Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НАУКА


Версия для печати
Обсудить в форуме

Комплексная система обеспечения надежности контактной сети

Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт транспортного строительства (ОАО ЦНИИС)» участвует в обеспечении надежности контактной сети на всех этапах ее жизненного цикла. Контуры этой многогранной проблемы очерчены в материале заведующего отделением электрификации железных дорог ОАО ЦНИИС кандидата технических наук Александра Петровича Чучева.

Комплексная система обеспечения надежности контактной сети
Комплексная система обеспечения надежности контактной сети
Надежная работа любой технической системы в течение всего срока службы зависит от условий ее проектирования, сооружения, ввода в эксплуатацию и обслуживания. Напрямую это относится и к контактной сети – основному элементу системы тягового электроснабжения. Установлены высокие требования к значениям ее параметров по условию токосъема. На нее воздействуют токовые (тяговые), механические и климатические нагрузки. Она должна обеспечить бесперебойную эксплуатацию при сотнях тысяч последовательно соединенных узлов. Переход любого из них в предельное состояние (разрушение, потеря несущей способности или устойчивости, недопустимые деформации) приводит к отказу всей системы, к перерыву движения поездов. Развернутая длина контактной сети железных дорог России составляет 120 тысяч километров. Поддерживать ее безаварийную работу – задача очень сложная.

В 2005 году ЦНИИС отметил свое 70-летие. В его структуре шесть научно-исследовательских и три испытательных центра, ряд специализированных технологических отделений, орган по сертификации строительных материалов и конструкций. Испытательная база оснащена современными силовыми установками и оборудованием для проверки разнообразных характеристик и параметров материалов и машин.

ЦНИИС одним из первых среди НИИ сертифицирован международным органом «TUV CERT» по стандарту 9001:2000.

В 1950-м в институте железнодорожного строительства и проектирования МПС была организована лаборатория электрификации железных дорог.

Нормативная база – фундамент развития технических систем. Она должна постоянно актуализироваться, с опережением учитывать ужесточение требований к конструкциям при скоростном и тяжеловестном движении поездов, обеспечивать создание новых конструкций.

В 60-е годы были заложены основы нормативной базы по проектированию устройств контактной сети. С тех пор «Нормы проектирования контактной сети» переизданы четыре раза. «Нормы» регламентируют расчетные режимы, нагрузки и воздействия (ветровые, гололедные, сейсмические и др.), порядок назначения марки металла для заданных условий эксплуатации и определения несущей способности опорных и поддерживающих конструкций. Все положения «Норм» проверены экспериментально.

Так, в течение 10 лет экспериментально исследовали воздействие турбулентного воздушного потока на провода и конструкции контактной сети. Создана модель и разработан метод динамического расчета проводов и конструкций на ветровую нагрузку. Уникальные экспериментальные данные по пространственно-временным характеристикам ветрового потока в приземном слое атмосферы позже были использованы для расчета других протяженных сооружений – вантовых мостов, мачт, башен.

На основании результатов статистической обработки тридцатилетних наблюдений на дорожных гидрометеостанциях МПС, на станциях Ново-Пятигорск и Дебальцево установлены зависимости размеров отложения гололеда от типа и диаметра провода, давления ветра, температуры воздуха.

Выполненные в 90-е годы измерения усилий в поддерживающих конструкциях при обрыве проводов контактной подвески не потеряли своей актуальности и сегодня – их учитывают при проектировании.

При сооружении продольной линии электропередачи и контактной сети БАМа была использована редкая возможность проверить и отработать экспериментально в естественных условиях технические и технологические решения для экстремальных условий. Там были опробованы решения, обеспечивающие устойчивость опор в пучинистых и глубокого сезонного промерзания грунтах, решения, повышающие трещиностойкость железобетонных опор при низкой температуре воздуха и высокой солнечной радиации, проверена оригинальная идея об использовании рельса в качестве естественного заземлителя устройств линий продольного электроснабжения. Опыт БАМа использован при выполнении программы повышения несущей способности опор контактной сети на Забайкальской магистрали.

