CC BY
12
УДК 621.336.7:620.178.169
В. М. Филиппов, О. А. Сидоров, С. А. Ступаков
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
К ВОПРОСУ ИЗНАШИВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНТАКТНЫХ ПАР УСТРОЙСТВ ТОКОСЪЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДВИЖЕНИИ
Аннотация. В соответствии с долгосрочной программой развития ОАО «Российские железные дороги» до 2025 года предполагается повышение уровня экономической связанности территории России посредством расширения сети скоростных и высокоскоростных перевозок. Это предполагает не только строительство новых высокоскоростных магистралей, но и модернизацию конструкций отдельных узлов подвижного состава, а также внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий. Применение контактных элементов с увеличенным сроком службы является одним из наиболее экономичных и наименее затратных способов обеспечения надежной, экономичной и экологичной передачи электроэнергии на подвижной состав. Увеличения срока службы токосъемного элемента можно достичь в том числе за счет снижения износа путем корректного подбора элементов контактной пары как с точки зрения их трибосовместимости, так и способности обеспечения качественного токосъема. В ОмГУПСе разработана и успешно апробирована методика проведения экспериментальных исследований контактных пар устройств токосъема, предполагающая проведение стендовых испытаний для каждой пары контактных материалов «контактная вставка - контактный провод» с целью определения их оптимального сочетания для снижения износа и увеличения ресурса. Оценка величины износа и прогнозирование ресурса элементов контактной пары производятся в том числе с помощью математических моделей. Однако применение существующих моделей для прогнозирования износа в условиях высокоскоростного движения является не достаточно точным из-за отсутствия учета аэродинамического воздействия и скорости движения подвижного состава на процессы токосъема. В данной статье рассмотрено совершенствование механической составляющей модели изнашивания элементов контактных пар устройств токосъема в условиях высокоскоростного движения. Приведены графики механического изнашивания контактных элементов, полученные экспериментально и в результате расчета по математической модели. Анализ графиков позволяет сделать вывод о возможности применения усовершенствованной математической модели для моделирования механической составляющей процесса изнашивания элементов контактных пар при максимальном значении погрешности не более 5 %.
Ключевые слова: контактная пара, устройство токосъема, высокоскоростное движение, электроподвижной состав, контактный элемент.
Victor M. Philippov, Oleg A. Sidorov, Sergei A. Stupakov
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
TO THE QUESTION ABOUT WEARING OF CONTACT COUPLES ELEMENTS OF ELECTRIC TRANSPORT CURRENT DEVICES FOR HIGH SPEED MOVEMENT
Abstract. In accordance with the long-term development program of JSC Russian Railways until 2025, it is planned to increase the level of economic connectivity of the territory of Russia by expanding the network of high-speed and high-speed transportation. This involves not only the construction of new high-speed highways, but also the modernization of the structures of individual components of rolling stock, as well as the introduction of energy and resource-saving technologies. The use of contact elements with an extended service life is one of the most economical and least costly ways to ensure reliable, economical and environmentally friendly transmission of electricity to rolling stock. An increase in the service life of the current collector element can be achieved, among other things, by reducing wear by the correct selection of contact pair elements, both from the point of view of their tribocompatibility and the ability to ensure high quality current collection. A methodology for conducting experimental studies of contact pairs of current collection devices has been developed and successfully tested at OSTU, which involves bench tests for each pair of contact materials "contact insert - contact wire " in order to determine their optimal combination to reduce wear and increase resource. Estimation of the amount of wear and prediction of the life of the elements of the contact pair is carried out including using mathematical models. However, the use of existing models for predicting wear under conditions of high-speed movement is not accurate enough due to the lack of consideration of the aerodynamic effects and the speed of the rolling stock on current collection processes. This article discusses the improvement of the mechanical component of the wear model of the elements of contact pairs of current collection devices in high-speed conditions. The graphs of the mechanical wear of the contact elements are obtained experimentally and as a result of calculation
by a mathematical model. The analysis of the graphs allows us to conclude that it is possible to use an improved mathematical model for modeling the mechanical component of the wear process of the elements of contact pairs with a maximum error value of not more than 5 %.
Keywords: contact pair, current collector, high-speed movement, electric rolling stock, contact element.
