Выравнивание жесткости контактной подвески в пролетах анкерного участка Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Проверка показала, что использование математической модели взаимодействия позволяет с погрешностью до 5% исследовать процессы, реально происходящие с токоприемником и контактной сетью во время движения ЭПС, а также эта модель является универсальным инструментом имитации любых типов токоприемников путем изменения широкого ряда заложенных в нее параметров и характеристик.

Следует отметить, что, зная скорость движения, среднее значение контактного нажатия и его СКО, можно спрогнозировать средний покилометровый износ контактной вставки полоза, т. е. можно оценить экономические затраты на эксплуатацию ЭПС с конкретным типом токоприемника при взаимодействии с контактной сетью данного участка.

Список литературы

1. Брюханов, А. С. Оценка качества токосъема по нажатию в скользящем контакте между токоприемниками и контактными проводами [Текст] / А. С. Брюханов, В. М. Павлов, И. Е. Чертков // Электроснабжение железных дорог: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2007. - С. 43 - 47.

2. Кудряшов, Е. В. Метод расчета эластичности контактной подвески на основе простой конечно-элементной модели [Текст] / Е. В. Кудряшов, С. В. Заренков, О. А. Ходунова // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2011. - С. 16 - 25.

3. Сидоров, О. А. Особенности проектирования измерительного токоприемника для скоростных систем токосъема [Текст] / О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, М. В. Емельянов // Транспортная инфраструктура сибирского региона: Материалы второй межвуз. науч.-практ. конф. / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск, 2011. - С. 271, 272.

4. Павлов, В. М. Совершенствование токоприемников электроподвижного состава [Текст] / В. М. Павлов, В. Н. Финиченко // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2010. - С. 32 - 38.

5. Смердин, А. Н. Совершенствование методики исследования волновых процессов в контактной подвеске на основе конечно-элементной модели [Текст] / А. Н. Смердин,

A. С. Голубков, В. А. Жданов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. -Омск. - 2011. - С. 30 - 36.

6. Дербилов, Е. М. Особенности имитационного моделирования взаимодействия токоприемников и контактных подвесок на сопряжениях [Текст] / Е. М. Дербилов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2011. - С. 10 - 15.

7. Мещеряков, В. А. Методика моделирования динамики токоприемника электроподвижного состава как механической системы [Текст] / В. А. Мещеряков, Р. А. Чертов // Токосъем и тяговое электроснабжение при высокоскоростном движении: Сб. науч. тр. ВНИИЖТа. М.: Интекст, 2010. - С. 109 - 117.

8. Сидоров, О. А. Методика оценки функциональной готовности системы токосъема скоростных участков магистральных железных дорог [Текст] / О. А. Сидоров, А. Н. Смердин,

B. А. Жданов // Вестник ВНИИЖТа / Научно-исследовательский ин-т ж.-д. трансп. - М. -2012. - № 1. - С. 27 - 32.

УДК 621.332

К. Р. Халиков

ВЫРАВНИВАНИЕ ЖЕСТКОСТИ КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКИ В ПРОЛЕТАХ АНКЕРНОГО УЧАСТКА

В статье предложена установка компенсирующих упругих устройств для выравнивания жесткости контактной подвески в пролетах анкерного участка. Разработан новый метод расчета жесткости подвесок с учетом наличия вертикальных упругих элементов, основанный на определении неизвестных реакций связей в

струнах. Исследован эффект от установки компенсирующих упругих устройств в пролетах с одной контактной подвеской.

Жесткость контактной подвески является характеристикой, которая в значительной степени влияет на качество токосъема при взаимодействии токосъемных устройств [1, 2]. Обычно по условиям распределения жесткости в пролете контактную подвеску можно условно разделить на три зоны: зона расположения рессорного троса, зона установки первой от опоры простой струны и средняя часть пролета. Жесткость подвески распределяется в указанных зонах неравномерно. Для обеспечения надежного и экономичного токосъема в условиях повышения скоростей движения необходимо, чтобы отношение максимальной жесткости в пролете к минимальной было близко к единице. Это может быть достигнуто выравниванием жесткости в пролете.

