Особливості прискореного руху на електрифікованих ділянках залізниць України

В. В. Божко; Д. О. Гордієнко

УДК 621.331.3

В. В. БОЖКО, Д. О. ГОРДШНКО (ХФ ДНДЦ УЗ)

Харювська фшЫ Державного науково-дослщного центру зал1зничного транспорту Укра'ши, вул. Римарська 21-А, XapKiB, Укра'ша, 61057, тел.: (057) 705-52-83, ел. пошта: bozhko vv@mail.ru

ОСОБЛИВОСТ1 ПРИСКОРБНОГО РУХУ НА ЕЛЕКТРИФ1КОВАНИХ Д1ЛЯНКАХ ЗАЛ13НИЦЬ УКРА1НИ

Вступ

3 впровадженням на територй Укра!ни при-скореного руху по!зд1в i3 швидюстю до 160 км/год, i використанням нових електропо!-зд1в (ЕП) виробництва Hyundai з'явилися i HOBi проблемы, яю дос1 не проявлялися на електро-рухомому склад! (ЕРС), що зараз експлуату-ються на територн Укра!ни при менших швид-костях руху. Як вщомо, важливими факторами при pyci ЕП електрифшованими зал1зницями наряду з електричними параметрами та вимо-гами до динам1чно! взаемодй струмоприймача та контактно! мереж! (КМ) слщ враховувати також i геометричне положения контактного проводу (КП) на лиж1 струмоприймача. При цьому иеобхщио враховувати, що за будь-яких зовшшшх умов i будь-яко! швидкосп руху повинен забезпечуватися надшний струмоз'ем при величин! струму на лшй постшиого струму напругою 3 кВ вщ 1500 А до 2800 А, а на лшях змшного струму напруги 27 кВ - до 500 А при мшмально можливому 3HOci контактного проводу i контактних вставок струмоприймача. Також слщ враховувати i динам1чну взаемод1ю i струмоприймача ЕП з одного боку, i КМ з ш-шого, як у вертикальному, так i горизонтальному напрямку оскшьки вони е коливальними системами.

Таким чином, для виршення питания рацю-нального використання нових ЕП електрифшо-ваними затзиицями Укра!ни зробимо анал1з юиуючо! контактно! мереж!, нових струмоп-риймач1в, та пор1вняемо з тими, що вже екс-плуатуються на швидюсиих мапстралях шших краш, та надамо рекомеидацп.

Положения КП вщносно полоза струмоприймача ЕП

Вщомо, що струмоприймач за умовами екс-плуатацп може змщуватися в поперечному на-прям1 по вщиошеиию до коли в певиих межах. Що стосуеться КП, то вони на прямих д1ляиках коли розташовуються зигзагопод1био щодо oci струмоприймача i3 чергуваиням напрямку зигзага бшя сум1жиих опор рис. 1, при цьому най-бшьший зигзаг КП вщ oci струмоприймача б1ля

опор ¿з урахуванням горизонтальних та верти-кальиих перемщень фшсатора не повинен пе-ревищувати 400 мм на прямих дшянках та 500 мм на кривих дшянках [1].

моприймача: 1 - вюь коли; 2 - контактный проввд

За новою шструкщею [2] 300 мм на прямих дшянках та 400 мм на кривих дшянках. Також слщ пам'ятати, що в середиш прольоту залежно вщ його довжини 1 равдусу криво! з'являеться певне в!дхилеиня КП вщ ос! коли вже всереди-ну криво!. На додаток до цих в!дхилеиь вщ ос! коли, що мае мюце в початковому розрахунко-вому положеии!, слщ враховувати також ! вщ-хилеиня пщ впливом в1тру, що в основному залежить вщ сили натягу КП ! троса, а також величиии прольоту контактно! шдвюки.

Зробивши аиатз перших мюящв експлуата-цп швидк!сиих ЕП електрифшованими затзии-цями Укра!ни, було виявлеио пошкоджеиня не робочих частин струмоприймач1в через сх1д КП з !х робочо! частиии рис. 2.

Рис. 2. Лижа струмоприймача електровоза Hyundai

Таким чином ЕП з точки зору геометричио! взаемодй в систем! струмоприймач-КМ слщ допускати до експлуатацй на зал1зницях Укра!-ни, якщо в конструкц!! КМ дотримаш граиичи!

pply

максимальш б1чш змщення КП для уникнення сходу КП з полоза струмоприймача.

