На правах рукописи

ТРОФИМОВ ЮРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ И УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ С ТЯГОВОЙ СЕТЬЮ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

ИРКУТСК – 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения» Федерального агентства железнодорожного транспорта России

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Шаманов Виктор Иннокентьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Дунаев Михаил Павлович кандидат технических наук, доцент Закарюкин Василий Пантелеймонович

Ведущая организация: Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи (ВНИИАС МПС России).

Защита состоится 14 декабря 2006 г. в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.004.01 при ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения» по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15, ауд. 803 А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения».

Автореферат разослан «14» ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Деканова Н.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие хозяйства страны потребовало введения регулярного движения тяжеловесных поездов весом 6300 т по маршруту Мариинск – Ангарск – Порты Приморья. На направлении Кузбасс – Находка организовано движение поездов массой 6200 т. Для направлений Кузбасс – Санкт-Петербург и Кузбасс – Новороссийск рассматривается возможность вождения поездов массой 12 и 18 тысяч тонн.

Движение таких поездов по горным участкам и в районах подключения отсасывающих линий тяговых подстанций вызывает повышенное отрицательное действие обратного тягового тока на рельсовые цепи (РЦ) и автоматическую локомотивную сигнализацию непрерывного действия (АЛСН), вызывая сбои в их работе и перекрытия сигналов автоблокировки перед движущимся поездом. В результате ухудшается безопасность движения поездов, возрастают эксплуатационные расходы из-за дополнительных остановок и задержек поездов.

Величина и гармонический состав тягового тока в рельсах зависит от тягового тока электровоза, а также от условий стекания тягового тока из рельсовых нитей в землю. На подъемах на горных участках тяговый ток наиболее велик, поэтому при проведении данных исследований основное внимание было уделено горным участкам главного хода ВСЖД.

Тяговый ток по-разному растекается по обратной тяговой рельсовой сети по станциям и перегонам. На станциях условия растекания зависят от особенностей схемы канализации обратного тягового тока на конкретной станции, а на перегонах эти условия зависят от типа используемых рельсовых цепей (бесстыковые или с изолирующими стыками), а также от схемы включения выравнивающих междупутных перемычек. Это учитывалось при выборе полигона экспериментальных исследований.

Сложность решения задачи о степени мешающего действия токов тяжеловесных поездов на АЛСН и РЦ определяется многообразием и трудностью выявления причин сбоев и отказов в работе этих устройств.

Трудности эти связаны, прежде всего, со сложностью физических процессов распространения тяговых токов как по металлическим частям электровозов, так и по обратной тяговой рельсовой сети, в которой перемешиваются как токи рекуперативного торможения, так и токи электровозов, идущих по соседнему пути в режиме тяги.

Исследованию вопросов обеспечения электромагнитной совместимости рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия посвящены работы ученых Бадёра М.П., Белякова И.В., Бочкова К.А., Костроминова А.Н., Котельникова А.В., Леушина В.Б., Лисенкова В.М., Разгонова А.П., Пенкина Н.Ф., Шаманова В.И., Шишлякова А.П., Щербины Е.Г.и других.

совместимости слаботочных цепей в системах автоматики, телемеханики и связи с сетями электроснабжения внесли известные ученые Аркатов В.С., Брылеев А.М., Бушуев А.В., Гавзов А.В., Дмитриев В.С., Закарюкин В.П., Котляренко Н.Ф., Кравцов Ю.А., Минин В.А., Переборов А.С., Розенберг Е.Н., Сапожников В.В., Сапожников Вл. В., Талалаев В.И. и многие другие.

Цель диссертационной работы – научно обосновать методы и технические решения для обеспечения электромагнитной совместимости рельсовых цепей и устройств автоматической локомотивной сигнализации с тяговой сетью электроснабжения при повышенных переменных тяговых токах.

При реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Анализ условий, при которых влияние обратной тяговой рельсовой сети переменного тока становится доминирующим среди факторов, ухудшающих электромагнитную обстановку для рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации.

2. Разработка методов анализа устойчивости работы РЦ и АЛСН и методов математического моделирования обратной тяговой рельсовой сети как генератора помех для участков, оборудованных рельсовыми цепями с изолирующими стыками и без них, а также методов математического моделирования системы индуктивной связи катушек АЛСН с обратными тяговыми токами электровоза.