Электрификация железных дорог – область строительного производства, связанная с проектированием и сооружением уникальных конструкций – надежных и долговечных в самых разных природно-климатических условиях. Проекты конструкций контактной сети, выполненные ЦНИИС, отличают высокая наукоемкость, оригинальность технических решений, глубокая проработка, теоретическое и экспериментальное обоснование.

Последние годы ознаменовались отказом от универсальных решений, «привязкой» конструкций к конкретным условиям эксплуатации. Это повышает надежность сооружений, снижает затраты на обслуживание. Например, для монолитной скалы разработан анкерный способ закрепления опор, для той же скалы, но трещиноватой – фундамент железобетонный блочный или металлический трубчатый.

При электрификации линии Моинты – Чу в 90-е годы в виде исключения с разрешения Госстроя СССР ввиду значительной их эффективности были применены металлические трубчатые опоры. Металлические опоры имеют явное преимущество перед железобетонными – легкие, долговечные, малообслуживаемые. Поэтому их устанавливают при модернизации контактной сети на участках со скоростным движением поездов.

Из проектов ЦНИИС наиболее распространены опоры двухшвеллерные и из гнутого профиля, трубчатые фундаменты.

С целью повысить надежность железобетонных опор разработаны конструкции со стержневой напрягаемой арматурой диаметром 10–18 мм. Их способность противостоять коррозии значительно выше, чем у опор с арматурой из высокопрочной проволоки диаметром 5 мм.

Новые проектные решения конструкций контактной сети приходят и с производства. ЗАО «Форатек Энерго Трансстрой» устанавливало нераздельные железобетонные опоры в скальных грунтах в разбуренный котлован диаметром 600 мм. Возникла проблема – как закреплять анкер анкерной опоры. Наши специалисты выполнили расчеты и предложили проект трубчатого металлического анкера длиной 3–4 метра. Изготовили, установили, испытали. Новый анкер по несущей способности не уступает типовому железобетонному, а стоит дешевле. Встал вопрос: можно ли в случае недостаточной сплошности скального основания и установке раздельных опор применить легкий трубчатый фундамент вместо железобетонного? Сейчас ведутся проектные проработки.

Для поддержания при эксплуатации необходимого качества контактной сети чрезвычайно важен постоянный мониторинг ее состояния. Для оценки качества деталей используют методы количественного определения показателей качества при испытании с помощью технических средств.

В нашем институте изделия контактной сети испытывают на всех этапах их жизненного цикла.

Заманчиво использовать для железобетонных конструкций арматуру из стеклопластиковых стержней – снимаются проблемы электрокоррозии. Промышленность предоставила стеклопластиковые стержни периодического профиля с высокими прочностными характеристиками. В ЦНИИС разработали проект, и на Толмачевском заводе железобетонных и металлических конструкций изготовили бетонный фундамент с такой арматурой. Провели испытание и… пришлось пока от идеи отказаться. При воздействии нагрузки на поверхности фундамента ширина раскрытия трещин оказалась в четыре раза больше, чем при стальной арматуре.

Наиболее ответственные конструкции контактной сети подлежат обязательной сертификации на соответствие нормам безопасности, все остальные детали могут быть сертифицированы в добровольном порядке. Случаи повреждения крупных конструкций – жестких поперечин, опор – обследуют на месте. Поврежденные провода, арматуру и детали доставляют в испытательный центр «ЦНИИС-ЭлЖТ». Если необходимо, делают химический и металлографический анализ металла в месте разрушения. Обязательно дается заключение и рекомендации по усилению узла, в проектную документацию вносят изменения, технические решения по усилению поврежденной конструкции тиражируют по всей сети электрифицированных железных дорог.

При невозможности типовыми методами испытания и анализа определить причину повреждения создают модель узла контактной сети и воспроизводят реальные условия его работы.