Для забезпечення нормально! взаемодп струмоприймача швидюсного ЕП з КМ, для КМ 1 ЕП необхщно щоб:

- змщення КП в б1к по вщношенню до ос! коли в прямих не перевищувало 300 мм, а кри-впх 400 мм (у тому чпсл11 при поривах в1тру);

- змщення струмоприймача в б1к вщносно ос! коли в прямих з урахуванням можливих в> дхилень коли не перевищувало 200 мм незале-жно вщ швидкост! руху.

Так як ЕП з ус1ма юнуючими струмоприй-мачами схильш до б1чного нахилу при прохо-дженш кривих дшянок коли, то для таких дшя-нок мае бути визначено допустиме положения КП по вщношенню до струмоприймача. Отже,

Пор1вняння контактних мере

в кривих допустиме б1чне змщення КП вщнос-но oci шляху мае бути ще бшьш обмежене з врахуванням особливостей пневматично! пщв!-ски нових ЕП при pyci в кривих.

Параметри контактноТ мepeжi

Експлуатащя ЕП Hyundai при використанш трьох пщнятих струмоприймач1в на ЕП вщо-бражае те, що КП схильний до проявляння вер-тикальних коливань (галопування). Таким чином, для нормально! взаемодп струмоприймача i КП у вертикальнш площиш окр1м кшькосп одночасно пщнятих струмоприймач1в також велике значения мають i конструктивш параметри КМ. Деяю параметри юнуючих лшш приведен! в табл. 1.

Таблиця 1

для швидкост! 160-200 км/год

Укра!ни Германия Рос!я*

Стандартна висота контактного проводу над РГР (160-200 км/год), м 6 5,3 6

Максимальна висота над РГР, м 6,8 5,3 6,03

Мшмальна висота над РГР, м 5,75 5,2 5,97

з дозволу на пост струм1, м 5,55 5,55

з дозволу на змшному струм1, м 5,675 5,675

на пераздах, м 6

Зигзаг контактного проводу, мм 400 300 300

Марка контактного провода 2МФ120 RiS120 БрФ-120

сила натягу, кН 12 15 20

Марка несучого тросу сила натягу, кН М120 18 Bz II 70 15 БрФ-120 18

Довжина прольоту, не бшьше, м 65 65 65

Примака: * перепад висоти КП вщ УТР м1ж сус1дн1ми опорами ±30 мм.

При рус! потягу струмоприймач додатково п!дн!мае КП, тому слщ враховувати те, що ви-сота п!дйому в середин! прольоту завдовжки 80 м може досягати 200 мм. Значения максимально! висоти шдвшування КП вщноситься т!льки до його положения в спок!йному стан!.

Оптимальна взаемод!я струмоприймача ! КМ на електрифшованих зал!зницях Укра!ни забезпечуеться при висот! КП в!д 5,75 до 6,8 м над РГР, однак при орган!зац!! прискореного ! швидк!сного руху ЕП сл!д реал!зувати робочу висоту КП в!д РГР на р!вш 6 м ±30 мм.

1ншою важливою для оцшки струмоприйма-ч!в характеристикою е величина вщжимання КП при проход! струмоприймача. Для досягнення хорошого контакту вона мае бути обмежена. При низькш ! середн!й швидкост! руху вщжимання визначаеться в основному пружшстю КМ ! середньою силою притиснення струмоприймача до КП. А при швидкост! руху ЕП вище 120 км/год до квазютатичного пщйому додаеть-ся ще ! динам!чний, доля якого пом!тно зростае з

п!двищенням швидкост! ! залежить вщ динам!ч-них характеристик КМ. Вщжимання КП пщ ф!к-сатором для нормально! роботи струмоприймача на швидкостях б!льше 120 км/год не повинне перевищувати 250 мм [1].

Вимоги до струмоприймач1в для швидк1-сних ЕП, що експлуатуються на зал1зницях УкраТни

Струмозн!мання на електриф!кованих зал!з-ницях Укра!ни при швидкостях руху 160 км/год повинно забезпечуватися ЕП безперервно ! на-д!йно для живлення електроенерг!ею бортових систем тяги, гальмування та допом!жних спо-живач!в через контакт струмоприймача. В свою чергу струмоприймач, що змонтовано на ЕП при рус! випробовуе вертикальш, поперечн! прискорення !, кр!м того, маючи певну масу ! шерщю свое! конструкц!!, не може швидко реа-гувати на зм!ну висоти КП. Однак, як вщомо, за рахунок автоматично! зм!ни тиску повггря в пневматичн!й ресор! за допомогою м!кропроце-

сорнет системи управл1ння i контролю, можли-во забезпечувати регулювання зусилля дп полоза струмоприймача на КП залежно вщ швид-кост1 руху, напрямку руху вщносно струмоприймача («вперед» або «назад»), розташування струмоприймача у склад1 ЕП (у pa3i струмозш-мання декшькома струмоприймачами, особливо коли потяг складаеться з декшькох секцш), а також мехашчних характеристик контактно! шдвюки i т. п. Таким чином, що стосуеться регулювання натиску струмоприймача на КП, то тут слщ досконально вивчити систему регулювання i вмшо нею користуватися.

