Компенсация смещения нуля в счётчиках электрической энергии постоянного тока Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.3.083.92

А. А. Хряков

КОМПЕНСАЦИЯ СМЕЩЕНИЯ НУЛЯ В СЧЕТЧИКАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В статье рассматриваются основные проблемы измерения постоянного тока в счетчиках электрической энергии, анализируются причины, приводящие к снижению точности измерений, приводятся методы их устранения. Рассматривается метод повышения точности измерений с применением системы коррекции смещения нуля вреалъном масштабе времени.

В последнее время широкое распространение получают системы коммерческого и технического учета электрической энергии. Одним из ключевых направлений применения системы является учет электрической энергии на тягу поездов постоянного тока. Однако в настоящее время существует всего несколько устаревших счетчиков электрической энергии с низким классом точности и отсутствием интерфейсов для работы в автоматизированной системе учета [1], а также несколько современных электронных устройств [1], предназначенных скорее для мониторинга энергосистем ввиду низкого класса их точности. Между тем назрела потребность в высокоточных системах коммерческого учета на постоянном токе для нужд железной дороги.

Структура счетчика электрической энергии для постоянного тока близка к структуре счетчика для переменного тока, за исключением одной детали. Счетчики переменного тока не обрабатывают постоянную составляющую. Кроме того, на начальных стадиях обработки она исключается с помощью высокочастотных фильтров и в результате не оказывает практически никакого влияния на процесс измерения и дальнейшей обработки данных. В счетчиках постоянного тока основную информацию несет постоянная составляющая, в результате тракт измерения постоянного тока имеет те же проблемы, что и любой измерительный прибор с усилителем постоянного тока и трактом преобразования и обработки данных с постоянной составляющей. Если учесть, что к счетчикам постоянного тока для коммерческого учета предъявляются требования не ниже высокоточных счетчиков переменного тока, то нетрудно понять, что помимо линейности измерительного тракта, точности усиления сигнала и других параметров, свойственных системам переменного тока, при измерении постоянного тока добавляется требование калибровки смещения нуля.

Помимо постоянного смещения нуля, которое компенсируется аппаратной или программной калибровкой, имеет место так называемый дрейф нуля, вызванный особенностями аналогового тракта. Даже незначительное смещение нуля в счетчике постоянного тока может привести к ощутимым погрешностям в измерении. В этом - основное отличие систем учета постоянного тока от систем переменного тока.

Явление дрейфа нуля обнаружил еще в начале века русский профессор В. П. Мышкин [2], обративший внимание на то, что при тонких метрологических измерениях ошибки повторяются с неизменным постоянством. Мышкин предположил, что виной феномену - окружающее пространство, которое, непрерывно изменяя какие-то свои параметры, действует и на стрелку прибора. Свое предположение профессор подтвердил экспериментально.

Дрейфом нуля (нулевого уровня) называется самопроизвольное отклонение напряжения или тока на выходе усилителя от начального значения. Поскольку дрейф нуля проявляется таким образом, как будто он вызван входным сигналом постоянного тока, то его невозможно отличить от истинного сигнала.

Явление дрейфа нуля обусловлено несколькими факторами:

- влиянием помех;

- утечками печатной платы (вызываемые в том числе и повышенной влажностью), которые создают дополнительные токи смещения;

94 ИЗВЕСТИЯ Транссиба "г,3'3*

- нестабильностью аналоговых компонентов при изменении напряжения питания;

- изменением параметров аналоговых компонентов со временем (старение);

- нестабильностью аналоговых компонентов при изменении температуры окружающей среды.

Фактор влияния помех устраняется экранированием и правильно выбранной топологией печатной платы и, если требуется, применением специальных защитных элементов, уменьшающих влияние помех.

