов устройств токосъема / В.М. Павлов, И.Е. Чертков, В.Н. Финиченко // Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном транспорте: Тез. докл. IV междунар. симпозиума «Eltrans-2007» / ПГУПС. СПб, 2007. С. 78.

7. Пат. РФ на полезную модель № 58992, МПК В 60 L 5/00. Полоз токоприемника электроподвижного состава / И.И. Галиев, В.М. Павлов, И.Е. Чертков, В.Н. Финиченко. ~№ 2006122819/22; Заявлено 26.06.2006; Опубл. 10.12.2006 // Открытия. Изобретения. 2006. № 34.

8. Пат. РФ на полезную модель № 68975, МПК В 60 L 5/00. Полоз токоприемника электроподвижного состава / И.И. Галиев, В.М. Павлов,

A.Н. Смердин, И.Е. Чертков, В.Н. Финиченко. -№ 2007128550/22; Заявлено 24.07.2007; Опубл. 10.12.2007 // Открытия. Изобретения. 2007. № 34.

9. Пат. РФ на полезную модель № 68974, МПК В 60 L 5/00. Стенд для комплексного исследования контактных элементов токоприемника / И.И. Галиев, В.М. Павлов, O.A. Сидоров, А.Н. Смердин, И.Е. Чертков,

B.Н. Финиченко. - № 2007128548/22; Заявлено 24.07.2007; Опубл. 10.12.2007 // Открытия. Изобретения. 2007. № 34.

Типография ОмГУПСа. 2008. Тираж 120 экз. Заказ 85). 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СКОРОСТНЫХ ТОКОПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА МАГИСТРАЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.

1.1. Особенности конструкций верхнего узла токоприемников.

1.1.1. Особенности конструктивного исполнения кареток.

1.1.2. Особенности конструктивного исполнения полозов.

1.1.3. Особенности конструктивного исполнения контактных элементов токоприемников.

1.1.4. Требования, предъявляемые к верхними узлам токоприемников.

1.2. Пути повышения нагрузочной способности скоростных токоприемников

1.3. Выводы.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЕРХНЕГО УЗЛА ТОКОПРИЕМНИКА ПРИ ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКОЙ

2.1. Описание конструкции токоприемника.

2.2. Анализ известных методов расчета взаимодействия токоприемников с контактными подвесками.

2.3. Факторы, влияющие на качество токосъема.

2.4. Обоснование расчетной схемы взаимодействия токоприемника и контактной подвески.

2.4.1. Расчет характеристики контактного налсатия с учетом воздействия со стороны контактного провода и основания токоприемника.

2.4.2. Вывод математической модели взаимодействия токоприемника с контактной сетью.

2.4.3. Учет силы трения скольжения в контакте.

2.4.4. Учет аэродинамического влияния со стороны встречного воздушного потока.

2.4.5. Уравнения движения элементов токоприемника.

2.5. Анализ результатов расчета параметров верхнего узла токоприемника при его взаимодействии с контактной подвеской.

2.6. Оценка адекватности разработанной математической модели.

2.7. Определение областей простых параметрических резонансов, возникновение которых в системе «токоприемник — контактная сеть» возможно.

2,8. Выводы.

3. РАЗРАБОТКА ВЕРХНИХ УЗЛОВ, ПОВЫШАЮЩИХ НАГРУЗОЧНУЮ СПОСОБНОСТЬ ТОКОПРИЕМНИКОВ.

3.1. Полоз токоприемника с неоднородными по ширине контактными элементами.

3.2. Полоз токоприемника с изменяющейся шириной.

3.3. Краткое описание предлагаемой схемы верхнего узла токоприемника

3.4. Технические нормы на верхний узел токоприемников электроподвижного состава.

3.4.1. Общие требования.

3.4.2. Эксплуатационные требования.

3.4.3. Требования допустимых превышений температуры при съеме длительно допустимого тока при движении и на стоянке.

3.4.4. Методы испытаний.

3.4.5. Полозы токоприемников.

3.4.6. Браковочные нормы для контактных элементов.

3.5. Выводы.

4. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ РАЗРАБОТАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ ТОКОПРИЕМНИКОВ.

4.1. Стенд для комплексного исследования контактных элементов токоприемников.

4.1.1. Конструктивное исполнение стенда.

4.1.2. Методика испытаний контактных элементов токоприемников.

4.2. Кольцевой стенд для имитации элементов контактной подвески при испытаниях токоприемников.