В якосп матер1алу контактних накладок ре-комендуеться використовувати твердий граф1т, але тут з'являються труднощ1 при експлуатацп на одних i тих же КМ ЕРС з мщними та граф1т-ними вставками [4]. Зазначимо, що виб1р мате-piany контактних накладок спрямовано на те, щоб мюце i'x притискання до КП не пщдавалося пщвищеному нагр1ву як при pyci з максималь-ним струмом навантаження, так i на стоянщ, коли через струмоприймач подаеться напруга на перетворювач, що живить допом1жш при-стро!. Каретка струмоприймача швидюсного ЕП повинна мати чотири ступеш свободи, а саме рухатися вперед назад по напрямку руху потягу i вправо i л1во, що не реал1зовано на но-вих ЕП Hyundai. Щоб звести до мшмуму ушкодження контактно! мереж1 пошкодженими струмоприймачами, останш треба оснащувати автоматичними приладами опускания, яю спрацьовують при ушкодженш одше! з вставок, опускаючи лижу мшмум на 150 мм впродовж 1 с. Через 1,5 с струмоприймач повинен досяг-ти вже нижнього положения.

Д1агностика струмоприймач1в

На сьогодшшнш день техшчний стан струмо-приймач1в ЕП визначають декшькома способами:

1. Вручну з використанням сертифшованого динамометра i звичайно! лшшки (найбшьш за-гальний випадок);

2. На стащонарному д1агностичному стенд1 з сервомехашзмами i спещатзованими вим1рю-вальними приладами (метод, що вимагае ¿стот-них витрат часу i кошт1в);

3. На спещально обладнанш контрольнш дь лянщ КМ з контактними пщвюками р1зних ти-niB та вим1рювальною апаратурою. TaKi дшян-ки оргашзовують при ви!зд1 (в'!зд1) з депо та на м1жпщстанцшних дшянках для вим1рювання характеристик струмоприймач1в на швидкостг

Тшьки пщтвердження того, що Bci норми до-тримаш, надае право на отримання дозволу для ЕП ¿з струмоприймачами р1зного типу, що ви-

пробовувалися, експлуатуватися на мереж1 елек-трифшованих зашзниць та виходити в рейс.

Виб1р габариту для лиж1 струмоприймача ЕП при робот1 пщ КМ зал1зниць УкраТни

Згщно з [1,2] габарит полоза струмоприймача рухомого складу з урахуванням горизонта-льних 1 вертикальних змщень, допусюв на ко-лда 1 мшмальних вщстаней до частин, що зна-ходяться пщ напругою, не повинен виходити за встановлену граничну лшю, в межах яко! зна-ходиться 1 контактна пщвюка.

Таким чином необхщно враховувати:

- коливання струмоприймача;

- витт струмоприймача при рус1 в кривих;

- змщення струмоприймача через боковий нахил потягу, що виникае при рус1 або зупинщ електровоза в кривш;

- змщення через вщхилення положения коли.

Виходячи з вище сказаного та проанал1зува-

вши струмоприймач!, що використовуються на електропо!здах НЯС82 рис. 2, можна зазначити, так як при врахуванш дй в1тру на контактний провщ вш може змщуватися на 500 мм а також при врахуванш того, що при нахил1 потягу, струмоприймач може змщуватися вщ ос1 ще на 200 мм, то загальна робоча частина струмоприймача (накладка) повинна сягати для зал1з-ниць Украши 1400^1500 мм. Однак, для ви-значання оптимальних розм1р1в струмоприймача, слщ провести додатков1 дослщження та роз-рахунки з врахуванням коефщенту нахилу потягу НЯС82, робочо! висоти струмоприймача, рад1ус1в кривих, пщвищення рейок та ш.

