автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование токоприемников электроподвижного состава, оснащенных управляемыми пневматическими резинокордными элементами

АРКАШЕВ Александр Евгеньевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОКОПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА, ОСНАЩЕННЫХ УПРАВЛЯЕМЫМИ ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ РЕЗИНОКОРДНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 НОЯ 2010

ОМСК 2010

004612074

Работа выполнена в государственном 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 ХАРЛАМОВ Виктор Васильевич;

кандидат технических наук, доцент БЕЛЯЕВ Павел Владимирович.

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС)».

Защита диссертации состоится 19 ноября 2010 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «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 16 октября 2010 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, проенм 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, 2010

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В транспортной системе России ведущим и организующим видом является железнодорожный транспорт. В обозримом будущем железнодорожным перевозкам не будет альтернативы по экономической эффективности и экологической безопасности при транспортировке значительных по объемам стабильных потоков массовых грузов, доставляемых на средние и дальние расстояния, а также по обеспечению пассажирских перевозок («Белая книга» ОАО «РЖД»).

Как следует из стратегии развитая железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г., утвержденной распоряжением Правительства РФ от 17 июня 2008 г. № 877-р, увеличение скоростей движения будет проводиться для всех типов электроподвижного состава во всех диапазонах скоростей, что вызывает необходимость дальнейшего совершенствования и модернизации существующих и создания новых элементов электроподвижного состава, в том числе токоприемников.

Одним из основных направлений технического переоснащения токоприемников электроподвижного состава является использование подъемно-опускающих механизмов с пневматическими резинокордными элементами (РКЭ), включенных в систему автоматического регулирования (САР) нажатия токоприемника на контактный провод.

Цель работы - повышение качества токосъема путем улучшения динамических характеристик токоприемников элеюроподвижного состава за счет применения САР нажатия.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи:

1) выполнить анализ существующих САР нажатия токоприемников и систем измерения контактного нажатия, на основе чего выявить недостатки существующих систем;

2) предложить принцип регулирования нажатия токоприемника;

3) сформировать математическую модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской с учетом пневматических элементов САР нажатия;

4) предложить САР нажатия токоприемника для обеспечения рационального нажатия при скоростях движения до 200 км/ч;

5) разработать методики и провести экспериментальные исследования САР нажатия и ее элементов;

6) оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых технических решений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) предложены принцип регулирования нажатия токоприемника и структурные схемы САР нажатия токоприемника для различных скоростей движения;

2) сформирована математическая модель взаимодействия токоприемника, оснащенного пневматическими резинокордными элементами, с контактной подвеской с учетом нелинейностей нагрузочных характеристик пневматических элементов токоприемника;

3) создана методика экспериментальных исследований токоприемника, оснащенного САР нажатия.

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. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными не превышает 8 %.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1) предложенный принцип регулирования нажатия токоприемника позволяет повысить качество токосъема при скоростях движения до 200 км/ч;

2) усовершенствованная математическая модель взаимодействия токоприемника, оснащенного РКЭ, с контактной подвеской позволяет оценить влияние элементов САР нажатия токоприемника на показатели токосъема и выбрать необходимые параметры и характеристики токоприемника;

3) разработанная методика экспериментальных исследований параметров и характеристик токоприемника, оснащенного САР нажатия, обеспечивает оценку работоспособности разработанной конструкции в лабораторных и натурных условиях.

Методы проведения исследований. Теоретические исследования проведены на основе математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальных математических программ МаШСас! и МаЙаЬ БишИтк. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных установках и на действующих токоприемниках электроподвижного состава магистральных электрических железных дорог.

Реализация результатов работы. Разработанное устройство для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод внедрено на ва-

гоне-лаборатории для испытаний контактной сети (ВИКС) при объездах контактной сети на участках Западно-Сибирской железной дороги. САР нажатия токоприемника реализована в лабораторном комплексе «Контактные сети, линии электропередачи и устройства токосъема» ОмГУПСа для исследования взаимодействия токоприемников с контактной подвеской и изучения переходных процессов согласно предложенной методике.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались 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 всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт-2008» и «Транспорт-2009» (Ростов-на-Дону, 2008, 2009); на IX научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, 2008); на V научно-практической конференции «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (Омск, 2010); на X международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2007); на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа в 2007-2010 гг.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в пятнадцати печатных работах, которые включают в себя четыре статьи и восемь тезисов докладов, получено три патента РФ на полезные модели. Две статьи опубликованы в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пята глав, заключения, библиографического списка из 152 наименований и приложения. Общий объем диссертации составляет 174 страницы, включая 13 таблиц и 123 рисунка.

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 САР нажатия токоприемников электроподвижного состава, рассмотрены основные методы преобразования контактного нажатия в электрический сигнал и устройства измерения

5

контактного нажатия. В результате исследования выявлены основные недостатки рассмотренных устройств.

Во втором разделе рассмотрены особенности разработанной автором САР нажатия (пат. № 77582), имеющей возможность установки на действующие токоприемники без изменения их конструкций и отличающейся простотой обслуживания и невысокой стоимостью.

Токоприемник электроподвижного состава (рис. 1) содержит каретку 1, выполненную с использованием пневматического упругого элемента, установленного под полозом 2, пневмопривод 4, изготовленный на основе РКЭ, закрепленного между подвижным основанием 3 и основанием токоприемника 5. Пневматический элемент соединен с датчиком давления (Д) пневмомагист-ралью.

Обработка сигналов с датчика давления и выработка управляющих воздействий происходят в блоке управления (БУ), выполненном на базе микроконтроллера. Управление подъемом и опусканием токоприемника осуществляется через пульт управления (ПУ), установленный в кабине машиниста. Регулятор нажатия токоприемника представлен тремя электропневматическими распределителями (ЭПР) и двумя редукторами-стабилизаторами (РС).

Для определения параметров возмущающего воздействия со стороны контактной подвески был проведен спектральный анализ кривых контактного нажатия, в результате которого определено, что частотный спектр контактного нажатия ограничен частотой Гшгх, не превышающей 1 Гц, при скорости движения 200 км/ч. Амплитуды более высоких частот незначительны и в процессе регулирования ими молено пренебречь. Минимальная частота спектра позволила определить длительность интервала наблюдений т. е. времени сбора блоком управления информации, которое составляет не менее 5 с.