3. Разработка методик и проведение экспериментальных исследований в эксплуатационных и лабораторных условиях по влиянию на РЦ и АЛСН обратных переменных тяговых токов тяжеловесных поездов на равнинных и горных участках железных дорог.

4. Разработка методов, принципов построения устройств, технических решений и организационных мер, обеспечивающих устойчивость работы РЦ и АЛСН при движении тяжеловесных поездов.

Основные методы научных исследований. При решении поставленных в диссертации задач использованы методы, базирующиеся на теории надежности, теории электромагнитных полей, теории электрических цепей, теории передачи сигналов, теории вероятностей и математической статистики.

Достоверность научных положений обусловлена корректностью исходных математических положений, обоснованностью принятых допущений, подтверждена результатами математического моделирования и экспериментальных исследований в эксплуатационных и лабораторных условиях, а также результатами разработанных на базе научных положений диссертации технических и организационных решений.

Научную новизну диссертационной работы представляют следующие основные результаты:

1. Обобщенная математическая модель обратной тяговой рельсовой сети переменного тока как генератора помех на РЦ и АЛСН, учитывающая условия растекания обратного переменного тягового тока по рельсовым нитям.

2. Математическая модель системы индуктивной связи катушек АЛСН с рельсовыми нитями при протекании по ним сигнальных и обратных тяговых токов, в которой учтено влияние на приемные катушки тяговых токов в первой колесной паре и в днище электровоза.

3. Методика математического моделирования на ЭЦВМ процессов генерации помех в устройствах АЛСН переменными тяговыми токами в обратной тяговой рельсовой сети с учетом варьирования как сопротивлений переходов “рельс - земля”, так и величин продольной и поперечной асимметрии сопротивлений рельсовой линии (РЛ).

4. Методика экспериментальных исследований в условиях эксплуатации и в лабораторных условиях помех на РЦ и АЛСН от обратных тяговых токов с учетом нелинейности характеристик дроссель-трансформаторов.

Практическая значимость и реализация результатов работы 1. Технические и организационные решения обеспечили уменьшение продольной и поперечной асимметрии рельсовых нитей на горных участках Большой-Луг – Слюдянка-II и Горхон – Кижа Восточно-Сибирской железной дороги и на этой базе обеспечили повышение устойчивости работы АЛСН и рельсовых цепей при движении тяжеловесных поездов по этим участкам.

2. Методы расчета входных сопротивлений однопроводных линий “рельс – земля” для тягового тока являются методической базой для разработки норм содержания рельсовых линий по допускаемым величинам асимметрии продольных и поперечных сопротивлений.

3. Методика расчета влияния динамики электровозов при их движении в кривых пути является методической базой для диагностики влияния этого фактора на устойчивость работы АЛСН при движении поездов на горных участках.

4. Основные теоретические положения и математические модели, а также результаты практической реализации работы используются при подготовке студентов в учебных курсах «Автоматика и телемеханика на перегонах» и «Основы теории надежности», а также при курсовом и дипломном проектировании на кафедре «Автоматика и телемеханика» ИрГУПС.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (Екатеринбург, УрГУПС, 2003); Межвузовской научнотехнической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники», посвященной 109-й годовщине дня Радио (Иркутск, ИрГТУ, 2004); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», посвященной 50-летию филиала ИрГУПС в г.

Красноярске (Красноярск, КФ ИрГУПС, 2005); технических семинарах кафедры «Автоматика и телемеханика» ИрГУПС.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Прикладные методы анализа устойчивости работы РЦ и АЛСН, в условиях мешающего действия повышенных переменных тяговых токов, с использованием разработанных математических моделей: обратной тяговой рельсовой сети переменного тока как генератора помех; распределения тяговых токов в рельсовых нитях под катушками АЛСН; системы индуктивной связи катушек АЛСН с тяговыми токами электровоза.

2. Методы математического моделирования на ЭЦВМ асимметрии тягового тока в рельсах под приемными катушками АЛСН при движении поезда по однородным и неоднородным рельсовым линиям различной длины.

3. Метод повышения устойчивости работы АЛСН за счет компенсации помех на входе локомотивной аппаратуры.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ (из них одна - в научно-техническом журнале “Автоматика, связь, информатика”).

