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:


 

ЭЛТРАНС 2009


Версия для печати
Обсудить в форуме

Инновации на службе электрификации

Компания «Российские железные дороги» активно ищет новые пути своего развития. Высшие руководители Компании неоднократно подчёркивали, что реализация Стратегии развития железнодорожного транспорта на период до 2030 года, концепция, которая получила одобрение Президента и Правительства страны, невозможна без формирования инновационных направлений, основанных на последних достижениях научно-технического прогресса. Об основных направлениях инновационного развития Департамента электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» пойдет речь в материалах статьи главного инженера департамента Вячеслава Васильевича Хананова.

Инновации на службе электрификации
Инновации на службе электрификации
Инновации на службе электрификации
Инновации на службе электрификации
В качестве приоритетных направлений инновационной политики компании значатся такие как система управления перевозочным процессом и транспортная логистика, строительство и реконструкция объектов инфраструктуры, внедрение новых типов подвижного и тягового состава, совершенствование корпоративной системы управления качеством, обеспечение безопасности движения, развитие тяжеловесного, скоростного и высокоскоростного движения, которое должно стать катализатором применения принципиально новых прорывных технологий и технических решений.

Перспективы дальнейшего реформирования ОАО «РЖД» требуют расширенного воспроизводства инфраструктурного комплекса, как первоочередного приложения роста капитала и основного источника доходов от предоставления его в пользование потребителям.

Сегодня необходим поиск новых резервов в совершенствовании их работы, дальнейшего пути развития технических средств, технологий обслуживания, повышения надежности работы устройств электроснабжения, достижения высокой устойчивости работы электрифицированных магистралей в условиях повышения веса и скорости движения поездов.

Надежное энергетическое обеспечение перевозок грузов и пассажиров при эффективном снижении энергоемкости перевозочного процесса – одна из важнейших задач. Ее решение требует коренного улучшения структуры управления энергетическим комплексом отрасли. Эффективное решение этих вопросов особенно важно для электрифицированных линий, на долю которых приходится почти 45% всех затрат Компании на топливно-энергетические ресурсы.

Для систематизации основ научно-технической политики ОАО «РЖД» на среднесрочную перспективу в настоящее время разработан проект документа под несколько нетрадиционным наименованием – «Белая Книга научно-технического прогресса ОАО «РЖД»». В процессе разработки такого документа были детально проанализированы все направления развития железнодорожного транспорта России предыдущих лет, а также основные векторы развития железных дорог в наиболее развитых странах мира. Были изучены «Белая книга Евросоюза в области европейской транспортной политики», аналогичный документ министерства инфраструктуры Японии, тематики работ Корейского института железнодорожного транспорта. На основе выполненного анализа, с учетом потребности железнодорожного транспорта России разработан проект документа, который был одобрен научно-техническим советом ОАО «РЖД» и утвержден 31 августа 2007 г. Президентом компании.

Практическая реализация «Белой книги научно-технического прогресса ОАО «РЖД»» обеспечит достижение главной цели компании: занять лидирующие позиции на рынке транспортных услуг.

Нельзя не отметить, что максимальное использование передовых отечественных разработок должно сочетаться с привлечением иностранных технологий. Такой подход позволит не тратить временные и финансовые ресурсы на то, чтобы догнать ведущих мировых производителей, а, отталкиваясь от конкретных передовых технических решений, сосредоточить усилия российских конструкторов и ученых на создании техники и технологий следующих поколений. Рыночные механизмы уже сейчас позволяют ОАО «РЖД» в большинстве случаев не финансировать опытно-конструкторские работы, а приобретать на рынке готовый продукт, производство которого организовано предприятиями самостоятельно, за счёт внутренних ресурсов, в расчёте на прибыль от реализации.

Реалии сегодняшнего дня определяют связь между стратегическими направлениями развития ОАО «РЖД», и в том числе хозяйства электрификации и электроснабжения с направлениями развития профильных предприятий, на деле являющейся отражением общего направления развития железнодорожного транспорта.

Применительно к конкретике хозяйства электрификации и электроснабжения, необходимо обозначить область первоочередных и среднесрочных интересов инновационного развития.

