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:


 

ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Инновационная контактная сеть СНЦФ V350, испытанная скоростью свыше 500 км/ч

В течение тридцати лет Подразделение электрической тяги Управления комплексного проектирования систем Национального общества железных дорог Франции (СНЦФ) последовательно разрабатывало оборудование для систем питания семи высокоскоростных магистралей (ВСМ) Франции. Их собственником является Железнодорожная сеть Франции (РФФ), а эксплуатацию и техническое обслуживание обеспечивает СНЦФ.

Опоры и контактные провода на ВСМ-Восток (LN6) между Страсбургом и Парижем. Источник: SNCF Mediatheque - JEAN-MARC FABB
Участок новой ВСМ-Восток между Страсбургом и Парижем, на котором поезд TGV (экспериментальный поезд V150) установил мировой рекорд скорости для рельсовых поездов, разогнавшись до 574,8 км/ч. Источник: SNCF Mediatheque
При переходе от одной новой линии к другой в разработке данной контактной сети проводилась оптимизация с учетом инноваций, полученных в ходе исследований и разработок систем и элементов. Так, в числе главных достижений можно назвать внедрение контактной сети 2х25 кВт с автотрансформаторами, сеть, рассчитанную на 270 км/ч (V270) для ВСМ Париж Юго-Восток (Париж – Лион) в 1981 году и усовершенствование ее конструкции при разработке сети от V300 для ВСМ Атлантик (Париж – Ле Ман – Тур) до V350 STI для восточно-европейской ВСМ Эст Эропеэн (LN6). При проектировании стационарных установок электрической тяги, введенной в эксплуатацию в 2013 году последней ВСМ: Рейн – Рона восточная ветка (LN7), также использовались оптимизационные решения, полученные в процессе целенаправленного комплексного проектирования, помноженные на тридцатилетний опыт СНЦФ.

В настоящее время длина эксплуатируемой французской высокоскоростной сети составляет 1883 километра, по которой поезда ежедневно преодолевают в совокупности 360 000 километров на скорости, превышающей 300 км/ч. Мировой рекорд скорости движения по рельсам был поставлен 3 апреля 2007 года на ВСМ Эст Эропеэн и равняется 574,8 км/ч. Во время данных испытаний 2300 километров преодолены на скорости свыше 400 км/ч, при этом 730 километров на скорости более 500 км/ч, что дало ценную информацию о движении на сверхвысоких скоростях.

Концепция контактной сети V350

Контактная сеть типа V350 была сертифицирована нотифицированным органом Сертифер как элемент взаимной связи для скоростей 350 км/ч. Эта сеть состоит из следующих элементов:

– контактный провод из легированной меди (электрическая проводимость 80%), прикрепленный зажимом к струне и натянутый с усилием 26 000 Н в соответствии с STI (Технические требования к совместному функционированию элементов);

– бронзовый несущий трос, натянутый с усилием 20 000 Н;

– арматура и держатели из оцинкованной стали.

Значения напряжения и выбор материалов обеспечивают высокое качество токосъема и снижают затраты при строительстве и техническом обслуживании.

В составе этой подвески нет кабеля Y, это облегчает ее установку и техническое обслуживание. Она имеет направляющую стрелу поверхности контакта, компенсирующую изменения упругости на a/2000, где a является длиной вылета (средняя длина вылета составляет 50 м, что дает в результате уменьшение расходов и высокие рабочие характеристики).

Конструктивное решение запатентовано СНЦФ во многих странах мира.

Нейтральные фазовые вставки длиной 142 м соответствуют требованиям STI. Данное расстояние позволяет избежать шунтирования фазовых вставок при использовании трех сцепленных составов ТGV по 133 м, которое было недавно предусмотрено СНЦФ.

Благодаря этому энергетическая подсистема полностью сертифицирована органом Сертифер на соответствие требованиям STI (Типовое свидетельство проверки конструктивного решения для составляющих контактной сети; свидетельство проверки ЕС энергетической подсистемы).

Качество токосъема

Моделирование взаимодействия пантографа и контактной сети было инициировано в СНЦФ в 1980-х годах для разработки сетей, пантографов и выполнения перспективных проектно-конструкторских работ (например, с целью увеличения скорости движения). В последние годы появилась новая задача: оценка последствий аварийных ситуаций (наличие неисправностей, либо отклонений в работе контактной сети или пантографа, экстремальные климатические условия).