Когда на Октябрьской магистрали начали вводить скоростное движение, стали происходить разрушения гибких токопроводящих струн, выполненных из медного троса М-16. Место излома внешне напоминало усталостное разрушение. Создали модель, поставили для сравнения струны из разных материалов и подтвердили: разрушение происходит в результате накопления усталостных повреждений. Было рекомендовано заменить материал струн, оставив без изменения их конструкцию.

В одном из тоннелей после нескольких лет эксплуатации стал разрушаться контактный провод в месте крепления фиксирующего зажима. При многочисленности влияющих на прочность провода факторов дать оценку тревожного процесса можно было только экспериментально на модели на основе ускоренных испытаний. Параметры колебательной системы физической модели подвески были определены Уральским государственным университетом путей сообщения на математической модели. Производили подъем контактного провода на высоту 100 мм с периодом 5 секунд. При прохождении токоприемника изгиб провода на расстоянии 100 мм от фиксирующего зажима составлял 0,10–0,15 мм. Через 12 500 проходов токоприемника началось разрушение провода. Для снижения величины внутренних напряжений в проводе было рекомендовано уменьшить величину зигзага.

Контактный провод – наиболее ответственный элемент сети. Коэффициент запаса для него принят равным 2,5. Условия работы его в эксплуатации очень сложные. Перед сосредоточенными массами установленной на проводе арматуры он при прохождении токоприемника изгибается и в нем появляются многоцикловые переменные изгибные напряжения. Скользящий токоприемник возбуждает в проводе высокочастотные колебания, многочисленные в течение срока службы провода циклы нагревания и охлаждения тяговой нагрузкой и низкочастотные колебания его натяжения в связи с суточными и сезонными изменениями температуры воздуха разупрочняют его. При скоростном и тяжеловесном движении поездов эти воздействия усиливаются. Испытание новых и бывших в эксплуатации контактных проводов показали: их прочность в процессе эксплуатации снижается. Это явление необходимо учитывать при замене контактного провода и изменении его натяжения не только по величине износа, но и по снижению прочности («старению»).

Мониторинг контактной сети по заданию департамента электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» ЦНИИС проводит с 2002 года. Накапливаемый опыт используется при разработке нормативной и проектной документации, для совершенствования ее обслуживания. Такой замкнутый цикл непрерывно повышает надежность контактной сети.

© Евразия Вести IV 2007







IV 2007

Евразия Вести IV 2007

Основа развития - энергетическая стратегия

Обновление хозяйства электрификации и электроснабжения - один из приоритетов для «РЖД»

Приоритет – обновление

Новинки техники и технологии: основные направления

Система тягового электроснабжения: совершенствование эксплуатационной работы

Плюс электрификация…

Перевод участка Лоухи – Мурманск на переменный ток

ВНИИЖТ: раскрывая потенциал электрификации

Новые технологии электроснабжения железных дорог на переменном токе

Система комплексного обследования тяговой энергетики

Один из важнейших ориентиров - ресурсосбережение

Электрификация и энергосбережение

Наш путь – внедрение стандарта

Для нужд электрификации и электроснабжения

Правильно выбранные приоритеты развития

ЛЭМЗ знают не только в нашей стране

Приоритеты тихорецких машиностроителей

Компания «Универсал-контактные сети»: быть на уровне решаемых задач

Важное слагаемое гарантии безопасности движения поездов

«Транскомплектэнерго»: плюсы комплексного решения проблем

«Энергомаш» - локомотив технического прогресса

«ТРАНСКАТ» открыт для делового партнерства

Опыт и инновации - слагаемые успеха

Зачем чинить то, что и так не ломается?

Реальность и перспективы тягового электроснабжения

«Трансэлектромонтаж» - надежный партнер «РЖД»

«АББ-электроинжиниринг» - «РЖД»: новые направления сотрудничества

Эффективный инструмент управления хозяйством электроснабжения

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести