В четвертой главе «Моделирование дугового токосъема средствами специализированного программного обеспечения на ЭВМ и анализ результатов» рассмотрена методика моделирования дугового токосъема средствами программного обеспечения EWB; проведено сравнение результатов расчетов с использованием разработанных математических моделей с экспериментальными данными; выполнен расчет протяженности зон распространения радиоизлучения; представлены основные результаты испытаний макетного образца автоматизированной системы диагностики дугового токосъема.

Разработана методика моделирования схемы замещения тяговой сети и ЭПС на ЭВМ средствами специализированного ПО EWB, учитывающая при моделировании особенности электродуговых процессов при токосъеме на участках переменного тока. На рисунке 5 представлены общие расчетные схемы для участков переменного тока при одно - и двухсторонней схемах питания.

Рис. 5. Общие схемы замещения участка тяговой сети:

а – система двухстороннего питания; б – система одностороннего питания

Обобщенная схема модели состоит из схем замещения тяговой подстанции (блоки 1,2, X1, Х2), контактной сети (3-6, Х2, Х3, Х6, Х7), электровоза (8, Х5), а также блока «точка контакта» (7, Х4).

В качестве точки контакта между токоприемником электровоза и контактным проводом применяется ключ, управляемый кодовой комбинацией генератора слова. В соответствии с рассмотренными особенностями возникновения повторных пробоев воздушного промежутка при дуговом токосъеме и в зависимости от рассматриваемого режима токосъема определяется двоичная кодовая комбинация работы генератора слова. При кратковременном размыкании ключа в блоке контакта, управляемого кодовой комбинацией генератора слова, осциллографом регистрируются высокочастотные выбросы, определяющие параметры радиоизлучений при выбранном режиме нарушения токосъема.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В результате программной симуляции рассмотренной схемы замещения получен ряд амплитудно-частотных характеристик электромагнитных излучений в процессе дугового токосъема при различных параметрах рассмотренной схемы замещения. Сравнительные результаты измерений на действующем участке и расчетных величин, полученных при моделировании (рисунок 6).

Рис. 6. Сравнение измеренных и расчетных данных моделирования

В результате анализа полученных данных можно сделать вывод, что наибольшие уровни радиоизлучений при выбранном режиме дугового токосъема при обоих режимах питания тяговой сети наблюдаются в границах 0,1-0,2 МГц с последующим спадом уровня по мере возрастания частоты. При этом наблюдается увеличение уровня излучений в среднем на 10 дБ в диапазоне 6-14 МГц. Результаты моделирования подтверждают правильность выбора частотного спектра 130-140 кГц для работы специализированного радиоприемного устройства и определение дополнительной помехоустойчивой области (14 МГц), обеспечивающей наилучшую частотную и амплитудную селекцию сигналов от нарушений токосъема на фоне мешающего действия паразитных радиопомех.

Для оценки адекватности разработанных математических моделей реальным процессам при дуговом токосъеме, а также для проверки достоверности расчетных данных выполнено сравнение результатов экспериментальных исследований с расчетными величинами (рисунок 7).

Рис. 7. Сравнение экспериментальных и расчетных данных

Средняя величина абсолютного значения отклонения от расчетных данных составляет 4,5 дБмкВ/м (11%) при расчетной дисперсии величин погрешности 6,8 дБмкВ/м. Различия в результатах измерений и математических расчетов могут быть объяснены как спецификой условий экспериментальных исследований, влиянием большого количества дополнительных влияющих факторов, не полностью учтенных при анализе полученных данных, так и определенными допущениями при составлении и программной реализации аналитической модели, принятыми для существенного упрощения расчетов при сохранении приемлемого уровня достоверности и адекватности полученных результатов.

Как показывают результаты сравнения, полученные расчетные данные соответствуют экспериментальным, как минимум, по порядку величин, что позволяет сделать вывод об адекватности предложенной аналитической модели дугового токосъема.

Для оценки протяженности зон распространения радиоизлучений при дуговом токосъеме и дальности обнаружения использованы данные расчетов с применением разработанной аналитической модели. При этом распространение токов, вызванных дугообразованием в зоне контакта токоприемника и контактного провода, описывается с помощью формул (5) и (6). По результатам расчетов сделан вывод, что при заданных параметрах радиоприемных устройств автоматизированной системы диагностики дальность обнаружения полезного сигнала составляет не менее 1 км в обе стороны от места дугового токосъема.

С участием автора были проведены испытания макетного образца автоматизированной системы диагностики нарушений токосъема. Одними из целей испытания были определение работоспособности и качества работы радиоприемных системы и дальности обнаружения полезных радиосигналов. По результатам исследований сделан вывод о работоспособности и достаточной помехоустойчивости испытанного образца при дальности обнаружения полезных сигналов не менее 1 км в обе стороны от места приема, что согласуется с результатами расчетов.