Чтобы решить эту задачу, СНЦФ разработало программное обеспечение OSCAR (Инструмент моделирования токосъема для выявления дефектов), воспроизводящее динамику взаимодействия пантографа и контактной сети.

ОSCAR моделирует контактную сеть с помощью метода конечных элементов, что дает возможность точно воспроизвести в трех измерениях все ее составляющие (контактный провод, несущий трос, фиксатор, струны и т.д.). Модели пантографа выполняются от самой простой (модель масса – пружина) до самой сложной (гибкие мультитела). Эти две системы сопряжены контактным модулем, который воспроизводит контакт между полозом пантографа и контактным проводом.

Программное обеспечение ОSCAR дает возможность:

– моделировать совокупность существующих контактных сетей (сеть переменного тока, рессорная или безрессорная, сеть постоянного тока);

– моделировать все типы пантографов;

– учитывать климатические условия (воздействие ветра, вызывающего колебания контактной сети, изменения температуры, вызывающие удлинения проводников и вариации механического натяжения);

– изучать воздействие участков с ограничением скорости движения поездов (мост – дорога, стрелочный переход, общий участок) или дефектов (чрезмерный износ, недостающая струна, стыковой зажим, дефект регулирования, блокирование подвески пантографа).

Благодаря программному обеспечению ОSCAR стало возможно наблюдать, как данная точка контактного провода перемещается в плоскости Y-Z при прохождении пантографа. Траектория этой точки оказалась эллипсоидальной, что подтвердило высокую взаимозависимость вертикальных и боковых перемещений, а также необходимость применения трехмерных моделей.

Программное обеспечение ОSCAR сертифицировано нотифицированным органом Сертифер на соответствие требованиям европейского стандарта EN 50318.

Электрические характеристики

Подразделение электрической тяги СНЦФ производит моделирование электрических характеристик стационарных установок электрической тяги (IFTE) для французских и иностранных железнодорожных сетей. Параметры таких установок определяются при помощи программного обеспечения ESMERALDA.

Данный инструмент, который постоянно совершенствуется по мере накопления опыта, был использован для определения параметров всей французской железнодорожной сети как обычных, так и высокоскоростных линий.

Определение параметров стационарных установок электрической тяги (IFTE) производится пошагово, начиная от электрической схемы, выстроенной с учетом возможностей сети высокого напряжения, обеспечивающей «перевозки для определения параметров», которые соответствуют периоду наибольшей напряженности. Как правило, оцениваются различные варианты электропитания.

Основные данные, необходимые для моделирования, относятся к следующим элементам:

– во-первых, линия (уклон, радиус кривизны, предел скорости для каждого типа поезда);

– во-вторых, пассажирские или грузовые вагоны (вес, длина, аэродинамические характеристики);

– в-третьих, единицы тяги (в частности, кривые тяги и торможения);

– в-четвертых, движение (сетка движения);

– в-пятых, характеристики IFTE:

– точки питания сети высокого напряжения (мощность короткого замыкания, уровень напряжения) и трансформаторы подстанций;

– система контактной сети (типы проводников и позиционирование);

– обратная цепь тока тяги (тип рельсов, проводимость почвы).

Применение данного программного обеспечения многообразно:

– во-первых, расчет параметров IFTE для заданного уровня перевозок;

– во-вторых, сравнительная характеристика различных вариантов питания;

– в-третьих, способность существующего оборудования отвечать новым требованиям, таким как:

– уменьшение интервалов между поездами;

– увеличение объема перевозимых грузов;

– увеличение скорости;

– возможность установки новых тяговых единиц;

– в-четвертых, определение рассогласования фаз в сети поставщика;

– в-пятых, оценка электромагнитного поля (с одновременным использованием программного обеспечения KASIMODO, чтобы определить параметры посторонних сетей – телефония, газ и др.);

– в-шестых, оценка условий перевозок при наличии нарушения питания;

– в-седьмых, определение гармоник, генерируемых в сети высокого напряжения;

– в-восьмых, определение нагрева проводников контактной сети (совместно с использованием программного обеспечения ERECA).