В соответствии с долгосрочной программой развития ОАО «Российские железные дороги» до 2025 года [1], утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 19 марта 2019 г. № 466-р, предполагается повышение уровня экономической связанности территории России посредством расширения и модернизации железнодорожной инфраструктуры, развития мультимодальности перевозок и расширения сети скоростных и высокоскоростных перевозок. Однако расширение сети высокоскоростного движения предполагает не только строительство новых железнодорожных магистралей, обладающих соответствующей инфраструктурой, но и модернизацию конструкций отдельных узлов существующего подвижного состава, а также внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий для обеспечения перевозки пассажиров и грузов со скоростями свыше 200 км/ч. Тем не менее изменение конструкции какого-либо узла (например, устройства токосъема (УТ)) напрямую связано со значительными финансовыми и временными затратами, в то время как применение контактных элементов с увеличенным сроком службы, обеспечивающих надежную, экономичную и экологичную передачу электроэнергии на подвижной состав, является более экономичным и менее затратным.
Увеличения срока службы токосъемного элемента можно достичь в том числе за счет снижения износа путем корректного подбора элементов контактной пары как с точки зрения их трибосовместимости, так и способности обеспечения качественного токосъема. Для этого необходимо учитывать физические свойства материалов контактных пар, а также факторы, характерные для условий эксплуатации. Параметры, влияющие на износ элементов контактных пар, приведены на рисунке 1.
Передача электроэнергии тяговому подвижному составу осуществляется посредством электрического скользящего контакта, при этом для высокоскоростного движения величина тягового тока, протекающего через пару «контактный провод - контактная вставка», может достигать 3,5 кА. Такие значения тока вызывают повышенный нагрев элементов контактных пар УТ, и его термическое действие существенно увеличивает электрический и электромеханический износ [2].
В Омском государственном университете путей сообщения разработана и успешно апробированы программа и методика проведения экспериментальных исследований контактных пар УТ электрического транспорта [3].
Программа предполагает проведение стендовых испытаний для каждой пары контактных материалов (трибосистемы) «контактная вставка - контактный провод» с целью определения их оптимального сочетания для снижения износа и увеличения ресурса и включает в себя следующие этапы.
1. Определение трибосовместимости, задиростойкости и износостойкости материалов (исследования от механической нагрузки в контакте без протекания электрического тока). Для этого варьируются следующие параметры: контактное нажатие, запыленность и влажность воздуха окружающей среды, аэродинамическое воздействие воздушного потока, скорость движения.
2. Исследование изнашивания пары «контактная вставка - контактный провод» в зависимости от величины протекающего тока. Для определения характеристик износостойкости требуется изменение следующих параметров: значений контактного нажатия, значений тягового тока (или плотности тока), параметров окружающей среды и контактной подвески при критических значениях нажатия в контакте и скорости движения. При реализации указанного этапа методики исследования необходимо выполнять при переменном и постоянном токе.
3. Оценка величины износа и прогнозирование ресурса элементов контактной пары с помощью математических моделей.
Фрикционное взаимодействие элементов трибосистемы «контактная вставка - контактный провод» представляет собой нелинейный процесс, который определяется большим количеством как внутренних (физико-химические свойства материалов пары трения), так и внешних (динамические нагрузки, наличие электрического тока в контакте, параметры внешней среды и др.) взаимосвязанных факторов.
Рисунок 1 - Параметры, влияющие на износ элементов контактных пар
Для обеспечения достоверности массива данных, получаемых в результате испытаний, применяется алгоритм реализации и обработки экспериментальных данных (рисунок 2), разработанный с учетом положений теории планирования эксперимента.
Результаты экспериментальных исследований при высокоскоростном движении зависят от параметров и характеристик средств измерений, объекта исследования, качества стендовых установок, а также человеческого фактора, влияние которого проявляется в виде случайных ошибок и погрешностей при выполнении эксперимента [4, 5].
Обработка результатов эксперимента и прогнозирование износа и ресурса элемента контактной пары УТ осуществляются с помощью математических моделей.
