Дослідження механізмів впливу контактної мережі на рейкові кола
Loading...
Files
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UK: Мета. У роботі необхідно дослідити електромагнітні процеси в системі «контактна мережа-рейки-земля» з метою забезпечення електромагнітної сумісності рейкових кіл із системою тягового електропостачання та, як наслідок, підвищення безпеки руху на залізниці. Методика. Для досягнення поставленої мети застосовано методи наукового аналізу, математичного моделювання, експериментального дослідження, масштабного моделювання. Результати. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження свідчать про те, що при вивченні електромагнітних процесів у системі «контактна
мережа-рейки-земля» в діапазоні частот до 1 МГц можна вважати, що рейкове коло (РК), як приймач завад, розташоване у ближній зоні. Це дозволяє сприймати електромагнітне поле завади стаціонарним і розглядати його як сукупність двох складових (електричної та магнітної), кожна з яких має свій механізм впливу на приймач. У результаті дослідження отримано теоретичну та експериментальну залежність наведеної у проводі-приймачі електрорушійної сили (ЕРС) від частоти струму завади. Отримана частотна залежність відносної похибки за даними
«теорія-експеримент». Доведено адекватність застосованої математичної моделі експериментальним даним за критерієм Вілкоксона.
Наукова новизна. Результати проведених експериментального та теоретичного досліджень магнітного впливу одного контуру на інший дають збіг у частотному діапазоні до 1 000 Гц із середньою відносною похибкою 2,33 %. При збільшенні частоти струму завади спостерігається впевнене зростання середньої відносної похибки між розрахованими та виміряними значеннями наведеної у проводі-приймачі ЕРС. Практична значимість. Підтверджено адекватність математичного апарату отриманим експериментальним даним за критерієм Вілкоксона на рівні значності 5 %, що дозволяє в діапазоні до 1000 Гц використовувати застосований математичний апарат для дослідження електромагнітних процесів у багатопровідних лініях та системі «контактна мережа-рейки-земля» зокрема. Отримані результати можуть бути корисними при проектуванні, дослідженні та забезпеченні електромагнітної сумісності рейкових кіл із системою тягового електропостачання.
RU: Цель. В работе необходимо исследовать электромагнитные процессы в системе «контактная сеть-рельсы-земля» с целью обеспечения электромагнитной совместимости рельсовых цепей с системой тягового электроснабжения и, как следствие, повышения безопасности движения на железнодорожном транспорте. Методика. Для достижения поставленной цели использованы методы научного анализа, математического моделирования, экспериментального исследования, масштабного моделирования. Результаты. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что при исследовании электромагнитных процессов в системе «контактная сеть-рельсы-земля» в диапазоне частот до 1 МГц можно считать, что рельсовая цепь (РЦ), как приемник помех, расположена в ближней зоне. Это позволяет говорить об электромагнитном поле помех как о стационарном и рассматривать его как совокупность двух составляющих (электрической и магнитной), каждая из которых имеет свой механизм воздействия на приемник. В результате исследования получена теоретическая и экспериментальная зависимость наведенной в проводе-приемнике электродвижущей силы (ЭДС) от частоты тока помехи. Получена частотная зависимость относительной погрешности по данным «теория-эксперимент». Доказана адекватность примененной математической модели экспериментальным данным по критерию Вилкоксона. Научная новизна. Результаты проведения экспериментального и теоретического исследований магнитного воздействия одного контура на другой дают совпадение в частотном диапазоне до 1000 Гц со средней относительной погрешностью 2,33 %. При увеличении частоты тока помехи наблюдается уверенный рост средней относительной погрешности между рассчитанными и измеренными значениями наведенной в проводе-приемнике ЭДС. Практическая значимость. Подтверждена адекватность математического аппарата полученным экспериментальным данным по критерию Вилкоксона на уровне значимости 5 %, что позволяет в диапазоне до 1000 Гц использовать примененный математический аппарат для исследования электромагнитных процессов в многопроводных линиях и в системе «контактная сеть-рельсы-земля» в частности. Полученные результаты могут быть полезными при проектировании, исследовании и обеспечении электромагнитной совместимости рельсовых цепей с системой тягового электроснабжения.