Жесткость под первой нерессорной струной для рессорных контактных подвесок является величиной, наибольшим образом влияющей на коэффициент непостоянства жесткости в пролетах с одной подвеской. В переходных пролетах наибольшее влияние оказывает жесткость в средней части пролета. Исходя из этого в местах расположения первых нерессорных струн в пролетах с одной контактной подвеской предложено устанавливать следующее устройство (рисунок 1) [3].

Устройство содержит струновые зажимы 2 и 3, жестко закрепленные на несущем тросе 1 и фиксирующие направляющую планку 4 со струновым зажимом скользящего типа 5. В вертикальное отверстие 7 кожуха 11 проходит тяга с ушком 6, прикрепленная к монтажным выступам скользящего зажима 5. Крышка кожуха 11 опирается на пружину 8 на тяге 6, закрепленную гайкой 9 и шайбой 10 и закрытую кожухом 11. Струны 12 и 13, не связанные между собой, крепятся одним концом к кольцу кожуха 11, другим - к контактному проводу 16 с помощью струновых зажимов 14 и 15.

Для оценки эффекта от применения компенсирующих упругих устройств был разработан метод расчета статической жесткости контактных подвесок с учетом наличия вертикальных упругих элементов. В отличие от методов, использующих эмпирические формулы, предлагаемый метод основан на определении неизвестных реакций связей в струнах и позволяет учитывать изгибную жесткость входящих в состав подвески проводов и тросов, а также расположение струн в пролетах контактной подвески.

Рассмотрим схему участка рессорной контактной подвески (рисунок 2). В подопорных узлах на контактный провод будут действовать реакции рессорных струн Q1, Q2, ... , QS(1),

- , Qs(Мо-1)+Р Qs(Мо-1)+2, - , Qs(Мо) , реаВДи нерессорных струн Qs(Мо)+р Qs(Мо)+2, - , ^0, ре-

Рисунок 1 - Схема компенсирующего упругого устройства

акции фиксаторов Qs0+1, Qs0+2, —, Qs, где S(') = ^ N(j), N(j) - количество рессорных

}=1

струн в j-м подопорном узле, Мо - число неизвестных реакций опор, Мо = Мп - 1, Мп - число пролетов на рассматриваемом участке подвески, S0 - количество струн, S0 = S - Мо, S - суммарное количество струн и фиксаторов на рассматриваемом участке контактной подвески.

Рисунок 2 - Расчетная схема участка рессорной контактной подвески

В соответствии с принципом освобождения от связей можно рассматривать каждый входящий в систему стержень (контактный провод, несущий трос, рессорный трос) отдельно. На каждый из стержней будут действовать растягивающая сила, нагрузка от собственного веса и вертикальные сосредоточенные силы.

Определим функцию перемещения стержня под действием статической нагрузки. Дифференциальное уравнение прогиба стержня будет иметь вид [4]:

EJd-V - ^ = И0,

&с

2

где EJ - собственная жесткость стержня, Нм ; V - прогиб стержня, м; Н - продольное натяжение, Н;

И0 - изгибающий момент, вызванный только поперечной нагрузкой, Нм. Если на стержень действует только постоянная распределенная нагрузка, то

И0(х) = qx(/ст -хУ2,

где q - погонная нагрузка на стержень, Н/м; х - расстояние перемещения стержня, м; /ст- длина стержня, м.