Следует отметить, что приведенная в работе [6] математическая модель учитывает большинство из приведенных на рисунке 1 факторов, однако ее применение для прогнозирования износа в условиях высокоскоростного движения будет не достаточно точным из-за отсутствия учета аэродинамического воздействия воздушного потока и скорости движения подвижного состава на процессы, протекающие в электрическом скользящем контакте.
В рамках данной статьи рассмотрим совершенствование механической составляющей модели изнашивания для высокоскоростного движения.
В общем виде базовая функциональная зависимость между механической составляющей 1М изнашивания и факторами модели описана в работе [7] и представляется в виде:
1М = ^2 (P, и t, Г,Си Н1 / Н2, ^ 2 ), (1)
где Р - нажатие в контакте; и - скорость скольжения; t - время проведения испытаний; г - характерный линейный размер контактного элемента; Си - содержание меди в элементе
контактной пары; Н\/Н2 - безразмерный симплекс (отношение твердостей); Х2 - теплопроводности материалов контактной вставки и контактного провода соответственно; с\, с2 -удельные теплоемкости контактной вставки и контактного провода соответственно.
Рисунок 2 - Алгоритм планирования эксперимента
Первоначальный анализ результатов экспериментальных исследований в условиях высокоскоростного движения подтвердил необходимость внесения в модель критериев, учитывающих состояние окружающей среды, скорости аэродинамического воздействия, влияния температуры элементов контактной пары на фактическую площадь контакта [8] и на их твердость, а также критерия, учитывающего влияние силы трения в скользящем контакте.
В уравнении (1) в соответствии с положениями теории подобия отдельные факторы объединены в симплексы и комплексы [5]. При этом при формировании модели приняты следующие допущения:
1) побочные факторы объединяются в критерии (симплексы);
2) трудновоспроизводимые параметры объединяются в комплексы;
3) расчет приближенных значений масштабных коэффициентов производится по эмпирическим формулам.
Согласно п -теореме число безразмерных комбинаций комплексов и симплексов равно разности между количеством физических величин и основных единиц размерности, т. е. k = Ф - п = 10 - 4 = 6. Таким образом, получено следующее уравнение:
/М(Р)=ц • М •
РС
\ат
(гТ »^(Т ,Т )Х
Вь
и t
г(Т),
о
1т
т,)
НТ)
\%2 /
,
ФК
тк
1N Лт
(0,1 + ив)2
(2)
где а0 - функционал, отражающий влияние на процесс неучтенных факторов;
а т - функционал, логарифмически зависящий от величины контактного нажатия в данный момент времени;
Рт, Хт, 8т, Лт - определяемые экспериментально коэффициенты;
Р1с2/(Г р1с1х) - комплекс (мера отношения удельной мощности трения к способности контактного провода накапливать, а контактной вставки передавать тепло); с2 - удельная теплоемкость контактного провода;
и1/г- отношение пути трения к коэффициенту поверхности контактной вставки;
= а • Та + Ь • (дТ{/ дг/Т - коэффициент, учитывающий влияние температуры на процесс изнашивания (а, Ь - экспериментальные коэффициенты, ат, (5т - критерии, характеризующие тепловые процессы при взаимодействии элементов контактной пары); дТ1/ дz - градиент температуры элемента контактной пары по нормали г к его поверхности; Тп - температура п-го тела; Т - температура ¡-го тела;
Ме
г/Г ри
- критерий Мейера (ри - мощность трения (с учетом коэффициента распре-
деления тепловых потоков), / - коэффициент трения);
гуТ
ВI =-- - критерий Био; гУТ1 - перепад температуры по объему контактной вставки;
АТ
1 в
АТ1 в = Т1 - Тв - температурный напор (разность температур материала контактной вставки и окружающей среды);
1
ф0К° (0,1 + ив)2 - комплекс, учитывающий влияние факторов окружающей среды
Ф1К1
(ф0 / ф1 - отношение среднего значения относительной влажности окружающей среды за пять лет к значению относительной влажности на момент исследований, к0 / к1 - отношение среднего значения запыленности окружающей среды за пять лет к значению ее запыленности на момент исследований, ив - скорость встречного воздушного потока аэродинамического воздействия на контактную вставку).
Номограммы и диапазоны изменения коэффициентов и функционалов для расчета по модели (2) приведены в работе [10].
