Бакин Михаил Евгеньевич. Электромагнитная совместимость тональной рельсовой цепи с автоматическим регулированием уровня сигнала и тягового подвижного состава

brief description

Бакин Михаил Евгеньевич. Электромагнитная совместимость тональной рельсовой цепи с автоматическим регулированием уровня сигнала и тягового подвижного состава: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.22.08 / Бакин Михаил Евгеньевич;[Место защиты: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I], 2016.- 191 с.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения»
На правах рукописи

БАКИН МИХАИЛ ЕВГЕНЬЕВИЧ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ТОНАЛЬНОЙ РЕЛЬСОВОЙ
ЦЕПИ С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ УРОВНЯ СИГНАЛА
И ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор
Кравцов Юрий Александрович
Москва – 2016

2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………….……………. 5
1 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ВЛИЯНИЯ
ГАРМОНИК ТЯГОВОГО ТОКА, ПРОТЕКАЮЩЕГО В
КОНТАКТНОМ ПРОВОДЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПУТИ
ДВУХПУТНЫХ УЧАСТКОВ, НА РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ В
НОРМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ…………………………………… 13
1.1 Принцип суперпозиции при математическом моделировании
рельсовых цепей двухпутных участков…………………………………… 13
1.2 Методика расчета уровня гармоник тягового тока параллельного пути в примыкающих к тяговой подстанции рельсовых цепях с изолирующими стыками ……………………………………………………. 19
1.3 Методика расчета уровня гармоник тягового тока в рельсовых цепях
с изолирующими стыками и общим источником питания ………………... 25
1.4 Методика расчета уровня гармоник тягового тока в расположенных на перегоне в произвольном месте рельсовых цепях без изолирующих стыков.………………………………………………………………………… 31
1.5 Выводы……………………………..……………………………………. 38
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА УРОВНЯ
ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЯГОВОГО ТОКА В
КОНТРОЛЬНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ РЕЛЬСОВЫХ
ЦЕПЕЙ………………………………………………………………………. 39
2.1 Методика расчета уровня гармоник тягового тока параллельного
пути в примыкающих к тяговой подстанции рельсовых цепях с
изолирующими стыками ……………………………………………………. 39
2.2 Методика расчета уровня гармоник тягового тока параллельного
пути в примыкающих к тяговой подстанции рельсовых цепях с
изолирующими стыками и общим источником питания ………………… 45
2.3 Методика расчета уровня гармоник тягового тока в расположенных

3
на перегоне в произвольном месте рельсовых цепях без изолирующих
49 стыков……………………………………………………………………….
2.4 Выводы…………………………………………………………………… 55
3 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ И ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА С
АСИНХРОННЫМ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМ…………………………… 57
3.1 Экспериментальное исследование в эксплуатационных условиях воздействия тягового тока электроподвижного состава с асинхронным тяговым приводом на работу рельсовых цепей …………………………… 57
3.2 Анализ уровня помех в рельсовых цепях с изолирующими стыками, примыкающих к тяговой подстанции, в нормальном режиме…………… 65
3.3 Анализ уровня помех в рельсовых цепях с изолирующими стыками и общим источником питания, примыкающих к тяговой подстанции, в нормальном режиме………………………………………………………… 72
3.4 Анализ уровня помех в контрольном режиме в рельсовых цепях, примыкающих к тяговой подстанции ……………………………………… 78
3.5 Выводы…………………………………………………………………. 88
4 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ АППАРАТУРЫ
РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ ТОНАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ С
АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ УРОВНЯ СИГНАЛА... 89
4.1 Лабораторные исследования работоспособности опытных образцов
путевых генераторов и приёмников……………………………………….. 89
4.2 Эксплуатационные испытания рельсовой цепи с автоматическим
регулированием уровня сигнала……………………………………………. 106
4.3 Методика проведения лабораторных испытаний работоспособности
рельсовой цепи тональной частоты с автоматическим регулированием
уровня сигнала при воздействии помех, создаваемых электропоездом
«Сапсан»………………………………………………………………………. 109
4.4 Результаты лабораторных испытаний работоспособности рельсовой

4
цепи тональной частоты с автоматическим регулированием уровня
сигнала при воздействии помех, создаваемых электропоездом «Сапсан».. 113
4.5 Выводы…………………………………………………………………… 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………… 126
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………….……… 129
ПРИЛОЖЕНИЕ А…………………………………………….…….………. 141
ПРИЛОЖЕНИЕ Б………………………………………………..…………. 148
ПРИЛОЖЕНИЕ В…………………………………………………………... 158
ПРИЛОЖЕНИЕ Г………………………………………………..…………. 175
ПРИЛОЖЕНИЕ Д…………………………………………………………... 178
ПРИЛОЖЕНИЕ Е……………………………………………..……………. 180
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж…………………………………………………………. 189