4.2.1. Конструктивное исполнение стенда.

4.2.2. Методика испытаний полозов токоприемников.

4.3. Разрывной стенд для исследования физико-механических свойств контактных элементов и проводов.

4.3.1. Конструктивное исполнение стенда.

4.3.2. Методика испытаний контактных элементов токоприемников.

4.4. Выводы.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ВЕРХНЕГО УЗЛА ТОКОПРИЕМНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВ

НОСТИ

5.1. Экспериментальное определение нагрузочной способности полоза токоприемника.

5.2. Экспериментальное определение износных характеристик контактных элементов.

5.3. Экспериментальное определение нагрузочной способности контактных элементов.

5.4. Оценка экономической эффективности использования предлагаемых конструкций верхнего узла токоприемника.

5.4.1. Определение стоимостной оценки результатов.

5.4.2. Определение единовременных затрат.

5.4.3. Определение показателей экономической эффективности.

5.5. Выводы.

Важнейшую роль в техническом перевооружении железнодорожного транспорта играет электрификация железных дорог, позволяющая повысить скорость движения поездов, а, следовательно, сократить время доставки грузов и пассажиров.

Транспортная стратегия России, принятая 3 декабря 2003 г. на Всероссийском совещании в Кремле, наметила направления развития транспортной системы страны, в том числе создание международных транспортных коридоров "Европа - Азия" и "Север — Юг", в которых основную роль будут играть электрические железные дороги. Таким образом, Россия превращается в «главного перевозчика в мире», интегрированного в мировую транспортную систему (II и IX коридоры, Севморпуть, Транссиб).

Повышение скоростей движения электроподвижного состава на действующих отечественных магистралях является закономерным результатом научно-технического прогресса, позволяющим ускорить перевозки грузов и пассажиров. В соответствии с Федеральной целевой программой «Модернизация транспортной системы России на 2002 — 2010 годы» наряду с существенным увеличением грузовых перевозок, требуется осуществить поэтапное повышение скоростей движения (до 160 - 200 км/ч) пассажирских и грузовых поездов с увеличением протяженности полигона скоростного движения до 8 тыс. км.

В настоящее время во многих странах мира ведутся работы по повышению скоростей движения на железных дорогах. Многолетний мировой опыт показал, что при перевозках в дневных поездах на расстояния 400 — 800 км и в спальных вагонах ночных поездов на расстояния 1700 - 2500 км по безопасности, надежности, комфорту и экологии высокоскоростной транспорт выгоднее по сравнению с другими видами транспорта. Так в Японии прибыль от высокоскоростных магистралей достигла 30 % при сроке окупаемости строительства 5 — 8 лет, а протяженность скоростных магистралей составляет свыше 2000 км. В перспективе намечено довести их протяженность до 3200 км. В Европе, при длине линий высокоскоростных магистралей около 2000 км, развитие их сети интенсивно продолжается и должно составить к 2010 г. 12,5 тыс. км, а вместе со скоростным движением (до 200 км/ч) 29 тыс. км. В странах ЕС доля затрат на создание высокоскоростных магистралей составляет 0,19 % годового национального дохода. Уровень рентабельности проекта, без учета экологии, оценивается в 13,7 % [1].

Согласно стратегическим направлениям научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД») одним из важнейших направлений является создание подвижного состава и инфраструктуры для высокоскоростного движения. При этом предусматриваются следующие основные направления улучшения технических параметров и характеристик подвижного состава: повышение конструкционной скорости грузовых электровозов до 120 км/ч; повышение конструкционной скорости пассажирских электровозов до 160-200 км/ч; повышение конструкционной скорости электропоездов до 140 км/ч; создание пассажирских вагонов с конструкционной скоростью 160 и 200 км/ч; создание специализированных скоростных платформ с конструкционной скоростью 140 км/ч.

Спецификой электрического транспорта является подвод энергии через скользящий контакт между токоприемником и контактной подвеской, поэтому с повышением скоростей движения возрастает мощность электроподвижного состава, а число токоприемников уменьшается до двух, поэтому значение снимаемых полозом токов выростает (особенно при постоянном токе), что требует совершенствования существующих элементов и узлов токоприемников. Все это оставляет особенно актуальной проблему обеспечения надежного и экономичного токосъема.

