CC BY
30
avtomatizirovannoj sistemy monitoringa jenergojeffektivnosti perevozochnogo processa]. Zheleznodorozhnyi transport - Railway transport, 2015, no. 3, pp. 45 - 49.
4. Ob utverzhdenii metodiki planirovanija i normirovanija jenergii rekuperacii na urovne jek-spluatacionnogo lokomotivnogo depo. Rasporjazhenie OAO «RZhD ot 15.01.2015, №44p (About statement of the methods of planning and regulation of the regeneration energy on the level of the operational locomotive depot. Instruction of OAO «RZhD» of 15.01.2013 no. 44r), Moscow, 2013, 14 p.
5. Metodika izmerenija jelektrojenergii (moshhnosti) na tjagovom podvizhnom sostave. Rasporjazhenie OAO «RZhD ot 16.11.2010, №2339p (Methods of the electrical energy's measuring (capacity) on the traction rolling train. Instruction of OAO «RZhD» of 16.11.2010 no. 2339r), Moscow, 2013, 59 p.
6. Ob utverzhdenii Tehnologii ucheta rashoda jelektrojenergii jelektropodvizhnym sostavom s ispol'zovaniem avtomatizirovannyh informacionno-izmeritel'nyh kompleksov i Tehnicheskih trebo-vanij k avtomatizirovannym informacionno-izmeritel'nym kompleksam ucheta jelektrojenergii na tjagovom podvizhnom sostave. Rasporjazhenie OAO «RZhD ot 31.12.2014, №3226p (About statement of the technology of the expenditure record of the electrical energy of the electric rolling train with the use of the automated information-measuring complexes and specifications to the automated information-measuring complexes of the electric energy costing on the traction rolling train. Instruction of OAO «RZhD» of 31.12.2014 no. 3226r), Moscow, 2013, 42 p.
7. Khazov, M. S. The diagnostic of the electric locomotive power supply [Diagnostika pitanija jelektrovoza]. Mir transporta - World of transport, 2010, no. 2, pp.64 - 68.
8. Vil'gel'm A. S., Nezevak V. L., Cheremisin V. T. The ways of the efficient energy use's increase on the internal ring of the Moscow railway with the use of inverters [Puti povyshenija jenergojeffektivnosti na malom kol'ce Moskovskoj zheleznoj dorogi s ispol'zovaniem invertorov]. Transport Urala - Transport of Ural, 2014, no. 3 (42), pp. 90 - 94.
9. Gatelyuk O. V., Nezevak V. L., Shatohin A. P. The graphic time table's optimization by the criterion of the traction power consumption on the railway sections in the conditions of the regenerative braking's use [Optimizacija grafika dvizhenija poezdov po kriteriju rashoda jelektricheskoj jenergii na tjagu na uchastkah zheleznyh dorog v uslovijah primenenija rekuperativnogo tormozhenija]. Izvestiia Transsiba - The Trans-Siberian Bulletin, 2015, no. 1 (21), pp. 59 - 69.
10. Muginshteyn, L. A., Yabko, I. A. The program-technical complex for the optimization of the trains driving mode with the purpose of the maintenance charges' cutting down [Programmno-tehnicheskij kompleks dlja optimizacii rezhimov vozhdenija poezdov s cel'ju sokrashhenija jeksplu-atacionnyh rashodov]. Sbornik trudov 2-j nauchno-prakticheskoj konferencii «Resursosberegajush-hie tehnologii na zheleznodorozhnom transporte» (Materials of the 2nd theoretical and practical conference «Resource saving technologies on the railway transport»). - Moscow, 2001, pp. 3 - 30.