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка ( наименований). Работа изложена на 168 страницах печатного текста и включает 10 таблиц, 46 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

сформулированы цели и задачи научных исследований работы, указаны научная новизна и практическая ценность диссертации; определены основные положения, выносимые на защиту, а также дана информация о внедрении и апробации работы.

В первой главе проведен анализ статистических данных по сбоям АЛСН, который показал, что ухудшение устойчивости работы рельсовых цепей и АЛСН происходит при приближении тяжеловесных поездов к местам подключения линий отсасывающих фидеров тяговых подстанций, местам подключения тяговых междупутных перемычек, при движении по крутым уклонам и по кривым участкам пути.

Движение тяжеловесных поездов по перевальным участкам вызывает протекание повышенных переменных тяговых токов в обратной тяговой рельсовой сети, что приводит к росту уровня помех и изменению их гармонического состава на входе приемников РЦ и АЛСН. Действующие нормы по относительной величине асимметрии тягового тока в рельсовых нитях рельсовой линии рассчитывались на максимальные обратные переменные тяговые токи 300 А. Данных о соответствии этих норм реальным значениям тяговых токов в литературных источниках не найдено.

Проведен анализ работ, посвященных исследованию влияния тяговых токов электровозов и обратной тяговой рельсовой сети на устойчивость работы РЦ и АЛСН. Показано, что известные математические модели обратной тяговой рельсовой сети не позволяют рассчитывать токи помех в каналах АЛСН.

Экспериментальными исследованиями, проведенными специалистами института ВНИИЖТ, доказано наличие влияния на устойчивость работы АЛСН тяговых токов, растекающихся по металлическим частям электровоза вблизи приемных локомотивных катушек. Однако физические особенности этого влияния остались до конца не выясненными.

Выполненный анализ научных исследований по ЭМС устройств АЛСН и РЦ с тяговыми электросетями показал, что наиболее существенные результаты получены для участков с электротягой постоянного тока. Установлено, что для обеспечения ЭМС устройств АЛСН и РЦ при повышенных переменных тяговых токах требуется проведение дополнительных научных исследований.

Вторая глава посвящена разработке математических моделей процессов влияния обратных тяговых токов на автоматическую локомотивную сигнализацию.

Разработана математическая модель на базе двухполюсников с лестничной структурой, обеспечивающая возможность исследовать влияние электрических параметров рельсовых нитей рельсовой линии на величину асимметрии тягового тока под приемными локомотивными катушками АЛСН при движении поезда по участкам, оборудованным рельсовыми цепями с изолирующими стыками и без них.

Найдены предельные длины однопроводных линий “рельс - земля”, до которых можно не учитывать распределенность параметров этих линий при их моделировании с использованием лестничных структур.

По статистическим данным было установлено, что при движении поездов в кривых участках пути повышается интенсивность сбоев в работе устройств АЛСН. Для выяснения причин этого была разработана математическая модель индуктивной связи приемных катушек АЛСН с обратными тяговыми токами в рельсах, а также с токами в металлических частях электровоза и колесных парах.

Магнитный поток в сердечнике каждой приемной катушки наводится рассматриваемой катушке I T 2 и дальнем от нее I T 1 ходовых рельсах; токами в ближнем I K 12 и дальнем I K 11 колесах первой колесной пары; токами в частях днища электровоза над рассматриваемой I Д 2 и другой I Д 1 катушками.

Величина магнитной индукции наводимой, например, во второй локомотивной катушке может быть найдена по следующей формуле:

где kЭ1 – коэффициент экранирования днищем электровоза магнитного поля, создаваемого токами в рельсовых нитях под катушками АЛСН; kЭ2 – создаваемого обратными тяговыми токами, протекающими по колесам первой колесной пары электровоза; µ0 = 410-7 Гн/м – магнитная постоянная в системе СИ; µ – относительная магнитная проницаемость сердечника приемной катушки; bКР2 и bКР21 – расстояния от центра второй приемной катушки до ближнего и дальнего ходовых рельсов; bКК2 и bКК21 – расстояния от центра второй приемной катушки до ближнего и дальнего колес первой колесной пары; bКД2 и bКД21 – расстояния от центра второй приемной катушки до ближней направлением ходовых рельсов; у – ось ординат, перпендикулярная ходовым рельсам.

Локомотивные катушки включены встречно, в результате чего ЭДС помех, наведенные в них, вычитаются на входе в локомотивный фильтр.

