W pracy przedstawiono kolejny etap badań numerycznych, prowadzących do oceny wpływu przejazdu pociągu przez nierówność progową toru na dynamiczną interakcję pomiędzy pantografem a górną siecią jezdną kolejowej trakcji elektrycznej. Wcześniejsze badania wykazały, że nierówność progowa, występująca w torze kolejowym nie wpływa znacząco na drgania sieci trakcyjnej, ale zakres tych badań był ograniczony do analizy stanu przemieszczenia sieci oraz dynamicznych zmian siły nacisku stykowego. Celem tej pracy jest zbadanie, czy wyraźne obciążenie impulsowe pojazdu kolejowego, spowodowane przejazdem przez nierówność progową przenosi się w istotny sposób na przyspieszenia drgań sieci trakcyjnej i pantografu, chociaż nie jest widoczne w przebiegach czasowych przemieszczeń. W tym celu uzupełniono oryginalną, autorską metodę symulacji drgań układu sieć trakcyjna–pociąg–tor kolejowy o ścieżkę wyznaczania prędkości i przyspieszeń drgań. Przedstawiono główne założenia dwuetapowego algorytmu symulacyjnego oraz wyniki analizy numerycznej. Analizę przeprowadzono dla dwóch typów nierówności progowej, dwóch prędkości jazdy pociągu oraz dwóch wariantów zawieszenia pojazdu. Wyniki symulacji pokazały, że pionowy ruch podstawy pantografu, dzięki dobrze amortyzowanej konstrukcji odbieraka słabo przenosi się zarówno na drgania, jak i przyspieszenia drgań ślizgacza i przewodu jezdnego. Wykazano jednak, że przejazd pantografu powoduje drgania sieci o małych amplitudach w porównaniu z jej rozpiętością, ale drgania te zachodzą z dużymi przyspieszeniami, rosnącymi wraz z prędkością przejazdową. Jest to zjawisko niekorzystne w aspekcie zmęczenia materiału.
EN
The paper presents the next stage of numerical tests, leading to the assessment of the impact of train movement over the track threshold inequality on the dynamic interaction between the pantograph and the upper contact line of the electric traction. Previous studies have shown that the threshold unevenness that occurs in a railway track does not significantly affect the vibrations of the overhead contact line, but the scope of these tests was limited to analysing the state of network displacement and dynamic changes in contact force. The purpose of this work is to examine whether the clear impulse load of a railway vehicle, caused by passing through a threshold inequality, is significantly transferred to the acceleration of traction network and pantograph vibrations, although it is not visible in the time course of displacements. For this purpose, the original, proprietary method of vibration simulation of the traction network - train - railway track system was supplemented with a path for determining the speed and acceleration of vibrations. The main assumptions of the two-stage simulation algorithm and the results of numerical analysis are presented. The analysis was carried out for two types of threshold inequality, two train speeds and two vehicle suspension variants. The simulation results showed that the vertical movement of the pantograph base, due to the well-cushioned construction of the collector, is poorly transmitted to both vibration and acceleration of the slide and contact wire vibrations. However, it has been shown that the pantograph movement causes vibrations of the network with small amplitudes compared to its span, but these vibrations occur with high accelerations, increasing with the traveling speed. In the aspect of material fatigue it is an unfavorable phenomenon.
The system of supplying railway traction vehicles with electricity is carried out through direct contact of the contact wires with contact strips of the pantograph of the locomotive. Since 2011 in Poland, in accordance with the interoperability specification of the TSI LOC & PAS, the previously used copper contact strips have been prohibited and the use of carbon contact strips has been forced. Due to the lack of domestic solutions dedicated to railway contact lines powered with DC 3 kV, foreign solutions were adopted. In order for the contact strips to be used in Polish railway lines managed by PKP PLK S.A, they must meet a number of requirements regarding their operational properties. The first part of the article presents research on the new generation of carbon contact strips manufactured by Carbo-Graf in accordance with EN 50405:2006, which is specified in TSI LOC & PAS.
W artykule przedstawiono wybrane aspekty związane ze specyfiką stosowania specjalistycznego oprogramowania do analiz skomplikowanych układów pod względem geometrii jak również złożoności obliczeniowej. Jest to próba pokazania metodologii postępowania przy tego typu analizach. Do badań wzięto wysokoprądowy układ stykowy, który umieszczany jest w komorze próżniowej i służy do przełączania bardzo dużych prądów rzędu od kilkuset amperów do kilkudziesięciu kiloamperów.
EN
The article presents selected aspects related to the specific application of specialized software for the analysis of complex systems in terms of geometry as well as computational complexity.It is an attempt to show the methodology of dealing with this type of analysis. A high-current contact system, which is placed in a vacuum chamber, is used for testing and is used to switch very large currents in the order of several hundred amperes to several dozen kilo amperes.
W artykule opisano zagadnienia związane z ochroną sieci trakcyjnej 3 kV DC przed przepięciami pochodzącymi od wyładowań atmosferycznych i procesów komutacyjnych. Zwięźle uwidoczniono problemy wynikające z istnienia tych przepięć, ich źródeł i przedstawiono aktualny stan ochrony przed tymi przepięciami. Omówiono koncepcję ochrony przed przepięciami z wykorzystaniem warystorowych ograniczników przepięć. Zaprezentowano wyniki badań nowego systemu ochrony przed przepięciami.
EN
The article presents issue of determinating an optimal distance between varistors located on 3 kV DC catenary. Line attenuation as a function of distance has been determined during preliminary tests for the following measurement configurations: catenary network unloaded (open), catenary network charged by a value of resistance close to the value of wave impedance of the catenary network test section, catenary network charged by a low voltage varistor. The results allowed to estimate the optimal distance between the varistors and they were verified on the catenary network on Żmigród Test Ring using a surge generator with an amplitude of about 15 kV and varistors designed to work in rail-way enviroment. The methodology and results of these studies were presented and analyzed in this paper.
Transfer energii elektrycznej w sieci trakcyjnej kolejowej, realizowany jest poprzez bezpośredni kontakt ślizgowy nakładek stykowych z przewodami jezdnymi. Do 2011 r. w Polsce wykorzystywano płozy miedziane, które powodowały zbyt duże zużycie kosztownych przewodów jezdnych oraz uniemożliwiały wjazd taborów wyposażonych w ten typ nakładek stykowych na tereny państw Unii Europejskiej. W związku z tym, wprowadzono w Polsce obowiązek stosowania węglowych nakładek stykowych. Niestety z powodu braku dedykowanych nakładek do systemu zasilania sieci 3k\l'DC, zaadaptowano zagraniczne rozwiązania, które podczas użytkowania wykazują problemy eksploatacyjne, wynikające z trudnych warunków panujących w polskich sieciach trakcyjnych. Dlatego w ramach założonego konsorcjum AGH-CARBOGRAF, podjęto prace nad wytworzeniem nowej generacji nakładek stykowych, dedykowanych do taboru zasilanego prądem stałym o napięciu 3 k\l, które w pewnym stopniu ograniczą występowanie dotychczas odnotowanych usterek. W artykule przedstawiono opracowane wytyczne do projektowania nakładek stykowych, które są podstawą do podjęcia prac nad wytworzeniem nowych nakładek. Dodatkowo przedstawiono badania nad jednym z głównych elementów konstrukcyjnych, jakim jest aluminiowy profil nośny. Badania obejmowały analizę numeryczną metodą MES opracowanej geometrii na podstawie zdefiniowanych wytycznych.
EN
The electrical energy transfer in a traction power network takes place through direct sliding contact between a contact strip and an overhead contact line. Until 2011, Roland only utilized the copper contact strips that had been causing excessive wear of the overhead lines and moreover, the rolling stock equipped with those was prohibited from entering other European countries. It became a requirement to use carbon strips instead. Unfortunately, due to the lack of dedicated contact strips for railway catenary systems powered with 3 k\/ DC foreign solutions were incorporated, but they have shown frequent issues as had not been designed for difficult operating conditions in Polish traction power networks. A consortium AGH-CARBOGRAF was established to develop a new generation of contact strips dedicated for 3 kV powered rolling stock that would address the issue and reduce the number of malfunctions. This paper lays the foundation for designing and developing the new contact strips and presents the findings of the finite element analysis (FEA) of one of the key components - the aluminium structural profile.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono analizę dynamiki ruchu styków. Dokonano optymalizacji konstrukcji układu stykowego na przykładzie zestyku tulipanowego. Przedstawiono możliwości wykorzystania program SolidWorks do analizy dynamiki ruchu styków.
EN
This work presents an analysis of dynamics process for electric contacts, along with means to optimize constructions of this type (through an appropriate selection of their sizes and shape). Formulated are the final conclusions from the research carried out with the help of SolidWorks software.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zestyki aparatów elektrycznych należą do najbardziej obciążonych elementów torów prądowych. Powinny zatem być tak zaprojektowane, wykonane i eksploatowane, aby dopuszczalne ograniczenia na ich parametry techniczne, wynikające z odpowiednich przepisów i norm, nie były przekraczane.
EN
Contact assemblies of electric apparatuses belong to the most burdened elements of current circuits. They should be designed, made and exploited in order to acceptable restrictions to their technical parameters, resulting from adequate rules and standards, weren't crossed.
Zjawiska fizyczne zachodzące w wielkoprądowych układach stykowych łączników elektrycznych podczas załączania prądu w układach kompensacji mocy biernej, towarzyszące łukowi elektrycznemu, dynamice ruchu styków lub sczepianiu styków, są o wiele groźniejsze w skutkach niż zjawiska występujące w układach stykowych łączników zainstalowanych w innych układach elektroenergetycznych. Łączenie pojemności baterii kondensatorów wywołuje stany przejściowe w danym obwodzie, prowadzące do znacznych, szybkozmiennych przetężeń prądowych oraz przepięć, zarówno przy załączaniu, jak i przy wyłączaniu baterii kondensatorów. Wyłączaniu prądów pojemnościowych towarzyszą znaczne wartości chwilowe napięć międzystykowych łącznika, co może być przyczyną występowania pomiędzy stykami wyłącznika zapłonów ponownych późnych. Załączanie prądów pojemnościowych, ocena czasu trwania łuku elektrycznego podczas załączania oraz rola łączeń synchronizowanych w procesie załączania prądów w układach kompensacji mocy biernej są przedmiotem artykułu.
EN
The issues concerning the topics of this work refer in particular to high current contact systems and physical phenomena occurring in them during enclosing current in a reactive compensation system. The physical phenomena occurring in this kind of contact systems, such as electric arc, dynamics of contact, welding, are considerably more dangerous in their effects than in other contact systems installed in electric power systems. A switching capacity capacitor causes transients in the circuit, leading to large, fast-changing overcurrents and overvoltages, both during switching on and off the capacitor bank. Switching off capacitive currents, with significant value momentary voltages between contacts of the switch, can cause delayed ignition between the contacts of a switch. Switching capacitive currents, the assessment of the duration of the electric arc, and the role of controlled switching of currents in reactive power compensation systems are the subjects of the article.
Kolejowa sieć trakcyjna narażona jest na działanie przepięć pochodzenia zewnętrznego (wyładowania atmosferyczne) i wewnętrznego (przepięcia komutacyjne). Artykuł przedstawia koncepcję zastosowania warystorowych ograniczników przepięć do ochrony sieci trakcyjnej.
Przeprowadzono badanie czynników określających wielkość strat mocy w sieci trakcyjnej. Następnie określono zależności pomiędzy wielkością strat mocy w sieci trakcyjnej a liczbą pociągów i ich dyslokacją na odcinkach międzypodstacyjnych.
Przedstawiono wyniki badań łączeniowych dwóch rodzajów styków generujących osiowe i promieniowe pole magnetyczne w komorze próżniowej wyłącznika.
EN
The paper presents research results of switching capacity of two types of contacts generating axial and radial magnetic field at vacuum chamber of circuit breaker.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zamieszczono wyniki badań łączeniowych styków generujących osiowe i promieniowe pole magnetyczne. Badania wyładowania łukowego w procesie wyłączania prądu przemiennego od 2 kA do 16 kA wykonano w rozbieralnej komorze próżniowej. Zdjęcia łuku poddano obróbce numerycznej w celu uwidocznienia rozkładu stóp łuku na powierzchni nakładek stykowych. Wyniki badań są wykorzystywane przy opracowywaniu komór próżniowych na napięcie znamionowe 7.2 kV i prąd znamionowy 630 A i 1250 A.
EN
The article describes the tests of the switching contacts which generate axial and radial magnetic field. Studies of the arc discharge in the AC from 2 kA to 16 kA were performed in a demountable vacuum chamber. Photos of the arc were processed for visualization of the numerical distribution of the foot arc on the contact strips surface. The results are used in the development of vacuum interrupters at 7.2 kV rated voltage and rated current 630 A and 1250A.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Niemieckie i szwajcarskie rozwiązania zastępujące w tunelach kolejowych i na stacjach podziemnych tradycyjną łańcuchową sieć trakcyjną tzw. prądową szyną jezdną mocowaną do stropu lub do ścian tunelu. Przykładowe parametry takiej szyny jezdnej i sposób jej mocowania. Zalety i słabe strony tej innowacji.
EN
German and Swiss solutions replacing in the railway tunnels and traction substation, the traditional chain contact system so called traffic conductor-rail fasten to floor or to tunnel wall. The exemplary parameters of such type of traffic rail and the way of its fastening. Advantages and disadvantages of such innovation.
Polskie sieci trakcyjne ze względu na zaniedbania materiałowe, konstrukcyjne oraz brak inwestycji przez szereg lat szczególnie pilnie wymagają w tej chwili działań mających na celu ich modernizację, dostosowanie do standardów międzynarodowych oraz parametrów jazdy pociągów, zgodnie z obowiązującymi w tej materii dyrektywami Unii Europejskiej.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono tendencje w kształtowaniu stalowych konstrukcji wsporczych kolejowej sieci trakcyjnej, dominujące w latach pięćdziesiątych, siedemdziesiątych i dziewięćdziesiątych. Omówiono aktualny stan tych konstrukcji eksploatowanych na terenie Dolnego Śląska. Podano czynniki decydujące o trwałości stalowych konstrukcji wsporczych oraz zasygnalizowano wprowadzone ostatnio zmiany w zakresie rozwiązania konstrukcji i posadowienia, mające na celu zwiększenie trwatości omawianych konstrukcji.
EN
A short review of the way of shaping of the railway overhead structures in fifties seventies and nineties has been presented. The current state of such structures employed in the region Lower Silesia has been discussed. Some factors having significant meaning for the durability of the overhead structures have been given. The new changes of the structure and foundation increasing the durability have been mentioned.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.