Устранение наледи с токоведущих элементов тягового электроснабжения с помощью краски на основе графена
- Авторы: Евстифеева А.Н.1, Путько В.Ф.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный университет путей сообщения
- Выпуск: Том 1 (2023)
- Страницы: 379-380
- Раздел: Электроника и радиоэлектроника
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/409535
- ID: 409535
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Токоведущие элементы электрифицированных железных дорог являются важнейшим элементом. К ним предъявляются очень жесткие требования, поскольку эти элементы должны функционировать в любых погодных условиях, при всех заданных скоростях движения. Это один из немногих элементов железнодорожной инфраструктуры, который не имеет резерва. В зимнее время токоведущие элементы испытывают дополнительную нагрузку от гололедных отложений, низких температур и ветра. Проблема гололеда очень остро стояла с самого начала эксплуатации железных дорог [1].
Цели - устранение проблем на токоведущих элементах тягового электроснабжения, которые постоянно испытывают дополнительную нагрузку от гололедных отложений, низких температур и ветра, с помощью специальной водоотталкивающей краски на основе графена.
Методы. На сегодняшний день существует огромное количество гидрофобных красок, которые хорошо зарекомендовали себя в работе с широким диапазоном температур. Добавление графена позволит данной краске нагреваться и проводить электрический ток, тем самым предотвращая образование гололеда.
В зимнее время элементы тягового электроснабжения испытывают дополнительную нагрузку от гололедных отложений, низких температур и ветра [3].
Проблема гололеда очень остро стояла с самого начала эксплуатации железных дорог. Статистика отказов элементов тягового электроснабжения по железной дороге приведена на (рис. 1).
Рис. 1. Статистика отказов элементов тягового электроснабжения
Предлагаемая разработка предполагает нанесение специальной водоотталкивающей краски с добавлением графена на конструкции фиксаторов, жестких поперечин, устройства воздушных линий [2].
Метод состоит из следующих этапов.
- Нанесение слоя полиметилметакрилата (ПММА) (акриловая смола, синтетический виниловый полимер на основе метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик) на поверхность графена центрифугованием с образованием промежуточного слоя ПММА/графен/Cu.
- Растворение медной фольги с помощью травителя (1 М FeCl3).
- Нанесение ПММА/графена на целевую металлическую поверхность с последующей сушкой.
- Растворение ПММА ацетоном, что приводит к образованию чистого графенового покрытия на целевой металлической поверхности [4].
Результаты. Предложен новый метод нанесения специальной водоотталкивающей краски на основе графена для устранения проблем наледи на токоведущих элементах тягового электроснабжения.
Выводы. Проанализировав все проблемы и актуальность данного предложения, можно сделать вывод, что прокрывая контактную сеть графеновой краской, мы сможем избавиться от природных воздействий, также устраним коррозию на конструкциях фиксаторов, жестких поперечин и устройствах воздушных линий.
Планом планово-предупредительного ремонта железных дорог предусмотрено окрашивание ригеля жесткой поперечины каждые 4–6 лет в зависимости от коррозионного состояния.
Таким образом, на протяжении нескольких лет представляется возможным окрасить специальной водоотталкивающей краской с графеном все жесткие поперечины.
Также предлагается окрашивание фиксаторов контактной сети.
Окрашивание проводов представляет собой сложный технологический процесс, однако при монтаже контактных подвесок и проводов воздушных линий не составит сложности установка резервуара с краской, через который будут проходить провода при раскатке [5].
Ключевые слова
Полный текст
Обоснование. Токоведущие элементы электрифицированных железных дорог являются важнейшим элементом. К ним предъявляются очень жесткие требования, поскольку эти элементы должны функционировать в любых погодных условиях, при всех заданных скоростях движения. Это один из немногих элементов железнодорожной инфраструктуры, который не имеет резерва. В зимнее время токоведущие элементы испытывают дополнительную нагрузку от гололедных отложений, низких температур и ветра. Проблема гололеда очень остро стояла с самого начала эксплуатации железных дорог [1].