Наприклад експерименти, що торкалися положения контактного проводу залежно вщ ра-д1усу криво! 1 швидкосп в1тру для струмоприймача завдовжки 1950 мм, що використовуються в Кмеччиш були визначеш умови безпе-ки вщ сходу полоза з контактного проводу (корисна довжина лиж1), з яких визначено до-пустиме б1чне вщхилення контактного проводу в середин! полоза м1ж точками перелому при в1тровш дп, що вщбито в нормах БВЛО, яю д1ють сьогодш. При цьому виходили 3 полови-ни корисно! довжини струмоприймача (750 мм), И можна використати в якосп крите-рда безпеки вщ сходу при коливаннях струмоприймача 1 вщхиленнях в положенш контактного проводу [3] рис. 3.

Також зазначимо те, що на струмоприймач! з економ1чно! точки зору, ращональним було б використання на лиж1 наб1рних граф1тових вставок, аналопчних з граф1тними вставками юнуючих струмоприймач1в, але з удосконале-ними 1 покращеними характеристиками.

Рис. 3. Розм1р робочо! частини струмоприймача

Висновки

Для ефективного використання пасажирсь-ких по1'зд1в з1 швидкостями руху 160 км/год [ бшьше необхщно:

1. Контактну шдвюку привести до вимог до прискореного руху з витримуванням зазначе-них зигзапв та натягу КП.

2. Використовувати лиж1 струмоириймач1в, яю мають властивють нахилу вперед-назад та л1воруч [ праворуч.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Правила улаштування та техшчного обслуго-вування контактно! мереж1 електрифжованих зашз-ниць / 2008 р.

2. 1нструкщя з оргатзацп прискореного руху пасажирських по1зд1в на зашзницях Украши щодо вимого шфраструктури та рухомого складу / 2012р.

3. Условия допуска электроподвижного состава на сеть железных дорог Германии, ЖДМ №2, 2001.

4. Графит высокой плотности для контактных вставок токоприемников / ЖДМ 2011, №7, С 44-51.

Надшшла до друку 01.12.2012.

Ключовй слова: прискорений рух, контактна мережа, струмоприймач, полоз, габарит

3. Використовувати струмоприймач^ яю обладнаш пристроями автоматичного опускания в раз1 пошкодження накладки та мають ре-гулювання тиску на КП при переход! з дшянок, що електрифковаш на постшному струм1 на змшний.

4. Натиснення струмоприймача на КП не повинен перевищувати рекомендованих иоказ-ниюв.

Проблема живлення ЕП на швидкосл досить складна, оскшьки необхщно шдтримувати пос-тшний контакт м1ж двома гнучкими системами (струмоириймачем [ контактним проводом) з дуже р1зними характеристиками, а також забез-иечувати зниження зносу поверхонь тертя [ обмежувати !х иеремщення. Отже, виршувати цю проблему слщ, використовуючи комплекс-ний шдхщ [ розглядаючи систему «контактна мережа - струмоприймач» як едине цше.

REFERENCES

1. Pravila ulashtuvannja ta tehnichnogo ob-slugovuvannja kontaktnoï merezhi elektrifikovanih zaliznic' [Rules of arranging and technical maintenance of pin network of the electrified railways.]. - 2008.

2. Instrukcija z organizaciï priskorenogo ruhu pasa-zhirs'kih poïzdiv na zaliznicjah Ukraïni shhodo vimogo infrastrukturi ta ruhomogo skladu [Instruction from organization of speed-up motion of passenger-trains on the railways of Ukraine relatively BHMoro infrastructure and rolling stock]. - 2012.

3. Uslovija dopuska elektropodvizhnogo sostava na set' zheleznyh dorog Germanii [Terms of admittance of electro-mobile composition on the trackage of Germany]. ZhDM, no. 2, 2001.

4. Grafit vysokoj plotnosti dlja kontaktnyh vstavok tokopriemnikov [Graphite of high-density for the pin insertions of pantograph]. ZhDM, 2011, no. 7, pp. 44-51.

Статтю рекомендовано до друку д.т.н., професором Г. К. Гетъманом

У статт1 розглянуто особливост1 взаемодп струмоприймачт електропоТ'зд1в i контактноТ мереж1 на дтян-ках з прискореним рухом поТ'здт. Так як проблема живлення електропоТ'здт на високш швидкост1 досить складна, осюльки необхщно пщтримувати постшний контакт м\ж двома гнучкими системами (струмоприй-мачем i контактним проводом) з дуже рЬними характеристиками, а також забезпечувати зниження зносу поверхонь тертя i обмежувати ix перем1щення, то дану проблему слщ виршувати, використовуючи ком-плексний пщхщ i розглядаючи систему «контактна мережа - струмоприймач» як едине цше. Отже, в статт1 проводиться аналЬ особливостей конструкцп полозу струмоприймача електропоТ'здт виробництва компанп Hyundai. Розглянуто особливост1 роботи струмоприймачт по умовам струмозшмання, так i з точки зору ди-намнноТ' взаемодп з контактною мережею.