Краткосрочные проекты.

Разработка и сетевое внедрение передовых технологий сооружения, эксплуатации и ремонта устройств (эффект заключается в снижении капитальных затрат и (или) эксплуатационных расходов, а для участков скоростного и высокоскоростного движения некоторые из указанных технических решений (технологий) вообще не имеют альтернативы):

– по контактным подвескам переменного тока 25 кВ для скоростей движения 200-220 км/час (перспектива применения на направлении Москва-Юг, на 2-м транспортном коридоре – Вязьма-Красное и далее);

– низколегированных магнием медных и бронзовых контактных проводов повышенной механической прочности (на удельную нагрузку 540 Н/кв.мм) и износостойкости (до 2 млн. проходов токоприемника при износе 20%)при сохранении других характеристик (в том числе электрических) на уровне продукции, выпускаемой в настоящее время по ГОСТ 2584-86;

– высокопроизводительных механизированных комплексов для демонтажа и раскатки проводов контактной сети (эффект заключается в снижении доли ручного труда и общем повышении производительности, а для участков скоростного и высокоскоростного движения применение таких комплексов вообще не имеет альтернативы);

– автомотрис с применением новых гидроподъемников и манипуляторов для монтажа конструкций контактной сети, в том числе тяжелого типа для восстановительных работ и работ на участках новой электрификации;

– технологий безболтового (прессуемого) соединения проводов и тросов;

– средств и технологий для демонтажа и утилизации отработавших ресурс железобетонных стоек и фундаментов опор контактной сети;

– конструкций и узлов повышенной надёжности, мало– или необслуживаемых в эксплуатации (оцинкованных опор и жёстких поперечин контактной сети, вакуумных выключателей, элегазового оборудования, герметичных аккумуляторов, релейной защиты, автоматики и телемеханики на микропроцессорной базе);

– силовых трансформаторов с безмасляным заполнением;

– преобразователей с двенадцатипульсовой схемой выпрямления;

– блочно-модульной технологии сооружения и реконструкции тяговых подстанций и линейных устройств тягового электроснабжения;

– в настоящее время освоено производство стационарного устройства для защиты персонала от поражения наведенным напряжением (УЗС), разработанного ПКБ ЭЖД – филиалом ОАО «РЖД» по заданию ЦЭ ОАО «РЖД». Устройство для защиты персонала от поражения наведенным напряжением снижает степень воздействия на человека наведенного напряжения и является дополнительным электрозащитным средством. Начиная с 2008 устройство должно найти широкое применение на сети железных дорог;

– экономичных источников света и осветительных установок.

Среднесрочные проекты:

– завершение к 2015 г. обновления устройств электроснабжения со сверхнормативным сроком службы;

– усиление и модернизация устройств тягового электроснабжения, в первую очередь для обеспечения устойчивого тягового электроснабжения на основных железнодорожных коридорах и перспективном полигоне вождения грузовых поездов весовой нормой 6000 тонн и более, а также на участках, где предстоит повышение скоростей движения пассажирских поездов;

– перевод в обоснованных случаях электрифицированных участков с постоянного на переменный ток;

– электрификация соединительных участков между основными грузонапряженными линиями для решения задач по обеспечению возрастающего грузопотока Балтийского, Азово-Черноморского, Каспийского и Дальневосточного бассейнов;

– оснащение железных дорог средствами диагностики узлов и элементов систем тягового электроснабжения (наиболее дорогостоящих либо подверженных отказам в наибольшей степени), в том числе мобильных – для контактной сети и трансформаторов, стационарных с функцией передачи данных – для выключателей и преобразователей тяговых подстанций. (Эффект заключается в снижении эксплуатационных расходов за счёт перехода от системы планово-предупредительных ремонтов к обслуживанию по фактическому состоянию, расширения полигона безлюдных технологий);

– внедрение специализации по содержанию и ремонту устройств электроснабжения путем организационного разделения функций содержания и ремонта устройств контактной сети, тяговых подстанций, электрических сетей;