Контроль контактной сети

Чтобы минимизировать расходы и обеспечить техническое обслуживание, контролируя оборудование контактной сети и поездов, осуществляющих движение на ВСМ, а также на обычной линии, РФФ устанавливает на линиях разработанный и усовершенствованный подразделением электрической тяги СНЦФ пункт автоматических измерений контактных сетей (PMCA), известный под названием CATIRIS «глаз вашей контактной сети» (зарегистрированный товарный знак).

Это оборудование измеряет поднятие контактного провода под воздействием пантографа во время движения поездов и производит сигналы тревоги, передаваемые в специальный центр контроля при превышении установленных порогов. Дополнительно также регистрируются скорость поезда и различные метеорологические параметры (скорость и направление ветра, данные гигрометрии).

С этой целью система измерения оборудована четырьмя электромагнитными педалями, расположенными на входе и на выходе зоны измерений, которые позволяют обнаруживать прохождение поездов метеорологическими датчиками, датчиками поднятия и будкой, где сгруппированы все приборы измерения и обработки.

Хранение данных позволяет выдавать результаты статистики по мере потребности в них. Различные замеры и сигналы тревоги передаются в центр контроля.

Такое оборудование дает возможность предупредить повреждения, вызываемые ошибками в регулировании пантографов, контактных лент, проверять соответствие поездов, которые входят в сеть. Оно также может способствовать совершенствованию и сертификации нового транспортного оборудования.

CATIRIS является единственной европейской измерительной системой, получившей сертификат, выданный в соответствии с Европейскими Директивами 2001/16/EC и 2008/57/EC. Сертификацию проводил немецкий орган Айзенбан-Сертификацион в соответствии с требованиями стандарта EN 50317 в отношении точности измерения и стандарта EN 50119, что касается его размещения на стационарных установках электрической тяги.

Система измерения CATIRIS уже используется на 12 объектах во Франции, а ее эффективность при проведении профилактического и текущего технического обслуживания способствует тому, что она устанавливается на новых французских ВСМ. По особой заявке (сертификация линии) могут также устанавливаться временные пункты.

Заключение

Оптимизационные подходы к системе контактной сети возникают при разработке концепции снижения конечных затрат. Но, памятуя о разных подходах к техническим и экономическим требованиям, не следует забывать и о приоритетном критерии безопасности.

Контактная сеть V350 STI является первой в мире конструкцией такого рода. Она используется также в Корее, Великобритании, Бельгии. Применяя накопленный опыт, можно сказать, что эту конструкцию легче всего обслуживать, так как она очень проста (отсутствие кабеля Y, крепление зажимами) и высокоэкономична. СНЦФ имеет возможность постоянно анализировать стоимость жизненного цикла своих разработок и находить оптимальное соотношение между стоимостью изделия и стоимостью его эксплуатации.

Подразделение электрической тяги СНЦФ применяет инновационный подход, опираясь на собственный опыт. Оно предлагает заказчикам особые и оптимизированные решения на всех этапах существования проекта ВСМ: от проектирования до эксплуатации, включая и аттестационные испытания оборудования.

© Евразия Вести VI 2014



VI 2014

Евразия Вести VI 2014

Скоростной транспорт - жизненная необходимость

Крупный инфраструктурный проект развития России

Экономические последствия развития ВСМ и транспортной инфраструктуры

ВСМ: от форума к реализации

Кадровое и научное обеспечение развития высокоскоростных магистралей

«Сименс» - сотрудничество с Московским университетом путей сообщения

Прогресс высоких скоростей

Автоведение: необходимый инструмент для скоростного и высокоскоростного движения

Дорога жизни высокоскоростного подвижного состава

Отечественные системы управления скоростным движением

Диагностика высокоскоростных магистралей

ЗАО «СНАГА»: здесь знают все об алюминотермитной сварке

Больше скорости российским поездам

«Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)»: высокоскоростное движение - реальность сегодняшнего дня

Немецкий опыт ВСМ: скорость на экспорт

Новейшие технологии для реализации скоростного и высокоскоростного движения

Знакомьтесь: Тальго

Российские перспективы Тальго

Магистрали инновационных прорывов

PDF-формат



 

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

Евразия Вести