Дрейф нуля, вызванный утечками печатной платы, вполне ощутим и может вызвать массу проблем при достижении требуемой точности. Особенно сильно влияние данного фактора при изменении влажности воздуха. Даже при небольшом изменении влажности смещение нуля может быть значительным, если входные сигналы имеют малую амплитуду. Основные причины нарушения работы электронной аппаратуры, связанные с воздействием влажности воздуха, наличием в его составе агрессивных соединений и загрязнением печатных плат, приведены в работе [2]. К ним относятся анодное растворение металла, диффузия металлических ионов, осаждение металлических ионов, коррозия. Основной способ борьбы с такими утечками связан с использованием цепей в тракте измерения с низким сопротивлением, применением специальной топологии печатной платы (например, использование внутренних слоев, если плата имеет четыре слоя или более) и покрытием влагозащитным лаком всех то-коведущих поверхностей и выводов компонентов.

Воздействие изменения напряжения питания сводится к минимуму благодаря новым высокостабильным и точным стабилизаторам в источнике питания, а также схемным решениям в составе интегральных усилителей, обеспечивающих низкую их чувствительность к изменениям питающего напряжения.

Фактор старения можно уменьшить выбором компонентов, наименее подверженных изменению параметров с течением времени.

Факторы, вызывающие дрейф нуля, непосредственно связаны с аналоговыми компонентами, с технологией их производства и использованием в конкретной схеме. Как правило, тракт измерения включает в себя усилители постоянного тока на основе операционных усилителей (ОУ) и аналого-цифровых преобразователей (АЦП), которые и являются основными элементами, вызывающими дрейф нуля. Наиболее сильное влияние на смещение нуля ОУ и АЦП оказывает изменение температуры. Поскольку температурные изменения параметров компонентов имеют закономерный характер, то в некоторой степени они могут быть скомпенсированы. Однако сложность схемных решений для подобной системы компенсации пропорциональна требуемой точности.

Рассмотрим простейший типовой тракт аналого-цифрового преобразования сигнала токового шунта с применением дифференциального усилителя и АЦП, схема которого приведена на рисунке 1.

-0 н

ш X

О >

О

н

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

АЦП

К СИСТЕМЕ

ОБРАБОТКИ -►

Рисунок 1 - Тракт аналого-цифрового преобразования сигнала токового шунта

Для упрощения системы питания схемы используется измерительный усилитель производства Analog Devices AD623A, который может работать от однополярного источника питания. Для сравнения рассмотрим также более дорогие усилители - AD620D от Analog Devices и INA118PB от Texas Instruments. В качестве АЦП используем шестиканальный преобразователь AD73360 от Analog Devices.

АЦП типа AD73360 при источнике опорного напряжения 2,5 В имеет диапазон входных значений напряжения ищп max, равный ±0,82 В, что соответствует полному диапазону преобразования 16 двоичных разрядов. Согласно ГОСТ 10287-83 (1990) [3] максимальный измеряемый ток счетчика постоянного тока должен составлять 150 % от номинального значения. Источником сигналов является токовый шунт типа 75ШСМ.М с номинальным выходным напряжением 75 мВ.

Коэффициент усиления K входного усилителя определяется по формуле:

K =

U

АЦП max

1,5U

7,29

(1)

Ш ном

номинальное напряжение измерительного шунта, UmHOM =75 мВ; иАЦП max - мак-

где Цттт

^ Ш ном

симальное значение входного напряжения АЦП, иАЦП тах = 820 мВ.

Таким образом, чтобы привести максимальное значение напряжения с выхода шунта к максимальному диапазону АЦП, используем усилитель с коэффициентом усиления 7. При этом максимальное входное напряжение АЦП составит ±0,81 В, что соответствует требованиям [3] к максимальному измеряемому току с небольшим запасом.

В таблице 1 приведены величины дрейфа нуля для трех наиболее популярных инструментальных усилителей.