Решение уравнения (2) можно записать в виде:

v(х) = v0(х) + v1(х) ,

где х) - общее решение уравнения,

х) = С01сЬ1Ях + C02shЯx;

(1)

(2)

(3)

(4)

у1( х) - частное решение уравнения,

у1( х) = С

10 + С11Х + С12Х

(5)

Значения С10, С11 и С12 определяются методом неопределенных коэффициентов, Я - из

2

условия ЕЗ сС 2у0( х)/сх2 = Ну0( х), С01 и С02 - из условий у( х = 0) = 0и у( х = /ст) = 0. После подстановки выражений (4) и (5) в уравнение (3) оно примет вид:

ч х) = «х (х - Ц + дЕЗ

2 Н

Н2

г

Н

\

—х

+

1 - ^

ЕЗ

I

sh

ЕЗ

sh

ЕЗ

I

-1

(6)

Если к стержню в точках х1, х2, ... , хп приложены вертикальные сосредоточенные силы Q1, Q2, ... Qn, направленные против действия распределенной нагрузки д,

(х) = дх (/ст - х) ^ |а-х( /ст - х V С х < х;

0 2 '=1 \^хг ( 1ст- х)/ /ст, х > х'.

(7)

Решив уравнение (1), получим выражение для расчета прогиба стержня длиной /ст при статическом воздействии на него силы натяжения Н, распределенной нагрузки д и сосредоточенных сил Q1, Q2, ... , Qn:

ч х)=дз

У ) Н2

ЕЗ'

х

+

1 - ^

ЕЗ

sh

ЕЗ

х

sh

ЕЗ

I

+ дх (х - Ц +

2Н

г=1

[й (1ст - х^ )/ (Н/ст)]|х -4ËJsh У%Зх )|\4Hsh (^ ^л/ (Н/ст)]| /ст- х -4ËJsh^НЕЗ(1ст- х))|\4нsh(^НЕ/ /ст- х{))|

х > х.

(8)

Исходя из приведенных выше вычислений порядок расчета жесткости контактной подвески будет включать в себя следующие этапы.

Определение реакций струн и фиксаторов при отсутствии нажатия токоприемника. Условием для их нахождения будет являться соответствие высотных положений контактных проводов в точках крепления к ним элементов подвески заданным значениям. В случае, когда стрела провеса подвески равна нулю, высотное положение контактных проводов в точках крепления струн и фиксаторов при отсутствии нажатия токоприемника одинаково и равно ^:

х) = К (9)

где хг - координата крепления г'-го элемента контактной подвески (струны или фиксатора) к

контактному проводу, м.

Задача сводится к решению системы линейных уравнений вида

АД = В,, (10)

где А - матрица размерности S х S:

А =

а

а,

2 S

а

SS

здесь а. = ¡3( х{, х.);

1

а11 а12

а21 а22

а81 ^ 2

Р(х1,х2) - функция, определяющая положение контактного провода в точке х1, к которому в некоторой точке х2 приложена единичная сосредоточенная сила, м/Н,

Р(xl,х2) =

1__X

К/

х.

к

\\

ЕТ л ,

кп у

К1

4кбН

к

ЕТ Х2

ЕТ кп у у

^ ^2 ;

\К/еТкп (/ Х)

(12)

^к^н икТ(I _ Х2)

Х1 ^ X2 *

где К - суммарное натяжение контактных проводов, Н;

ЕТкп - суммарная собственная жесткость контактных проводов, Нм2; / - длина участка контактной подвески, м,

II II*

в0 = Ц^b2,...,ь5\\ ;

Ь = Д( л,) + 4 + £ £( х,, X.) Р];

j=1

л) - функция, определяющая положение контактного провода в точке х под действием распределенной нагрузки, м:

А( х) =

Чкп х (/ _ х) Ч кпЕТ кп

2К

к2

сН

К

ЕТ

+

кп

1 _ сН (У КЕТ кп /)] ¿Н (V КЕТ кп X ) ^

^н (у КЕТ кп /)

(13)

где чкп - суммарная погонная нагрузка на контактные провода, Н/м;

р - вес /-го элемента контактной подвески, приходящийся на контактные провода, Н; 4) - провес контактного провода в начальной и конечной точках рассматриваемого участка контактной подвески, м,

4 = К _ Нo,

(14)

где Н - высотное положение контактного провода под крайними опорами рассматриваемого

участка контактной подвески, м;

Q - матрица решений системы уравнений,

и и*

Q = & (рт = 0), Q2 (рт = 0),..., & (р = 0)|| , (15)

где && (Рт = 0),&2 (Рт = 0),...,&8 (Рт = 0) - вертикальные реакции струн и фиксаторов при отсутствии нажатия токоприемника, Н.