– оптимизация и распределение технических средств по обслуживанию и ремонту устройств электроснабжения между линейными подразделениями соответственно их функциональному назначению;

– перевод части контингента на контрактную основу с исключением их из штата;

– разработка и внедрение технических решений по контактным подвескам для скоростей движения до 400 км/ч (эффект заключается в повышении конкурентоспособности пассажирских перевозок);

– полное оснащение железных дорог высокопроизводительными механизированными комплексами для демонтажа и раскатки проводов контактной подвески;

– разработка контактов коммутационных аппаратов без применения дорогостоящих вставок и покрытий из благородных металлов с повышенной нагрузочной способностью (на номинальный ток до 8000 А при напряжении 4,0 кВ при индуктивности цепи до 15 мГн);

– разработка и постановка на производство электрооборудования повышенной стойкости к атмосферным и коммутационным перенапряжениям;

– разработка новых типов изоляторов и других изоляционных компонентов (в т.ч. входящих в состав конструкции электрических машин и аппаратов), имеющих меньшую массу и габариты, с сохранением электрической и механической прочности, а также стойкости к внешним воздействиям на уровне серийно выпускаемой в настоящее время продукции;

– разработка технологий обработки изоляторов, находящихся в эксплуатации, с целью придания им повышенной стойкости к внешним воздействиям и электрической прочности;

– разработка жидких диэлектриков для применения их в составе электрических машин и аппаратов, имеющих электрическую прочность на уровне выпускаемых в настоящее время изоляционных масел при повышенных (улучшенных) показателях стойкости к внешним воздействиям, пожаро-взрывобезопасности, экологической совместимости.

Долгосрочные и высокорисковые проекты (в т. ч. требующие решения фундаментальных научно-технических проблем):

– создание полнофункциональной автоматизированной системы управления электроснабжением (эффект заключается в экономии электроэнергии за счёт минимизации непроизводительных потерь и других ресурсов, в частности, на техническое обслуживание и ремонт устройств). Рост объемов перевозок за счет интенсивности использования подвижного состава и инфраструктуры должен происходить при безусловном обеспечении безопасности движения, поэтому одной из основных задач хозяйства электрификации и электроснабжения является обеспечение надежного бесперебойного электроснабжения при одновременном повышении эффективности использования систем тягового электроснабжения, сокращении удельных энергозатрат, эксплуатационных расходов и повышении производительности труда на основе внедрения автоматизированных систем управления, мониторинга и диагностики элементов систем тяги. Выполнение этой задачи невозможно без создания единой корпоративной автоматизированной системы управления энергообеспечением электрифицированных линий ОАО «РЖД» – АСУ-Э на базе использования современных информационных технологий, взаимовыгодных схем взаимодействия производителей электроэнергии и ее потребителей в отрасли, создания центров энергодиспетчерского контроля и управления в составе ЕДЦУ железных дорог, внедрения современных микропроцессорных систем телемеханики, позволяющих повышать оперативность управления и надежность работы систем электроснабжения, более широкого применения управления устройствами электроснабжения по радиоканалу, волоконно-оптических каналов связи для ТУ-ТС, подключения линейных предприятий к системам СПД с выделением адресов электронной почты.

– внедрение новых систем тягового электроснабжения повышенного напряжения – 6 и более кВ постоянного тока, 94 кВ переменного тока (эффект заключается в увеличении пропускной способности системы тягового электроснабжения без сооружения новых тяговых подстанций и приобретения нового ЭПС, в особенности в регионах с неразвитой сетью внешнего электроснабжения).

Рассматривая перспективы развития хозяйства электрификации электроснабжения во взаимосвязи с развитием Компании в целом, нельзя не остановиться на основных проблемах, существующих на сегодняшний день.

Одной из важнейших является проблема темпов обновления основных фондов, непосредственно связанная с обеспечением надёжности электроснабжения. На сети железных дорог ряд участков эксплуатируется за пределами их жизненного цикла, то есть дольше сорока лет. Особенно тревожит, что такие участки находятся в транспортных коридорах, обеспечивающих основной объем перевозок.