Рис. 1.Схема токоприемника с пневматическим РКЭ и САР нажатия

Для предотвращения отрывов полоза токоприемника от контактного провода предложен принцип регулирования нажатия токоприемника при обнаружении САР опасного режима токосъема (рис. 2).

Блок управления обрабатывает данные о контактном нажатии токоприемника, полученные за интервал времени наблюдения 1на5п- В свою очередь интервал времени г,ИбЛ разбивается на \ временных отрезков на которых вычисляется минимальное значение контактного нажатия.

Рис. 2. Принцип обнаружения увеличения разброса контактного нажатия

Полученные значения сравниваются с заданным минимальным уровнем контактного нажатия Рп-штИ в случае его превышения считаются отрывами полоза токоприемника. Регулирование нажатия осуществляется по нескольким отрывам полоза, что позволяет исключить случайные выбросы нажатия.

Для определения устойчивости и для вычисления основных показателей качества САР нажатия при различных законах регулирования проведены анализ и синтез предлагаемой системы, в результате чего предложена структурная схема САР для скоростей движения электроподвижного состава выше 200 км/ч.

БУ

ЭПР

д

тк

-Н ГУз [

На основе проведенных лабораторных исследований токоприемник (ТК) в расчете принят колебательным звеном (рис. 3); датчик давления (Д) является апериодическим звеном, учитывающим задержку сигнала в пневмомагистрали; блок управления САР нажатия токоприемника представляет собой микроконтроллер и в расчете учитывается звеном чистого запаздывания.

САР нажатия представляет собой нелинейную систему из-за наличия электропневматического распределителя, для расчета передаточной функции

-:--

Рис. 3. Структурная схема САР нажатия Рэд - заданная (требуемая) сила контактного нажатия; Рконт - реальная сила контактного нажатия; Б - возмущающее воздействие

которого использовался метод гармонической линеаризации. Устойчивость нелинейной системы установлена с помощью метода фазовых траекторий.

Анализ линеаризованной САР нажатия токоприемника показал, что система устойчива при следующих основных показателях качества: время регулирования = 2,07 с; перерегулирование а — 24,2 %. (рис. 4). Регулирование нажатия в данном случае происходит по колебательному закону.

М ДБ 1,0 0,8 0,6 0,4 ОД

о:

--- ---- —»Г ---- --- --- ---

А

/ \

/ 1 ■

/ ! :

V ! |

0,5 1,0

2,0 2,5 3,0

4,С

Рис. 4. Переходной процесс САР нажатая: а-до синтеза, б- после синтеза

Для определения параметров САР при апериодическом законе регулирования был проведен синтез системы, указывающий пути возможного совершенствования САР нажатия токоприемника.

Изменение закона регулирования нажатия токоприемника осуществляется путем введения трех корректирующих звеньев - двух апериодических и ПИД-регулятора. Таким образом, получается система с регулированием по отклонению со смешанной коррекцией и следующими показателями качества: время регулирования ^ = 1,19 с; перерегулирование о = 3,81 %.

В третьем разделе рассмотрена усовершенствованная математическая модель взаимодействия токоприемника, оснащенного РКЭ, с контактной подвеской, которая позволяет оценить влияние элементов САР нажатия токоприемника на показатели токосъема.

Исследования по взаимодействию «токоприемник - контактная подвеска» проводили ученые И. И. Власов, К. Г. Марквардг, А. В. Плакс, В. А. Ан, А. В. Фрайфельд, В. П, Михеев, С. Н. Ковалев, Т. А. Тибилов, В. А. Вологин, А. В. Ефимов, А. Г. Галкин, О. А. Сидоров, В. М. Павлов, В. А. Нехаев, А. Н. Смердин, А. Н. Горбань, Р. Ниблер, Н. Сибата, И. Кумезава и др.

Расчет взаимодействия токоприемника с контактной подвеской сводится к теоретическому определению траекторий элементов токоприемника и кон-

тактного нажатия, которое связано с решением задач динамики (теории колебаний) о движении тел переменной массы под действием разного рода сил.

На рис. 5 приняты следующие обозначения: ж^ - жесткость контактной подвески в точке контакта; гх.„ - коэффициент вязкого трения в контактной подвеске; т^п - масса контактной подвески, сосредоточенная над полозом; т„ - масса полоза; wnp, Жщ, - сила сухого трения и жесткость пружины каретки; Щ-кэ, жркэ, Гркэ - сила сухого трения, жесткость и коэффициент вязкого трения РКЭ; шр -Рис. 5. Кинематическая схема взаимодейст- масса сисхемы П0Движных рам; вия токоприемника с контактной подвеской

wp - сила сухого трения в системе подвижных рам; Рр - статическое нажатие токоприемника; Рш и Р^ -аэродинамическая сила, воздействующая на полоз токоприемника; Vn.c - скорость движения подвижного состава; уже - отклонение основания токоприемника в вертикальном направлении; ур - высотное положение рамы токоприемника; уп - высотное положение полоза токоприемника; а - угол поворота полоза токоприемника по ходу движения поезда; fCT кс _ статический прогиб контактной сети; J„ - момент инерции относительно центра масс полоза; J„ - момент инерции относительно центра масс элемента контактной сети; 1ркэо и ]про - длина РКЭ и пружины при отсутствии внешних нагрузок; 1„ - ширина полоза; ц — коэффициент трения скольжения.

Для расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской использованы уравнения Лагранжа второго рода, которые подразумевают расчет кинетической и потенциальной энергии, диссипативной функции и обобщенных сил.