Задача создания лимитирующих подсистем высокоскоростных магистралей (ВСМ) была учтена путем их включения в «Федеральную программу транспорт России» ГПТР. ТТ. 03.002.00 АТ РФ. Над созданием токоприемников, как элементов этих подсистем ВСМ, велись работы с подрядчиками РАО ВСМ: ЦКБ МТ «Рубин», АО ВНИИТрансмаш и ОАО ВЭлНИИ.

Наряду с разработкой ряда ВСМ, в постановлении коллегии МПС РФ от 28.09.94 г. рассматривается необходимость увеличения скоростей на всех участках действующей скоростной магистрали «Санкт-Петербург - Москва» до 200 км/ч с обеспечением требований по повышению надежности. Реконструкция магистрали ведется на основании указания Министра путей сообщения РФ № 19 Ц от 27.02.95 г. «О программе по разработке технических средств железнодорожного транспорта для организации движения пассажирских поездов со скоростью 200 км/ч и отраслевой научно-технической программы «Разработка и создание технических средств железнодорожного транспорта для организации движения пассажирских поездов со скоростью 200 км/ч» [2]. При этом одной из лимитирующих систем таюке являются токоприемники.

Перевод пассажирского движения между Москвой и Санкт-Петербургом на скорости 200 — 250 км/ч, при сохранении системы электроснабжения 3 постоянного тока, потребовал создания токоприемников, обеспечивающих надежное взаимодействие с контактными подвесками при съеме тока до 4000 А (для электровозов ЭП-100) [3]. Такая задача в мировой практике решается впервые, поскольку, как правило, скоростное движение поездов осуществляется на линиях переменного тока, где уровень питающего напряжения почти на порядок выше, чем на постоянном токе [4].

Несмотря на реализацию высоких скоростей движения (200 — 350 км/ч), проблема обеспечения надежного и качественного токосъема остается актуальной как в Европе [5 - 7], так и в Японии [8-10].

Цель работы - совершенствование конструкции токоприемников электроподвижного состава при эксплуатации поездов с повышенной массой и высоких скоростях движениях.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи:

1) анализ существующих конструкций верхних узлов токоприемников и оценка их влияния на нагрузочную способность;

2) создание методики расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника;

3) разработка конструкции верхних узлов токоприемников для обеспечения качественной передачи рабочего тока до 3000 А при скоростях движения до 250 км/ч;

4) формирование методики и оборудования, обеспечивающего проведение испытаний разработанных узлов токоприемника и перспективных контактных пар, применяемых в системах токосъема магистрального электроподвижного состава;

5) экспериментальные исследования разработанных устройств и оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых технических решений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. усовершенствование методики расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника;

2. разработка конструкций верхних узлов токоприемников для обеспечения качественной передачи рабочего тока до 3000 А при скоростях движения до 250 км/ч;

3. создание методики и оборудования, обеспечивающих проведение испытаний предложенных узлов токоприемника и перспективных контактных пар, применяемых в системах токосъема магистрального электроподвижного состава.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных и натурных экспериментов, проведенных на действующих электрифицированных участках Октябрьской железной дороги. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными составляет не более 6,5 %. На предлагаемые схемные решения верхнего узла токоприемника и стенда для комплексного исследования контактных элементов получены три патента на полезные модели РФ.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Усовершенствованная методика расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника позволяет определить параметры токосъемных устройств для обеспечения надежного и качественного токосъема.

2. Предложенные конструкции верхних узлов токоприемников обеспечивают передачу рабочего тока до 3000 А при скоростях движения электроподвижного состава до 250 км/ч.

3. Разработанные методики экспериментальной проверки параметров и характеристик верхних узлов токоприемников, а также созданный стенд для комплексного исследования контактных элементов обеспечивают проведение исследований разработанных конструкций в лабораторных условиях.

Методы проведения исследований. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов системного подхода, математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальной математической программы МаЛСас!. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных установках и на действующих токоприемниках электроподвижного состава магистральных электрических железных дорог.

Реализация результатов работы.

Разработанная методика определения статических и динамических характеристик токоприемников использована при проведении испытаний скоростной системы токосъема на участке Лихославль - Калашникове Октябрьской железной дороги.