Таблица 1 - Напряжение дрейфа нуля инструментальных усилителей

Параметр дрейфа нуля AD623A AD620B INA118PB

AUCM.BX, мкВ 0,1 0,1 2

AUCM.BbiX, мкВ 10 2,5 -

Для первых двух инструментальных усилителей производитель указал отдельно величины дрейфа нуля для входа и выхода, а для последнего - только обобщенное значение по входу. Для первых двух усилителей максимальный диапазон изменения выходного напряжения, вызванный дрейфом нуля в диапазоне температур от Т1 до Т2 и при коэффициенте усиления К, определяется по формуле:

AU = K • AUCM.BX (|Г1| + T 2) + AUCMBbIX (|Г1| + T 2),

(2)

при К=7 в диапазоне температур от -40оС до плюс 70оС выходное напряжение составляет 1,177 мВ для усилителя АБ623А и 0,352 мВ - для усилителя АБ620В.

Для усилителя ША118РВ максимальный диапазон изменения выходного напряжения, вызванный дрейфом нуля, при аналогичных условиях составляет 1,54 мВ и определяется по более простой формуле:

AU = K-AUCM.BX (|T1| + T 2).

(3)

Определим погрешность, вызванную дрейфом нуля входного усилителя, по формуле для каждого типа усилителя:

АЦ

5 =

UmHOM -1,5K

100 %.

(4)

№ 3(3) 2010

Для ЛБ623Л эта погрешность составит 0,15 %, для ЛБ620Б - 0,045, для ШЛ118РБ -0,195 %. Как видим, наименьшую погрешность обеспечивает один из наиболее дорогих инструментальных усилителей - А0620Б.

Однако некоторые АЦП (в том числе и ЛБ73360) имеют дифференциальные входы с программируемыми усилителями и позволяют подключать источник сигнала напрямую, минуя дополнительные измерительные усилители при условии, что источник сигнала будет иметь достаточно низкое внутреннее сопротивление. Минимальное входное сопротивление АЦП ЛБ73360 составляет 25 кОм. Токовый шунт на 500 А имеет сопротивление 0,00015 Ом, т. е. в 16 х 10 раз больше входного сопротивления АЦП. Шунты на большие токи имеют соответственно еще меньшие сопротивления. В этом случае нет необходимости применять дополнительный измерительный усилитель перед АЦП, который только добавит ошибку в измеряемый сигнал собственным дрейфом нуля.

При прямом включении токового шунта к АЦП необходимо использование встроенного программируемого усилителя АЦП. Для определения коэффициента усиления встроенного усилителя можно воспользоваться формулой (1). Однако усилитель имеет только ограниченный ряд коэффициентов усиления (2, 4, 8, 10 и т. д.), поэтому выбираем ближайшее к 7,29 значение, равное 8. Номинальное значение в единицах младшего разряда АЦП Лном, соответствующее номинальному значению входного напряжения ином, определяется по выражению:

N = 215 ^ном • К

и

(5)

АЦП тах

=

32768•75 • 8 820

23976

где 215 - количество отсчетов 16-разрядного АЦП в биполярном режиме работы; К - коэффициент усиления входного усилителя;

и

АЦП тах

- максимальное входное напряжение АЦП с отключенным усилителем, соответствующее полному рабочему диапазону АЦП и равное 820 мВ.

При ином = 75 мВ и К = 8 после округления получаем Лном = 23976. Согласно требованиям [3] относительная погрешность измерения для счетчиков класса точности 0,2 не должна превышать 1 % при уровне входного сигнала, составляющем 10 % от номинального значения, что соответствует 10 % от Лном и составляет 2398. При этом теоретически достижимая

относительная погрешность измерения, определяемая весом младшего разряда АЦП, составит 0,042 %. Таким образом получаем значительный запас по точности при использовании 16-разрядного АЦП без учета погрешностей, вносимых аналого-цифровым трактом.

Однако прямое включение источника сигнала не устраняет проблемы смещения и дрейфа нуля входных аналоговых цепей АЦП. Наиболее эффективный метод борьбы с дрейфом заключается в калибровке нуля АЦП в реальном масштабе времени. Однако существующие системы калибровки, как правило, рассчитаны на применение АЦП, имеющих время установления выходных данных в течение одного цикла преобразования. Высокоточные АЦП типа «сигма - дельта» получили широкое распространение в системах учета электрической энергии благодаря более простой схемотехнике, но ввиду особенности построения (наличие передискретизации с дальнейшим прореживанием и цифровой фильтрацией) они имеют длительное время установления данных, что делает их непригодными в системах с быстрым переключением каналов. Поэтому для каждого канала измерения в реальном времени выделяется отдельный АЦП такого типа.

