Инновационные транспортные системы и технологии

Развитие высокоскоростного пассажирского сообщения связано с ростом мощности систем тягового электроснабжения и тягового электропривода подвижного состава, при этом увеличивается напряженность электрических и магнитных полей и их влияние на пассажиров, обслуживающий персонал, прочее оборудование, системы автоматики и связи. По этой причине оценка электромагнитной обстановки вблизи трасс высокоскоростного сообщения и внутри кузова подвижного состава в зонах размещения пассажиров, персонала и оборудования, а также задача обеспечения электромагнитной совместимости оборудования становятся актуальными проблемами, которые необходимо решать на этапе принятия технических решений и проектирования высокоскоростных транспортных систем.

В статье приведены значения предельно допустимых уровней электромагнитных полей, установленные отечественными и зарубежными нормативными документами, а также представлены значения напряженности электрических и магнитных полей систем тягового электроснабжения и бортового силового электрооборудования высокоскоростного подвижного состава железных дорог и магнитолевитационного транспорта, рассмотрены способы обеспечения электромагнитной безопасности и совместимости указанных систем и оборудования.

Обоснование. Одним из основных путей повышения эффективности работы железнодорожного транспорта является повышение скорости движения. При увеличении скорости сокращаются расходы на оплату труда персонала, уменьшается время оборота, за счет чего растут доходы. В области пассажирских перевозок наибольшую эффективность имеют высокоскоростные железные дороги, которые в России принято называть высокоскоростные магистрали (ВСМ). В последние 60 лет сеть ВСМ активно развивается в различных странах мира, что позволяет анализировать статистические данные об их строительстве и эксплуатации.

Цель. Выявить закономерности развития ВСМ, которые позволят оптимизировать технические решения в области высокоскоростного движения как при сооружении первой в России ВСМ Санкт-Петербург – Москва, а также при дальнейшем развитии сети ВСМ в России.

Материалы и методы. Статистика Международного союза железных дорог (МСЖД), Статистика национальных железнодорожных компаний. Математические методы – Метод наименьших квадратов, Метод ковариации, Метод корреляции Пирсона

Результат. Получено математическое описание роста протяженности ВСМ на примере Японии.

Заключение. Результат можно использовать для оценки развития ВСМ в различных странах мира.

Обоснование. Повышение качества и надежности элементов канализации и транспорта электроэнергии в системах электроснабжения.

Цель. Разработка методики прогнозирования процессов, протекающих в системах изоляции кабельных конструкций на основе современных электроизоляционных материалов с учетом влияния определяющих параметров внешней среды в условиях ограниченного доступа.

Материалы и методы. Исследование процессов деструкции элементов изоляции основывается на законах кинетики химических реакций. Анализ и систематизация результатов, полученных с использованием теории надежности и математической статистики, реализованы методами математического, имитационного и физического моделирования.

Результаты. Получены аппроксимирующие зависимости, устанавливающие связь между критериями отказа систем изоляции и основными проектными параметрами. Проведена верификация и доказана применимость предложенного подхода для прогнозирования работоспособности удаленных изоляционных систем на основе информации, получаемой при поставке кабельных изделий.

Заключение. Предложенная методика позволяет определять эксплуатационную надежность изоляции на стадии проектирования и изготовления кабельной конструкции с учетом качества изоляции в состоянии поставки, устойчивости к технологическим воздействиям и конструктивным параметрам труднодоступных или удаленных объектов электроэнергетики.

Цель. В статье рассматриваются технологические особенности утилизации холода сжиженного природного газа (СПГ) от топливной системы автономного рефрижераторного контейнера (рефконтейнера). Оценить эффективность использования холода от СПГ.

Материалы и методы. Для достижения поставленной цели проведена оценка холодильного потенциала от регазификации запаса СПГ и выполнен теплотехнический расчет холодильной установки.

Результаты. Описана каскадная холодильная установка с контурами СПГ и диоксидом углерода. Представлена оценка предполагаемого эффекта использования холода при регазификации СПГ в системе холодоснабжения рефрижератора.

Заключение. Полученные результаты позволяют оценить эффективность использования холодильного потенциала СПГ для транспортных рефрижераторных систем.

Цель. Определение условий проявления стабилизирующих свойств трехфазного трансформатора принципиально новой конструкции и определение величины отклонения выходного напряжения трансформатора при токовых перегрузках.

Материалы и методы. Выполнен электромагнитный расчет трехфазного трансформатора со стабилизирующими свойствами в программе ELCUT, проведен анализ процессов в трансформаторе с помощью схемы замещения его магнитной цепи.

Результаты. При изменении номинального значения тока вторичной обмотки на 20% выходное напряжение изменилось только на 0,14%.

Заключение. Назрела необходимость в комплексной оценке электродинамической и термической стойкости трехфазного трансформатора со стабилизирующими свойствами в переходных процессах.

Обоснование. Рассматривается однофазный мостовой автономный инвертор напряжения, работающий на активно-индуктивную нагрузку. Напряжение нагрузки формируется за счет коммутации ключевых элементов схемы, форма тока определяется параметрами нагрузки и характеризуется спектром высших гармонических составляющих. В практических расчетах зачастую интерес представляет действующее значение тока нагрузки инвертора, имеющего несинусоидальную форму, определение которого сопряжено с известными вычислительными трудностями.

Цель. Разработка способа вычисления действующего значения тока нагрузки автономного инвертора напряжения, не требующего разложения кривой тока в гармонический ряд и последующего его суммирования.

Методы. Для нахождения действующего значения тока нагрузки инвертора использована теория вычетов.

Результаты. Расчет тока нагрузки автономного инвертора с помощью выражений, полученных с использованием теории вычетов, позволяет сократить объем вычислительной работы и обеспечивает высокую точность результата, что подтверждается экспериментальными исследованиями.

Цель. Определение оптимальной конфигурации магнитного поля, обеспечивающей масштабируемость и высокие нагрузочные характеристики опорного ВТСП подшипника

Материалы и методы. Численный анализ ВТСП подшипников выполнен в среде моделирования Comsol Multiphysics.

Результаты. Получены распределения магнитного поля для различных конфигураций магнитных сборок ВТСП подшипника, рассмотрены кольцевой магнит, кубические магниты и секториальные постоянные магниты. Для различных геометрий ВТСП подшипников получены вертикальные и латеральные нагрузочные кривые.

Заключение. Установлено, что для достижения наиболее высокой стабильности и несущей способности сверхпроводящего подшипника при сохранении возможности масштабирования оптимальным является использование секториальных постоянных магнитов с магнитопроводом.