Дифференциальное уравнение движения рамы токоприемника имеет вид: тР (У, + У«, + С.) + ж„р (l^ - У„ + Ур) + жРКЭ (1ркэо - у„ + ур) +

П(У» "У- + LcfrK +ГрКЭ)(Уп -УР + 4«) = Рр +pyj>

дифференциальное уравнение поступательного движения полоза токоприемника -

СТ КС Уоон L КС )

~Жпр (ipo - Уп + Ур ) ■- ■Жркэ (1ркэо - Уп + Ур ) +

+жк.п1 ^У„ "1, sin а - ум0 j + жсп2 (Vn + ~1„ sin а - ук п0 j + ^

+tnl ( Уп + fcr КС ]+ [Уп + + 4 в ] +'

+(гпр + Гркэ)(уц - Ур + 4кс) = Рул ~(1 + kA Sin а); дифференциальные уравнения вращательного движения полоза токопри-

емника

+1к.па + жк.пфпсоза^уп-^1п8та-укп0^ +

= Р,Л+р«нЬ„.

Решение системы уравнений (1) - (3) выполнено с помощью универсальной математической программы МаЛСАБ, для этого система уравнений преобразована к виду:

Ур ■^(Ур'Уп'Ур'Уп'УоСН'^СТГс'Уосн'^СТХс)'

У. =Г(У,,У.,УР.У,А»Л„»«)» (4)

а = ^У„,У„>а)-

Сила контактного нажатия определяется по формуле:

ри = ж«Л1| Уп - sin а - Ук по j + жк п2 ^ уп + sin а - ук п0 | +

+r,.»i| Уп"« ^- + 4-:J + ";.D2Íy. + á у+ 4« | + т«.пУп-

(5)

Усовершенствованная математическая модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской позволила определить влияние пневматических

элементов САР на качество токосъема. В ходе математического эксперимента получены зависимости среднеквадратического отклонения (СКО) контактного нажатия токоприемника от скорости движения при различном давлении воздуха в пневматических элементах (рис. 6).

Введение в верхний узел токоприемника пневматических элементов улучшает демпфирующие свойства каретки за счет увеличения вязкого трения. Этот эффект наиболее заметен при скоростях движения выше 150 км/ч (рис. 7).

Орп

/

и

к

/

0,03 окр /

0,05

80 Н 60

t

| 40

ОрктЗО 20 10 0

/

//

//

/ /

1 Нс^м .У /

/ 1

У О0

_— ——- S70

50

100 V3nc '

150 км/ч 250

50

100 Vane -

150

км/ч

250

Рис. 6. Зависимость СКО контактного нажатия токоприемника от скорости движения при различном давлении в пневматических элементах

Рис. 7. Зависимость СКО контактного нажатия токоприемника от скорости движения при различном вязком трении кареток

Для определения влияния волновых процессов на качество токосъема в рассмотренной математической модели контактная подвеска была представлена в виде модели с распределенными параметрами.

Это позволило сделать вывод о росте влияния волновых эффектов на процесс токосъема с увеличением скорости движения электроподвижного состава, о чем свидетельствует появление колебаний более высокой частоты, чем основные. Однако на скоростях движения до 200 км/ч влияние волновых процессов на СКО контактного нажатия сказывается незначительно (рис. 8).

250

Рис. 8. Сравнение результатов расчета контактного нажатия, полученного с помощью моделей с сосредоточенными и распределенными параметрами

В четвертом разделе рассмотрены особенности САР нажатия токоприемника, оборудованного пневматическим РКЭ, а также предложены методики проведения лабораторных и натурных испытаний.

Чувствительной частью САР нажатия токоприемника является полоз, оснащенный пневматическими элементами, что позволяет оценивать нажатие токоприемника на контактный провод. Применение устройства обеспечивает снижение износа контактирующих элементов за счет увеличения демпфирующих свойств верхнего узла при незначительном увеличении приведенной массы токоприемника, а также позволяет оперативно оценивать нажатие на контактный провод при объездах контактной сети в случае применения на вагоне-лаборатории (ВИКСе).

Блок управления САР нажатия, созданный на основе микроконтроллера, позволяет реализовывать предложенный алгоритм регулирования нажатия токоприемника, и дает возможность записи данных о нажатии токоприемника для последующей обработки и анализа.

В пятом разделе сформированы методики экспериментальных исследований разработанной САР нажатия токоприемника и ее элементов и рассмотрены результаты испытаний, проведенных по предложенным методикам.

Проведенные лабораторные исследования устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод, являющегося измерительной частью САР нажатия, позволили сделать вывод о работоспособности устройства и убедиться в том, что с увеличением давления в пневматических элементах чувствительность устройства уменьшается, что объясняется увеличением жесткости верхнего узла токоприемника, однако среднее значение измеряемого нажатия не меняется.

Для проведения натурных испытаний устройства для оперативной оценки йажатия токоприемника на контактный провод использовался вагон-лаборатория для испытаний контактной сети Западно-Сибирской железной дороги. Данные регистрировались как самим устройством оценки нажатия токоприемника, так и штатным тензометр ическим полозом ВИКСа.

По результатам высоковольтных испытаний устройства для оперативной оценки нажатая токоприемника определено, что оно не требует гальванической развязки между силовыми и измерительными цепями, так как обеспечивается необходимая диэлектрическая прочностью (20 кВ при длине пневмомагистрали 0,4 м). Устройство можно рекомендовать к использованию на любом роде тока.

Испытания при низкой температуре показывают, что в температурном диапазоне от плюс 20 до минус 20 °С различие статических характеристик верхнего узла токоприемника не превышает 5 %. Для применения устройства при более низкой температуре следует использовать пневматические элементы из более морозостойких видов резин.

Анализ данных, полученных с помощью устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод, показывает, что устройство обеспечивает большую информативность по сравнению с тензометри-ческим полозом, так как

Рис. 9. Анализ кривых пожатия, полученных с помощью тензометрического полоза и устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника

отслеживает распределение нажатия по пролету, что подтверждается сравнением разбросов нажатия с кривой расположения контактного провода в плане, измеренной ВИКСом (рис. 9).

Ркт

120 Н

60 30

ч

.1 ш

|| эксперимент

II

\ 1 Расчет

Рис. 10. Сравнение переходных процессов САР нажатия, полученных расчетным и опытным путем

Разработанная САР нажатия токоприемника испытывалась в лаборатории ОмГУПСа «Контактные сети, линии электропередачи и устройства токосъема», где на колебательном стенде подтвержден полученный расчетным путем колебательный закон регулирования нажатия (рис. 10). Разница в полученных данных не превышает 8 %.