Опишем систему с переключением каналов АЦП типа «сигма - дельта» с целью измерения ошибки смещения и дрейфа нуля в реальном масштабе времени. Коррекция ошибки

№ 3(3) 2010

производится на программном уровне за счет ее предварительного вычисления в цикле калибровки нуля.

Упрощенная структурная схема системы аналого-цифрового преобразования с коррекцией смещения и дрейфа нуля приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Система коррекции смещения и дрейфа нуля АЦП

В состав системы входят работающие синхронно АЦП 5 и 6 типа «сигма - дельта». Синхронность достигается одновременным начальным запуском отдельных или совмещенных на одном кристалле АЦП. В состав системы входят два идентичных тракта измерения, которые могут работать либо в режиме измерения ошибки смещения нуля, либо в основном режиме с коррекцией ошибки смещения, вычисленной в первом режиме. В режиме измерения ошибки смещения нуля размыкается ключ 1 и замыкается ключ 3. Ключ 3 обеспечивает быстрое установление нулевого уровня на входе АЦП 5. Дальнейшая обработка производится на программном уровне. Селектором 7 данные направляются в низкочастотный фильтр 9 для выделения постоянной составляющей смещения нуля, затем полученное значение с обратным знаком 11 помещается в ячейку памяти для коррекции ошибки в измерительном цикле. В режиме измерения с коррекцией смещения ключ 1 замыкается, а ключ 3 размыкается. Полученные на АЦП 5 данные селектором 7 направляются в сумматор 14 для вычитания ошибки смещения, хранящейся в ячейке памяти 13, затем масштабируются в умножителе 17 для выравнивания коэффициентов усиления каналов и поступают на селектор 19.

Второй канал с АЦП 6 работает идентично. АПЦ типа «сигма - дельта» имеет длительное время восстановления, поэтому основным рабочим каналом, с которого данные поступают на дальнейшую обработку, является только один из каналов. Второй канал находится в режиме измерения ошибки смещения, который может длиться достаточно долго, в зависимости от скорости изменения напряжения смещения нуля (дрейфа нуля), определяемой условиями внешней среды. Затем происходит переключение каналов: второй канал переходит в режим измерения данных с коррекцией ошибки смещения и спустя время восстановления АЦП селектор 19 переводит получателя данных на этот канал. После этого первый канал начинает процесс измерения ошибки смещения, а второй канал становится основным. Далее цикл повторяется. Необходимо отметить, что при переключении каналов оба канала некото -рое необходимое время работают одновременно в режиме измерения входных данных, пока вновь подключенный канал не начинает выдавать действительные данные после установления режима АЦП после переключения. Схема смены режимов работы каналов показана на рисунке 3.

Работа АЦП Калибровка Запись в per. Устр. АЦП Работа Устр. АЦП Калибровка

Канал 1 Устр. АЦП Работа Устр. АЦП Калибровка Запись в per. Устр. АЦП Р: 1бота

Канал 2

Рисунок 3 - Временная схема работы АЦП

Период смены каналов определяется скоростью дрейфа нуля системы. Если учесть, что на смещение нуля наибольшее влияние оказывает изменение температуры, то вполне целесообразно выбирать период калибровки с учетом максимальной скорости изменения температуры окружающей среды и термостабильности аналоговых входных цепей, вызывающих смещение нуля под воздействием температуры. Выходные данные каждого канала домно-жаются на постоянные коэффициенты К1 и К2, которые вычисляются при первоначальной калибровке всего устройства, обеспечивают идентичность усиления двух каналов и нормируют сигнал. Учитывая наличие входного программируемого усилителя на входе АЦП, уровень выходного сигнала для первого канала можно описать выражением:

Уп = (K • ^ + «1) - Pi) • Kid (6)

ИЛИ

Уп = K • *п + «1 - Pi) • Kid , (7)

где xn - входной сигнал;

K1a - коэффициент усиления входного аналогового сигнала встроенным программируемым усилителем АЦП 5;

а1 - суммарная ошибка смещения нуля входных аналоговых цепей и АЦП первого канала в рабочем режиме;

Р1 - корректирующее значение смещения нуля, хранимое в регистре 13;

K1d - коэффициент усиления выходного цифрового сигнала умножителем 17 (значение Ш).