Определение длины струн при отсутствии нажатия токоприемника. Зная значения реакций струн и фиксаторов при отсутствии вертикальной нагрузки, можно вычислить реакции точек подвеса несущего троса на опорах и точек крепления рессорного троса к несущему при отсутствии нажатия токоприемника, необходимые для расчета высотного положения несущего троса. Длина струн определяется как разность высотных положений несущего (для нерессорных струн) или рессорного (для рессорных струн) троса и контактного провода в точках присоединения струн.

х

Определение реакций струн и фиксаторов при нажатии со стороны токоприемника. При приложении силы нажатия токоприемника Рт в точке хт значения Q1, Q2, ... , Qs изменятся. Условиями для определения неизвестных реакций связей струн являются условия неизменности расстояний между соответствующими точками крепления струн:

С' = *( х) - и (X'), (16)

где 7 (хг) - высотное положение контактного провода в точке крепления г'-й струны, м;

и (Х1) - высотное положение точки крепления г'-й струны к несущему или рессорному тросу, м;

Х1 - координата крепления г'-го элемента контактной подвески к несущему или рессорному тросу, м.

С учетом деформации струн

=^ (х) - и( х,) - &

жж

(17)

где с0, - длина г'-й струны при отсутствии нажатия токоприемника, м;

ж; - условная жесткость элемента контактной подвески (струны или фиксатора), Н/м;

Qi - реакция г'-го элемента подвески при нажатии токоприемника, Н.

Реакции струн, фиксаторов, опор и точек крепления рессорных тросов при наличии вертикальной нагрузки на контактную подвеску определяются решением системы из S + 3Мо уравнений:

АХ = В, (18)

А =

а

а

а,

1( S +3 Мо)

а

21

а

22

а

2( S +3 Мо)

а( S +3 Мо)1 а( S+3Мо)2

а

(S +3Мо)( S +3 Мо)

В = ^ b2, — , ^ +3 Мо

(19)

(20)

С учетом разгрузки струн система уравнений (18) может быть записана следующим образом:

(21)

КаАХ = КВВ

Ка =

кп к 12 к21 к22

к

1( S+3Мо) v2(s S+3 Мо)

+3 Мо )1 +3 Мо )2

S +3 Мо)(S +3 Мо)

КВ к1, к2,— kS +3Мо

(22)

(23)

Элементы матриц будут иметь вид:

с0,~

*

*

а. = <

ß(xt,x.) + sign[(sign(5(7) - j) + l)(sign(j - 5(Y) + N(Y) -1) +1)]^ (X,X.) + + (1 - sign|i - j\)/жг., i < 5(No), j < 5(No);

(LmY , Xj ),

ß( X, Xj)

2 (m - M) (X. - Lmy )

m=1

T - T

2Y 1Y

i(m - M)(X- v)«( t, , l

m=1 2

T - T

2Y 1Y

m=1

T - T

2Y 1Y

i < 5(No), 5(No) < j < 5; ), i < 5(No), 5 < j < 5 + 2No;

(LmY, Lo(j-2No)), i < 5(No), j > 5 + 2No;

'(1+ J)(j - 5-JNo),

ß(xi,x..), 5(No) < i < 5, j < 5(No);