Тепловые процессы в элементах контактной пары УТ математически описываются системой дифференциальных уравнений Пуассона в частных производных. Тепловое состояние п-го тела характеризуется следующим дифференциальным уравнением теплового баланса [9]:
л
С q (/ Ф п) Л q (/ Ф п)
- Ел, Тп + Е(л,т)+£шп
\ i=1 у i=1
(3)
где сп - теплоемкость п-го тела;
п - количество тел, связанных в тепловом отношении с телом п; Л/п - теплоотдача от /-го тела к п-му телу;
Е Аи/п - потери мощности п-го тела от протекания электрического тока; t - время.
Для контактной вставки изменение теплоемкости в переходном процессе при движении подвижного состава описывается формулой:
ДиЛ (4)
, = -1 (л, 3 + л 3,) / ТЛ + |Е (л, 3 + л 3В) Тз Л +
Т10 Т10
Т
1 0
/ \ т
где лп = а(Т - Т); а - коэффициент теплоотдачи, а = —- + т2ив2 [2]; ив- скорость встречно-
V
го воздушного потока; V - скорость относительного перемещения контактного провода и контактной вставки в горизонтальной плоскости перпендикулярно оси пути; т1, т2 - коэффициенты, определяемые экспериментально.
В уравнении (4) приняты следующие обозначения: 1 - контактная вставка; 3 - полоз токоприемника, в - воздушный поток.
Следует отметить, что при скоростях движения до 60 км/ч расхождение между экспериментальными и расчетными данными не превышает 5 %, а при скоростях свыше 150 км/ч погрешность становится более 10 %.
На рисунке 3 приведены графики механического изнашивания контактных элементов, полученные экспериментально и в результате расчета по существующей (рисунок 3, а) и усовершенствованной (рисунок 3, б) математическим моделям (уравнения (2) - (4)). Графики получены при нормальных условиях окружающей среды [11] и скорости воздушного потока 50 м/с. На рисунке 3 приняты обозначения: 1 - результаты эксперимента; 2 - результаты расчета.
Рисунок 3 - Интенсивность изнашивания контактного элемента из графита по существующей (а) и
по усовершенствованной (б) моделям
С
п
Анализ графиков на рисунке 3 позволяет сделать заключение о повышении точности расчета по математической модели (2) за счет учета влияния аэродинамического воздействия воздушного потока и скорости движения подвижного состава для моделирования механической составляющей изнашивания элементов контактных пар при высоких скоростях движения (погрешность снизилась с 10 до 5 %).
Список литературы
1. Долгосрочная программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» до 2025 года [Текст] : утв. распоряжением Правительства Российской Федерации 19.03.19 : ввод. в действие с 19.03.19. - URL: http://government.ru/docs/36094 (дата обращения: 01.09.2019).
2. Сидоров, О. А. Исследования электромеханического изнашивания контактных пар устройств токосъема электрического транспорта [Текст] / О. А. Сидоров, В. М. Филиппов, С. А. Ступаков // Трение и износ / Государственное научное учреждение «Институт механики металлополимерных систем им. В. А. Белого» НАН Беларуси. - Гомель, 2015. - Т. 36. -№ 5. - С. 390 - 394.
3. Филиппов, В. М. Совершенствование методов моделирования изнашивания контактных элементов токоприемников электроподвижного состава [Текст]: Дис... канд. техн. наук: 05.22.07: защищена 19.10.12: утв. 11.03.13 / Филиппов Виктор Михайлович. - Омск, 2012. - 153 с.
4. Вознесенский, В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях [Текст] / В. А. Вознесенский. - М.: Статистика, 1974. - 192 с.
5. Шенк, Х. Теория инженерного эксперимента / Пер. с англ. Е. Г. Коваленко / Под ред. чл.-корр. АН РФ Н. П. Бусленко / Х. Шенк. - М.: Мир, 1972. - 381 с.
6. Сидоров, О. А. Методика прогнозирования износа элементов контактных пар монорельсового электрического транспорта [Текст] / О. А. Сидоров, В. М. Филиппов // Современные наукоемкие технологии. - Пенза: Академия Естествознания, 2016. - № 2-3. - С. 441 -446.
7. Браун, Э. Д. Моделирование трения и изнашивания в машинах [Текст] / Э. Д. Браун, Ю. А. Евдокимов, А. В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 1982. - 191 с.