Равенство ЭДС нарушается при появлении асимметрии обратных тяговых токов по сторонам электровоза и в ходовых рельсах, а также при нарушении симметрии геометрических параметров системы крепления катушек при качаниях электровоза вокруг продольной оси. Абсолютное значение этой разности ЭДС меняется при галопировании электровоза.

соответственно первой и второй локомотивных катушек можно вычислить по формуле:

Формула, связывающая в общем виде величины тяговых токов и их асимметрию в рельсовых нитях рельсовой линии с асимметрией магнитных локомотивных приемных катушек АЛСН, получена в следующем виде где КМ1 – разностный коэффициент магнитных связей катушек АЛСН с днищем электровоза и колесами его первой колесной пары по тяговому току асимметрии; КМ2 – коэффициент для суммы магнитных связей приемных катушек с днищем электровоза и колесами первой колесной пары; I A – абсолютное значение асимметрии обратных тяговых токов в рельсах под приемными катушками АЛСН; I T 1 – абсолютное значение тягового тока электровоза в первой рельсовой нити; k P1 (t), k P12 (t) – коэффициенты магнитной связи первой приемной катушки с рельсами первой и второй рельсовых нитей соответственно; k P 2 (t), k P 21 (t) – коэффициенты магнитной связи второй приемной катушки с рельсами второй и первой рельсовых нитей соответственно.

Эта формула позволяет исследовать:

- влияние геометрических параметров системы крепления катушек на локомотиве на вклад отдельных составляющих тягового тока в ЭДС помех, индуктируемых в этих катушках;

- влияние на уровень помех перераспределения обратных тяговых токов по его составляющим;

- влияние изменения расстояний от катушек до ходовых рельсов на уровень помех при галопировании электровоза, движении его в кривых участках пути, а также при качаниях вокруг продольной оси.

Третья глава посвящена моделированию процессов влияния обратных тяговых токов промышленной частоты на устойчивость работы АЛСН и рельсовых цепей с целью проверки корректности разработанных в диссертации теоретических положений, а также исследования закономерностей изменения асимметрии переменного тягового тока под катушками АЛСН при движении поезда по однородным и неоднородным рельсовым линиям различной длины.

Рис. 1. Изменение коэффициента асимметрии тягового тока по длине РЦ при наличии только поперечной (а) или продольной (б) асимметрии сопротивлений РЛ По результатам моделирования были найдены количественные зависимости изменения коэффициента асимметрии переменного тягового тока под катушками АЛСН по мере движения поезда по РЦ, ограниченной изолирующими стыками, при различных значениях коэффициентов продольной kaпр и поперечной kaпп асимметрии сопротивлений рельсовой линии для удельных сопротивлений переходов “рельс - земля” rрз, равных 0,5 Ом·км и Ом·км.

Найдено, что если рельсовая линия обладает только поперечной асимметрией сопротивлений, то при максимальном значении сопротивления цепи “рельс – земля” эта асимметрия мало влияет на устойчивость работы АЛСН (рис. 1, а). С уменьшением сопротивления перехода “рельс - земля” коэффициент асимметрии тягового тока уменьшается вследствие действия выравнивающего эффекта от сопротивления изоляции рельсовой линии. Если рельсовая линия обладает только продольной асимметрией сопротивления такой же величины (рис. 1, б), асимметрия сильнее влияет на устойчивость работы АЛСН в зимний период.

При наличии и продольной, и поперечной асимметрии рельсовой линии приходится рассматривать два варианта – когда меньше продольное сопротивление рельсовой нити, к которой подключаются цепи заземления различных конструкций, или когда меньше продольное сопротивление у другой рельсовой нити.

В первом случае коэффициент асимметрии тягового тока в начале РЦ длиной 2,5 км растет в 2 раза при rрз=0,5 Ом·км и растет в 15 раз при rрз= Ом·км по сравнению со случаем, когда есть только поперечная асимметрия такой же величины. Во втором случае картина заметно сложнее, так как возникает эффект уравновешивания асимметрии сопротивлений рельсовых нитей.

На перегонах, оборудованных тональными РЦ, изолирующие стыки устанавливаются только на границах перегона со станциями. Для выравнивания тяговых токов к рельсовым нитям возле сигнальных точек подключаются дроссель-трансформаторы (ДТ) типа ДТ-1-150 или обмотки дросселей РОБС-4.