NKy 2

ß (x, х. ) + a ( Xt, Xj )+X!(1 - sign |Ску (m,k) - j\) / Жкуk +

k=1 m=1 /

+ (1 - sign|i - j|^жi, 5(No) < i < 5, 5(No) < j < 5;

a(X, L(1+j)(j-5-jno) ), 5(No) < i < 5, 5 < j < 5 + 2No;

-a (Xi, Lo(j-5-2No)), 5(No) < i < 5, j > 5 + 2No;

(24)

sign [(sign (5(i - 5 - /No) - j) +1)(sign (j - 5(i - 5 - INo) + N(i - 5 - INo) -1) +1)]

X (Xj - L(2-/)(i-5-/No) )/4-5-/No), 5 < i < 5 + 2No, j < 5(No);

a (A(i-5-/no),Xj) - a (L2{i-5-/no),Xj), 5 < i < 5 + 2No, 5(No) < j < 5;

(1 - sign \i - j|)( l

- t

'(2-/)(i-5-/No) ^(1+/)(i-5-/No)

)/H(i-5-/No) a (L2(i-5-/No), L(1+J)(j-5-JNo))

+

+ a(L1(„_ L

-5-/No), L(1+J)(j-5-JNo) ) , (L2(i-5-/No), L0( j-5-2No) ) - a (L1(i

5 < i < 5 + 2No, 5 < j < 5 + 2No;

-5-/Nor L0( j-5-2No) ) , 5 < i < 5 + N j > 5 + 2No;

0, i > 5 + 2No, j < 5(No);

a(Lo(i-5-2no),Xj), i > 5 + 2No, 5(No) < j < 5;

i > 5 + 2No, 5 < j < 5 + 2No;

a ( L0( i-5-2 No), L(1+J)(j - 5-JNo)) ,

(V

a ( Ln' '-5-2 No), L0( j - 5-2 No)

),

i > 5 + 2No, j > 5 + 2No,

где Y - номер опоры, в подопорном узле которой расположена /-я рессорная струна: 5 (У) _ N(У) < / < 5 (Y);

' Г I- „ / I-;-/ ч\\

7i(X2) =

г T - л L2i X2

H (T2i-T1i)

X2 - L1i H (L2i-L1i)

X1 L1i

VJ(^ H.EJ pTi (X1- Lu ))

>/H> (У HJ EJрт. (X2 -Lu )) L -x yEJPTi(JhjEJPTi(4--X1))

2i X1 ./H^ UHJJ (L2i-X2))

X1 < X2 ;

X1 ^ X2 ;

Н1 - натяжение /-го рессорного троса, Н;

ЕТ ртг- - собственная жесткость /-го рессорного троса, Нм2;

х

Т=2 1к+signi 2('- 1к - 3)

а

ртк7'

к=1

к=1

Т0, - расстояние до г'-й опоры, м;

А,, Т2, - расстояние до точек крепления рессорного троса к несущему слева и справа от г'-ой опоры соответственно, м;

а рт1,, а рт2, - расстояние от г'-й опоры до точек крепления рессорного троса к несущему слева и справа от опоры соответственно, м; М = 1 т - 2| +1;

ос( х~1, х2) —

(1- х2

V Т1

х2 1 -

Т1

(У ТЕЗнТ х1)'

ТЕЗ нт х2)

х1 < х2 ;

х1 > х2 ;

1 ^ÍTsh (у/Т/ЕЗнт (I- х2))

Т - натяжение несущего троса, Н;

ЕЗнт - собственная жесткость несущего троса, Нм ;

З = Е (/ - s -1) / Мо|;

Мку - количество компенсирующих упругих устройств;

Ску (г',/) - порядковый номер г'-й струны .-го компенсирующего упругого устройства; жку, - жесткость пружинного элемента г'-го компенсирующего упругого устройства, Н/м; I = Е\ (,-s-1)/Мо|.

