Проект повышения надежности токоприемника электроподвижного состава

Введение………………………………………………………………………………...6
1 Влияние факторов различной физической природы на надежность токоприемников электроподвижного состава …………………………………….7
1.1 Физические процессы, возникающие при токосъеме……..…………………..7
1.2 Влияние нагрузок на токоприемники электроподвижного состава………….9
1.3 Факторы, вызывающие выход из строя токоприемников…………...............13
1.4 Анализ неисправностей токоприемников электроподвижного состава…....16
1.5 Износ скользящего контакта…………………………………………………..17
2 Теоретические исследования в области износа токосъемных элементов токоприемников электровозов………………………..…………………………...20
2.1 Анализ факторов, влияющих на износ токосъемных элементов…………....22
2.2 Конструктивные факторы, ..………………………………………...................23
2.3 Влияние материала на износ контактных элементов………………………...25
2.4 Эксплуатационные факторы, влияющие на износ контактных элементов…28
3 Технические решения, позволяющие снизить износ контактных элементов токоприемников………………………..…………………...……………………....31
3.1 Обзор систем автоматического регулирования нажатия токоприемников электроподвижного состава…………………...................................................31
3.2 Определение оптимального среднего контактного нажатия полоза токоприемника на заданном участке……………………………...…………..34
3.3 Предлагаемая система автоматического регулирования нажатия токоприемника………………………………………………………………….54
4 Технико-экономическое обоснование проекта повышения надежности токоприемника электроподвижного состава…………………………..…………57
4.1 Общие сведения………………………………………………………………...57
4.2 Определение величины капитальных вложений……………………………..58
4.3 Определение величины эксплуатационных расходов …………………...….65
4.4 Определение выгод от повышения надежности токоприемника
электроподвижного состава……………………………………………………66
4.5 Определение показателей экономической эффективности………………….67
5 Безопасность и экологичность решений проекта…………………………………69
5.1 Общая характеристика электроподвижного состава ………………………..69
5.2 Анализ потенциальных опасных и вредных факторов при обслуживании электроподвижного состава……….. ……………………………..…….…….70
5.3 Мероприятия по снижению опасных и вредных факторов при
обслуживании электроподвижного состава…..……………………………...72
5.4 Влияние электроподвижного состава на окружающую среду………............75
5.5 Мероприятия по снижению негативного воздействия электроподвижного состава на окружающую среду………………………………………………..78
5.6 Расчет защитного зануления стенда для испытаний токоприемников электроподвижного состава на отключающую способность………..............79
Заключение…………………………………………………………………………….82
Список использованных источников………………………………………………...84

Весь текст будет доступен после покупки

Решение проблемы надежной и экономичной передачи электроэнергии электроподвижному составу (ЭПС) является актуальной задачей, которая обусловлена необходимостью экономии как электроэнергии, так и ресурсов, в частности, элементов контактной пары устройств токосъема
Увеличение скоростей движения и массы поездов предъявляет повышенные требования ко всем элементам подвижного состава, в том числе и к токоприемнику, техническое состояние которого является одним из важнейших факторов надежности локомотива в целом. Из всех повреждений аппаратов электровозов, имевших своим следствием порчи или неплановый ремонт, на долю токоприемников приходится около 10–20%, что обусловлено сложными условиями их работы.
Согласно стратегии развития железнодорожного транспорта в России до 2030 года планируется создать систему национального высокоскоростного движения. Увеличение скоростей движения ЭПС приводит к росту аэродинамического и динамического воздействия на тяговый электрический аппарат – токоприемник, а увеличение мощности вновь разрабатываемого ЭПС – к увеличению значений снимаемых токов. Это обуславливает снижение качества токосъёма: увеличивается износ контактирующих элементов, и, как следствие, усиливается загрязнение окружающей среды продуктами их износа; снижается надёжность работы системы токосъёма; возрастает аэродинамический шум; растут эксплуатационные расходы на обслуживание контактной сети и токоприемник [1]

Весь текст будет доступен после покупки

1 Влияние факторов различной физической природы на надежность токоприемников электроподвижного состава

1.1 Физические процессы, возникающие при токосъеме

В настоящее время система скользящего токосъема является основным способом передачи электроэнергии от контактной сети к электроподвижному составу (ЭПС) как на электрифицированных железных дорогах, так и на городском электротранспорте. В условиях повышения скоростей движения ЭПС, внедрения нового типа локомотивов и электропоездов особенно актуальной становится проблема поддержания в работоспособном состоянии элементов контактной сети и токоприемника. Обеспечение качественного токосъема в сложных условиях эксплуатации связано с решением комплекса задач, одной из которых является контроль эксплуатационного состояния элементов контактной сети и токоприемников, оценка и прогнозирование уровня их износа [2].
Важным элементом контактной подвески является контактный провод, который по степени риска возникновения отказа занимает первое место на электрических железных дорогах постоянного тока, и от работоспособности которого зависит безаварийная работа электрифицированных железных дорог. Не менее важным элементом, влияющим на бесперебойную работу ЭПС, является контактная вставка пантографа, которая может изнашиваться ввиду искрения, дугообразования, трения и механических ударов в процессе токосъема [2, 3].
Скользящий контакт между полозом токоприемника и контактным проводом (рис. 1.1) является наиболее уязвимой точкой в системе «токоприемник – подвеска контактной сети», особенно в условиях повышения скоростей движения ЭПС.
Процесс взаимодействия контактной подвески и токоприемника ЭПС характеризуется различными физическими процессами: механическим нажатием, износом контактных пар, передачей электрической энергии, нагревом и охлаждением контактных материалов (рис. 1.2).

Весь текст будет доступен после покупки

1 Смирнов, В.А. Повышение качества технического состояния токоприемников электрического подвижного состава магистральных железных дорог: автореф. дис. … кандидата техн. наук / В.А. Смирнов. – Омск, 2007. – 18 с.
2 Сидоров, О.А. Исследование и прогнозирование износа контактных пар систем токосъёма с жестким токопроводом: монография / О.А. Сидоров, С.А. Ступаков. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте». 2012. – 174 с.
3 Устименко, Д.В. Установка для экспериментального исследования износа скользящего контакта «контактный провод – накладка» / Д.В. Устименко // Электромагнитная совместимость и безопасность на железнодорожном транспорте. – 2017. – №. 14. – С. 29–32.
4 Сидоров, О. А. Совершенствование методов испытаний контактных подвесок и токоприемников / О. А. Сидоров, А. Н. Смердин // Железнодорожный транспорт. – 2010. – № 11. – С. 72–74.
5 Сидоров, О. А. Применение рациональных методик оценки качества токосъема магистральных электрических железных дорог / О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, В. А. Жданов // Транспорт Урала. – 2011. – № 1 (28). – С. 70–76.
6 Паранин, А.В. Расчет распределения тока в контактном проводе и полозе токоприемника при токосъеме / А. В. Паранин, Д. А. Ефимов // Транспорт Урала // 2009. – № 4 (23). – С. 81–84.
7 Паранин, А.В. Математическое моделирование тепловых процессов при взаимодействии токоприемника и контактного провода / А. В. Паранин // Транспорт Урала. – 2009. – № 4 (23). – С. 85–88.
8 Смирнов, В.А. Повышение качества технического состояния токоприемников электрического подвижного состава магистральных железных дорог: дис. … канд. техн. наук / В.А. Смирнов. – Омск, 2007. – 127 с.

Весь текст будет доступен после покупки