Соответственно для второго канала выходные данные будут описываться выражением:

Уп = (K2a • Xn + «2 - Р2) • K2d . (8)

В идеальном случае, когда а1 = Р1, ошибка смещения нуля должна устраняться полностью, однако как входные данные, так и полученное в цикле калибровки значение коррекции смещения нуля р1 являются величинами, приведенными к конечной разрядности АЦП. Поэтому остается ошибка, связанная с квантованием данных величин. Ошибка а1 просуммирована с полезным сигналом, а величина р1 вычисляется при отсутствии сигнала, т. е. при xn = 0. Таким образом, формула (2) будет иметь более точный вид:

Уп

^ round((K1a • xn + а1) • 2k) round(Р1) • 2k) ^

К,(9)

где тои^(з) - операция округления над выражением 5; 2к - разрядность АЦП.

При хп = 0 значения а1 и Р1 полностью равны друг другу. Однако при хпФ 0 в результате округления возможно отбрасывание максимум половины веса младшего разряда АЦП, а в сумме с аналогичным округлением величины р1 максимальная теоретически достижимая ошибка будет составлять ±1 разряд сетки АЦП. Поэтому данный метод позволяет достичь максимальной точности коррекции смещения нуля ±1 младший разряд АЦП при условии, что скорость изменения смещения нуля будет незначительной по отношению к частоте калибровки. На точность калибровки нуля могут оказать влияние погрешности АЦП, а также их идентичность, поэтому наилучшие параметры калибровки можно достичь, применяя АПЦ, выполненные на одном кристалле в едином технологическом цикле и, как результат, имеющие близкие параметры. Такие АЦП обычно имеют возможность синхронной работы, что также важно для обеспечения точности преобразования.

Так как наибольшее влияние на смещение нуля оказывает изменение температуры, то время непрерывной работы одного канала до его переключения в режим калибровки в простейшем случае можно описать неравенством:

Т --X7, (10)

Аи • ) 7

где и доп - допустимое значение смещения нуля;

Аи - смещение нуля входных аналоговых цепей при изменении температуры; ) - скорость изменения температуры окружающей среды;

X7 - постоянная времени низкочастотного цифрового фильтра (9 и 10).

Для упрощения формулы задержки переключения каналов и время установления действительных данных на выходе АЦП типа «сигма - дельта» опущены, так как их величина значительно меньше величины постоянной времени низкочастотного цифрового фильтра.

Период переключения каналов составит соответственно 2Т. Наибольшая точность вычисления смещения нуля достигается при меньшей скорости изменения температуры. Однако наилучшие результаты при выборе периода переключения каналов можно получить, применив датчик температуры и использовав для получения скорости изменения температуры ) показания датчика во времени. Следует отметить также, что после подачи питания аппаратная часть системы начинает разогреваться и достигает стабильного значения температуры спустя некоторое время (обычно от нескольких минут до нескольких десятков минут). В течение этого времени период переключения каналов необходимо выбирать из скорости собственного нагрева.

На рисунке 2 приведена упрощенная структурная схема системы с коррекцией дрейфа и смещения нуля. На практике часто необходимо работать с источником сигналов, используя вход АЦП дифференциального типа. В этом случае аппаратная часть (ключи 1 - 4 и АЦП 5, 6) имеет вид, представленный на рисунке 4.

В представленной структурной схеме пары ключей 1, 2 и 3, 4 работают синхронно, а ключи 5 и 6 аналогичны ключам 3 и 4 на рисунке 2.