Q (р = 0) / s s (7)

Й - С0' + ^ т /ж + 2 А(х,,хк)Рк -А(х,,хт)Рт - 2 ^ (X,Хк)Fk -^(X) +

Ь =

+ А( х )+ 2

i к=1 2 (М - т

т=1

(М-т)(X, -Ьмг)

/

Т - т

2 Г 17

к=S (7)-М (7 )+1

S 0 Л

« Т X , ,

кк

«0 (Тт7 )+ 2 «(¿„7 , Xk ) Fk , , < S(Мo)

V

Й -С„ + а (Рт = % + 2 А(х,

/ i к=1

Мку 2 , . ,

+ А (х) + 2 2 (1 - sign Ску (т,к) -, ) (£ + QCKУ(M,к))/жкук, S(Мо) < , < S;

к=1 т=1

(1 - 21 )дрт(г-5-/Мо) ( Т2(, - 5-/Мо) - Т1(, - 5 - /Мо) ) /( 2Н(, - 5 - /Мо) ) + «0 ( Т2(, - 5-/Мо) ) - «0 ( Т1(, - 5-/Мо) ) +

к =S (Мо)+1 S 0

)Рк - А(х,,хт)Рт - 2 «(X,,Xk)Fk-«0 (X,) +

к=S (Мо)+1

(25)

1 (, - 5-/

S (,-5-/Мо) /

+ 2 (Т(2-/)(''-5-/Мо) - Xк ) Кк Н(,-5-/Мо) +

к=S (,'-5 -/Мо)-М(,-5-/Мо )+1 /

S 0

+

2 « (Т2(,-5-/Мо), X ) - « (Т1(,-5-/Мо), X )

к=S (Мо)+1

- 2 « (Т0(,-5-2Мо), Xк ) А - «0 (Т0(,-5-2Мо)) ,

к=S (Мо)+1

К, S <, < S + 2Мо;

, > S + 2Мо,

где К, - вес г'-го элемента контактной подвески, приходящийся на несущий или рессорный трос, Н;

(* ) = ^ ( х - а.) ( l2г. - х)/( 2 Н,) - ( дрЕ^/Н? )

Н

ЕЗ

- (* - А.)

ртг

+

1 - ^ (^ ^Н./ЕЗрт. ( L2г. - А.))] sh (^ ^Н./ЕЗ рт. (Х - ^))

'Н{/ЕЗ рт. ( L2i - А-))

дрт. - погонная нагрузка на .-й рессорный трос, Н/м;

а0(х) -

дш х (/- х) дшЕЗ Нт

2Т

Т2

V

Т

ЕЗ

х

нт у

+

1 - ^ (^ТЕЗ нт /)] sh (^Т ЕЗ нтх)

-Т—, _ \--1

sh (^ Т/ЕЗ нт /)

днт - погонная нагрузка на несущий трос, Н/м

'signQi +1

к, -

2

1,

к =

I < 5 0,

. < 5 0, sign0г. +1

2

1,

у * у =

. < 50; I > 50.

I > 50.

(26)

(27)

Полученный ответ будет включать в себя реакции при наличии нагрузки на контактную подвеску:

Х - ^^ , ^ , "~12,. ' • , R1Лo, ^22,. ' • , " Л^ ")2 ,. ' •, " ЛЬ |

(28)

где Яп, "12, ..., "1Ло - реакции точек крепления рессорного троса к несущему слева от опоры, Н; "21, ",2,..., " Ло - то же справа от опоры, Н; "01, "02,., "0 Ло - реакции опор, Н.

Определение высотного положения контактного провода (проводов) в точке нажатия токоприемника (при отсутствии и наличии вертикальной нагрузки):

Г>( *т) - Е Р (*т , Х ) (Ру - (Рт - 0)) + Д,( Хт) + h 1;

}-1

г(Хт) -ЕР(Хт,Ху)(Ру -)-Р(Хт,Хт)Рт + Р(Хт) + h 1.