Разработанный стенд для комплексного исследования контактных элементов токоприемников реализован в лаборатории «Контактные сети, линии электропередачи и токосъем» ОмГУПСа, используется в учебных и научных целях.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийской научнотехнической конференции с международным участием «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (Иркутск, 2005), на IV международном симпозиуме «Е11хап8-2007» — «Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном транспорте» (Санкт-Петербург, 2007), на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. Кадровое и научно-техническое обеспечение процессов интеграции в мировую транспортную систему» (Новосибирск, 2007), на V всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (Иркутск, 2007), на научно-технических семинарах кафедры «Теоретическая механика» ОмГУПСа в 2005 - 2008 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в шести печатных работах, которые включают в себя четыре статьи и два тезиса докладов, получены три патента на полезные модели. Материалы диссертации вошли в отчет по научно-исследовательской работе, выполненный по заказу ОАО «Российские железные дороги».

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

1. На основании проведенного анализа существующих конструкций верхних узлов токоприемников и их характеристик выявлены пути обеспечения качественного токосъема за счет повышения нагрузочной способности токоприемника, уменьшения приведенной массы и износа контактных элементов путем их подрессоривания и использования современных материалов.

2. Усовершенствована методика расчета взаимодействия токоприемников с контактной сетью с учетом различного исполнения верхнего узла токоприемника, в которой система токосъема представлена в виде математической модели с шестью степенями свободы и введена величина «изгибной жесткости», имитирующая упругие связи в подвеске, позволяющая определить параметры токо-съемных устройств для обеспечения надежного и качественного токосъема.

3. На основании полученных в результате математического эксперимента данных разработаны конструкции верхних узлов токоприемников с возможностью передачи рабочего тока до 3000 А при скоростях движения электроподвижного состава до 250 км/ч. ,

4. Разработаны методики и оборудование, обеспечивающее проведение лабораторных испытаний разработанных верхних узлов токоприемников и перспективных контактных пар.

5. Проведены экспериментальные исследования разработанных устройств, подтверждающие их работоспособность. Экономический эффект от использования модернизированных токоприемников составляет 13,5 млн. руб. на 100 токоприемников за 10 лет, срок окупаемости инвестиций составляет два года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Сотников Е. А. Мировой опыт создания ВСМ // Инженер путей сообщения. ВСМ: специальный выпуск. / Санкт-Петербург, 1996. С. 20 23.

2. Спасский И. Д. «Сокол» расправляет крылья. Скорость, безопасность, надежность // Локомотив, 1998. № 4. С. 29 30.

3. Щербаков В. Г. Развитие электроподвижного состава // Железнодорожный транспорт, 1998. № 11. С. 22 24.

4. Совершенствование контактной сети // Железнодорожный транспорт за рубежом. Сер. III «Электрификация. Автоматика и связь. АСУ» ЭИ/ЦНИИТЭИ. 1998. Вып. 1. С. 10- 15.

5. Becker К. Износ элементов системы «контактный провод токоприемник» на высокоскоростных линиях // Glasers Annalen, 1996. № 6. S. 244 - 251.

6. Mayer J. Научные исследования и разработки на железных дорогах Германии // Eisenbahningenieur, 1997. № 10. S. 11-16.

7. Kurz H. Проектирование подвижного состава на базе методов моделирования // Eisenbahningenieur, 1996. № 8. S. 12 15.

8. Kumagai N. Повышение скорости на железных дорогах Японии // Quarterly Report of RTRI, 1997. № 4. P. 169 175.

9. Yagi E. Экспериментальный поезд WIN350 // Japanese Railway Engineering, 1994. № 128. P. 19-22.

10. Ohyama Т. Повышение скоростей движения на линиях Синкансен — проект Atlas // Железные дороги мира, 1997. № 3. С. 18-21.

11. Михеев В. П. Контактные сети и линии электропередач. М.: Маршрут, 2003.421 с.

12. Михеев В. П. Внедрение скоростного движения на железных дорогах России // Железнодорожный транспорт, 2002. № 4.

13. Лисицин А. Л., Котельников А. В., Якимов Г. Б. Перспективы развития электрифицированных железных дорог // Железнодорожный транспорт, 2001. № 8. С. 20-24.

14. Михеев В. П., Феоктистов В. П., Чертков И. Е. Этапы развития электроподвижного состава отечественных железных дорог. М.: МИИТ, 2003. 72 с.

15. Инструкция о порядке использования токоприемников электроподвижного состава при различных условиях эксплуатации / ЦТ-ЦЭ-844 от 03.08.01 г. М., 2001. 16 с.

16. Сборник технических указаний и информационных материалов по контактной сети электрифицированных железных дорог / МПС СССР. М.: Транспорт, 1985. 93 с.

