Совершенствование и разработка систем электроснабжения устройств СЦБ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Совершенствование и разработка систем электроснабжения устройств СЦБ

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация

кандидата технических наук

Набойченко Игорь Олегович

Екатеринбург - 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС)

Научный руководитель: Доктор технических наук Аржанников Борис Алексеевич

Официальные оппоненты Доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ Бурков Анатолий Трофимович

Кандидат технических наук, доцент Лабунский Леонид Сергеевич

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения»

Защита диссертации состоится 19 декабря 2008 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС) по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283. Тел. (343) 358-55-10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан ___ _________ 2008 г.

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью организации, просим направлять в адрес Ученого совета университета.

Ученый секретарь диссертационного совета Асадченко В.Р.

электроснабжение блокировка рельсовый цепь

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Одной из основных задач, стоящих перед станционными и перегонными устройствами и системами сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) является снижение числа отказов и улучшение условий безопасности движения поездов. В наибольшей степени критичность и важность достоверного решения этих вопросов возросла за последнее время в связи с происходящим внедрением в устройства СЦБ цифровой и микропроцессорной техники, что повлекло за собой усложнение применяемой аппаратуры и увеличение объема решаемых функциональных задач.

На фоне успешного решения этих проблем бтльшая часть эксплуатируемых систем электроснабжения устройств СЦБ далека от совершенства. Принципы построения этих систем, практическая реализация и используемая в них аппаратура не изменялись на протяжении нескольких десятилетий прошлого века. Причем, можно утверждать, что на протяжении этого времени системы электроснабжения далеко не всегда удовлетворяли требованиям, предъявляемым устройствами СЦБ, что вызывало задержки поездов, а в некоторых случаях и ухудшение условий безопасности движения. Усложнение устройств СЦБ и применение новой элементной базы в значительной степени обострило проблемы влияния электроснабжения устройств СЦБ, воздействующих на их функционирование и обусловливающих, в некоторых случаях, появление отказов аппаратуры. Это относится, в первую очередь, к параметрам питающих напряжений электронной аппаратуры, которая пришла на смену релейной, менее критичной к отклонениям и колебаниям напряжения питания и его кратковременным исчезновениям.

Изложенное свидетельствует об актуальности работ, направленных на устранение недостатков существующих систем электроснабжения устройств СЦБ, что и определило научную и практическую направленность диссертационной работы. Следовательно, практической целью диссертационной работы является обеспечение основного параметра качества электроэнергии - не превышение допустимых устойчивых отклонений напряжения питания систем электроснабжения устройств СЦБ и разработка технических средств, обеспечивающих заданные параметры питающего напряжения, которые должны реализовывать бесперебойную работу станционных и перегонных устройств СЦБ с безусловным выполнением требований безопасности движения поездов.

Целью диссертационной работы является исследование систем электроснабжения устройств СЦБ и разработка новых систем и аппаратных средств с целью совершенствования их технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

В диссертационной работе поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Анализ работы существующих систем электроснабжения устройств СЦБ и их характеристик, влияющих на функционирование рельсовых цепей и аппаратуры преобразования информации.

2. Разработка математической модели системы электроснабжения устройств СЦБ и получение расчетных уравнений для определения параметров входящих в систему функциональных узлов.

3. Исследование и разработка методов улучшения характеристик систем электроснабжения на основе новых технических решений с повышенной защитой от импульсных перенапряжений и лучшими характеристиками по параметрам напряжения питания устройств СЦБ.

4. Технико-экономический анализ систем электроснабжения и внедрение предложенных системных и схемотехнических решений на сети дорог.

Методы исследования. Для решения поставленных задач с целью исследования процессов передачи электрической энергии в линиях электропередачи и в аппаратуре электроснабжения использовались классические методы теории электрических цепей переменного тока, включая исследование волновых процессов распространения импульсов тока в линиях. При определении параметров систем электроснабжения использовался метод зеркальных отображений. Для исследования и при разработке электронных схем применялось представление полупроводниковых приборов в виде линейных и нелинейных электрических моделей и эквивалентных схем, основанных на использовании метода заряда в транзисторах, диодах и тиристорах. В некоторых случаях нелинейные свойства полупроводниковых приборов представлялись в виде аппроксимации вольтамперных характеристик кусочно-линейными функциями. Для повышения точности анализа и вычислений применялись современные методы вычислительной техники и прикладного математического обеспечения в среде Mathcad.