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В рамках диссертационной работы получены следующие основные научные и прикладные результаты:
1. В реальных эксплуатационных условиях в результате проведения экспериментов на станциях Поварово, Тверь, Выборг Октябрьской железной дороги – филиала ОАО «РЖД» создана база данных, представляющая собой записи переменной составляющей обратного тягового тока в междроссельной перемычке смежных РЦ при движении ЭПС с асинхронным тяговым приводом.
2. Разработана физическая модель для экспериментального исследования работы ТРЦ-АР с варьируемым коэффициентом асимметрии рельсовой линии при воздействии обратного тягового тока с возможностью проведения сравнительного анализа работы приёмника ПМП3 ТРЦ-АР и приёмника ПП1 эксплуатируемых в настоящее время рельсовых цепей типа ТРЦ-3.
3. На основе созданной базы данных проведены лабораторные исследования характера и степени воздействия зарегистрированных сигналов обратного тягового тока на приёмники ТРЦ. На основании проведенных исследований сделано заключение о работоспособности рельсовых цепей ТРЦ-3 и ТРЦ-АР при воздействии тока электропоезда "Сапсан".
4. Установлено, что в ТРЦ-АР выполнение критериев нормального, шунтового и контрольного режимов обеспечивается не только при нормативном значении коэффициента асимметрии рельсовой линии, но и существенно более высоком, когда уровень гармоник ЭПС в рабочей полосе путевого приёмника значительно увеличивается. Такой уровень помех может иметь место также на двухпутных участках при интенсивном движении поездов по обоим путям.
5. По результатам данных, полученных в ходе экспериментальных поездок локомотива ЭП20 с асинхронным тяговым приводом на станции Выборг

127
Октябрьской железной дороги, зафиксированы изменения коэффициента асимметрии гармоник тягового тока во времени.
6. Разработано программное обеспечение, позволяющее производить исследования помехоустойчивости приёмников ТРЦ при различных режимах их работы. В программе имеются возможности формировать файлы помех различной конфигурации, частоты и уровня, в том числе, имеется возможность моделирования воздействия записанных в опытных условиях сигналов при движении ЭПС с асинхронным тяговым приводом.
7. В лабораторных и эксплуатационных условиях на Московской и Октябрьской ж.д. – филиалах ОАО «РЖД» совместно с работниками открытого акционерного общества «Объединенные электротехнические заводы» (ОАО «ЭЛТЕЗА») экспериментально подтверждена работоспособность опытных образцов генераторов ГМП2, приёмников ПМП3 и фильтров ФПМ при динамически изменяющихся эксплуатационных характеристиках.
8. Разработано математическое описание для расчета влияния гармонических составляющих обратного тягового тока, протекающего в контактном проводе параллельного пути двухпутных участков, на РЦ в нормальном режиме работы и контрольном режиме с учетом критических характеристик.
9. Разработана методика расчета уровня гармонических составляющих в примыкающих к ТП РЦ с изолирующими стыками на двухпутном участке при воздействии обратного тягового тока, протекающего в контактном проводе параллельного пути.
10. Разработана методика расчета уровня гармонических составляющих тягового тока в РЦ с изолирующими стыками и общим источником питания на двухпутных участках.

128
11. Разработана методика расчета уровня гармонических составляющих тягового тока в расположенных на перегоне в произвольном месте РЦ без изолирующих стыков на двухпутных участках.
12. Получены формулы, описывающие влияние гармонических составляющих тягового тока, протекающего в контактном проводе параллельного пути, на РЦ, примыкающие к ТП на данном пути, в нормальном и контрольном режимах работы для двухпутного участка.
13. Разработаны математические модели в программной среде Maple™ для расчета влияния гармонических составляющих обратного тягового тока параллельного пути на РЦ, примыкающие к ТП, РЦ с общим источником питания и РЦ, расположенные на перегоне в произвольном месте, в нормальном и контрольном режимах работы.
14. Проведен расчет математических моделей РЦ, примыкающих к ТП, и с общим источником питания на основе схем их замещения с распределенными параметрами в нормальном и контрольном режимах работы с учетом влияния гармонических составляющих обратного тягового тока, протекающего в контактном проводе параллельного пути.
15. По принципу суперпозиции определено результирующее воздействие гармонических составляющих тяговых токов, протекающих в контактных проводах данного пути и пути параллельного с ним на двухпутных участках с помощью разработанных математических моделей.
16. Сделано заключение о необходимости учета влияния гармонических составляющих обратного тягового тока, протекающего в контактном проводе параллельного пути, при анализе ЭМС ТРЦ и ЭПС с асинхронным тяговым приводом.
17. Результаты диссертационных исследований внедрены при разработке
микропроцессорной аппаратуры ТРЦ-АР и систем интервального регулирования
движения поездов. Акты внедрения содержатся в приложении Ж