В шестом разделе рассчитана технико-экономическая эффективность применения САР нажатия на токоприемниках электроподвижного состава. Экономический эффект достигается за счет снижения затрат на обслуживание токоприемников и составляет 21,16 млн р. на 100 токоприемников за 10 лет, инвестиционный проект можно считать экономически эффективным.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ существующих систем автоматического регулирования нажатия токоприемников и систем измерения контактного нажатия, который позволил выявить основные недостатки существующих устройств, на основании чего предложена САР нажатия.

2. Предложены принцип регулирования нажатия токоприемника и структурные схемы САР нажатия для различных скоростей движения, в результате синтеза системы разработаны рекомендации по ее техническому совершенствованию для уменьшения времени регулирования с 2,07 до 1,19 с, а перерегулирования - на 20,4 %.

3. Сформирована математическая модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской с учетом пневматических элементов САР нажатия, в которой система токосъема представлена в виде математической модели с тремя степенями свободы, позволяющей определить влияние пневматических элементов, установленных в верхнем узле токоприемника, на параметры токо-съемных устройств.

4. Предложена САР нажатия токоприемника на основе микропроцессорного блока управления, обеспечивающая рациональное нажатие при скоростях движения до 200 км/ч.

5. Разработаны методика и оборудование, обеспечивающие проведение лабораторных и натурных испытаний элементов предложенной САР нажатия токоприемника.

6._ Проведены экспериментальные исследования разработанных устройств, подтверждающие их работоспособность, в ходе которых определено, что устройство для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод можно использовать в температурном диапазоне от плюс 20 до минус 20 °С, где различие статических характеристик верхнего узла токоприемника не превышает 5 %.

1. Установлено, что экономический эффект от использования модернизированных токоприемников составляет 21,16 млн р. на 100 токоприемников за 10 лет, срок окупаемости инвестиций составляет три года.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Аркашев А. Е. Применение пневматических резинокордных элементов в конструкциях токоприемников электрического транспорта /

14

А. Е. Аркашев, И. В. Ларькин // Совершенствование технологии ремонта и эксплуатации подвижного состава: Сб. науч. статей аспирантов и студентов университета / Омский гос. ун-т путей сообщения, 2007. Вып. 7. С. 6 -11.

2. Сидоров О. А. Повышение безопасности движения поездов за счет применения токоприемников, оснащенных пневматическими резинокордными элементами / О. А. Сидоров, И. Е. Чертков, А. Е. Аркашев // Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. Кадровое и научно-техническое обеспечение процессов интеграции в мировую транспортную систему: Тез. междунар. науч.-практ. конф. / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. Новосибирск, 2007. С. 151,152.

3. Авторегулируемый токоприемник для скоростного элеюроподвижного состава / О. А. Сидоров, А. Е. Аркашев и др. // Транспорт-2008: Труды науч.-практ. конф. / Ростовский гос. ун-т путей сообщения. Ростов-на-Дону, 2008. Ч.З. С. 221-223.

4. Актуальные проблемы технической оснащенности и повышения эффективности работы хозяйства электрификации и электроснабжения ЗападноСибирской железной дороги / О. А. Сидоров, Г. С. Магай, 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. Сидоров О. А. Совершенствование конструкций токоприемников электроподвижного состава / О. А. Сидоров, И. Е. Чертков, А. Е. Аркашев // Безопасность движения поездов: Труды IX науч.-практ. конф. / МИИТ. М., 2008. С. У22 - У23.

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

7. Совершенствование токоприемников электроподвижного состава / О. А. Сидоров, А. Е. Аркашев и др. // Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте: Материалы науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. С. 89 - 92.

8. Разработка измерительного полоза токоприемника электроподвижного состава / В. М. Павлов, А. Е. Аркашев и др. // Электроснабжение железных дорог: Межвуз. темат. сб. науч. тр./ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 61-65.

9. Томилов В.В. Повышение надежности работы токоприемников с пневматическими резинокордными элементами в условиях низких температур / В. В. Томилов, А. Е. Аркашев // Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2009. № 4. С. 101-103.

10. Сидоров О. А. Применение систем автоматического регулирования контактного нажатия на токоприемниках скоростного электроподвижного состава/О. А. Сидоров, А. Е. Аркашев, И. В. Ларькин //Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2010. № 25. С. 83 - 87.

11. Аркашев А. Е. Моделирование взаимодействия токоприемника, оснащенного системой оценки контактного нажатия, с контактной подвеской / А. Е. Аркашев // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы X междунар. науч.-практ. конф. 7 Южно-российский гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2010. С. 80 - 83.

12. Аркашев А. Е. Модернизация системы автоматического регулирования нажатия токоприемника электроподвижного состава / А. Е. Аркашев, И. В. Ларькин // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: Материалы V науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых / Сибирская гос. автомобильно-дорожная акад. Омск, 2010. С. 268 - 271.

13. Пат. РФ на полезную модель № 77581, МПК В 60 Ь 5/00. Токоприемник транспортного средства/О. А.Сидоров, И.Е.Чертков, А.Е. Аркашев (Россия). № 2008120945/22; Заявлено 26.05.2008; Опубл. 27.10.2008 // Открытия. Изобретения. 2008. № 30.

14. Пат. РФ на полезную модель № 77582, МПК В 60 Ь 5/28. Токоприемник электроподвижного состава / О.А.Сидоров, И. Е.Чертков, А. Е.Аркащев, Е.М. Дербилов (Россия). № 2008120944/22; Заявлено 26.05.2008; Опубл. 27.10.2008 // Открытия. Изобретения. 2008. № 30.

15. Пат. РФ на полезную модель № 83970, МПК В 60 Ь 5/00, В 60 Ь 5/02. Токоприемник транспортного средства / О.А.Сидоров, В. В. Томилов, А. Е. Аркашев, А.А.Журавлев (Россия). № 2008149426/22; Заявлено 15.12.2008; Опубл. 27.16.2009 // Открытия. Изобретения. 2009. № 18.

ТипографияОмГУПСа. 2010. Тираж 120экз. Заказ 670. 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТОВ СКОРОСТНЫХ АВТОРЕГУЛИРУЕМЫХ ТОКОПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА МАГИСТРАЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.