Цели - устранение проблем на токоведущих элементах тягового электроснабжения, которые постоянно испытывают дополнительную нагрузку от гололедных отложений, низких температур и ветра, с помощью специальной водоотталкивающей краски на основе графена.
Методы. На сегодняшний день существует огромное количество гидрофобных красок, которые хорошо зарекомендовали себя в работе с широким диапазоном температур. Добавление графена позволит данной краске нагреваться и проводить электрический ток, тем самым предотвращая образование гололеда.
В зимнее время элементы тягового электроснабжения испытывают дополнительную нагрузку от гололедных отложений, низких температур и ветра [3].
Проблема гололеда очень остро стояла с самого начала эксплуатации железных дорог. Статистика отказов элементов тягового электроснабжения по железной дороге приведена на (рис. 1).
Рис. 1. Статистика отказов элементов тягового электроснабжения
Предлагаемая разработка предполагает нанесение специальной водоотталкивающей краски с добавлением графена на конструкции фиксаторов, жестких поперечин, устройства воздушных линий [2].
Метод состоит из следующих этапов.
- Нанесение слоя полиметилметакрилата (ПММА) (акриловая смола, синтетический виниловый полимер на основе метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик) на поверхность графена центрифугованием с образованием промежуточного слоя ПММА/графен/Cu.
- Растворение медной фольги с помощью травителя (1 М FeCl3).
- Нанесение ПММА/графена на целевую металлическую поверхность с последующей сушкой.
- Растворение ПММА ацетоном, что приводит к образованию чистого графенового покрытия на целевой металлической поверхности [4].
Результаты. Предложен новый метод нанесения специальной водоотталкивающей краски на основе графена для устранения проблем наледи на токоведущих элементах тягового электроснабжения.
Выводы. Проанализировав все проблемы и актуальность данного предложения, можно сделать вывод, что прокрывая контактную сеть графеновой краской, мы сможем избавиться от природных воздействий, также устраним коррозию на конструкциях фиксаторов, жестких поперечин и устройствах воздушных линий.
Планом планово-предупредительного ремонта железных дорог предусмотрено окрашивание ригеля жесткой поперечины каждые 4–6 лет в зависимости от коррозионного состояния.
Таким образом, на протяжении нескольких лет представляется возможным окрасить специальной водоотталкивающей краской с графеном все жесткие поперечины.
Также предлагается окрашивание фиксаторов контактной сети.
Окрашивание проводов представляет собой сложный технологический процесс, однако при монтаже контактных подвесок и проводов воздушных линий не составит сложности установка резервуара с краской, через который будут проходить провода при раскатке [5].
Об авторах
Анастасия Николаевна Евстифеева
Самарский государственный университет путей сообщения
Автор, ответственный за переписку.
Email: nastyaevstifeeva6@gmail.com
Валерий Федорович Путько
Самарский государственный университет путей сообщения
Email: vputko@samiit.ru
Список литературы
- Гейм А.К. Случайные блуждания: непредсказуемый путь к графену // УФН. 2011. Т. 181. С. 1284–1298.
- Осипов В.А., Соловьев Г.Е., Гороховский Е.В., Капкаев А.А. Проблемы электротермической деградации волоконно-оптических линий связи и перспективные направления их решения. 2013. С. 103–192. Доступ по: http://ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_76_Osipov.pdf_1539.pdf
- Беляев И.А., Вологин В.А. Взаимодействие токоприемников и контактной сети. Москва: Транспорт, 1983. 192 с.
- Панасенко М.В., Брыкин Д.А. Обзор используемых устройств обнаружения отложений для систем мониторинга воздушных линий электропередачи // Воздушные линии. 2012. № 3. С. 79–82.
- Марквард К.Г. Контактная сеть: учебник для вузов железно-дорожного транспорта. Москва: Транспорт, 1994. 335 с.
Дополнительные файлы