УДК 621.332:621.315
Р. Б. Скоков, И. А. Кремлев, И. В. Тарабин, И. А. Терёхин
ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НА РЕЛЬС УСТРОЙСТВ ТЯГОВОЙ СЕТИ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОЛОТНА
В настоящее время при капитальном ремонте железнодорожного полотна используются новые материалы, которые вносят существенные изменения в электрическую структуру балластной призмы, существенно повышая переходное сопротивление «рельс - земля» и, как следствие, потенциал рельсов относительно удаленной земли. В статье предложена методика оценки условий электробезопасности заземления на рельс
устройств тяговой сети при капитальном ремонте железнодорожного полотна, подтверждена высокая опасность поражения электрическим током устройств, присоединенных к тяговому рельсу.
В последнее время при капитальном ремонте железнодорожного полотна применяются современные материалы, такие как геотекстиль и пеноплекс. В свою очередь они вносят существенные изменения в структуру балластной призмы, так как являются практически диэлектриками. Изменение электрической структуры балластной призмы существенно повышает переходное сопротивление «рельс - земля» и, как следствие, потенциал рельсов относительно удаленной земли. Экспериментально сотрудниками кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа на участке Мынкуль - Карасук было установлено, что переходное сопротивление в случае использования нового типа полотна может повышаться до 45 - 150 Ом-км. Очевидно, что это приводит к существенному повышению потенциала рельса относительно удаленной земли. Как показывает эксплуатация, из-за наличия диэлектриков в структуре балластной призмы напряжения на рельсах достигают значения пробивных напряжений искровых промежутков, устанавливаемых в цепи заземления опор контактной сети, что приводит к их массовому выходу из работы. Это же может послужить причиной травмирования персонала, обслуживающего элементы тяговой сети.
Для определения потенциала рельсов в любой точке межподстанционной зоны необходимо учесть перераспределение тока в элементах рельсовой сети, т. е. в самом рельсе и сопротивлении перехода «рельс - земля». Рассмотрим вариант подпитки места короткого замыкания (КЗ) или нагрузки, находящейся между двумя тяговыми подстанциями. Схема замещения рельсовой сети в случае КЗ приведена на рисунке 1.
Рельсовая сеть является линией с распределенными параметрами, следовательно, в пределах межподстанционной зоны ее можно представить в виде четырех узлов - «ТПС1», «х», «КЗ», «ТПС2» и трех последовательно соединенных участков - «ТПС1 - х», «х - КЗ», «КЗ -ТПС2», каждый из которых является однородной линией с распределенными параметрами. Таким образом, рельсовая сеть будет характеризоваться продольным километрическим сопротивлением рельсов zр, переходным сопротивление «рельс - земля» гр-з, волновым сопротивлением и километрическим коэффициентом распространения у рельсовой сети.
р-з ТПС1
2-
2
р-з КЗ
2р
-р-з ТПС2
'4
X
1КЗ
1
Рисунок 1 - Расчетная схема замещения рельсовой сети
Собственное продольное погонное сопротивление рельсов определяется многими факторами и может быть рассчитано по формуле:
г
ра
+ 0,05 - /0,144
1,53 - 5,2 Г + & (^/Т^л/10-"^)
где гра - активное сопротивление рельса, Ом; о - удельная проводимость земли Сим/м; aр -расстояние между рельсами, см; k - коэффициент самоиндукции рельса
V
к = —, (2) 2ж
здесь £ - периметр рельса, см.
Волновое сопротивление рельсовой цепи и километрический коэффициент определяются выражениями:
г Г; (3)
гр/ гр-з • (3а)
Для составления схемы замещения рельсовой сети можно принять, что в каждый момент времени потенциал в рассматриваемой точке остается неизменным, т. е. не зависит от времени. Тогда каждый участок рельсовой линии можно представить в виде четырехполюсников. При расчете потенциалов требуется учитывать и входное сопротивление контура заземления подстанции. Для определения максимальных потенциалов необходимо учесть максимально возможные (допустимые) значения сопротивления растеканию контура заземления подстанции.