1.1. Особенности систем автоматического регулирования (САР) токоприемников.

1.2. Обзор известных датчиков измерения контактного нажатия.

1.3. Выводы.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАЖАТИЯ ТОКОПРИЕМНИКА ПРИ ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКОЙ.

2.1. Определение принципа регулирования нажатия токоприемника.

2.2. Описание САР нажатия токоприемника.

2.3. Анализ входного сигнала САР нажатия токоприемника.

2.4. Расчет САР нажатия токоприемника и исследование ее параметров.

2.4.1. Определение передаточных функций САР нажатия токоприемника.

2.4.2. Определение параметров САР нажатия токоприемника.

2.4.3. Синтез САР наясатия токоприемника.

2.5. Выводы.

3. РАСЧЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОКОПРИЕМНИКА, ОСНАЩЕННОГО СИСТЕМОЙ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАЖАТИЯ, С КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКОЙ.

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

3.2. Расчет характеристики нажатия токоприемника на контактную подвеску, представленную в виде модели с сосредоточенными параметрами.

3.2.1. Математическая модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской с учетом воздействия со стороны контактного провода и основацш токоприемника.

3.2.2. Учет силы трения скольжения в контакте.

3.2.3. Учет аэродинамического влияния со стороны встречного воздушного потока.

3.2.4. Уравнения движения элементов токоприемника.

3.3. Анализ результатов расчета токоприемника, оснащенного САР нажатия, при его взаимодействии с контактной подвеской, представленной в виде модели с сосредоточенными параметрами.

3.4. Оценка адекватности предложенного метода расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской.

3.5. Расчет характеристики нажатия токоприемника на контактную подвеску.

3.6. Анализ результатов расчета токоприемника, оснащенного САР нажатия, при его взаимодействии с контактной подвеской, представленной в виде модели с распределенными параметрами.

3.7. Оценка адекватности предложенного расчета взаимодействия токоприемника с контактной подвеской, представленной в виде модели с распределенными параметрами.

3.8. Выводы.

4. ОСОБЕННОСТИ ПРЕДЛАГАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАЖАТИЯ ТОКОПРИЕМНИКА.

4.1. Полоз токоприемника с пневматическими упругими элементами.

4.2. Блок управления САР нажатия токоприемника.

4.3. Пневматическая система токоприемника, оснащенного САР нажатия.

4.4. Выводы.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕДЛОЖЕННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАЖАТИЯ

ТОКОПРИЕМНИКА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ.

5.1. Методика испытаний разработанной САР нажатия токоприемника и ее элементов.

5.1.1. Исследования с использованием лабораторных стендовых установок.

5.1.2. Методика стендовых испытаний устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод.

5.1.3. Методика стендовых испытаний САР нажатия токоприемни- 137 ка.

5.1.4. Методика натурных испытаний устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод с использованием ВИКСа.

5.2. Результаты экспериментальных исследований.

5.2.1. Экспериментальное исследование устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод.

5.2.2. Экспериментальное определение переходного процесса САР нажатия.

5.2.3. Экспериментальное исследование устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод с использованием ВИКСа.

5.2.4. Дополнительные экспериментальные исследования устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод.

5.2.4.1. Высоковольтные испытания.

5.2.4.2. Исследование устройства для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод в условиях низких температур.

5.3. Выводы.

6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАЖАТИЯ ТОКОПРИЕМНИКА.

6.1. Определение стоимостной оценки результатов.

6.2. Определение единовременных затрат.

6.3. Определение показателей экономической эффективности.

6.4. Выводы.

В транспортной системе России ведущим и организующим видом является железнодорожный транспорт. В обозримом будущем железнодорожным перевозкам не будет альтернативы по экономической эффективности и экологической безопасности при транспортировке значительных по объемам стабильных потоков массовых грузов, доставляемых на средние и дальние расстояния, а также по обеспечению пассажирских перевозок («Белая книга» ОАО «РЖД»).

Важнейшую роль в техническом перевооружении железнодорожного транспорта играет электрификация железных дорог, позволяющая повысить скорость движения поездов, а, следовательно, сократить время доставки грузов и пассажиров, что особенно актуально для России с её огромными территориями. В соответствии с Федеральной целевой программой «Развитие транспортной системы России на 2010 - 2015 годы» наряду с существенным увеличением грузовых перевозок, требуется осуществить поэтапное повышение скоростей движения пассажирских поездов с увеличением протяженности полигона скоростного движения до 8 тыс. км. [1].

Комплекс мероприятий по повышению скоростей движения на железнодорожном транспорте предусматривает следующее:

1. Повышение маршрутных скоростей дальних пассажирских поездов, следующих на расстояния более 700 км, до 70 - 90 км/ч.

2. Организация скоростного железнодорожного движения после реконструкции действующих линий между крупными региональными центрами с использованием скоростных поездов, маршрутная скорость которых находится в пределах до 160 - 200 км/ч, и время поездки не превышает 7 часов.

3. Создание высокоскоростных железнодорожных линий, на которых обеспечивается движение со скоростями до 350 км/час: Санкт-Петербург - Москва; Санкт-Петербург - Хельсинки; Москва - Адлер; Москва - Нижний Новгород.

При реализации высоких скоростей движения (200 - 350 км/ч), проблема обеспечения надежного и качественного токосъема остается особенно актуальной во всем мире [2-7].

Как следует из программы развития ОАО РЖД, увеличение скоростей движения будет проводиться для всех типов электроподвижного состава во всех диапазонах скоростей, что вызывает необходимость дальнейшего совершенствования и модернизации существующих и создания новых элементов электроподвижного состава, в том числе, токоприемников.

Одним из основных направленией технического переоснащения токоприемников электроподвижного состава является использование подъемно-опускающих механизмов с пневматическими резинокордными элементами (РКЭ), включенных в систему автоматического регулирования (САР) нажатия токоприемника на контактный провод [8-9].

Токоприемники должны соответствовать требованиям, определяемым скоростью движения на участке и обеспечивать соблюдение предусмотренных предельно допустимых параметров. При выборе средней величины силы нажатия в контакте необходимо стремиться, с одной стороны, к обеспечению бесперебойного токосъема, с другой - к уменьшению износа контактного провода и контактных вставок токоприемников во всех диапазонах скоростей движения.