}-1

Определение жесткости в данной точке:

Жс(Хт) -

Р

Г0( Хт) - г (Хт)

(29)

(30)

(31)

Экспериментальное исследование эффекта от установки компенсирующих упругих устройств в пролете с одной контактной подвеской проводилось на учебном полигоне действующей железнодорожной техники ОмГУПСа. Были рассмотрены три варианта контактной подвески: типовой пролет (рисунок 3,а), пролет с установленным в первой нерессорной струне упругим элементом (рисунок 3,б), пролет с компенсирующим упругим устройством (рисунок 3,в).

№ 2012

х

Рисунок 3 - Схемы пролета экспериментального участка

Результаты проведенных экспериментальных исследований показали, что при установке компенсирующего упругого устройства жесткость подвески в месте установки первой нерессорной струны снижается на 15 % по сравнению с типовым вариантом, что говорит о целесообразности применения предлагаемого устройства. Значение критерия Фишера при сравнении результатов теоретических и экспериментальных исследований составило 1,099.

1200

Н/м

1100

1050

1000 950 900 850 В00 750 700

j

ч А 1

v ь

/' 1 и /

/| г А з

7> {/ в '

/ у Т ! / /

10

20

30

40

60

Рисунок 4 - Графики жесткости контактной подвески в пролете: 1 - типовой пролет; 2 - пролет с упругим элементом в первой нерессорной струне; 3 - пролет с компенсирующим упругим устройством

а

б

в

В измерительном пролете осуществлялся монтаж контактной подвески в соответствии с каждым из вариантов, после чего в нескольких точках пролета (под каждой из струн и в межструновых пролетах) определялись функции отжатия проводов путем последовательного увеличения вертикальной нагрузки с регистрацией вертикального перемещения проводов. Далее вычислялось значение жесткости подвески в данной точке пролета как отношение отжатия контактного провода к величине приложенной нагрузки и определялась зависимость жесткости от положения в пролете для каждого из вариантов (см. рисунок 4).

Жесткость контактной подвески

Жесткость контактной подвески, Н/м

Положение в пролете без компенсирующих с упругим элементом в первой с компенсирующим

устройств нерессорной струне устройством

эксперимент расчет эксперимент расчет эксперимент расчет

Под левой опорой 1135 1212 1135 1212 1135 1218

Между опорой и 1160 1179 1160 1179 1160 1186

1-й струной

Под 1-й струной 1170 1277 1170 1276 1170 1285

Между 1-й и 2-й 1075 963 1075 963 1075 969

струнами

Под 2-й струной 925 911 925 911 925 915

Между 2-й и 3-й 820 801 820 800 820 804

струнами

Под 3-й струной 755 800 755 799 755 803

Между 3-й и 4-й 710 722 710 721 710 724

струнами

Под 4-й струной 712 798 712 796 710 799

Между 4-й и 5-й 730 804 730 801 745 795

струнами

Под 5-й струной 766 871 765 864 840 918

Между 5-й и 6-й 895 914 860 892 845 929

струнами

Под 6-й струной 1020 1120 985 1050 865 969

Между 6-й и 7-й 1055 1095 1045 1057 930 995

струнами

Под 7-й струной 1050 1152 1050 1132 1020 1096

Между опорой и 1070 1153 1070 1133 1065 1100

7-й струной

Под правой опо- 1080 1164 1080 1148 1080 1116

рой

На основании сказанного выше можно сделать следующие выводы.

1. Жесткость под первой нерессорной струной для рессорных контактных подвесок является величиной, наибольшим образом влияющей на коэффициент непостоянства жесткости.

2. Для выравнивания жесткости в пролетах контактных подвесок предлагается устанавливать компенсирующие упругие устройства под первыми нерессорными струнами, представляющие собой упругие элементы, соединенные одним концом с несущим тросом, а другим - с контактными проводами через струны.

