Удосконалення технічного обслуговування рейкових кіл шляхом автоматизації контролю їх параметрів на базі вагона-лабораторії

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.20 - эксплуатация и ремонт средств транспорта. Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днепропетровск, 2008.

Диссертация посвящена вопросам совершенствования технического обслуживания рельсовых цепей путем автоматизации контроля их параметров с помощью разработанных методов и средств автоматизированного измерения параметров рельсовых цепей, тока автоматической локомотивной сигнализации и электромагнитных помех в рельсовых линиях. В работе проведен анализ методов, систем и средств технического обслуживания рельсовых цепей, который позволил выявить недостатки существующей технологии и подтвердил актуальность и своевременность проведенных исследований.

Впервые разработана математическая модель электромагнитных процесов в системе “рельсы-приемные катушки АЛС”. В результате получена новая формула зависимости электродвижущей силы в локомотивных катушках от значения кодового тока и электромагнитных помех в рельсовой линии, что позволило дать научное обоснование метода автоматизированного контроля параметров рельсовых цепей с вагона-лаборатории и повысить точность измерений. Относительная погрешность между результатами расчетов и измерениями не превышала ± 3,5 %.

Усовершенствована математическая модель передачи кодовых сигналов от путевых устройств к локомотивным приемникам, которая отличается от существующих комплексностью рассмотрения канала передачи и использованием полученной зависимости электродвижущей силы в локомотивных катушках от тока в рельсовой линии, что позволило дать научное обоснование методу автоматизированного контроля параметров рельсовых цепей, кодов автоматической локомотивной сигнализации и электромагнитных помех в рельсовых линиях. Относительная ошибка между рассчитанными и измеренными значениями не превышала ± 5 %.

С целью научного обоснования метода автоматизированного измерения электромагнитных помех в рельсовой цепи с вагона-лаборатории и определения возможных их источников были разработаны математические модели однородной и неоднородной тяговой сети с равномерно распределенной и локально сосредеточенной нагрузкой, которые позволили учесть воздействие проводимостей между линиями на распределние гармоник тягового тока по длине фидерной зоны в условиях влияния заземления опор контактной сети.

Выполнен теоретический и экспериментальный анализ гармонического состава обратного тягового тока. Проведенные на базе вагона-лаборатории экспериментальные исследования на участках с электротягой постоянного тока показали наличие в спектрах обратного тягового тока присутствие неканонической гармоники частотой 50 Гц. Эта гармоника обусловлена некачественной работой выпрямителей и фильтров тяговой подстанции и может оказать мешающее или опасное влияние на работу кодовых РЦ 50 Гц.

По результатам моделирования гармоники тока 1 А частотой 50 Гц установлено, что рельсовые цепи, расположенные по краям равномерно загруженной фидерной зоны, попадают под наибольшее влияние электромагнитных помех. Токи утечки максимальны по величине в середине участка “тяговая подстанция - точка токораздела”. Погрешность между рассчитанными и измеренными данными не превышала ± 10 %.

Выполнено моделирование распределения гармоник тяговых токов частотой 50 и 100 Гц по длине питающего участка с локально сосредоточенной нагрузкой. В наихудших условиях работают рельсовые цепи, расположеные по краям фидерной зоны и вблизи электровоза. Погрешность между рассчитанными и измеренными данными не превышала ± 8 %.

Осуществлена техническая реализация методов и средств автоматизированного измерения параметров рельсовых цепей, кодового тока автоматической локомотивной сигнализации и помех в рельсовых линиях в виде аппаратно-программного комплекса, функционирующего на базе вагона-лаборатории, что подтверждается соответствующими актами. Разработанный и изготовленный опытный образец аппаратно-программного комплекса позволяет определять электрические и временные параметры тока АЛС по всей длине рельсовой цепи, ток асимметрии в рельсовой линии, вид кодового сигнала, тип кодового путевого трансмиттера, координату, длину рельсовой цепи, исправность изолирующих стыков и электрических соединителей, параметры рельсовой цепи, уровни и спектральный состав электромагнитных помех в обратном тяговом токе, а также устанавливать возможные причины их возникновения.

Лабораторные испытания разработанного экспериментального образца автоматизированного аппаратно-программного измерительного комплекса для контроля параметров кодового тока на базе вагона-лаборатории позволили установить, что относительная приведенная погрешность не превышала при измерении напряжений - ± 0,25 %; временных параметров - ± 0,003 %. Оценка технико-экономической эффективности от внедрения автоматизированного аппаратно-программного измерительного комплекса на Приднепровской железной дороге показала, что реализация его на современной элементной базе позволит увеличить производительность более чем в пять раз и снизить эксплуатационные расходы на проверку и регулировку одной рельсовой цепи на 6163,3 гривен в год. Помимо экономического эффекта внедрение автоматизированного комплекса дает и социальный эффект за счет уменьшения количества трудоемких ручных операций. Предложенные технические решения по усовершенствованию технического обслуживания рельсовых цепей рекомендованы для внедрения на железных дорогах Украины.

Ключевые слова: техническое обслуживание, рельсовые цепи, ток автоматической локомотивной сигнализации, электромагнитная совместимость, электромагнитные помехи.

THE SUMMARY

Serdyuk T. N. Improvement of technical service of rail circuits by the automation of control of its parameters on the base of car-laboratory. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of technical sciences on a speciality 05.22.20 - exploitation and repair of transport means. Dnipropetrovsk national university of railway transport over name of academic V. Lazaryan, Dnipropetrovsk, 2008.

The dissertation is devoted to the questions of improvement of technological service of rail circuits by the automation of control of its parameters with the help of the developed method of the automated measurement of parameters of rail circuits, current of automatic locomotive signaling system and electromagnetic influences in rail lines.

The mathematic model of electromagnetic processes in the system “rails - receiving coils of automatic locomotive signaling system” was elaborated. The new formula of dependence of electromotive force in locomotive coil on the value of code current and electromagnetic influences in rail lines was deduced. It is given scientific base to the method of automated check of parameters of rail circuits with the help of car-laboratory and to increase of measurements accuracy.

The mathematic models of homogenous and unhomogenous electrosupply system of traction with the equal distributed and local concentrated load was elaborated for the scientific basis of a method of the automated measurement of influences in a rail net with the help of car - laboratory. It is allowed us to take into account an action of conductivities between lines on a distribution of harmonics of traction current on the length of feeder zone in the condition of influence of catenary supports grounding.

The technical realization of method of automated measurement of parameters of rail circuits, code current of automatic locomotive signaling system and influences in rail lines is carry out in view of apparatuses-program complex, functioned on the base of car-laboratory. Proposed technical decision deals with the improving of technical service of rail circuits are recommended for the introduction on railways of Ukraine.

Key words: technical maintance, rail circuits, current of automatic locomotive signallig, electromagnetic compatibility, electromagnetic influences.

Размещено на Allbest.ru