Решение проблемы изменения статической силы нажатия заключено в применении активно регулируемых токоприемников, оснащенных управляемыми приводами. Причем наиболее перспективным является способ, основанный на авторегулировании нажатия в контакте с применением следящей системы с обратной связью, отличительной особенностью которого является то, что статическое нажатие токоприемника должно регулироваться в зависимости от сигнала датчика, измеряющего мгновенное значение нажатия в контакте [10].

Настоящая работа посвящена совершенствованию токоприемников электроподвижного состава за счет применения САР нажатия, позволяющих уменьшить износ контактирующих элементов, путем поддержания оптимального нажатия токоприемника на контактный провод.

Цель работы — повышение качества токосъема путем улучшения динамических характеристик токоприемников электроподвижного состава за счет применения САР нажатия.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи:

1) выполнить анализ существующих САР нажатия токоприемников и систем измерения контактного нажатия, на основе чего выявить недостатки существующих систем;

2) предложить принцип регулирования нажатия токоприемника;

3) сформировать математическую модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской с учетом пневматических элементов САР нажатия;

4) предложить САР нажатия токоприемника для обеспечения рационального нажатия при скоростях движения до 200 км/ч;

5) разработать методики и провести экспериментальные исследования САР нажатия и ее элементов;

6) оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых технических решений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) предложены принцип регулирования нажатия токоприемника и структурные схемы САР нажатия токоприемника для различных скоростей движения;

2) сформирована математическая модель взаимодействия токоприемника, оснащенного пневматическими резинокордными элементами, с контактной подвеской с учетом целинейностей нагрузочных характеристик пневматических элементов токоприемника;

3) создана методика экспериментальных исследований токоприемника, оснащенного САР нажатия.

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. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными не превышает 8 %.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1) предложенный принцип регулирования нажатия токоприемника позволяет повысить качество токосъема при скоростях движения до 200 км/ч;

2) усовершенствованная математическая модель взаимодействия токоприемника, оснащенного РКЭ, с контактной подвеской позволяет оценить влияние элементов САР нажатия токоприемника на показатели токосъема и выбрать необходимые параметры и характеристики токоприемника;

3) разработанная методика экспериментальных исследований параметров и характеристик токоприемника, оснащенного САР нажатия, обеспечивает оценку работоспособности разработанной конструкции в лабораторных и натурных условиях.

Методы проведения исследований. Теоретические исследования проведены на основе математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальных математических программ Ма&Сас! и МаЙаЬ БтиНтк. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных установках и на действующих токоприемниках электроподвижного состава магистральных электрических железных дорог.

Реализация результатов работы. Разработанное устройство для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод внедрено на вагонелаборатории для испытаний контактной сети (ВИКС) при объездах контактной сети на участках Западно-Сибирской железной дороги. САР нажатия токоприемника реализована в лабораторном комплексе «Контактные сети, линии электропередачи и устройства токосъема» ОмГУПСа для исследования взаимодействия токоприемников с контактной подвеской и изучения переходных процессов согласно предложенной методике.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались 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 всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт-2008» и «Транспорт-2009» (Ростов-на-Дону, 2008, 2009); на IX научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, 2008); на V научно-практической конференции «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (Омск, 2010); на X международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2007); на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа в 2007 - 2010 гг.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в пятнадцати печатных работах, которые включают в себя четыре статьи и восемь тезисов докладов, получено три патента РФ на полезные модели. Две статьи опубликованы в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 152 наименований и одного приложения. Общий объем диссертации составляет 174 страницы, включая 13 таблиц и 123 рисунка.

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

1.Выполнен анализ существующих систем автоматического регулирования нажатия токоприемников и систем измерения контактного нажатия, который позволил выявить основные недостатки существующих устройств, на основании чего предложена САР нажатия.

2. Предложены принцип регулирования нажатия токоприемника и структурные схемы САР нажатия для различных скоростей движения, в результате синтеза системы разработаны рекомендации по ее техническому совершенствованию для уменьшения времени регулирования с 2,07 до 1,19 с, а перерегулирования - на 20,4 %.

3. Сформирована математическая модель взаимодействия токоприемника с контактной подвеской с учетом пневматических элементов САР нажатия, в которой система токосъема представлена в виде математической модели с тремя степенями свободы, позволяющей определить влияние пневматических элементов, установленных в верхнем узле токоприемника, на параметры токосъемных устройств.

4. Предложена САР нажатия токоприемника на основе микропроцессорного блока управления, обеспечивающая рациональное нажатие при скоростях движения до 200 км/ч.

5. Разработаны методика и оборудование, обеспечивающие проведение лабораторных и натурных испытаний элементов предложенной САР нажатия токоприемника.

6. Проведены экспериментальные исследования разработанных устройств, подтверждающие их работоспособность, в ходе которых определено, что устройство для оперативной оценки нажатия токоприемника на контактный провод можно использовать в температурном диапазоне от плюс 20 до минус 20 °С, где различие статических характеристик верхнего узла токоприемника не превышает 5 %.

7. Установлено, что экономический эффект от использования модернизированных токоприемников составляет 21,16 млн р. на 100 токоприемников за 10 лет, срок окупаемости инвестиций составляет три года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

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

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

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

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

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

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

8. Михеев В. П. О применении авторегулирования для обеспечения экономического токоснимания при высоких скоростях движения // Материалы научн.-практ. конф., посвященной 100-летию научн.-практ. обществ, Новосибирск, 1968 г. С. 72-77.

9. Михеев В. П. Контактные сети и линии электропередач. М.: Маршрут, 2003. 421 с.

10. Михеев В. П. Совершенствование узлов и характеристик современных токоприемников: Конспект лекций / Омский ин-т инж. ж.-д. транспорта, 1987, 62 с.

11. Сидоров O.A. Совершенствование систем контактного токосъема с жестким токопроводом. Диссертация. Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2003, С. 61.

12. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. М.: «Наука», 1972. 768 с.о

13. Пат. 2660257 Франция, МКИ B60L5/32. Устройство управления токоприемником при подъеме и опускании / П. Форте, Ж. Бланвилан.