Параметры данной схемы можно определить по формулам:
701 X = гв эЬСух); (4)
701 (КЗ-Х) = гв вЬ [у(/кз -х)]; (5)
702 (1-КЗ ) = гв вЬ [у(/- /кз)]; (6)
7 г ^ зу в сЬ(ух) -1 пл
^ТПС вЬ(ух) ' (7)
зу + Гв сЬ(ух) -1
где Ъзу - сопротивление растеканию заземляющего устройства тяговой подстанции, Ом;
7 , г [у(/ - /кз)]
зу в сЬ[у(/-/Кз)]-1. 7р"э ТПС2 " вЬ [у(/ - /„)] ; (8)
зу Гв сЬ[у(/-/Кз)]-1
Гв
эЬ(ух) [у(/Кз - х)]
= сЬ(ух) -1 сЬ [у(/Кз - х)]-1
- х вЬ(ух) | вЬ [у(/Кз - х)] ' 1 )
сЬ(ух) -1 сЬ [у(/Кз - х)]-1 „ ®Ь(у/Кз) 8Ь [у (/ - /Кз)]
= в сЬ(у/Кз)-1 сЬ[у(/-/Кз)]-1
р-зкз " эЬ(у/Кз) вЬ[у(/-/Кз)] • ()
сЬ(у/Кз) -1 сЬ [у(/ - /Кз)]-1
Система уравнений, составленная на основании расчетной схемы (см. рисунок 1), позволяет определить значение тока, стекающего с рельсов в землю в точке с координатой х, а зная приведенное значение полного сопротивления перехода «рельс - земля» в точке х (т. е. ^р-зх ), можно определить потенциал рельса относительно удаленной земли в рассматриваемой точке х по формуле:
_ т гу
Фр-з X X —р-з X •
(11)
При исследовании потенциала рельсовой сети наибольший интерес представляет картина изменения потенциала в пределах межподстанционной зоны и огибающая максимальных потенциалов для нормального нагрузочного режима и режима короткого замыкания на рельс. При этом целесообразно учитывать различные значения переходного сопротивления для учета влияния изменения структуры балластной призмы на процесс стекания тока в землю. В результате расчета по изложенной выше методике были получены кривые изменения потенциала рельсов на межподстанционной зоне, некоторые из этих кривых для режима нагрузки (на расстоянии 25 км от ТПС1) приведены на рисунке 2.
2500
В
1500
1000
Ф
р~з
500
-500
10
20
30
км
50
X ■
0
0
Рисунок 2 - Распределение потенциала рельсов на межподстанционной зоне при токе электровоза 500 А (электровоз расположен в середине зоны)
Кривые изменения максимальных потенциалов при различных переходных сопротивлениях «рельс - земля» для режимов нагрузки и короткого замыкания на рельс приведены на рисунках 3 и 4 соответственно.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие основные выводы:
1) переходное сопротивление «рельс - земля» оказывает существенное влияние на величину потенциалов, возникающих на элементах обратной цепи протекания тока;
2) рост сопротивления «рельс - земля», связанный с сезонными колебаниями удельного сопротивления грунта, а также в последнее время с капитальной реконструкцией земляного полотна, приводит к значительному удлинению (до нескольких десятков километров) зоны, на протяжении которой потенциал может достигать опасного для жизни человека значения;
3) в режиме замыкания на рельс (т. е. при металлическом коротком замыкании) практически всегда в рельсовой сети будут возникать потенциалы, превышающие допустимые значения на протяжении нескольких километров в обе стороны от точки КЗ, что приводит к выносу опасного потенциала на все металлические конструкции, соединенные с рельсом, и поэтому требует пересмотра принципов заземления конструкций [1 - 4].