Рис. 2. Изменение коэффициента асимметрии тягового тока по длине перегона, оборудованного РЦ без изолирующих стыков (а), и эффективность использования выравнивающих ДТ на нем при наличии только поперечной асимметрии Результаты моделирования для таких перегонов при наличии только поперечной асимметрии сопротивления рельсовой линии и среднем расстоянии между сигнальными точками 1,5 км приведены на рис. 2, а. Кривые 1 и 2 на этом рисунке – изменения коэффициента асимметрии переменного тягового тока по длине перегона без выравнивающих ДТ при удельных сопротивлениях перехода “рельс - земля” 0,5 Ом·км и 18 Ом·км. Кривые 3 и 4 – это такие же зависимости при наличии выравнивающих ДТ. Видно, что эффективность использования выравнивающих ДТ ухудшается с уменьшением сопротивления переходов “рельс - земля” (рис. 2, б).

выравнивающих дроссель-трансформаторов на i-м блок-участке предложен выравнивания тяговых токов в рельсовых нитях выравнивающими ДТ где q – номер выравнивающего ДТ, начиная с выходного конца перегона;

lq, lq-1 – границы блок-участка между q –м и q-1 –м дроссель-трансформаторами;

K a (l ) – функция изменения коэффициента асимметрии обратного тягового тока по длине перегона на i-м блок-участке при отсутствии выравнивающих ДТ;

K aДТ (l ) – то же при наличии выравнивающих ДТ.

При наличии только продольной асимметрии РЛ такой же величины эффективность использования выравнивающих ДТ заметно уменьшается, а на участке между первым и вторым выравнивающими ДТ усредненная асимметрия тягового тока даже немного растет.

Если в РЛ присутствует и поперечная, и продольная асимметрии ее сопротивлений, а продольное сопротивление меньше у той рельсовой нити, к которой подключаются цепи заземления различных конструкций, кривые изменения коэффициента эффективности использования выравнивающих ДТ по длине РЛ схожи с такими кривыми при наличии только поперечной асимметрии.

При наличии обоих видов асимметрии сопротивлений РЛ, когда меньше продольное сопротивление рельсовой нити, к которой цепи заземлений не подключаются, происходит своеобразная компенсация разности входных сопротивлений для тяговых токов, текущих вперед от головного электровоза с аппаратурой АЛСН. При этом на достаточном удалении от выходного конца перегона эффект от использования выравнивающих ДТ может быть отрицательным.

Одной из причин кратковременных сбоев в работе устройств АЛСН может быть неоднородность поперечных сопротивлений рельсовых нитей по отношению к земле. По результатам моделирования было установлено, что одиночные конструкции с пониженным входным сопротивлением цепей их заземления на рельс оказывают наибольшее отрицательное влияние на устойчивость работы АЛСН тогда, когда такие конструкции расположены на расстоянии порядка 1 км от выходного конца РЦ, ограниченной изолирующими стыками.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям в эксплуатационных и лабораторных условиях электромагнитной совместимости РЦ и АЛСН с обратной тяговой сетью переменного тока.

Проведенные измерения показали, что при движении тяжеловесных поездов по горным участкам обратный переменный тяговый ток в рельсовых линиях может достигать величины 1000 А, а асимметрия тягового тока в рельсовых нитях меняется при ведении поезда даже в пределах одной рельсовой цепи и может превышать 30 А на отрезках времени до минуты и более. Определено, что рельсовые стыковые соединители, дроссельные перемычки и дроссель-трансформаторы имеют достаточные запасы по отводу тепла и не перегреваются при ведении тяжеловесных поездов по горным участкам.

тяжеловесных поездов в режимах тяги и рекуперации на локомотивные приемники АЛСН показали, что помехи могут вызывать как ослабление, так и увеличение амплитуды сигналов в отдельных импульсах или в их сериях, что видно, например, из осциллограммы на рис. 3, записанной при величинах тяговых токов головного локомотива 1000 А и толкачей по 750 А.

Рис. 3. Величина и форма сигналов АЛСН при ведении поезда в режиме тяги По результатам анализа гармонического состава помех установлено, что появление на выходе локомотивного фильтра третьей, седьмой и одиннадцатой гармоник несущего сигнала кодов АЛСН, синфазных с несущим сигналом, уменьшает энергию полезного сигнала. На каких-то отрезках времени эта потеря энергии может компенсироваться энергией пятой, седьмой и тринадцатой гармоник частоты 25 Гц.