Автор выражает благодарность д. т.н., профессору и к. т.н., доценту за научные консультации.

        Основные результаты и выводы

       Основные результаты представленной диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Выполнен анализ процессов дугообразования при нормальном токосъеме и его нарушениях, вызванных различными причинами, применительно к специфическим условиям электрифицированной железной дороги.

2. Разработана аналитическая модель нормального токосъема с использованием системы нелинейных уравнений для определения количественных характеристик электромагнитных излучений в данном режиме эксплуатации.

3. Осуществлены разработка и программная реализация аналитических и статистических моделей взаимодействия токоприемника электровоза и контактного провода при различных режимах нарушения токосъема и анализ результатов расчетов для определения характеристик радиоприемных узлов автоматизированной системы диагностики дугового токосъема.

       4. Выполнено построение математической модели дугового токосъема средствами специализированного программного обеспечения EWB Multisim на ЭВМ с учетом особенностей электродуговых процессов на линиях переменного тока.

       5. Результаты сравнения данных расчетов с применением аналитической модели дугового токосъема с экспериментальными данными доказывают адекватность разработанной модели и достоверность полученных результатов.

       6. Выполнен расчет протяженности зон распространения радиоизлучения при дуговом токосъеме согласно методике, положенной в основу разработанной аналитической модели. Дальность обнаружения полезного сигнала может составлять не менее 1 км в обе стороны от источника при заданных параметрах радиоприемной аппаратуры автоматизированной системы диагностики нарушений токосъема, что подтверждается испытаниями образца системы.

7. Разработаны рекомендации по созданию и совершенствованию технических характеристик радиоприемного узла автоматизированной системы мониторинга токосъема по результатам моделирования.

  Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:


, , Колосов качества токосъема на электрифицированных участках железных дорог. Сборник тезисов докладов 62-й студенческой научно-практической конференции/Под ред. .– Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2003. – С. 96-97. , , Колосов диагностика нарушений токосъема в электротяговых сетях. Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: Материалы IV Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 26 сентября 2003г.: В 3 ч./Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. – Ч.2. – С.45-50. , , Колосов основы автоматизированной диагностики нарушений токосъема в электротяговых сетях. Электрификация и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте: Материалы второго международного симпозиума eltrans 2003, 21-24 октября 2003г., ПГУПС, 2004. - С.133-134. , , Колосов диагностики дугового токосъема в электротяговых сетях железных дорог. Сборник тезисов докладов 63-й студенческой научно-практической конференции / Под ред. . – Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2004. – С.45-47. , Колосов моделирование дугового токосъема в электротяговых сетях переменного тока.  Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта: Сб. науч. тр. молодых ученых, аспирантов и докторантов / Под ред. д-ра техн. наук, проф. .– Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т. путей сообщения, 2005. – С.45-47. , Колосов дуговых процессов при нарушениях токосъема. Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2005», май 2005 г. в 2-х частях. Часть 2. Рост. гос. ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 2005. - С.335-337. Zharkov J. I., Semenov J. G., Figurnov E. P., Kolosov D. V. «The automated current collection failure diagnostic system for AC electrified railways». Seventh international conference «Modern electric traction in integrated XXIst century Europe», Warsaw, 2005. - pp.134-136. , Колосов моделирование режимов нарушения токосъема в электротяговых сетях переменного тока. Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы VI Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 7 апр. 2006г.: В 5 ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. – Ч. 2. – С. 40-43. Колосов моделирование дугового токосъема в тяговых сетях переменного тока. Совершенствование схем устройств электроснабжения транспорта и проектирование их конструкций: Сб. науч. тр. / Под ред. . Екатеринбург: Изд-во Урал гос. ун-та путей сообщения, 2005. Вып. 48 (131). - С.116-118. Kolosov D. V. The developing of current collection failure diagnostic system for AC electrified railways. Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: Материалы VII Международной науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 29 сент.2006г.: В 3 ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. – Ч.1. – С.10-12. Колосов математических моделей электродуговых процессов в задачах автоматизации мониторинга токосъема в электротяговых сетях железных дорог.  Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения.  – 2007. - №2. – С.81-85. Колосов моделирование дуговых нарушений токосъема в электротяговых сетях переменного тока. Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007», ч. 2., Рост. гос. ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 2007. – С.45-46. Колосов моделирование дуговых процессов при токосъеме в электротяговых сетях переменного тока. Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы VII Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. – С.34-37.

ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

КАК ОСНОВА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

НАРУШЕНИЙ ТОКОСЪЕМА В ЭЛЕКТРОТЯГОВЫХ СЕТЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Специальность: 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Подписано к печати 29.05.2007г. Формат бумаги 60х84/16.

Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 1,0.

Тираж 100. Заказ №

Ростовский государственный университет путей сообщения.

Ризография РГУПС.

  344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4