Підвищення функціональної безпеки рейкових кіл шляхом забезпечення їх електромагнітної сумісності з тяговою мережею

Loading...
Thumbnail Image
Date
2011
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Видавництво Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UA: АНОТАЦІЯ. У дисертаційній роботі на основі виконаних теоретичних та експериментальних досліджень вирішене науково-практичне завдання підвищення функціональної безпеки рейкових кіл шляхом забезпечення їх електромагнітної сумісності з тяговою мережею, що дозволило підвищити безпеку руху поїздів на швидкісних магістралях. Вперше визначено параметри статистичного розподілу гармонійних завад тягового струму як нестаціонарного випадкового процесу, розроблено математичні моделі розподілу завад в РЛ, розподілу електромагнітного поля навколо рейки, математичну модель електромагнітного впливу тягової мережі на рейкові кола на дільницях зближення швидкісної магістралі з електротягою змінного струму з електрифікованою колією з тягою постійного струму при наявності екрануючого проводу. Результати роботи впроваджено на Придніпровській залізниці і використовуються при розробці методик випробування нових типів рухомого складу на електромагнітну сумісність з лініями залізничної автоматики, при переобладнанні залізниць для швидкісного руху нових типів електропоїздів, а також у навчальному процесі на кафедрі «Автоматика, телемеханіка та зв‘язок» Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. акад. В.Лазаряна.
RU: АННОТАЦИЯ. В диссертационной работе на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена научно-практическая задача повышения функциональной безопасности рельсовых цепей путем обеспечения их электромагнитной совместимости с тяговой сетью, что позволило повысить функциональную безопасность рельсовых цепей и вцелом устройств железнодорожной автоматики на скоростных магистралях. Рельсовые цепи функционируют в условиях мощных электромагнитных помех, механических нагрузок, загрязнения балласта, влияния погодных условий и других дестабилизирующих факторов. Помехи тягового тока могут вызвать опасный или мешающий сбой в их работе. Особенно это касается участков с ускоренным и скоростным движением поездов. Таким образом, повышение функциональной безопасности РЦ путем обеспечения их электромагнитной совместимости с тяговой сетью является актуальной научно-практической задачей. Целью диссертационной работы является повышения функциональной безопасности рельсовых цепей путем обеспечения их электромагнитной совместимости с тяговой сетью. Научная новизна результатов состоит в дальнейшем развитии существующих и разработке новых научно обоснованных подходов, которые позволили решить научно-практическую задачу повышения функциональной безопасности рельсовых цепей, а именно: впервые: определены параметры статистического распределения гармонических помех тягового тока как нестационарного случайного процесса, что позволило предложить процедуру определения вероятностных критериев функциональной безопасности рельсовых цепей; разработана математическая модель распределения гармонических помех в рельсовой линии двухпутного участка железной дороги с несколькими локомотивами в фидерной зоне, которая учитывает основные конструктивные и эксплуатационные параметры тяговой сети и рельсовых цепей, что позволило определить максимальные уровни помех в рельсовой линии в разных условиях работы и влияние электромагнитных помех на функциональную безопасность рельсовых цепей; разработана математическая модель распределения электромагнитного поля вокруг рельса при протекании в ней гармонических помех тягового тока, которая учитывает реальную конфигурацию сечения рельса и неравномерность распределения плотности тока в ней вследствие скин-эффекта, что позволило определить влияние электромагнитных помех на функциональную безопасность автоматической локомотивной сигнализации; разработана математическая модель электромагнитного влияния тяговой сети на рельсовые цепи на участках сближения скоростной магистрали с электротягой переменного тока с электрифицированной колеей с тягой постоянного тока при наличии экранирующего провода, что позволило научно обосновать повышение функциональной безопасности рельсовых цепей и эффективность их защиты от электромагнитных помех тяговой сети смежной колеи, предложить устройство и определить рациональную конфигурацию системы защиты РЦ. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований состоят в следующем. Усовершенствована методика экспериментальных исследований влияния помех от электроподвижного состава на РЦ, при которой одновременно измеряются помехи тягового тока на локомотиве и в рельсовой линии, что позволило провести статистический анализ помех и определить взаимные корреляционные функции между ними. Найдено, что амплитуды помех тягового тока с частотами 25, 420, 480, 520, 729, 780 Гц для почти стационарных процессов отвечают нормальному закону распределения, а для нестационарных процессов экспоненциальному. Определены параметры распределения гармоник для всех основных частот, которые используются в РЦ. В нестационарных процессах действующий ток помех с частотами 25±2 Гц в отдельные промежутки времени (продолжительностью ~1,6 с) повышался до 1,05 А. Определен характер распределения гармонических помех в РЛ двухпутного участка железной дороги с несколькими локомотивами в фидерной зоне. Определен характер распределения электромагнитного поля вокруг рельсовой линии при протекании в ней гармонических помех тягового тока. Определена рациональная по критерию максимального ослабления влияния помех на РЦ высота подвеса активного экранирующего провода над землей. Результаты работы внедрены на Приднепровской железной дороге и используются при разработке методик испытания новых типов подвижного состава на электромагнитную совместимость с линиями железнодорожной автоматики, при переоборудовании железных дорог для организации движения новых типов электропоездов, а также в учебном процессе кафедры «Автоматика, телемеханика и связь» Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта им. акад. В.Лазаряна
EN: SUMMARY. In the thesis the scientific and practical task of increasing of rail circuits functional safety by ensuring of their electromagnetic compatibility with a traction network has been carried out that allows to increase traffic safety of high-speed trains. For the first time parameters of statistical distribution of harmonious handicapes of a traction current as non-stationary casual process was determined, the mathematical model of distribution of harmonious handicapes in a rail line, the mathematical model of distribution of an electromagnetic field around of a rail and the mathematical model of electromagnetic influence of a traction network on rail circuits were developed. Results of work are used for carrying out of test procedure for new types of a rolling stock on electromagnetic compatibility with lines of railway signalization systems.
Description
Захист - 27 жовтня 2011 р.
Keywords
залізнична автоматика, железнодорожная автоматика, rail automation, функціональна безпека, функциональная безопасность, functional safety, рейкові кола, рельсовые цепи, rail circuits, електромагнітна сумісність, электромагнитная совместимость, electromagnetic compatibility, КАТЗ
Citation
Завгородній, О. В. Підвищення функціональної безпеки рейкових кіл шляхом забезпечення їх електромагнітної сумісності з тяговою мережею: авт. дис. к. т. н.: 05.22.20 / О. В. Завгородній; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. - Дніпропетровськ, 2011.