Установлено, что эффективность ослабления помех, обеспечиваемая локомотивным фильтром типа ФЛ-25/75М, недостаточна при действии помех большого уровня от обратных тяговых токов при движении тяжеловесных поездов, особенно на горных участках.

нелинейность характеристик дроссель-трансформаторов и другой аппаратуры рельсовых цепей и АЛСН, в которых сигнальные токи и токи помех проходят через дроссели с сердечниками, начинает существенно проявляться при асимметрии переменного тягового тока в рельсовых линиях более 30 А. При этом в помехах растет уровень гармоник как тягового тока, так и сигнального тока АЛСН частотой 25 Гц.

Рис. 4. Напряжение на путевом элементе реле ДСШ-16 (а) и ток в этом элементе (б) генерируемых тяговым током тяжеловесных поездов, мало эффективна. Из рис.

4 видно, что если в форме кривой напряжения просматривается синусоида, сильно искаженная высшими гармониками тягового тока, то ток в путевой обмотке реле более похож на набор прямоугольных импульсов различной частоты.

Появление помех от гармоник тягового тока в путевом элементе реле ДСШ-16 вызывает уменьшение вращающего момента на его секторе.

уменьшаться более чем на 18% при росте асимметрии обратного тягового тока в секциях основной обмотки ДТ релейного конца до 60 А.

В пятой главе приведены результаты разработки методов, принципов построения устройств и технических решений, обеспечивающих устойчивость работы РЦ и АЛСН при движении тяжеловесных поездов.

устройства сигналов АЛСН, принцип действия которых основан на методе компенсации помех. Устройства дополнительно ослабляют как гармонические, так и импульсные помехи и не требуют внесения изменений в конструкцию локомотива. На одно из этих устройств получено решение о выдаче патента на полезную модель.

Разработаны способ диагностирования состояния элементов токопроводящих рельсовых стыков и устройство, обеспечивающее реализацию этого способа с использованием современной микроэлектронной элементной базы. Это устройство обеспечивает возможность поэлементного контроля токопроводящего стыка и измерение асимметрии обратного тягового тока в любой точке рельсовой линии. По ним поданы заявки на изобретения.

Предложены новые нормы содержания элементов рельсовой линий для перевальных участков железных дорог, электрифицированных на переменном токе. Внедрение этих норм на ВСЖД обеспечивает парирование усиления отрицательного влияния на устойчивость работы АЛСН и РЦ повышенных обратных тяговых токов тяжеловесных поездов. Определены на ВСЖД места требуемой замены дроссель-трансформаторов на более мощные, что обеспечивает значительное уменьшение влияния нелинейности их характеристик на устойчивость работы РЦ и АЛСН. Внедрение технических решений и организационных мер на горных участках ВСЖД обеспечивает повышение безопасности движения поездов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Найдено, что отрицательное влияние обратной тяговой рельсовой сети переменного тока на устойчивость работы РЦ и АЛСН становится доминирующим в зонах подключения к этой сети отсасывающих линий тяговых подстанций и при движении тяжеловесных поездов по горным участкам.

синтезированных математических моделей, устойчивости работы РЦ и АЛСН, отрицательного действия повышенных тяговых токов промышленной частоты при движении тяжеловесных поездов по равнинным и горным участкам.

3. Выведены формулы для вычисления величины магнитных индукций в сердечниках приемных локомотивных катушек АЛСН, наводимых составляющими обратного тягового тока, протекающими по металлическим частям электровоза и рельсовым нитям. Доказано, что динамическое изменение положения кузова электровоза относительно ходовых рельсов является еще одним фактором, влияющим на устойчивость работы автоматической локомотивной сигнализации.

4. По результатам моделирования определено, что коэффициент асимметрии тягового тока под катушками АЛСН является функцией расстояния до выходного конца рельсовой цепи или до конца перегона с бесстыковыми рельсовыми цепями. Характер этой зависимости определяется в однородных рельсовых линиях соотношением значений продольной и поперечной асимметрии ее сопротивлений, а в неоднородных рельсовых линиях – характером неоднородности и ее местом по длине рельсовой цепи.