2500
В
I
Ф
р-з
1500
1000
500
10
20
30
к4м0
50
Рисунок 3 - Огибающие максимальных потенциалов в режиме нагрузки (1э = 500 А)
I
Ф р-
р-з
10000 В 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
-1000
- р—, = 150 Ом-км;
Р--5
- р—, = 100 Ом-км;
- = 40 Ом-км;
- р—, = 5 Ом-км
10
20
30
км
50
Рисунок 4 - Огибающие максимальных потенциалов в режиме КЗ
0
0
I
кз
0
1
кз
Список литературы
1. Терёхин И. А. К вопросу электробезопасности при разземлении опор контактной сети [Текст] / И. А. Терёхин, И. А. Кремлев // Успехи современного естествознания. - 2012. -№ 6. - С. 57 - 58.
2. Кремлев И. А. Защита фидеров контактной сети переменного тока без заземления опор на рельсы. Энерго- и ресурсосбережение в структурных подразделениях Западно-Сибирской железной дороги [Текст] / И. А. Кремлев, Г. С. Магай, Р. Б. Скоков // Материалы науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2008. - 472 - 475.
3. Кремлев И. А. Обеспечение эксплуатации контактной сети переменного тока без заземления опор на рельсы [Текст] / И. А. Кремлев, Г. С. Магай, Р. Б. Скоков / Электроснабжение железных дорог / Сб. научн. тр. «Электроснабжение железных дорог» / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2010.
4. Кващук В. А. Новая защита контактной сети: опыт Западно-Сибирской дороги / В. А. Кващук, В. Ф. Степанов, И. А. Кремлев // Локомотив. - 2010. - № 11. - С. 44, 45.
References
1. Terekhin I. A., Kremlev I. A. To an electrical safety question at a not grounded supports of a contact network [K voprosu elektrobezopasnosti pri razzemlenii opor kontaktnoi seti]. Uspekhi sov-remennogo estestvoznaniia - The successes of modern science, 2012, no. 6 pp. 57 - 58.
2. Kremlev I. A., Magay G. S., Skokov R. B. Protection feeders contact AC power without the support earth on track. Energy and resource efficiency in the structural units of the West - Siberian Railway [Zashchita fiderov kontaktnoi seti peremennogo toka bez zazemleniia opor na rel'sy. Energo-i resursosberezhenie v strukturnykh podrazdeleniiakh Zapadno-Sibirskoi zheleznoi dorogi]. Materialy nauchno-prakticheskoi konferentsii (Proceedings of the conference). - Omsk, 2008, pp. 472 - 475
4. Kvaschuk V. A, Stepanov V. F., Kremlev I. A. New protection catenary: the experience of the West Siberian road [Novaia zashchita kontaktnoi seti: opyt Zapadno-Sibirskoi dorogi]. Lokomo-tiv - Locomotive, 2010, no. 11, pp. 44 - 45.
УДК 621.331:621.311
В. Т. Черемисин, С. Г. Истомин
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИЧИН УЩЕРБА И ОТВЕТСТВЕННЫХ ЗА НЕГО УЧАСТНИКОВ ПЕРЕВОЗОЧНОГО ПРОЦЕССА ПРИ НЕВЫПОЛНЕНИИ ЛОКОМОТИВНОЙ БРИГАДОЙ УДЕЛЬНОЙ НОРМЫ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПОЕЗДКУ
В статье рассмотрены мероприятия по повышению энергоэффективности перевозочного процесса. Обоснована необходимость создания автоматизированной системы мониторинга энергетической эффективности работы электроподвижного состава. Приведен алгоритм, позволяющий определять причины невыполнения локомотивной бригадой удельной нормы электроэнергии на поездку. Разработаны формы протоколов, отражающих информацию по потерям электроэнергии по итогам поездки с указанием времени и места их возникновения.
В соответствии с Энергетической стратегией холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года одной из приоритетных задач компании ОАО «РЖД» является значительное повышение энергетической эффективности тяги поездов. Так, в целом по ОАО «РЖД» прогнозируемое снижение удельного расхода тягово-энергетических ресурсов на тягу поездов к уровню 2010 г. должно составить к 2020 г. 2,8 -4,3 %, к 2030 г. - 6,0 - 6,3 % [1].