17. Филатов Ю. И., Михеев В. П., Еремин Н. Е. Электроснабжение нагрузочных испытаний токоприемников и контактных подвесок // Тез. науч.-техн. конф. кафедр Омского ин-та инж. ж.-д. транспорта. Омск, 1984. С. 135 136.

18. ГОСТ 12058-72. Токоприемники электроподвижного состава магистральных железных дорог. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1972. 17 с.

19. Михеев В. П. Особенности перспективных токоприемников / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1994. 70 с.

20. Михеев В. П. Особенности узлов и характеристик перспективных токоприемников / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1991. 67 с.

21. Пат. 2501128 Франция, МКИ В 60 Ь 5/24. Каретка пантографа / Ш. Грациано, А. Мильвиль. Опубл. 10.09.1982.

22. Пат. 216686 ГДР, МКИ В 60 Ь 5/18. Устройство подрессоривания полоза токоприемника / Г. Мюллер. Опубл. 19.12.1984.

23. А. с. 1308511 СССР, МКИ В 60 Ь 5/08. Каретка токоприемника / В. Г. Капов, С. К. Коренюгин. Опубл. 07.05.1987.

24. А. с. 1229085 СССР, МКИ В 60 Ь 5/24. Каретка двухполозного токоприемника электроподвижного состава / О. И. Поздняков, В. И. Поздняков. Опубл. 07.05.1986.

25. Пат. 253011 ГДР, МКИ В 60 Ь 5/20. Каретка для индивидуального подрессоривания контактных накладок / Г. Мюллер. Опубл. 06.01.1988.

26. А. с. 249850 ЧССР, МКИ В 60 Ь 5/22. Каретка токоприемника / В. Машек, К. Ланг. Опубл. 25.04.1988.

27. Пат. 273402 ГДР, МКИ В 60 Ь 5/22. Устройство подрессоривания полоза токоприемника / Г. Мюллер. Опубл. 15.11.1989.

28. Пат. 3828890 ФРГ, МКИ В 60 Ь 5/20. Каретка токоприемника / Э. Ленгфелдер. Опубл. 29.08.1990.

29. Пат. 368957 Австрия, МКИ В 60 Ь 5/20. Каретка для токоприемника / В. Бухбергер. Опубл. 25.11.1982.

30. Пат. 116265 Польша, МКИ В 60 Ь 5/20. Каретка токоприемника транспортного средства / Т. Клепчарек. Опубл. 30.09.1982.

31. Пат. 3546529 ФРГ, МКИ В 60 Ь 5/20. Полоз токоприемника с угольными накладками / С. Бартелс, Л. Шварц. Опубл. 08.10.1987.

32. Пат. 3730312 США, МКИ В 60 Ь 5/24. Метод и средства для передачи электрической энергии высокоскоростному подвижному составу / Р. Е. Легер. Опубл. 01.05.1973.

33. А. с. 426888 СССР, МКИ В 60 Ь 5/24. Каретка токоприемника электроподвижного состава / И. А. Беляев, Н. В. Иванков, Ф. И. Мавдриков и др. Опубл. 05.05.1974.

34. Пат. 2001401 ФРГ, МКИ В 60 Ь 5/24. Устройство подрессоривания полоза токоприемника / Э. Доцлер. Опубл. 14.01.1970.

35. Пат. 368956 Австрия, МКИ В 60 Ь 5/00. Каретка для токоприемника / В. Бухбергер. Опубл. 25.11.1982.

36. Пат. 2272720 Россия, МКИ В 60 Ь 5/26. Асимметричный токоприемник для электропоездов / Е. В. Авотин, Н. В. Миронос, П. Г. Тюрнин и др. Опубл. 27.03.2006. Бюл. № 9.

37. Пат. 249677 ГДР, МКИ В 60 Ь 5/22. Устройство подрессоривания полоза пантографа / Г. Мюллер. Опубл. 16.09.1987.

38. Пат. 347499 Австрия, МКИ В 60 Ь 5/26. Токоприемник для рельсового подвижного состава с поворотной кареткой для контактных элементов / К. Вольфмайер. Опубл. 27.12.1978.

39. Пат. 1302837 ФРГ, МКИ 20 Ь, 10. Поворачивающийся полоз токоприемника / Т. Штайнфурт. Опубл. 08.07.1971.

40. Пат. 331855 Австрия, МКИ В 60 Ь 5/22. Устройство для токоприемника электроподвижного состава / С. А. Фэвлей. Опубл. 25.08.1976.