Научная новизна работы определяется следующими полученными результатами:

1. Разработаны и научно обоснованы методы анализа процессов, происходящих в системах электроснабжения устройств СЦБ, включающие в себя:

* исследование влияния параметров систем электроснабжения на функционирование устройств СЦБ;

* разработку математической модели систем электроснабжения устройств СЦБ, позволяющей рассчитать требования к параметрам устройств регулирования напряжения;

* исследование и разработка методов улучшения параметров напряжения систем электроснабжения устройств СЦБ.

2. Предложена и научно обоснована методика определения технико-экономических показателей систем электроснабжения устройство СЦБ.

Практическая ценность работы.

1. Предложены и разработаны принципы улучшения характеристик систем электроснабжения устройств СЦБ, которые применимы и используются на сети дорог РФ.

2. Предложены и разработаны новые принципы реализации систем электроснабжения устройств СЦБ, включая защиту аппаратуры от перенапряжений.

3. Результаты научно-технических исследований позволили создать новые структурные технические решения и аппаратуру, что позволяет повысить надежность работы устройств СЦБ и улучшить технико-экономические показатели.

Реализация результатов работы. Создан ряд трансформаторных подстанций с питанием от ЛЭП с напряжением 6; 10,5 и 27,5 кВ, а также преобразователей напряжения от контактной сети постоянного тока 2,4ч4,0 кВ в напряжение 220 В переменного тока частотой 50 Гц, эксплуатирующихся или проходящих испытания на сети дорог. Предложен новый принцип построения систем электроснабжения устройств СЦБ на участках железных дорог с электротягой постоянного тока, исключающий из состава оборудования: ячейки фидеров СЦБ на тяговых подстанциях, линию ВЛ СЦБ и силовое оборудование сигнальных точек (разрядники, разъединители-предохраните-ли, трансформаторы).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: Международный симпозиум: Электрификация и развитие железнодорожного транспорта. Традиции, современность, перспективы (СПб: МПС РФ, 2001); Межвузовская НТК: Фундаментные и прикладные исследования - транспорту (Екатеринбург: УрГАПС, 1996); Всероссийская научно-техническая конференция «Транспорт , наука, бизнес: проблемы и стратегия развития» (Екатеринбург: УрГУПС, 2008); а также доклады на заседании кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» УрГУПС (2006, 2007 г.г.) и на техсовете службы электрификации и электроснабжения Управления Свердловской железной дороги (2006, 2007 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 статей, включая 2 статьи в журналах «Железнодорожный транспорт» и «Транспорт Урала», включенных в Перечень ВАК РФ, а также получены 3 патента Российской Федерации на изобретения и один патент на полезную модель.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и списка литературы (150 наименований). Текст диссертации содержит ____ страниц, включая ___ рисунков на ___ страницах.

Содержание работы

Введение посвящено краткому описанию современного состояния железнодорожного транспорта и месту, которое занимают системы электроснабжения станционных и перегонных устройств СЦБ. Показано, что от функционирования систем электроснабжения существенно зависят основные эксплуатационные показатели участков дорог.

В первом разделе диссертации рассмотрено историческое развитие науки и практики и современное состояние систем электроснабжения устройств СЦБ. Значительный вклад в развитие науки и практики систем электроснабжения и электропитания устройств СЦБ внес большой коллектив отечественных ученых и инженеров, среди которых можно отметить: Л.А.Германа, А.Ф.Михайлова, Л.А.Частоедова, В.Е.Тюрморезова, А.Б.Фельд-мана, Д.А.Когана, Б.А.Аржанникова, Б.С.Сергеева, А.Т.Буркова, А.В.Котель-никова, Е.П.Фигурнова, Н.С.Бочева, Л.С.Лабунского, В.Р.Дмитриева, А.В. Наумова, И.Г.Евсеева, В.А.Манухова и др. На основе анализа производственно-хозяйственной деятельности Свердловской ж.д. показано, что процентное отношение количества отказов аппаратуры СЦБ по вине службы электрификации и электроснабжения за последние годы составляет 5-6% от общего числа отказов. Внедрение новой электронной аппаратуры на железнодорожном транспорте, что в наиболее значительной степени относится к системам СЦБ и информатики, обострило требования к качеству питающих напряжений, поставщиками которых являются системы электроснабжения. Однако, существующие системы электроснабжения далеко не всегда удовлетворяют современным требованиям. Например, обследование Свердловской и Южно-Уральской железных дорог показало, что величины переменного напряжения U_п = 220 В на вводных клеммах релейных шкафов СЦБ различных сигнальных точек лежат в пределах от 160 до 260 В вместо допустимого диапазона возможных изменений: U_п = 198-231 В. Отмечено, что практическая реализация выполнения требуемых норм по напряжению потребует значительных финансовых вложений. Современные электронные устройства СЦБ обладают определенной спецификой электропотребления, которые определяют необходимость принятия соответствующих мер в системах электроснабжения. Показано, что различные функциональные узлы аппаратуры СЦБ обладают различной степенью критичности к отклонениям величины питающего напряжения U_п = 220 В как в большую, так и в меньшую сторону.

Изложенное показывает актуальность и важность проблемы электроснабжения устройств СЦБ, решение которой способствует снижению числа отказов устройств СЦБ и, в соответствии с этим, определит снижение задержек поездов, что улучшит эксплуатационные показатели участков дорог.

Определена типовая схема системы электроснабжения устройств СЦБ железнодорожного транспорта, которая служит объектом исследования диссертационной работы (рис. 1).



Рисунок 1. Типовая схема системы электроснабжения устройств СЦБ

Целью исследования является решение научных и практических задач, которые показаны на структурной схеме рис. 2.

Во втором разделе выполнено исследование вопросов надежности работы различных функциональных узлов аппаратуры СЦБ с точки зрения определения влияния изменений параметров переменного питающего напряжения U_п = 220 В.

На основе проведенного анализа функционирования рельсовых цепей (РЦ) определено, что последствия выхода за пределы допустимых норм напряжения питания U_п = 220 В для нормального и шунтового режимов РЦ радикально различны. Обобщенное функциональное выражение, определяющее зависимость между напряжением на путевом реле (ПР) U_р рельсовой цепи и напряжением U_п, имеет вид

U_р = W_РЦU_п ,

где W_РЦ - обобщенная функция РЦ, в которую входит все многообразие параметров рельсового четырехполюсника и аппаратуры питающего и релейного концов РЦ, определяющих характеристики передачи энергии сигнального тока от источника U_п на путевое реле. Очевидно, что в процессе работы РЦ эта функция будет принимать два соответствующих значения: и , значения которых зависят от местоположения поезда по длине РЦ и ее конкретных характеристик.

Графическое представление областей работоспособности РЦ, показанное введенной обобщенной функцией W_РЦ, изображено на рис. 3, где обозначения графика соответствуют: U_{р пр} и U_{р отп} - напряжения притяжения и отпускания путевого реле рельсовой цепи соответственно. Здесь заштрихованная площадь графика отображает область надежного функционирования РЦ в шунтовом и нормальном режимах работы, которая обеспечивает требования безопасности движения (предотвращение ложной свободности участка пути) и исключение ложной занятости РЦ (предотвращение задержек поездов).

Рисунок 3. Условное изображение области работоспособности РЦ при изменении значений обобщенной функции W_РЦ и напряжения U_п

Если напряжение U_п уменьшается и рабочая точка выходит за пределы заштрихованной области, что будет соответствовать значениям напряжения на ПР: U_р U_{р пр}, то это приведет к ложной занятости РЦ. При увеличении напряжения U_п и выходе рабочей точки за пределы заштрихованной области будем иметь величину напряжения на ПР, равную U_р U_{р отп}, что равносильно появлению ложной свободности РЦ. Аналогично можно рассмотреть влияние других параметров РЦ, например, сопротивления балласта R_б. Практика показала, что наиболее действенным и практически реализуемым средством расширения области работоспособности РЦ является стабилизация напряжения U_п питания аппаратуры устройств СЦБ.

Другими функциональными узлами устройств СЦБ являются приборы преобразования информации, к которым относятся различные релейные и электронные, в том числе и логические схемы, а также лампы накаливания светофоров. Анализ показал, что надежность их работы по различному реагирует на изменения напряжения U_п. Определено, что, как и для РЦ, наиболее радикальным средством снижения числа отказов существующих приборов преобразования информации является также стабилизация напряжения питания U_п.В третьем разделе выполнено исследование причин отклонения напряжения питания устройств СЦБ, поставщиками которого являются исследуемые системы электроснабжения.

Предложена и научно обоснована функционально полная эквивалентная схема системы электроснабжения (рис. 4) и определены активные, индуктивные и емкостные составляющие полных сопротивлений ВЛ СЦБ. Проведен анализ токораспределения системы в режиме нормальной работы и получен комплекс уравнений для нахождения токов, протекающих через элементы схемы.

Показано, что ток нагрузки каждого из трансформаторов систем электроснабжения протекает по одной фазе всех участков ВЛ СЦБ до i-го трансформатора и возвращается по другой фазе через те же участки. Этот ток находится из уравнения:

Выполнено исследование работы системы электроснабжения в аномальных режимах, а именно при различных практически имеющих место типах замыканий и обрывах фаз в ВЛ СЦБ. Определены наиболее критичные ситуации, которые могут привести к потере работоспособности устройств СЦБ и предложены способы повышения надежности функционирования систем электроснабжения. В частности определено, что при коротком замыкании любой фазы на землю ток этой фазы увеличивается в три раза по сравнению в нормальным режимом работы ВЛ:

Рисунок 4. Эквивалентная схема системы электроснабжения устройств СЦБ

Проведено исследование внешних характеристик трансформаторов питания сигнальных точек СЦБ, которое показало, что во многих практических случаях внешние характеристики трансформаторов не удовлетворяют требуемым показателям. Это определяет необходимость введения в системы электроснабжения дополнительных аппаратных средств, необходимых для стабилизации напряжения U_п. Найдены предельные значения напряжений ВЛ СЦБ, при наличии которых устройства стабилизации должны обеспечивать надежное функционирование аппаратуры СЦБ.

В четвертом разделе рассмотрены вопросы исследования и разработки методов улучшения характеристик систем электроснабжения устройств СЦБ.

Проанализированы существующие и принципиально возможные способы реализации схем стабилизации напряжения питания устройств СЦБ.

Первой попыткой стабилизации выходного напряжения U₂ системы электроснабжения была разработка трансформаторной подстанции КТПОЛ-1,25, которая в достаточно широких масштабах эксплуатируется на сети дорог. В этой схеме используется дискретный двухпозиционный метод стабилизации напряжения U₂ с переключением вторичных обмоток трансформатора подстанции. Величина выходного напряжения подстанции определяется выражением:

,

а диаграмма переключений этого устройства стабилизации имеет вид рис. 5.



Рисунок 5. Диаграмма переключений двухпозиционного дискретного стабилизатора

Здесь обозначения соответствуют: I₂ и I_2н - реальный и номинальный токи нагрузки подстанции; w₁, w₂ и w_2р - число витков первичной, вторичной и регулировочной обмоток трансформатора, которым соответствуют отпайки а1 и а5 вторичной обмотки; ц, U₁, U_к и Р_к - соответствующие параметры нагрузки, ВЛ СЦБ и трансформаторной подстанции.

Анализ реальных величин напряжений, приведенный в Разд. 1, показал, что двухпозиционный метод переключения обмоток трансформатора не всегда обеспечивает требуемой стабильности напряжения питания устройств СЦБ. Поэтому предложен дискретный трехпозиционный метод переключения выходных обмоток трансформатора, диаграмма переключений которого показана на рис. 6. Этот метод расширяет диапазон допустимых напряжений U₁ ВЛ СЦБ и позволяет улучшить качество напряжения питания устройств СЦБ.



Рисунок 6. Диаграмма переключений трехпозиционного дискретного стабилизатора

Анализ показал, что, несмотря на очевидные преимущества трехпозиционного метода по отношению к двухпозиционному, оба они обладают недостатками, которые заключаются в ступенчатом характере изменения напряжения на входе устройств СЦБ.

Исследования показали, что от этих недостатков свободны устройства стабилизации с непрерывными методами регулирования, когда в силовой цепи отсутствуют дискретные переключающие элементы, например, типа тиристоров.

Для рассматриваемого практического использования применимы два варианта аппаратной реализации подобных стабилизаторов (рис. 7), где в импульсных преобразователях напряжения (ИПН) и в нерегулируемых (Нерег. Инв.) или регулируемых (Рег. Инв.) инверторах применяются высокочастотные (f_пр = 40-80 кГц) импульсные методы преобразования электрической энергии, которые позволяют снизить материалоемкость аппаратуры электропитания и повысить КПД по сравнению с ранее применявшимися, например, линейными, методами преобразования электрической энергии постоянного тока.

Рисунок 7. Варианты схем непрерывных стабилизаторов напряжения

Очевидно, что с точки зрения КПД (з) схема по рис. 7.б с энергетической точки зрения обладает преимуществом по отношению к схеме рис. 7.а, так как:

з_(а) = з_ВФз_ИПНз_{Нерег.Инв.},

з_(б) = з_ВФз_{Рег.Инв}

вследствие того, что во второй схеме отсутствует двойное силовое преобразование электрической энергии постоянного тока.

Показано, что законы импульсного регулирования выходного напряжения показанных импульсных преобразователей, а также регулируемых и нерегулируемых инверторов должны иметь следующий вид:

{t_и, t_п}_ИПН = {t_и, t_п}_{Рег. Инв} = var = f(),

{t_и, t_п}_{Нер.Инв.} = const.

Так как при практической реализации импульсных преобразователей и инверторов могут быть применены как транзисторы, так и тиристоры, то определены условия применимости тех или иных полупроводниковых приборов:

I_1мин >> или I_1мин >> ;

или ;)

или .

В настоящее время выполнено исследование процессов работы приведенных схем, определена элементная база, разработаны и изготовлены опытные образцы, которые проходят соответствующие стадии испытаний на предприятии-изготовителе.

Другим вариантом системного метода повышения надежности и увеличения технико-экономической эффективности систем электроснабжения устройств СЦБ является использование контактной сети постоянного тока для электропитания устройств СЦБ, что показано на схеме рис. 8. При этом за счет ликвидации ЛЭП СЦБ обеспечивается снижение капитальных вложений и уменьшение эксплуатационных расходов. Надежность подобной системы электроснабжения устройств СЦБ увеличивается за счет двойного резервирования напряжения питания сигнальной точки, что реализуется двумя раздельными секциями питания от контактной сети постоянного тока четного и нечетного пути (первая ступень резервирования) и от ЛЭП ПЭС (вторая ступень резервирования).



Рисунок 8. Структурная схема систем электроснабжения устройств СЦБ с электротягой на постоянном токе

Здесь блок контроля и стабилизации (БКС) электропитания сигнальной точки (СТ) может быть реализован с применением, как дискретного способа стабилизации напряжения, так и непрерывного. Импульсный преобразователь напряжения постоянного тока ИПНП преобразует напряжение контактной сети постоянного тока в диапазоне от 2400 до 4000 вольт в стабилизированное напряжение переменного тока 220 В частотой 50 Гц.

Для ИПНП проведено исследование наиболее оптимальных схемотехнических решений, изготовлен опытный образец и проводятся его испытания в эксплуатационных условиях.

Способом реализации беспрерывного электроснабжения устройств СЦБ является применение аккумуляторной батареи, которая существует на тяговой или трансформаторной подстанции. Ее напряжение используется для питания инвертора, выходное напряжение которого подается в ВЛ СЦБ. Время работы такого преобразователя составляет не более 1,5 с, то есть заведомо больше времени переключения питания сигнальных точек с основной ВЛ СЦБ на резервную ВЛ ПЭС. При этом снижение емкости аккумуляторной батареи будет несущественным - не более 2 А*ч.

Важным фактором обеспечения устойчивого и беспрерывного электроснабжения является вопрос защиты от перенапряжений, включая грозовые разряды. Выполнен анализ распространения импульсов перенапряжения, вызванных грозовыми разрядами и другими внутренними коммутационными импульсными воздействиями. На основе выполненного анализа распространения экстремальных электрических сигналов определены наиболее оптимальные направления защиты.

Рисунок 9. Усовершенствованная схема защиты от перенапряжений сигнальной точки СЦБ

Предложены практически реализуемые технические решения защиты аппаратуры сигнальных точек, расположенных в том числе на скалистых и вечномерзлых грунтах. Защита, схема которой приведена на рис. 9, предусматривает исключение из релейного шкафа сигнальной точки разрядников РВНШ-250 и соединение высоковольтного заземлителя подстанции КТПОЛ-1,25/10(6) со средней точкой дросселей-трансформаторов и далее - с рельсами > с дальним заземлителем.

Рисунок 10. Схема электроснабжения и заземления оборудования постов ЭЦ

Схема исключает попадание в аппаратуру релейного шкафа перенапряжения со стороны ВЛ СЦБ (ВЛ ПЭС) и со стороны контактной сети при пробое ОПН (рогового разрядника). Кроме того разработана схема заземления устройств электроснабжения и оборудования постов электрической сигнализации (рис. 10).

В пятом разделе проведено технико-экономическое исследование характеристик систем электроснабжения устройств СЦБ и показаны результаты внедрения выполненной диссертационной работы.

Технико-экономическая эффективность предложенных в данной работе и реализованных технических решений может быть выражена двумя основными составляющими. К первой из них следует отнести снижение задержек поездов, которые вызываются отказами в системах электроснабжения СЦБ. Ко второй составляющей относится уменьшение эксплуатационных расходов и сокращение времени устранения предотказных состояний аппаратуры и линий электроснабжения, временно не вызывающих задержек поездов. Эти составляющие являются экономическими категориями. К техническим категориям можно отнести бтльшие диагностические возможности новых систем и применение современных аппаратных средств электроники.

В диссертации выполнено исследование экономических показателей систем электроснабжения для трех вариантов: 1) для существующих систем; 2) для варианта замены существующих систем на новые; 3) для внедрения новых систем при строительстве новых участков дорог или оборудовании их устройствами ЭЦ и автоблокировки. Для каждого из вариантов имеются свои закономерности изменения и взаимодействия между капитальными вложениями (если они имеются), экономическими потерями и эксплуатационными расходами.

Показано, что функция погодовых экономических потерь имеет нелинейный вид. Их снижение достигается при увеличении эксплуатационных расходов, что практически не всегда и в достаточно полной степени может быть реализовано в дистанциях электроснабжения сети дорог.

Рассмотрены вопросы взаимосвязи между погодовыми эксплуатационными расходами (Э_У)₁ и экономическими потерями (П_год)₁, вызванными задержками поездов. Определено, что для определенной объективной оценки работы дистанций электроснабжения может быть использован относительный коэффициент, определяемый выражением:

.

Расчеты экономической эффективности показывают, что при замене старых систем электроснабжения на новые, срок их окупаемости составляет не более 1-1,5 года.

Рисунок 11. Распределение внедренных подстанций КТПОЛ по сети дорог

В настоящее время системы электроснабжения, реализованные по результатам выполненной научно-технической работы, внедрены на всех железных дорогах РФ ОАО «РЖД», что показано на гистограмме распределения рис. 11.

Заключение

В результате выполнения диссертационной работы установлены следующие основные закономерности, выносимые на защиту.

1. Установлено, что существующие системы электроснабжения обладают рядом недостатков, которые ухудшают основные эксплуатационно-технические и экономические показатели участков железных дорог.

2. Проведено исследование вопросов изменения величины переменного питающего напряжения на функционирование устройств СЦБ.

2.1. Определено, что сверхнормативные отклонения переменного напряжения 220 В питания устройств СЦБ могут вызывать не только ложную занятость рельсовых цепей, но и их ложную свободность.

2.2. Показано, что внедрение в устройства СЦБ современной электронной аппаратуры, включая вычислительную технику, ужесточает требования к стабильности питающих напряжений.

3. Разработана эквивалентная схема системы и найдены расчетные уравнения для определения параметров ВЛ СЦБ и входящих в систему устройств.

4. Проведено сравнение различных методов стабилизации переменного напряжения, использующегося для питания устройств СЦБ, а также системных способов повышения надежности работы анализируемых систем электроснабжения.

5. Выполнен анализ дискретного метода стабилизации напряжения и показано, что он обладает определенными ограничениями по возможностям регулирования напряжения питания устройств СЦБ.

6. Показано, что наиболее рациональным является использование непрерывных методов стабилизации переменного напряжения с применением высокочастотных импульсных преобразователей напряжения.

7. Проведен анализ возможных системных способов повышения надежности функционирования систем электроснабжения, основанный на использовании напряжения контактной сети постоянного тока, применении аккумуляторных батарей тяговых подстанций и предложены практические способы для их реализации.

8. Проведено исследование вопросов защиты устройств электроснабжения и аппаратуры СЦБ от грозовых перенапряжений, определены перспективные направления защиты и их практической реализации.

9. Выполнен анализ технико-экономической эффективности существующей и перспективных систем электроснабжения устройств СЦБ.

10. На основании анализа экономической эффективности систем электроснабжения устройств СЦБ предложено использование введенного коэффициента затрат, который позволит объективно оценивать эффективность работы дистанций электроснабжения.