EN: Purpose. Еlectromagnetic processes in «contact network-rails-earth» system should be researched for the purpose of electromagnetic compatibility rail circuits with traction power supply system providing and improving traffic safety on railway transport. Methodology. The methods of scientific analysis, mathematical modeling, experimental investigation, scale modeling have been applied to achieve this goal. Findings. Conducted theoretical and experimental investigations, indicate that electromagnetic processes in the «contact network-rails-earth» system in nearest zone in frequency range up to 1 MHz and it give us an opportunity to consider, that electromagnetic field of hindrance consists of two components: electric and magnetic. Each of them has its own mechanism to influence the rail circuits. In consequence of research the theoretical and experimental dependences of electromotive force induced in wire-receiver from the hindrance current frequency have been received. The frequency graph of relative error according to data «theory-experiment» has been received. The adequacy by Wilcoxon criterion of mathematical model to experimental data has been proved. Originality. The results of theoretical and experimental investigations of magnetic influence between two contours gives us a concurrence in frequency range up to 1000 Hz with average relative error 2, 33 %. With hindrance current frequency one can observe certain increasing the average relative error between calculated and measured values of electromotive force induced in the wire-receiver. Practical value. The adequacy by Wilcoxon criterion of mathematical model to experimental data has been proved on significance level 5 %. It gives an opportunity to use this mathematical apparatus for the investigation of electromagnetic processes in lines with plenty of wires and in «contact network-rails-earth» system in range up to 1000 Hz. The obtained results can be useful in designing, researching and providing electromagnetic compatibility of rail circuits with traction power supply system.
RU: Цель. В работе необходимо исследовать электромагнитные процессы в системе «контактная сеть-рельсы-земля» с целью обеспечения электромагнитной совместимости рельсовых цепей с системой тягового электроснабжения и, как следствие, повышения безопасности движения на железнодорожном транспорте. Методика. Для достижения поставленной цели использованы методы научного анализа, математического моделирования, экспериментального исследования, масштабного моделирования. Результаты. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что при исследовании электромагнитных процессов в системе «контактная сеть-рельсы-земля» в диапазоне частот до 1 МГц можно считать, что рельсовая цепь (РЦ), как приемник помех, расположена в ближней зоне. Это позволяет говорить об электромагнитном поле помех как о стационарном и рассматривать его как совокупность двух составляющих (электрической и магнитной), каждая из которых имеет свой механизм воздействия на приемник. В результате исследования получена теоретическая и экспериментальная зависимость наведенной в проводе-приемнике электродвижущей силы (ЭДС) от частоты тока помехи. Получена частотная зависимость относительной погрешности по данным «теория-эксперимент». Доказана адекватность примененной математической модели экспериментальным данным по критерию Вилкоксона. Научная новизна. Результаты проведения экспериментального и теоретического исследований магнитного воздействия одного контура на другой дают совпадение в частотном диапазоне до 1000 Гц со средней относительной погрешностью 2,33 %. При увеличении частоты тока помехи наблюдается уверенный рост средней относительной погрешности между рассчитанными и измеренными значениями наведенной в проводе-приемнике ЭДС. Практическая значимость. Подтверждена адекватность математического аппарата полученным экспериментальным данным по критерию Вилкоксона на уровне значимости 5 %, что позволяет в диапазоне до 1000 Гц использовать примененный математический аппарат для исследования электромагнитных процессов в многопроводных линиях и в системе «контактная сеть-рельсы-земля» в частности. Полученные результаты могут быть полезными при проектировании, исследовании и обеспечении электромагнитной совместимости рельсовых цепей с системой тягового электроснабжения.
EN: Purpose. Еlectromagnetic processes in «contact network-rails-earth» system should be researched for the purpose of electromagnetic compatibility rail circuits with traction power supply system providing and improving traffic safety on railway transport. Methodology. The methods of scientific analysis, mathematical modeling, experimental investigation, scale modeling have been applied to achieve this goal. Findings. Conducted theoretical and experimental investigations, indicate that electromagnetic processes in the «contact network-rails-earth» system in nearest zone in frequency range up to 1 MHz and it give us an opportunity to consider, that electromagnetic field of hindrance consists of two components: electric and magnetic. Each of them has its own mechanism to influence the rail circuits. In consequence of research the theoretical and experimental dependences of electromotive force induced in wire-receiver from the hindrance current frequency have been received. The frequency graph of relative error according to data «theory-experiment» has been received. The adequacy by Wilcoxon criterion of mathematical model to experimental data has been proved. Originality. The results of theoretical and experimental investigations of magnetic influence between two contours gives us a concurrence in frequency range up to 1000 Hz with average relative error 2, 33 %. With hindrance current frequency one can observe certain increasing the average relative error between calculated and measured values of electromotive force induced in the wire-receiver. Practical value. The adequacy by Wilcoxon criterion of mathematical model to experimental data has been proved on significance level 5 %. It gives an opportunity to use this mathematical apparatus for the investigation of electromagnetic processes in lines with plenty of wires and in «contact network-rails-earth» system in range up to 1000 Hz. The obtained results can be useful in designing, researching and providing electromagnetic compatibility of rail circuits with traction power supply system.
Description
В. Щека: ORCID 0000-0002-2184-2827
Keywords
контактна мережа, рейкові кола, кондуктивний вплив, магнітний вплив, наведена ЕРС, контактная сеть, рельсовые цепи, кондуктивное влияние, магнитное влияние, наведенная ЭДС, contact network, rail circuits, conducted influence, magnetic influence, induced electromotive force, КАТЗ
Citation
Щека В. І. Дослідження механізмів впливу контактної мережі на рейкові кола. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 3 (57). С. 27-35. doi: 10.15802/stp2015/46036.