Статистика удельной повреждаемости на участках со средним сроком службы свыше 35 лет свидетельствует о технико-экономической нецелесообразности дальнейшей эксплуатации устройств электроснабжения на этих участках. Удельная повреждаемость на наиболее старых участках выше средней в 1,6 раза и выше, чем на участках со сроком эксплуатации 10 лет в 2,3 раза. Для участков внекатегорийных и I категории она выше соответственно в 2,7 и 8 раз.

Снятие остроты, а в перспективе – полное решение указанной проблемы базируется на решении вопроса значительного увеличения объема ежегодного обновления устройств электроснабжения, в первую очередь участков с высоким потоком грузового и пассажирского движения. Это требует ответственного отношения топ-менеджмента нашей компании к реализации Программы модернизации и обновления электрифицированных участков, к ее финансовому и материальному обеспечению.

Комплекс проблем обновления тесно связан с инновационным развитием, представляет собой необходимость реализации высокоэффективных технических и технологических решений, которые в последние годы стали доступными в результате научно-технического прогресса. К числу таких решений относятся:

– разработка и внедрение технических решений по контактным подвескам и другим элементам системы тягового электроснабжения как переменного, так и постоянного тока для следующих условий:

– для пассажирского движения, как уже было сказано, для скоростей движения до 400 км/ч;

– для грузового движения – для весовых норм 6000 и более тонн при скорости движения до 160 км/ч;

В числе перспективных рассматриваются контактные подвески для скоростного и высокоскоростного движения (для постоянного тока технические решения в достаточной степени отработаны и апробированы в ходе испытаний на Октябрьской железной дороге. Более широкое их применение будет определяться дальнейшим развитием полигона высокоскоростного движения. По контактным подвескам переменного тока для скоростей движения до 200 км/час разработаны технические решения. Практическая реализация возможна на одном из направлений организации скоростного движения, в числе которых Москва-Адлер и Москва-Красное. Технические требования и решения по данным контактным подвескам в достаточной степени известны специалистам в области электрификации и электроснабжения.

По контактным подвескам переменного тока для скоростей движения до 400 км/час разработаны технические требования для выполнения технико-экономического обоснования возможности реализации технических решений по этим требованиям).

Система автоматизированного управления устройствами электроснабжения должна быть составной частью общей системы автоматизированного управления ВСМ:

– различные методы и способы компенсации реактивной мощности в тяговой сети переменного тока (фильтрокомпенсирующие устройства, реализующие поперечную компенсацию, поставляются серийно. Начато внедрение устройства продольной компенсации на Восточно-Сибирской и Красноярской железных дорогах);

– технологии, связанные с приёмом и использованием энергии рекуперации – конденсаторные и сверхпроводящие накопители (находятся на стадии успешных фундаментальных исследований. Конструкторские разработки пока не начаты);

– системы тягового электроснабжения повышенного напряжения 94 кВ переменного тока (конструкторская документация и технические решения разработаны. Реализация возможна при новой электрификации, если при условии, что в регионе слабо развита система внешнего электроснабжения);

– системы тягового электроснабжения повышенного напряжения 13,2 кВ постоянного тока (Система находится на стадии научных исследований. Кроме преимущества по более высоким энергетическим показателям очевидно преимущество по более высокой электромагнитной совместимости, в первую очередь с системами связи).

Для оптимизации организации труда и повышения производительности при монтаже устройств контактн6ой сети предусматривается применение следующих инновационных технических средств и технологий:

– механизированных комплексов для демонтажа и раскатки проводов контактной подвески, которые в настоящее время эксплуатируются на участках обновления контактной сети ряда железных дорог);

– опор контактной сети повышенной надежности, долговечности, несущей способности, коррозионной стойкости раздельного типа, позволивших на участках постоянного тока исключить электрокоррозию;

– технология вибропогружения фундаментов как наиболее эффективная. На сеть дорог поставляется агрегат АВФ-1. Для свайных фундаментов агрегат МС-1 на базе модификации АВФ-1 с рабочим органом для свай;