14. А. с. 755632 СССР, МКИ3 B60L5/26. Токоприемник транспортного средства / Ю.П. Швец, В.О. Домрачев, A.B. Ивановский.

15. Пат. 160538 ЧССР, МКИ3 B60L5/30. Многосистемный токоприемник / С. Маличек, Ю.Раличек.

16. Пат. 237517 ЧССР, МКИ3 B60L5/10. Токоприемник транспортного средства / Б. Новотны, Ф. Палик.

17. Пат. 5115405 США, МКИ B60L5/16. Устройство для измерения силы нажатия токоприемника на контактный провод и регулирующее процесс токосъема/ Ж. Катала, П. Форте.

18. Пат. 4334716 Германия, МКИ B60L5/00. Устройство и способ регулирования силы нажатия токоприемника/ М. Рейнхольд, Л. Рольф.

19. Пат. 0047819 Германия, МКИ B60L5/32. Двухступенчатый токоприемник / Д. Нюбер, М. Роде, К. Йорнс.

20. Пат. 2166153 Франция, МКИ B60L5/00. Двухступенчатый токоприемник для высоких скоростей движения/ Национальный промышленный институт Франции.

21. Пат. 4113074 Германия, МКИ B60L5/12. Метод и устройство для регулирования силы нажатия полоза токоприемника/ К. Штеман, Г. Холтмайер.

22. Пат. 1545926 Германия, МКИ B60L5/28. Токоприемник для электроподвижного состава / X. Керт.

23. А. с. 1276535 СССР, МКИ3 B60L5/00. Токоприемник транспортного средства / В.П. Михеев, O.A. Сидоров, Ю.П. Швец.

24. Пат. 2009240142 Япония, МКИ B60L5/28. Устройство измерения контактного нажатия / X. Нагасака, Ю. Кубота.

25. Пат. 20072674422 Япония, МКИ B60L5/24. Устройство измерения контактного нажатия / М. Икеда, Т. Каяма, М. Такеда.о

26. Пат. 388536 Австрия, МКИ B60L5/32. Устройство пневмопривода токоприемника / Г. Грондингер, Г. Мюллер.

27. А. с. 1271771 СССР, МКИ3 B60L5/08. Токоприемник/В.П. Михеев, O.A. Сидоров, Р.Т. Таминдаров.

28. Пат. 221075 ЧССР, МКИ3 B60L5/00. Токоприемник с пневматическим приводом и дифференциальным устройством полоза / Б. Новотны, Ф. Палик.

29. Пат. 20050006836 Япония, МКИ B60L5/26. Устройство стабилизации контактного нажатия / М. Икеда, М. Сузуки, Т. Каяма.

30. Пат. 8084401 Япония, МКИ B60L5/22. Устройство измерения контактного нажатия / М. Койке.

31. Пат. 2005287209 Япония, МКИ B60L5/24. Метод стабилизации контактного нажатия / М. Икеда, Ю. Суговара.

32. Кондратов В. Т., Редько В. В. Волоконно-оптические датчики давления с амплитудной модуляцией оптического сигнала: основные определения и классификация./ Sensors & Sistems, 2009/ № 8. С. 78 84.

33. Пат. 2008185458 Япония, МКИ B60L5/24. Устройство измерения контактного нажатия / Т. Каяма, М. Икеда.

34. Пат. 2004301591 Япония, МКИ B60L5/24. Устройство измерения контактного нажатия / М. Икеда.

35. Пат. 2002328063 Япония, МКИ B60L5/22. Устройство измерения контактного нажатия / X. Сато, X. Нагасака, М. Икеда, К. Ямада.

36. Пат. 2001309503 Япония, МКИ B60L5/18. Устройство измерения контактного нажатия / М. Икеда, Т. Усуда.

37. Пат. 11136804 Япония, МКИ B60L5/24. Устройство измерения контактного нажатия/ И. Нарусе, М. Ито.

38. Пат. 1726472 Германия, МКИ B60L5/22. Устройство измерения контактного нажатия / Т. Боссельман, Н.-М. Теуне.

39. Пат. 2846415 Германия, МКИ B60L5/22. Устройство измерения контактного нажатия / Т. Боссельман, Н.-М. Теуне.

40. Пат. 3831177 Германия, МКИ B60L5/28. Устройство оценки контактного нажатия / Р. Шолер.

41. Пат. 2008151775 Япония, МКИ B60L5/08. Устройство измерения контактного нажатия / X. Нагасака, Т. Каяма.

42. Пат. 2199725 Германия, МКИ B60L5/00. Устройство для измерения усилия прижима токосъемника / В. Бранд, Р. Бляшко, О. Молленхауэр, А. Каргут.

43. Пат. 2001018692 Япония, МКИ B60L5/22. Устройство измерения контактного нажатия / М. Икеда.

44. Беляев И. А., Михеев В. П., Шиян В. А. Токосъем и токоприемники электроподвижного состава / Под ред. И. А. Беляева. 2-е изд., переработ, и доп. М.: «Транспорт», 1976.184 с.

45. Купцов Ю. Е. Увеличение срока службы контактного провода. М., "Транспорт", 1972,160 с.

46. Ebeling Hans/ Stromabnahme bei hohen Geschwindigkeiten Probleme der Fahrleitunden und Stromabnehmer. - "Eleftrische Bahnen", 1969, №2, s. 26 - 39, №3, s. 60-66.

47. Котвал В. Контактная сеть электрифицированных железных дорог. -"Ежемес. бюл. междунар. ассоциации ж.-д. конгрессов". 1964, №1, с.38 — 48.

48. Гирт Э. Проблемы конструкции скоростных электровозов. "Ежемес. бюл. междунар. ассоциации ж.-д. конгрессов". 1965, №9, с.З - 11.

49. Kiepfer Hans Helmut. Stromabnehmerversuche der Deutsche Bundesbahn mit Geschwindigkeiten bis zu 200 km/h. - "Eleftrische Bahnen", 1965, №7, s. 158 -164.

50. Беляев И. А. Взаимодействие токоприемника и контактной сети при высоких скоростях движения. М., "Транспорт", 1968, 159 с.