Практическая реализация данной схемы требует минимального влияния сопротивления открытых ключей и их токов утечки. До недавнего времени электронные ключи, способные обеспечить класс точности 0,1 и лучше для измерения тока от токового шунта, или не производились, или требовали повышенного напряжения питания. Относительно недавно появились электронные ключи, способные обеспечить класс точности 0,1 и лучше для измерения тока от токового шунта при низком напряжении питания (не более 5 В). Например, ключи серии АБ071 х обеспечивают крайне низкое сопротивление в открытом состоянии (не более 4 Ом) и низкий ток утечки (менее ± 0,2 нА) при напряжении питания 5 В.

Низкое сопротивление токового шунта (0,00015 Ом) и высокое входное сопротивление АЦП позволяют уменьшить влияние токов утечки электронных ключей и добиться минимальной погрешности, вносимой предлагаемым схемным решением. Проверим влияние электронных ключей на процесс измерения напряжения токового шунта. При этом возьмем ключ с худшими параметрами, чем АБ071х. Ключ АБ051х является более дешевой альтернативой, у него худшие параметры токов утечки и более высокое сопротивление открытого канала. Упрощенно схему включения (рисунок 4) с открытыми входными ключами можно представить видом на рисунке 5.

К измеряемой цепи

Цифровой выход первого АЦП

Цифровой выход второго АЦП

Рисунок 4 - Структурная схема дифференциального входа АЦП с коррекцией смещения нуля

Рисунок 5 - Упрощенная эквивалентная схема входной цепи

Токовый шунт представлен источником напряжения Цш с внутренним сопротивлением Яш. Внутреннее сопротивление открытых входных ключей Я1 и Я2 (ключи 1, 2 и 3, 4 согласно рисунку 4) составляет около 40 Ом и изменяется под воздействием температуры и изменения входного напряжения на ±10 Ом [3]. Максимальные токи утечки ключей 11 - 14 составляют ±5 нА. Благодаря ультранизкому внутреннему сопротивлению шунта, которое составляет 0,00015 Ом, влияние токов утечки ключей 11 и 12 на изменение напряжения шунта крайне слабое, им можно пренебречь. Сопротивление дифференциальных входов АЦП

(Я3 и Я4) составляет 25 кОм. Учитывая симметричность схемы и использование дифференциального входа АЦП, можно определить влияние токов утечки 13, /4 и изменения сопротивления ключей Я1 и Я2 для одного плеча. В этом случае напряжение на входном сопротивлении АЦП Я3

и /2Я - и

=

Я 3

V Я1+V Яз

(11)

Однако при отсутствии токов утечки сопротивление входного ключа Я1 и входное сопротивление АЦП Я3 образуют линейный делитель напряжения с коэффициентом К, который изменяется при изменении сопротивления открытого ключа Я1. Как было отмечено выше, сопротивление открытого ключа АБ051х изменяется при изменении температуры от -40оС до +750С и при изменении входного сопротивления на ±10 Ом и составляет номинальную величину сопротивления 40 Ом. Подставив в формулу (11) значение тока утечки 13 = 0,

значения Я1 = 40, Я3 = 25000, определим значение напряжения на входе АЦП без влияния тока утечки и определим постоянный коэффициент К, который необходимо ввести при измерении напряжения в соответствии с простой формулой:

и

К _ ^НОМ

и

или К =

2

Я3

и

Г) ном =1+Я1

2я:

1 1

—+—

Яном Я

V ч

Я

(12)

3 У

где Я"™ - номинальное значение сопротивления открытого ключа Я1 .

После домножения входного напряжения АЦП на К получим значение напряжения с шунта без учета погрешностей. Далее определим погрешность, вносимую изменением сопротивления ключа Я1 (Я2) и влиянием максимального тока утечки ключа 13 (14), составляющего 5 нА, по формуле:

X =

и

и3 • К

100 %

(13)

При номинальном значении входного напряжения 0,075 В максимальная погрешность составит примерно 0,041 %, что является удовлетворительной величиной даже для класса точности 0,1. Однако на практике коэффициент К определяется калибровкой для номинального (или максимального) входного напряжения и исключить при этом влияние токов утечки ключей невозможно. Можно только уменьшить влияние изменения сопротивления открытого ключа, производя калибровку при постоянной средней температуре, например +25 °С. Калибровка нуля, производимая при разомкнутых входных ключах и крайне низком сопротивлении шунтирующего вход АЦП ключа (менее 50 Ом) позволяет получить максимально точное значение ошибки смещения нуля АЦП.