– для сложных геологических условий применяется эффективная технология завинчивания металлических трубчатых фундаментов. Вибропогружение и завинчивание фундаментов, обеспечивает полную устойчивость опорных конструкций сразу после их монтажа и готовность к производству электромонтажных работ. Для повышения точности установки по габариту, обеспечения заданного угла наклона фундамента (анкера), обеспечения возможности вибропогружения трехлучевых стаканных фундаментов и анкеров применяется лидирующее бурение – разработка направленных скважин диаметром 200-250 мм глубиной 2-2,5 м. (В специфических условиях целесообразно также применение копров на автомобильном или гусеничном ходу);

– гидравлические экстракторы для железобетонных стоек и фундаментов раздельных железобетонных опор контактной сети;

– технология утилизации старых железобетонных опор с помощью механизированных комплексов МКУ-1. Утилизация предусматривает полную непрерывную технологическую цепь, когда на вход подается подлежащая утилизации конструкция, а на выходе получается готовые к реализации продукты: арматура, фракции бетона. Сегодня на ряд предприятий промышленности предлагает технологию разрушения железобетона на основе применения электрогидравлического импульса (ЭГИ-Технология). Данная технология основана на возможности создания в жидкости фронта волны сжатия со скоростью 1,6-2,9 м/c под воздействием очень высокого давления (300-1000) мегапаскалей, которое образуется в результате приложения к двум электродам, погруженным в жидкость, импульса напряжения 10-70 кВ от заряженного конденсатора. Установка может быть выполнена в виде мобильного агрегата на базе автомобиля средней грузоподъемности или стационарной и осуществлять утилизацию опор в пределах дистанции электроснабжения. В стационарном исполнении установку можно рассматривать как минизавод по утилизации железобетона.

Инновационной представляется также взрывожидкоимпульсная технология, при которой разрушение железобетонной стойки опоры производится с помощью бризантного жидкого состава, закачивающегося в полиэтиленовые трубки, помещенные внутрь опоры. Технология отработана и применяется на Приволжской железной дороге;

– гидроманипуляторы для монтажа поддерживающих конструкций, позволяющие с платформ или даже с земли доставлять конструкции на высоту, непосредственно в зону их монтажа. Новым и перспективным в этом процессе является то, что поддерживающие конструкции изготавливаются и комплектуются на заводах, на участки монтажа поставляются адресно, в собранном виде, с необходимой для обеспечения заданных габаритов проводов контактной сети геометрией, а расстановка консолей с заданным углом разворота в плане согласно карт температурных перемещений позволяет отказаться от регулировки положения консолей в плане после их монтажа. Технология адресной комплектации и поставки поддерживающих конструкций позволяет получать изделия высокой степени готовности к монтажу;

– высокомачтовые осветительные установки с подъемно-опускной короной;

Повышение надёжности функционирования всех элементов инфраструктуры предусматривает внедрение высоконадёжных и малообслуживаемых инновационных разработок в области электромашиностроения (сухих трансформаторов, блочно-модульных тяговых подстанций, микропроцессорных защит, вакуумных и элегазовых выключателей). Оснащение объектов средствами диагностики узлов и элементов системы тягового электроснабжения, в первую очередь наиболее дорогостоящих либо в наибольшей степени подверженных отказам (мобильных – для контактной сети и стационарных для понижающих и тяговых трансформаторов, выпрямительного и мощного коммутационного оборудования стационарных с функцией передачи данных – для выключателей и преобразователей тяговых подстанций), дальнейшее расширение функциональности этих средств.

Оптимизация использования всех видов ресурсов, и в первую очередь электроэнергии. Электроэнергия – основной вид топливно-энергетических ресурсов, потребляемых ОАО «РЖД». К общеизвестным положительным качествам электрической энергии, как легкая доступность, транспортируемость, стопроцентная готовность к потреблению, добавилось еще одно, чрезвычайно важное в современных условиях, – более низкая себестоимость (на тонну условного топлива) по сравнению с другими основными видами ТЭР, используемыми железными дорогами.