8. Biesenack H., Pintscher F. Kontakt zwischen Fahrdraht und Schleifleiste-Ausgangspunkte zur Bestimmung des elektrischen Verschleißes // Elektrische Bahnen. - 2005. - no. 3. - p. 138 - 146.
9. Григорьев, В. Л. Тепловые процессы в устройствах тягового электроснабжения [Текст]: Учебное пособие / В. Л. Григорьев, В. В. Игнатьев / УМЦ ЖДТ. - М., 2007. - 182 с.
10. Ступаков, С. А. Моделирование электромеханического изнашивания контактных пар устройств токосъема электрического транспорта [Текст] / С. А. Ступаков, О. А. Сидоров, В. М. Филиппов // Трение и смазка в машинах и механизмах. М.: Машиностроение, 2012. -№ 4. - С. 23 - 30.
11. ГОСТ 8.050-73. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений [Текст]. - Введ. 1975-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1973. - 19 с.
References
1. Dolgosrochnaya programma razvitiya otkrytogo aktsionernogo obshchestva «Rossiiskiye zheleznyye dorogi» do 2025 goda (Long-term development program of the Russian Railways open joint-stock company until 2025), Moscow, 2019, 135 p. URL: http://government.ru/docs/36094.
2. Sidorov O. A., Philippov V. M., Stupakov S. A. Studies of the electromechanical wear of contact pairs in the current collection devices of electric transports [Issledovaniya elektromek-hanicheskogo iznashivaniyz kontaktnykh par ustroistv tokosyoma elektricheskogo transporta]. Treniye i iznos - Journal of Friction and Wear, 2015, V. 36, no. 5, pp. 390 - 394.
3. Philippov V. M. Sovershenstvovaniye metodov modelirovaniya iznashivaniya kontaktnykh elementov tokopriyomnikov elektropodvizhnogo sostava (Improving methods for modeling wear of contact elements of current collectors of electric rolling stock). Doctor's thesis, Omsk, OSTU, 2012, 153 p.
4. Voznesenskii V. A. Statisticheskiye metody planirovaniya eksperimenta v tekhniko-ekonomicheskikh issledovaniyakh (Statistical methods of experimental design in feasibility studies). Moscow: Statistika, 1974, 192 p.
5. Schenck H. Teoriya inzhenernogo eksperimenta (Theories of Engineering Experimentation). Moscow: Mir, 1972, 381 p.
6. Sidorov O. A., Philippov V. M. Method of prediction elements wear contact pairs monorail electric vehicles [Metodika prognozirovaniya iznosa elementov kontaktnykh par monorel'sovogo elektricheskogo transporta]. Sovremennyye naukoyomkiye tekhnologii - Modern high technology, 2016, no. 2-3, pp. 441 - 446.
7. Braun E. D., Yevdokimov Yu. A., Chichinadze A. V. Modelirovaniye treniya i iznashivaniya v mashinakh (Simulation of friction and wear in machines).Moscow: Mashinostroyeniye, 1982, 191 p.
8. Biesenack H., Pintscher F. Kontakt zwischen Fahrdraht und Schleifleiste-Ausgangspunkte zur Bestimmung des elektrischen Verschleißes, Elektrische Bahnen, 2005, no. 3. pp. 138 - 146.
9. Grigoryev V. L., Ignatyev V. V. Teplovyye protsessy v ustroistvakh tyagovogo elektrosnab-zheniya (Thermal processes in traction power supply devices). Moscow: UMC ZHDT, 2007, 182 p.
10. Stupakov S. A., Sidorov O. A., Philippov V. M. Modelling of electromechanical wear of contact pairs of current pickup devices electric transport [Modelirovaniye elektromekhanicheskogo iznashivaniya kontaktnykh par ustroistv tokosyoma elektricheskogo transporta]. Treniye i smazka v mashinakh i mekhanizmakh - Friction and lubrication in machines and mechanisms, 2012, no. 4, pp. 23 - 30.
11. Normal'nyye usloviya vypolneniya lineinykh i uglovykh izmerenii, GOST8.050-73 (Normal conditions for linear and angular measurements). Moscow: Standarty, 1973, 19 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Филиппов Виктор Михайлович
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-16-07.