3. Установка компенсирующего упругого устройства с упругим элементом приводит к снижению жесткости под первой нерессорной струной на 15 % по сравнению с типовым вариантом.

Список литературы

1. Маслов, Г. П. Влияние неравномерности жесткости контактной подвески на качество токосъема [Текст] / Г. П. Маслов, П. Ю. Лисин, Е. М. Барковская // Электроснабжение железных дорог: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2010. -С. 35 - 38.

2. Перспективные методы исследования и оценки параметров системы токосъема при проведении линейных испытаний [Текст] / В. М. Павлов, А. Н. Смердин и др. // Вестник ВНИИЖТа / Научно-исследовательский ин-т ж.-д. трансп. - М. - 2008. - № 6. - С. 40 - 45.

3. Пат. № 55696Ш ^и), МПК В60М 1/22. Устройство подвески контактного провода в переходном пролете контактной сети [Текст] / Г. П. Маслов, К. Р. Халиков. -№ 2005119569/22; Заявлено 23.06.2005; Опубл. 27.08.2006. Бюл. № 24.

4. Александров, А. В. Сопротивление материалов [Текст] / А. В. Александров, В. Д. Потапов, Б. П. Державин. - М.: Высшая школа, 2003. - 560 с.

УДК 621.313.2

В. В. Харламов, П. К. Шкодун, А. П. Афонин

ФОРМИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО МНОЖЕСТВА ДИАГНОСТИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО УЗЛА ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ НЕИДЕНТИЧНОСТИ КОММУТАЦИОННЫХ ЦИКЛОВ

В статье представлены результаты применения графоаналитического метода для определения эффективного множества диагностических параметров с целью контроля технического состояния коллекторно-щеточного узла ТЭД подвижного состава в условиях неидентичности коммутационных циклов. Сформированы двудольные графы, которые могут быть использованы для выполнения задачи диагностирования после накопления статистической информации. Выбранные диагностические параметры учитывают все основные требования, предъявляемые к множеству эффективных диагностических параметров.

Основные эксплуатационные характеристики тяговых электродвигателей (ТЭД) подвижного состава в значительной степени определяются техническим состоянием его кол-лекторно-щеточного узла (КЩУ) [1]. Следует отметить то, что в процессе эксплуатации ТЭД на техническое состояние КЩУ оказывают влияние как внутренние факторы электромагнитной и механической природы, приводящие к появлению неидентичности коммутационных циклов, так и внешние, определяющие условия работы двигателя, например, изменение температуры окружающей среды, влажности, вибрации и др. [2]. Помимо этого на работу ТЭД в условиях эксплуатации оказывает влияние изменение напряжения питания [3], что также приводит к неидентичности коммутационных циклов. Перечисленные причины могут вызвать повышенное искрение щеток ТЭД.

Задача диагностирования заключается в формировании методики определения состояния КЩУ ТЭД в процессе эксплуатации и выявлении соответствующей совокупности диагностических параметров.

В процессе диагностирования ТЭД на подвижном составе в условиях эксплуатации целесообразно производить только оценку работоспособности КЩУ ТЭД с индикацией лишь результатов этого контроля и одновременно накапливать диагностическую информацию с целью проведения всестороннего анализа технического состояния КЩУ ТЭД в условиях депо и формирования рекомендаций по улучшению качества работы ТЭД. Имея информацию о развитии некоторого дефекта за время эксплуатации ТЭД, можно прогнозировать появление и развитие неисправности. Раннее обнаружение подобных процессов позволит предупредить возможные аварии и повысить безопасность движения. Текущий контроль технического состояния КЩУ ТЭД в период между ТО и ТР позволит перейти к ремонту по фактическому состоянию, что приведет к снижению затрат.

Таким образом, для решения поставленной задачи по определению диагностических параметров КЩУ ТЭД и построения описывающей его модели следует применять методы, представляющие тяговый двигатель как объект диагностирования с набором входных диа-