На первый взгляд, деятельность по передаче и распределению электроэнергии для ОАО «РЖД» не является профильной. Но если представить тот объём электроэнергии, который ОАО «РЖД» приобретает для обеспечения своего технологического цикла (около 60 млрд. кВтч ежегодно, что составляет 6,4% от всего национального рынка электроэнергии России), то сразу станет ясно, насколько емкое место в деятельности ОАО «РЖД» отводится хозяйству электрификации и электроснабжения, насколько велики потребности Компании в современной, высокотехнологичной, эффективной продукции. Именно поэтому большое внимание уделяется части тех инновационных технических решений и технологий, которые напрямую связаны с хозяйством электрификации и электроснабжения, так как на электротяге осуществляется 84% объема перевозок ОАО «РЖД». Роль электрифицированных магистралей в решении задач, определяемых Стратегической программой развития ОАО «РЖД», трудно переоценить.

Программой реализации Энергетической стратегии предусматривается ежегодное снижение удельных расходов в тяге поездов электроэнергии на 0,5–0,6 процента, дизельного топлива – на 1,2–1,5, топливно-энергетических ресурсов в стационарной энергетике – на 1,0–1,7 процента.

Прошедший период энергосберегающей деятельности компании показал: достижение заданных Энергетической стратегией параметров за счет пополнения дорог новыми образцами техники и технологиями идет успешно. В тоже время электроэнергодефицитность, проявляющаяся в последние годы в целом ряде ключевых регионов страны, неоправданный рост тарифов на электричество по отдельным энергосистемам (превышающий рост тарифов на железнодорожные перевозки) и некоторые другие обстоятельства ставят перед железнодорожными энергетиками новую задачу, предусмотренную Энергетической стратегией – создание в целях обеспечения энергобезопасности перевозочного процесса и функционирования инфраструктуры железнодорожного транспорта собственных, не зависимых от внешних условий объектов генерации электроэнергии. Здесь возможны как традиционные (миниэлектростанции на угле, газе), так и нетрадиционные технические решения (использования подземной газификации углей, местных источников энергоресурсов, альтернативных возобновляемых источников энергии, энергии солнца и ветра).

Новым направлением, в том числе предусмотренным программой ресурсосбережения 2009 и последующих годов является применение светодиодных источников света для освещения объектов пассажирского комплекса (помещений вокзалов, перронов, пассажирских платформ станций и остановочных пунктов), объектов инфраструктуры станций, интерьера электропоездов.

Таковы основные направления развития хозяйства электрификации и электроснабжения, являющегося неотъемлемой частью инфраструктуры ОАО «РЖД».

Абсолютно очевидно, что вызовы эпохи прорывных наукоемких технологий требуют и от энергетиков железных дорог, от отраслевой науки не останавливаться на достигнутых технических решениях в области электрической тяги, активно продвигать инновационные конструкторские и технологические разработки.

© Евразия Вести X 2009







X 2009

Евразия Вести X 2009

Дальнейшее совершенствование железнодорожной отрасли страны

Время высоких скоростей

Патриарх электрификации

«ЭЛТРАНС»: приоритетные программы развития железнодорожного транспорта и международного сотрудничества

Электрифицированный полигон железных дорог

На пути становления научно-образовательного комплекса Петербургского государственного университета путей сообщения

Инновационное развитие Российских железных дорог

Современные разработки ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» для железнодорожного транспорта

Новые подходы к организации взаимодействия

Новые разработки ЗАО «НПО «Изолятор»

ЗАО «ТРАНСКАТ» - надежный партнер высоких скоростей

Централизация оперативного управления системой электроснабжения железнодорожного транспорта

Новые технологии для высокоскоростного движения

Перспективная система грозозащиты

На базе традиций к инновациям

«ЭЛТОН» предлагает - качество, надежность, экономичность

Цифровые устройства РЗА для электрифицированных железных дорог

Система коммерческого учета электроэнергии

Эффективное направление энергосберегающих технологий

Возможности системы электроснабжения постоянного тока для пропуска скоростных пассажирских и грузовых поездов повышенного веса

Как сберечь киловатты

Служба надежного и бесперебойного электроснабжения российских железных дорог

PDF-формат



 

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

Евразия Вести