41. Пат. 2657310 Франция, МКИ В 60 Ь 5/22. Устройство подвешивания полоза пантографа / С. А. Фэвлей. Опубл. 26.07.1991.

42. Казаков С. С., Павлов В. М. Анализ вариантов полозов токоприемников для высоких скоростей движения // Токосъем электрического транспорта: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1993. С. 22-29.

43. А. с. 1397323 СССР, МКИ В 60 Ь 5/08. Устройство крепления контактной вставки токоприемника / В. М. Павлов, В. П. Михеев. Опубл. 23.05.1988.

44. А. с. 1481103 СССР, МКИ В 60 Ь 5/20. Устройство для крепления угольных вставок/И. А. Беляев. Опубл. 23.05.1989.

45. Пат. 1088088 ФРГ, НКИ 20 Ь 9/01. Универсальный пантограф / М. Зюберкрюб. Опубл. 23.02.1961.

46. Пат. 0195616 Япония, МКИ В 60 Ь, 5/20. Полоз для токоприемника / Кувабара. Опубл. 24.09.1986.

47. Пат. 257804 ГДР, МКИ В 60 Ь, 5/20. Дуга для клееных или припаянных угольных контактных накладок / X. Мюллер, Т. Фольгер. Опубл. 29.06.1988.

48. Купцов Ю. Е., Егоров В. Ф., Сизова Л. И. Нужны новые полоза // Локомотив, 1993. № 3. С. 34-36.

49. А. с. 1188019 СССР, МКИ В 60 Ь 5/00. Полоз токоприемника электроподвижного состава / В. М. Павлов, В. П. Михеев, О. А. Сидоров. Опубл. 30.10.1985.

50. Пат. 56-39121 Япония, МКИ В 60 Ь, 5/08. Контактный резиновый башмак для токосъема / Сумимото. Опубл. 10.09.1981.

51. А. с. 1011408 СССР, МКИ В 60 Ь 5/00. Токоприемник электроподвижного состава / Д. В. Беляев, В. М. Павлов, В. П. Михеев. Опубл. 15.04.1983.

52. А. с. 1024316 СССР, МКИ В 60 Ь 5/00. Токоприемник электроподвижного состава / В. М. Павлов, Д. В. Беляев, В. П. Михеев. Опубл. 23.06.1983.

53. Берент В. Я., Рачек JL Н. Электроконтактные характеристики сильнотокового контакта «токосъемные элементы полоза токоприемника контактный провод». // Вестник ВНИИЖТа, 1992. № 6. С. 36 - 41.

54. К. Becker et al. Износ элементов системы контактный провод токоприемник на высокоскоростных линиях // Железные дороги мира, 1998. № 2. С. 33-37.

55. Берент В. Я., Кольцов В. П., Семенов М. Е. Свойства контактных пластин из спеченного материала, пропитанных легкоплавким сплавом // Вестник ВНИИЖТа, 1977. № 1. С. 8 11.

56. А. с. 1572847 СССР, МКИ В 60 L 5/20. Токосъемный элемент токоприемника транспортного средства / В. Я. Берент. Опубл. 23.06.1990.

57. Купцов Ю. Е., Бельдей В. В. Эксплуатационные показатели угольных и медных контактных вставок токоприемников // Вестник ВНИИЖТа, 1978. № 1. С. 19-23.

58. Беляев И. А., Михеев В. П., Шиян В. А. Токосъем и токоприемники электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1976. 184 с.

59. Михеев В. П., Дроботенко А. Ф., Брюханов А. С. К оценке экономичности и надежности токоснимания по кривым контактного нажатия. // Энергоснабжение электрических железных дорог: Науч. тр. Омского ин-та инж. ж.-д. транспорта, 1974, т. 162. С. 4 — 11.

60. Плакс А. В. Исследование работы пантографов при высоких скоростях движения // Сборник ЛИИЖТа, №155, М., 1957, Транспортное ж.-д. изд-во. С. 15-28.

61. Беляев И. А. Исследование работы токоприемников электроподвижного состава при высоких скоростях движения // Вопросы эксплуатации контактной сети и токосъема: Тр. Всесоюзн. научн.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта, М., вып.233, 1962. С. 86 123.

62. Nibler Н. Dynamishes Verhalten von Fahreitung und Stromabnehmer bei elektrischen Hauptbahnen // Elektrische Bahnen, 1950, N. 10. S. 8 13.