Проведено аналЬ геометричних параметр^ полозт струмоприймачт електропоТ'здт HRCS2, а також параметри контактноТ мереж1 в УкраТ'ш, Pocii та Ымеччиш для швидкостей руху 160-200 км/год.

Визначено оптимальне положения струмоприймача вщносно контактного проводу, необхщш параметри контактноТ мереж1 i струмоприймача електропоТ'здт для забезпечення струмозшмання при швидкостях руху до 160 км/год.

pply

УДК 621.331.3

В. В. БОЖКО, Д. О. ГОРДИЕНКО (ХФ ГНИЦ УЗ)

Харьковский филиал Государственного научно-исследовательского центра железнодорожного транспорта Украины, ул. Рымарская 21-А, Харьков, Украина, 61057, тел.: (057) 705-52-83, эл. почта: bozhko vv@mail.ru

ОСОБЕННОСТИ УСКОРЕННОГО ДВИЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ УЧАСТКАХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УКРАИНЫ

В статье рассмотрены особенности взаимодействия токоприемников электропоездов и контактной сети на участках с ускоренным движением поездов. Поскольку проблема питания электропоездов на высокой скорости достаточно сложная, так как, необходимо поддерживать постоянный контакт между двумя гибкими системами (токоприемником и контактным проводом) с очень разными характеристиками, а также обеспечивать снижение износа поверхностей трения и ограничивать их перемещение, то данную проблему следует решать, используя комплексный подход и рассматривая систему «контактная сеть - токоприемник» как единое целое. Итак, в статье проводится анализ особенностей конструкции полозьев токоприемника электропоездов производства компании Hyundai. Рассмотрены особенности работы токоприемников по условиям токосъема, так и с точки зрения динамического взаимодействия с контактной сетью. Проведен анализ геометрических параметров полозьев токоприемников электропоездов HRCS2, а также параметры контактной сети в Украине, России и Германии для скоростей движения 160-200 км / час. Определено оптимальное положение токоприемника относительно контактного провода, необходимые параметры контактной сети и токоприемников электропоездов для обеспечения токосъема при скоростях движения до 160 км / час.

Ключевые слова: ускоренное движение, контактная сеть, токоприемник, полоз, габарит.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Статью рекомендовано к печати д.т.н, профессором Г. К. Гетъманом

UDC 621.331.3

V. V. BOZHKO, D. O. GORDIENKO (KB NRC UZ)

Kharkov Branch of the National Research Centre for Railway Transport of Ukraine, 21-A Rymarska S treet, Kharkov, Ukraine, 61057, tel.: (057) 705-52-83, e-mail: bozhko vv@mail.ru

FEATURES OF ACCELERATED MOVEMENT ON ELECTRIFIED RAILWAYS IN UKRAINE

In the article the features of the interaction of electric current collectors and contact network in areas with rapid movement of trains. Since the problem of electric power at high speed is quite complicated because of the need to maintain constant contact between the two flexible systems (pantograph and contact wire) with very different characteristics, as well as provide reduced wear on the friction surfaces and restrict their movement, then the problem should be solved by using comprehensive approach and considering a system of "contact network - trolley" as a whole. Thus, the article analyzes the design features runners trolley trains manufactured by Hyundai. Peculiarities of the current collectors in terms of current collection, and from the point of view of dynamic interaction with the contact network.

The analysis of the geometrical parameters runners electric current collectors HRCS2, and options contact network in Ukraine, Russia and Germany for speeds of 160-200 km/h.

The optimal position relative trolley contact wire, the options you contact network and electric current collectors for current collection at speeds till 160 km/h.

Keywords: high-speed traffic, contact line, pantograph, runner, overall dimensions.

Prof. G. K. Getman, D. Sc. (Tech.) recommended this article to be published.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — В. В. Божко, Д. О. Гордієнко

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — В. В. Божко, Д. О. Гордієнко

FEATURES OF ACCELERATED MOVEMENT ON ELECTRIFIED RAILWAYS IN UKRAINE

Текст научной работы на тему «Особливості прискореного руху на електрифікованих ділянках залізниць України»