51. Вологин В. А., Железнов Д. Ф., Фрайфельд А. В., Энгельс Г. Г. К выбору оптимальных параметров токоприемников. "Вестник Всесоюзн. научн.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта", М., 1973, №8, с. 5 - 9.

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

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

54. Гринченко А. Г. Теория автоматического управления. Учебное пособие. Харьков: ХГПУ, 2000. 272 с.

55. Сидоров О. А., Аркашев, А. Е., Ларькин И. В. Токоприемник, оснащенный системой автоматического регулирования нажатия / Тр. всерос-кой науч.-практ. конф. «Транспорт-2009», часть 3, Ростов-на-Дону 2009.

56. Пат. № 77582 на полезную модель (РФ), МКИ В 60 L 5/28. Токоприемник электроподвижного состава / Сидоров О. А., Чертков И. Е., Аркашев А. Е., Дербилов Е. М. Заявлено 26.05.2008; Опубл. 27.10.2008. Бюл. № 30.

57. Сидоров О. А., Чертков И. Е., Аркашев А. Е. Совершенствование конструкций токоприемников электроподвижного состава / Тр. IX научн.-практ. конф. «Безопасность движения поездов», Москва 2008. С. V-22 V-23.

58. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения / М.: «Мир», 1971. 316 с.

59. Грибанов Ю. И., Мальков В. Л. Спектральный анализ случайных процессов / М.: «Энергия», 1974. 240 с.

60. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов / М.: «Мир», 1978. 848 с.

61. Воронов А. А. Основы теории автоматического управления: Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем / М.: «Энергия», 1980. 312 с.

62. Подчукаев В. А. Теория автоматического управления (аналитические методы) / М.: «ФИЗМАТЛИТ», 2004. 392 с.

63. Михайлов В. С. / Теория управления / Киев: «Выща школа», 1988. 312 с.

64. Мирошник И. В. / Теория автоматического управления. Линейные системы / Спб.: «Питер», 2005. 336 с.

65. Мирошник И. В. / Теория автоматического управления. Нелинейные системы / Спб.: «Питер», 2006. 272 с.

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

67. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем / М.: «Машиностроение», 1987. 464 с.

68. Попов Е. П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления / М.: «Наука», 1989. 304 с.

69. Щербаков В. С., Руппель А. А., Глушец В. А. основы моделирования систем автоматического регулирования и электромеханических систем в среде Matlab и Simulink / Сиб. гос. автомобильно-дорожная академия, Омск, 2003. 160 с.

70. Бейзинак X., Пинтчер Ф. Электрический износ в паре трения токоприемник контактный провод / Elektrische Bahnen, 2005, N. 3.S. 138-146.

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

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

73. Nibler Н. Dynamishes Verhalten von Fahreitung und Stromabnehmer bei elektrischen Hauptbahnen // Elektrische Bahnen, 1950, N. 3. S. 138 146.

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

75. 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.

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

77. 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.

78. 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.

79. 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.

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

81. 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.

82. 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.

83. 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.

84. 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.

85. 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.

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

87. 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.

88. 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.

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

90. Beier J. Die Bauarten der Stromabnehmers und ihre Dynamik // Elektrische

91. Bahnen, 1933. № l.S. 18 21, № 2, S. 40-47.

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

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

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

95. 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. инта при Моссовете. М., 1939.

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

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

98. 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.

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

100. Levy S., Bein J. A., 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.

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

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

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

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

105. 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.

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

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

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

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

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

111. O'Connor D. Modeling and simulation of pantograph-catenary systems / Massachusetts Institute of technology, 1984. 149 p.

112. Vesely G. C. Modelling and expérimentation of pantograph dynamic / Massachusetts Institute of technology, 1983. 111 p.

113. Павлов В. M., Финиченко В. H. Совершенствование токоприемников электроподвижного состава / Научн.-техн. журнал «Известия Транссиба», Ом-ГУПС, №1(1), 2010. С. 32-38.

114. Финиченко В. Н. Совершенствование токоприемников для скоростных и тяжеловесных поездов. Диссертация. Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2003,150 с.

115. Беляев И. А. Устройство и обслуживание контактной сети при высокоскоростном движении. М., 1989.144 с.

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

117. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика / М.: «Физмат-лит», 2006. 816 с.

118. Джонсон Н, Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке / М.: «Мир», 1980. 610 с.

119. Голубков А. С. Совершенствование методов и аппаратных средств определения рациональных параметров скоростных контактных подвесок Диссертация. Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2009, 148 с.

120. Бауэр К. X. Влияние конструктивных параметров на токосъем контактной сети при высоких скоростях движения теория и эксперимент / Elek. Bahnen, 1987. №10. С.269 - 279.

121. Свид. об офиц. per. прогр. для ЭВМ № 2008612516 (РФ). Программа исследования динамики волновых процессов в контактных подвесках при токосъеме / Сидоров О. А., Голубков А. С. Заявлено 07.04.2008. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 21.05.2008.

122. Михеев В. П. Особенности узлов и характеристик перспективных токоприемников: Конспект лекций / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1991. 67 с.

123. Гилмор Ч. Введение в микропроцессорную технику / М.: «Мир», 1984.334 с.

124. Пат. № 77581 на полезную модель (РФ), МКИ В 60 Ь 5/00. Токоприемник транспортного средства / Сидоров О. А., Чертков И. Е., Аркашев А. Е. Заявлено 26.05.2008; Опубл. 27.10.2008. Бюл. № 30.

125. Сидоров О. А., Чертков И. Е., Аркашев А. Е., Дербилов Е. М. Авторе-гулируемый токоприемник для скоростного электроподвижного состава / Труды научн.-практ. конф. «Транспорт-2008», часть 3, Ростов-на-Дону 2008. С. 221-223.

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

127. 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.

128. Сидоров О. А., Михеев В. П. Динамические испытания токоприемников на колебательном стенде / Обеспечение надежности работы токоприемников и контактной сети: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1984. С. 69-73.

129. Шенк X. Теория инженерного эксперимента / М.: «Мир», 1973. 386 с.

130. Налимов В. В. Теория эксперимента / М.: «Наука», 1971. 208 с.

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

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

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