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

64. Плакс А. В. Выбор оптимальных размеров пантографа для высоких скоростей движения // Сборник трудов Ленинградского ин-та инж. ж.-д. транспорта. СПб., Трансжелдориздат, 1958, Вып. 159. С. 72 77.

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

66. Плакс А. В. Колебания токоприемника и контактной подвески при высоких скоростях движения на электрифицированных железных дорогах // Электромеханика. Известия ВУЗов. СПб., 1959. № 3. С. 44 55.

67. Плакс А. В. Влияние параметров контактной подвески на колебания токоприемника при высоких скоростях движения // Сборник трудов Ленинградского ин-та инж. ж.-д. транспорта. СПб., Трансжелдориздат, 1961. Вып. 177. С. 9-14.

68. Плакс А. В. Исследование взаимодействия токоприемника и контактной сети при высоких скоростях движения // Сборник научных трудов Ленинградского ин-та инж. ж.-д. транспорта. СПб., Трансжелдориздат, 1959. Вып. 167. С. 68-76.

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

70. 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.

71. Tsuchiya К. The dynamic behavior of overhead centenary wire systems // Quarterly Reports of the Railway Technical Research Institute. Tokio, 1969. V. 10, № 4. P. 207.

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

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

74. Фрайфельд А. В., Вологин В. А., Ерофеева М. М., Уманская Г. П. Применение ЭВМ для исследований токосъема при высоких скоростях движения III 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. М., Транспортное строительство, 1970. № 3. С. 18 21. ,

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

77. Михеев В. П. Развитие исследований по проблеме токоснимания в Омском институте инженеров железнодорожного транспорта // Материалы XXI науч.-техн. конф. Омского ин-та инж. ж.-д. транспорта. Омск, 1969. С. 53 54.

78. Fink В. Beitrag zur Dynamik der Stromabnehmers // Elektrische Bahnen, 1931. №9. S. 272-276.

79. Beier J. Die Bauarten der Stromabnehmers und ihre Dynamik // Elektrische Bahnen, 1933. № 1. S. 18-21, № 2, S. 40-47.

80. Niethammer F. Fahrdraht und Stromabnehmer // Elektrotechnik und Maschinenbau, 1934. № 47. S. 549 553.

81. Беляев И. А. Взаимодействие токоприемника и контактной сети при высоких скоростях движения. М.: Транспорт, 1968. 152 с.

82. Гойхман JT. В., Тавровский JI. Д. Основные тенденции в исследованиях динамической системы «токоприемник — контактная сеть» // ВИНИТИ Электрооборудование ж.-д. транспорта. Вып. 6, 1981.

83. Марквардт Г. Г. Троллейбусная контактная сеть. Раздел IV. Исследование работы провода при взаимодействии его с токоприемником и выбор оптимальных параметров подвески // Отчет по науч.-исслед. работе науч.-исслед. ин-та при Моссовете. М., 1939.

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

85. Guilbert G., Davies H. Pantograph motion on nearlyiniform railway overhead line. Proc. J.E.E. 1966, v. 113, P. 485 492.

86. Ковалев С. M. Расчет колебаний пантографа при больших скоростях двжения электропоезда // Вопросы автоматизации устройств электрической тяги: Сб. тр. Ленинрадского ин-та инж. ж.-д. транспорта. М., СПб., Транспорт, 1966. Вып. 253. С. 206-212.

87. Ковалев С. М. Аналитический метод расчета колебаний токоприемников скоростного электровоза. Диссертация. Ленинградский ин-т инж. ж.-д. транспорта. СПб., 1968. С. 30 32. (1

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

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

90. Фуджии и Шибата. Динамика токоприемника. В кн.: Материалы VII Японского национального конгресса по прикладной механике. 1957, С. 43 - 47.

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

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

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

94. Михеев В. П., Сидоров О. А., Нехаев В. А., Саля И. JI. Расчет взаимодействия токоприемника монорельсового транспорта с жестким токопрово-дом // Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2004. 26 с. Библиогр.: 20 с. Рус. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС.

95. Коффман Дж. Д., Престон X. JI. Влияние динамических характеристик подвижного состава на качество токосъема. Конференция по электрификации Британских железных дорог. 1960, перевод № 596/60. С. 3 — 8.

96. Манцо М. Демпфирование колебаний токоприемников высокоскоростного подвижного состава // Ежемес. бюл. Международн. ассоциации ж.-д. конгрессов, 1969. № 3. С. 29 36.

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

98. Власов И. И. Контактная сеть. М., Транспорт, 1964. 395 с.