5. Введено понятие “эффективность использования выравнивающих дроссель-трансформаторов” для количественной оценки степени их влияния на величину асимметрии тягового тока под катушками АЛСН в конкретной электромагнитной обстановке. Показано, что наибольший эффект от использования выравнивающих дроссель-трансформаторов в однородных электрических рельсовых линиях получается при наличии только поперечной асимметрии электрического сопротивления рельсовой линии.

6. Экспериментально определено с использованием разработанной методики, что при движении тяжеловесных поездов по горным участкам обратный переменный тяговый ток в рельсовых линиях может достигать величины 1000 А. Найдено, что асимметрия тягового тока в рельсовых нитях меняется при ведении поезда даже в пределах одной рельсовой цепи и в указанных условиях может превышать установленное предельное значение в два и более раза на отрезках времени до минуты и более.

вращающего сектор реле ДСШ-16, от величины асимметрии тягового тока в дроссель-трансформаторах на релейном конце рельсовой цепи. Доказано, что вращающий момент может уменьшаться при этом на 18%.

интенсивности сбоев в работе АЛСН и РЦ при росте асимметрии тягового тока является недостаточное подавление помех локомотивным фильтром типа ФЛЛ и защитным блок-фильтром типа ЗБ-ДСШ, не рассчитанных на уровни помех, генерируемых повышенными обратными тяговыми токами.

9. Разработаны приемные устройства сигналов АЛСН, принцип действия которых основан на методе компенсации помех. На одно из этих устройств получено решение о выдаче патента на полезную модель.

10. Разработаны способ диагностирования состояния элементов токопроводящих рельсовых стыков, а также устройство, реализующие этот способ с использованием современной микроэлектронной элементной базы.

Это устройство обеспечивает возможность поэлементного контроля сопротивления токопроводящих стыков и измерение асимметрии обратного тягового тока в бесстыковых рельсовых цепях. По ним поданы заявки на изобретения.

11. Внедрение технических решений и организационных мер на горных участках ВСЖД обеспечило парирование повышенного мешающего влияния на работу РЦ и АЛСН тяговых токов тяжеловесных поездов при регулярном их движении по горным и равнинным участкам.

Основное содержание работы

отражено в следующих публикациях:

тяжеловесных поездов на рельсовые цепи и АЛС // Автоматика, связь, информатика. 2004. – № 8. – С. 24-29.

2. Трофимов Ю.А. Влияние асимметрии обратного тягового тока на работу станционной РЦ // Сб. науч. тр. Транспортные проблемы сибирского региона. – Иркутск: ИрГУПС, 2003. – ч. I. – С 131-134.

3. Трофимов Ю.А. Исследование помех на входе фазочувствительного приемника рельсовой цепи при повышенных тяговых токах // Международный межвузовский сборник науч. тр. Актуальные проблемы развития средств железнодорожной автоматики и телемеханики и технологий управления движением поездов. – Ростов-на-Дону: РГУПС, 2004. – С 35-38.

4. Трофимов Ю.А. Влияние распределения тяговых токов по рельсовой сети на устройства автоматики // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием: – Красноярск: ИрГУПС, 2005. – Т. – С. 122-125.

5. Шаманов В.И., Трофимов Ю.А. Причины неустойчивой работы приемников сигналов в системах интервального регулирования движения поездов // Международный межвузовский сборник науч. тр. Актуальные проблемы развития технических средств и технологий железнодорожной автоматики и телемеханики. – Ростов-на-Дону: РГУПС, 2003. – С 93-100.

6. Шаманов В.И., Трофимов Ю.А. Особенности индуктивного влияния обратных тяговых токов на катушки автоматической локомотивной сигнализации // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование.

– Иркутск: ИрГУПС, 2006. №1. – С. 109-113.

7. Трофимов Ю.А., Истомин П.Г. Тренажер для изучения принципов построения и диагностики устройств автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия // Сб. науч. тр. Транспортные проблемы сибирского региона. – Иркутск: ИрГУПС, 2001. – ч. I. – С 55-59.

8. Устройство для приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Заявка 2003120807/11. Рос. Федерация: МПК7 / Шаманов В.И., Пультяков А.В., Трофимов Ю.А. Заявл. 07.07.03. Опубл. 20.02.05, Бюл. – № 0505. – 5 с.

Лицензия № 021231 от 23.07. Подписано в печать 13.11. Формат 60х84/16. Печать офсетная.

Усл. печ. л. – 1,4. Тираж 120 экз.

Глазковская типография, г. Иркутск, ул. Гоголя,