E-mail: fVm-omgups@mail.ru
Сидоров Олег Алексеевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Доктор технических наук, заведующий кафедрой «Электроснабжение железнодорожного транспорта», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-34-46.
E-mail: sidorovoa@omgups.ru
Ступаков Сергей Анатольевич
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).
Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Информатика и компьютерная графика», ОмГУПС.
Тел.: +7 (3812) 31-18-66.
E-mail: stupakov1@yandex.ru
Philippov Victor Mikhailovich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation. Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department «Railway power supply», OSTU. Phone: +7 (3812) 31-16-07. E-mail: fvm-omgups@mail.ru
Sidorov Oleg Alekseevich
Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation. Doctor of Technical Sciences, Head of department «Railway power supply», OSTU. Phone: +7 (3812) 31-34-46. E-mail: sidorovoa@omgups.ru
Stupakov Sergei Anatolyevich
Omsk State Transport University (OSTU).
35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation.
Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department «Informatics and computer graphics», OSTU. Phone: +7 (3812) 31-18-66. E-mail: stupakov1@yandex.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Филиппов, В. М. К вопросу изнашивания элементов контактных пар устройств токосъема электрического транспорта при высокоскоростном движении [Текст] / В. М. Филиппов, О. А. Сидоров, С. А. Ступаков // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2019. - № 3 (39). - С. 49 - 57.
Philippov V. M., Sidorov O. A., Stupakov S. A. To the question about wearing of contact couples elements of electric transport current devices for high speed movement. Journal of Transsib Railway Studies, 2019, vol. 3, no. 39, pp. 49 - 57 (In Russian).
УДК 621.331
В. Т. Черемисин, М. М. Никифоров, А. С. Вильгельм
Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация
ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ МОСКОВСКОГО ЦЕНТРАЛЬНОГО КОЛЬЦА ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Аннотация. В настоящей статье представлены результаты расчетов изменения показателей энергоэффективности Московского центрального кольца, таких как удельный расход электроэнергии, отпущенной на тягу поездов по счетчикам тяговых подстанций, удельная рекуперация, технические потери электроэнергии в системе тягового электроснабжения при ее передаче к электроподвижному составу, в том числе технические потери энергии рекуперации, в зависимости от различных вариантов установки выпрямительно-инверторных преобразователей на тяговых подстанциях участка.
Ключевые слова: расход электроэнергии, рекуперация, тяга поездов, тяговые подстанции, выпрямитель-но-инверторные преобразователи, потери энергии.
Vasiliy T. Cheremisin, Mikhail M. Nikiforov, Alexander S. Vilgelm
Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation
ASSESSMENT OF THE MOSCOW CENTRAL RING ENERGY EFFICIENCY POTENTIAL THROUGH THE USE OF RECTIFIER-INVERTER CONVERTERS
Abstract. This article presents the results of changes calculations in the energy efficiency indicators of the Moscow Central Ring, such as the specific consumption of electricity released for traction by trains of traction substation meters, specific recovery, technical losses of electricity in the traction power supply system when it is transferred to electric rolling stock, including technical recuperation energy loss, depending on various installation options of rectifier-inverter converters in traction substations part.
Keywords: power consumption, recovery, traction of trains, traction substations, rectifier-inverter converters, energy losses.
Улучшение показателей энергетической эффективности в границах полигона Московского центрального кольца (МЦК) является актуальной задачей. Для оценки возможности увеличения доли реализованной энергии, вырабатываемой при использовании рекуперативного торможения электропоездами [1 - 5], за счет применения на участке перспективных средств накопления [6] и преобразования энергии специалистами Омского государственного университета путей сообщения были выполнены расчеты показателей энергетической эффективности данного участка для различных вариантов установки выпрямительно-инверторных преобразователей (ВИПов) на тяговых подстанциях постоянного тока с целью определения их оптимального количества и мест установки.
С этой целью была создана расчетная модель работы системы тягового электроснабжения полигона МЦК в условиях действующей организации движения поездов. На основании результатов выполненных натурных экспериментов были проанализированы показатели работы на участке электропоездов постоянного тока ЭС2Г: скоростные режимы, кривые токо-