99. Михеев В.П. Совершенствование узлов и характеристик современных токоприемников. Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1987. 62 с.

100. Виброизоляторы и системы установки оборудования с автоматическим регулированием. Серия С-1 / Под ред. Е. И. Ривина. М.: Машиноведение, 1971. 80 с.

101. Морозов Б. И., Райхлин Р. М. Активная виброзащита с помощью системы автоматического регулирования // Вибрационная техника. М.: Машиноведение, 1967. №2. С. 13 -21.

102. Елисеев С. В. Структурные методы в теории виброзащитных систем // Влияние вибраций различных спектров на организм человека и проблемы виброзащиты. М., 1972. С. 84-91.

103. Диментберг М. Ф. Нелинейные стохастические задачи механических колебаний. М.: Наука, 1980. 368 с.

104. Вучетин И. И. Исследование вертикальных колебаний моторвагон-ного подвижного состава при случайных возмущениях. Дис. . канд. техн. наук. Рига, 1974. 124 с.

105. Кудрявцев Н. Н. Исследование динамики необрессоренных масс вагонов: Науч. тр. ВНИИЖТа. М.: Транспорт, 1965. Вып. 287. 168 с.

106. Jenkins G. М. Power spectral density of track irregularities // Rail international, 1972. № 12.

107. Лазарян В. А. Динамика вагонов. M.: Транспорт, 1964. 255 с.

108. Грачева Л. О. Взаимодействие вагонов и железнодорожного пути // Труды ЦНИИ МПС. М.: Транспорт, 1968. Вып. 356. 208 с.

109. Львов А. А., Коган А. Я., Бржезовский А. М., Захаров А. Н. Некоторые характеристики геометрических (вертикальных) неровностей пути // Вестник ВНИИЖТа. М., 1971. № 3. С. 39 40.

110. Лазарян В. А., Липовский Р. С., Манашкин Л. А., Дранович В. Д. Вынужденные колебания четырехосного грузового вагона при движении по инерционному пути // Науч. тр. / Днепропетровский ин-т инж. ж.-д. трансп., 1968. Вып. 88. С. 13-19.

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

112. Беляев И. А. Устройство и обслуживание контактной сети при высокоскоростном движении. М., 1989. 144 с.

113. Лойцанский J1. Г. Механика жидкости и газа. М. 1957. 784 с.

114. Спирин Н. А., Лавров В. В. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ — УПИ, 2004. 257 с.

115. Болотин В. В. Динамическая устойчивость упругих систем. М.: Гос-техиздат, 1956. 600 с.

116. Пат. № 58992 на полезную модель (РФ), МКИ В 60 L 5/00. Полоз токоприемника электроподвижного состава / Галиев И. И., Павлов В. М., Чертков И. Е., Финиченко В. Н. Заявлено 26.06.2006; Опубл. 10.12.2006. Бюл. № 34.

117. Пат. № 68975 на полезную модель (РФ), МКИ В 60 L 5/00. Полоз токоприемника электроподвижного состава / Галиев И. И., Павлов В. М., Смер-дин А. Н., Чертков И. Е., Финиченко В. Н. Заявлено 24.07.2007; Опубл. 10.12.2007. Бюл. №34.

118. Берент В. Я. Свойства токосъемных элементов полозов токоприемников электроподвижного состава и области их рационального использования / В. Я. Берент // Технология, 1998. № 3. с. 32 41.

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

120. Токоприемник Л. Технические условия ТУ 16-89 ДТЖИ. 685.121.008 ТУ, утв. 30.09.1989 г.

121. Купцов Ю. Е. Увеличение срока службы контактного провода. М.: Транспорт, 1972. 160 с.

122. Михеев В. П., Сидоров О. А. Совершенствование систем контактного токосъема с жестким токопроводом: Монография. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2003. 182 с.

123. Маслов Г. П., Сидоров О. А. Экспериментальный комплекс для исследований контактных подвесок и токоприемников // Железнодорожный транспорт. М., 2005. № 11. С. 17 18.

124. А. с. 1255474 (СССР). Устройство для имитации элементов контактной подвески при испытаниях токоприемников / Михеев В. П., Бочаров А. Ю., Брюханов А. С. Заявл. 28.01.85. Опубл. в Б. И. 1986. № 33.

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

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

127. Шкурина JI.B., Козлова С.С. Экономическая оценка эффективности инвестиций на железнодорожном транспорте. М.: РГОТУПС, 2000. 74 с.