11. Приведены данные о результатах изготовления и внедрения устройств электроснабжения, разработка которых выполнена на основе научно-технических исследований, приведенных в настоящей диссертационной работе.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах соискателя

1. Набойченко И.О. Совершенствование защиты от перенапряжений оборудования электроснабжения устройств СЦБ // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2008. - № 2. - С. 21-28.

2. Набойченко И.О. Анализ работы систем электроснабжения сигнальных точек СЦБ // Транспорт Урала. - 2006. - № 2(9). - С. 19-23. (Журнал входит в перечень ВАК РФ).

3. Набойченко И.О., Аржанников Б.А., Сергеев Б.С. Электроснабжение устройств автоматики, телемеханики и связи / Железнодорожный транспорт. - 2004. - № 6. - С. 48-49. (Журнал входит в перечень ВАК РФ).

4. Аржанников Б.А., Кулаков Б.С., Набойченко И.О. Ступенчатое тиристорное регулирование напряжения трансформаторов под нагрузкой // Совершенствование схем и устройств энергоснабжения транспорта и проектирование их конструкций / Сб. науч. тр. - Вып. 48 (131). - Екатеринбург: УрГУПС, 2005. - С. 27-35.

5. Аржанников Б.А., Набойченко И.О., Ушаков А.Г. Режимы работы трансформатора электропитания сигнальных точек СЦБ // Современные информационные технологии, электронные системы и приборы железнодорожного транспорта / Сб. науч. тр. - Вып. 36 (119). - Екатеринбург: УрГУПС, 2005. - С. 15-21.

6. Набойченко И.О., Аржанников Б.А., Сергеев Б.С. Повышение надежности электропитания сигнальных точек СЦБ // Современные информационные технологии, электронные системы и приборы железнодорожного транспорта / Сб. науч. тр. - Вып. 36 (119). - Екатеринбург: УрГУПС, 2005. - С. 97-102.

7. Аржанников Б.А., Набойченко И.О и др. Особенности схемы питания устройств автоблокировки // Повышение надежности работы устройств электроснабжения железных дорог / Сб. науч. тр. - Вып. 13 (95). - Екатеринбург: УрГУПС, 2002. - С. 61-64.

8. Аржанников Б.А., Набойченко И.О. и др. Повышение надежности электроснабжения сигнальных точек устройств СЦБ // Электрификация и развитие железнодорожного транспорта. Традиции, современность, перспективы / Тез. докл. Международного симпозиума. - СПб.: МПС РФ, 2001. - С. 47-48.

9. Аржанников Б.А., Набойченко И.О. и др. Резервирование питания линий СЦБ // Электрификация и развитие железнодорожного транспорта. Традиции, современность, перспективы / Тез. докл. Международного симпозиума. - СПб.: МПС РФ, 2001. - С. 50

10. Набойченко И.О., Вербицкий В.А. и др. Новый преобразователь для тяговых подстанций // Локомотив. - 1995. - № 3. - С. 38-40.

11. Аржанников Б.А., Набойченко И.О., Фролов Л.А. Блок контроля и управления электропитанием сигнальной точки СЦБ // Теория и практика железнодорожных и промышленных систем и приборов автоматики, информатик и связи / Межвуз. сб. научн. трудов. - Екатеринбург: УрГУПС. - Вып. 23 (105), 2003. -С. 8-14.

12. Патент РФ на изобретение № 2156020. Устройство для питания сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте / Б.А.Аржанников, И.О.Набойченко и др.

13. Патент РФ на изобретение № 2198456. Мачтовая трансформаторная подстанция / М.Б.Аржанников, И.О.Набойченко.

14. Патент РФ на изобретение № 2198444. Трансформатор / Б.А.Аржанников, И.О. Набойченко, А.Г. Ушаков.

15. Патент РФ на полезную модель № 42136. Система электроснабжения устройств сигнализации, централизации и блокировки железных дорог / Б.А.Аржанников, И.О.Набойченко и др.

Лицензия на издательскую деятельность ИД 03581 от 19.12.2000 г.

Подписано в печать ___.____.2008

Формат бумаги 69Ч84 1/16 Объем 1,5 п.л.

Заказ № ____ Тираж 100 экз.

_____________________________________________________________

Типография УрГУПС, 620034, г.Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66

Размещено на Allbest.ru

...