Таким образом, подобный способ компенсации смещения нуля в реальном времени способен повысить точность измерения постоянного тока в системах учета электрической энергии электроподвижного состава постоянного тока и на тяговых подстанциях, а отказ от дорогостоящих входных измерительных усилителей позволяет снизить стоимость устройства, повысить его точность и снизить энергопотребление, а также отказаться от сложной системы питания аналогового тракта. Следует отметить, что основное электроснабжение тягового подвижного состава на Западно-Сибирской железной дороге производится на постоянном токе.

102 ИЗВЕСТИЯI Транссиба ^*

Организация производства на транспорте

Список литературы

1. Фирсанов, К. А. Использование процессоров цифровой обработки сигналов в счетчиках постоянного тока в системах учета электрической энергии на тягу поездов [Текст] / К. А. Фирсанов, А. А Хряков // Естественные науки и экология: Межвуз. сб. науч. тр. / Омский гос. пед. ун-т. - Омск, 2008. - Вып. 13. - С. 36 - 40.

2. Швайгарт, Г. Влияние влажности и загрязнений на печатные узлы с бессвинцовой технологией [Текст] / Г. Швайгарт, X. Вэк. - М.: Техносфера. - 2007. - № 3. - С. 18, 19.

3. ГОСТ 10287-83 (1990). Счетчики электрические постоянного тока. Общие технические условия [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 21 с.

УДК 656.223

Э. А. Сафронов, К. Э. Сафронов, Е. С. Семенова

ИННОВАЦИОННЫЙ ПУТЬ РАЗВИТИЯ МЕТРОПОЛИТЕНОВ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Рассматриваются инновационные пути развития метрополитенов в городах России с учетом зарубежного опыта. Предлагаются пути ускорения строительства, снижения капитальных вложений и себестоимости перевозок. Приводятся результаты расчетов потребности в подвижном составе нового типа для г. Омска на 2016 и 2025 гг.

Скоростной внеуличный транспорт создает необходимые условия для развития и реконструкции крупных городов страны. Тем не менее темпы его строительства остаются недопустимо низкими. В Транспортной стратегии РФ отмечено, что причиной этого является техническое и технологическое отставание транспорта России по сравнению с развитыми странами, она не готова к повсеместному применению современных технологий, остается на низком уровне инновационная составляющая в развитии парков подвижного состава (ПС) и технических средств транспорта при осуществлении внутренних перевозок. Не получает должного развития городской общественный транспорт, в том числе его современные скоростные виды, которые могли бы существенно снизить остроту проблем транспортного развития мегаполисов [1]. Современное состояние метрополитенов в городах СНГ показано в таблице 1. Как видно из данных таблицы, наиболее активно метрополитены строились в союзных республиках. В городах России в настоящее время, кроме Москвы, строительство метро практически не ведется. В то же время использование новых технических решений позволит резко сократить затраты и ускорить строительство в современных условиях, а «всякая экономия, - по мнению К. Маркса, - в конечном счете сводится к экономии времени».

Таблица 1 - Характеристика действующих метрополитенов в городах СНГ

Наименование города, где находится метрополитен Парамет эы характеристики метрополитена (по годам)

год ввода в строй число станций эксплуатационная длина, двухпутная, км инвентарный парк, вагоны пассажирооборот, млн/год

2010 г. 2010 г. 2007 г. 2007 г.

1 2 3 4 5 6

Москва 1935 182 301,9 4510 2528,7

Санкт-Петербург 1955 63 110,2 1477 832,3

Киев 1960 46 59,9 669 641,8