Аннотация: Бұл мақала теміржол көлігіндегі автоматика, телемеханика (АТ) және байланыс құрылғыларын сенімді электрмен қамтамасыз ету жүйелерін зерттейді. Зерттеудің мақсаты – қазіргі жоғары жылдамдықты қозғалыс пен микропроцессорлық басқару жүйелері талабына сай электр қоректендіру (ЭҚ) құрылғыларының құрылымын, жұмыс принциптерін және даму бағыттарын талдау. Жұмыста сараптамалық талдау, жүйелеу және салыстырмалы сипаттау әдістері қолданылды. Негізгі бөлімде тұрақты токтың түзеткіштер мен жартылайөткізгішті түрлендіргіштер арқылы алуы, аккумуляторлық батареялардың (АКБ) резервтік және апаттық қорек көзі ретіндегі рөлі, сондай-ақ диспетчерлік орталықтандыру (ДО) және электрлік орталықтандыру (ЭО) жүйелері үшін ЭҚ-ның ерекшеліктері қарастырылады [1, 3, 5]. Нәтижелер сенімділікті арттыру және эксплуатациялық шығындарды азайту үшін заманауи элементтік базаға (жартылайөткізгіштер) негізделген, модульдік құрылымдағы, қайтарымды энергетикалық шешімдерді қолданатын ЭҚ жүйелеріне өтудің қажеттілігін көрсетеді. Мақалада осы бағыттағы негізгі техникалық талаптар мен тиімділік көрсеткіштері айқындалады.

Аннотация: Данная статья исследует системы надежного электроснабжения устройств автоматики, телемеханики (АТ) и связи на железнодорожном транспорте. Цель исследования – проанализировать структуру, принципы работы и направления развития устройств электропитания (ЭП), соответствующих требованиям современных высокоскоростного движения и микропроцессорных систем управления. В работе использованы методы экспертного анализа, систематизации и сравнительного описания. В основной части рассматривается получение постоянного тока через выпрямители и полупроводниковые преобразователи, роль аккумуляторных батарей (АКБ) в качестве резервного и аварийного источника, а также особенности ЭП для систем диспетчерской централизации (ДЦ) и электрической централизации (ЭЦ) [1, 3, 5]. Результаты показывают необходимость перехода к современным системам ЭП, основанным на современной элементной базе (полупроводники), имеющим модульную структуру и использующим решения возобновляемой энергетики для повышения надежности и снижения эксплуатационных затрат. В статье определяются основные технические требования и показатели эффективности в этом направлении.

Кіріспе

Теміржол көлігі – мемлекеттің экономикалық дамуы мен қауіпсіздігі үшін стратегиялық маңызы бар инфрақұрылымның негізгі тармақтарының бірі. Оның тиімді және қауіпсіз жұмыс істеуі байланыс, сигнализация, блокировка және орталықтандырудың кешенді жүйелеріне, яғни автоматика, телемеханика және байланыс (АТБ) құрылғыларына тікелей байланысты. Бұл жүйелердің үздіксіз және тұрақты жұмыс істеуі оларды электр энергиясымен сенімді қамтамасыз етуді талап етеді. Қазіргі уақытта жоғары жылдамдықты пойыздардың енгізілуі, микропроцессорлық басқару комплекстерінің кеңінен қолданылуы, дистанциялық мониторинг пен басқарудың дамуы ЭҚ жүйелеріне қойылатын талаптарды айтарлықтай күрделендірді. Сондықтан теміржолдағы АТ құрылғыларын электрмен қамтамасыз ету жүйелерін жаңғырту және олардың теориялық негіздерін, құрылымдық ерекшеліктерін зерттеу өте өзекті әрі практикалық маңызы зор мәселе болып табылады. Бұл мақаланың мақсаты – теміржол АТ жүйелерінің ЭҚ құрылғыларының қазіргі жағдайын, негізгі компоненттерін, жұмыс принциптерін және болашақтағы даму үрдістерін жан-жақты талдау.

Негізгі бөлім

Теміржол АТ құрылғыларының ЭҚ жүйелері бірінші категориялы электр қабылдағыштарға жатады, яғни олардың электрмен үздіксіз қамтамасыз етілуі қауіпсіздік пен өткізу қабілеттілігінің тірегі болып табылады. Бұл жүйелер негізінен тұрақты токты қажет ететін релелік, электрондық және микропроцессорлық аппаратураны қоректендіреді, ал теміржол желілерінің көпшілігі айнымалы токпен (25 кВ, 50 Гц) электрленген. Сондықтан ЭҚ жүйесінің негізгі міндеті – айнымалы желілік кернеуді қажетті параметрлердегі (кернеу, тұрақтылық, тазалық) тұрақты токқа түрлендіру.

Негізгі қоректендіру көзі ретінде түзеткіш қондырғылар (трансформаторлы-түзеткіш агрегаттар) қолданылады. Дәстүрлі вентильдік түзеткіштердің орнын жартылайөткізгішті (тиристорлы, транзисторлы) түзеткіштер мен импульстік түрлендіргіштер баса бастады. Бұл құрылғылар жоғары тиімділікпен (90% жоғары), кернеудің тұрақтылығын және жиілікті реттеу мүмкіндігімен, сондай-ақ кішірек габариттік өлшемдермен сипатталады [1, б. 78]. Олар бірнеше каналды қоректендіруді қамтамасыз ететін модульдік құрылымға ие болуы мүмкін. Негізгі желіден электрдің үзілуі кезінде аппаратураны қоректендіруді қамтамасыз ету үшін аккумуляторлық батареялар (АКБ) қолданылады. Олар резервтік (қосалқы) және апаттық қорек көзі ретінде әрекет етеді. Қышқылды (свинецті) АКБ-лармен қатар, литий-ионды батареялар сияқты жаңа технологиялар да пайдаланыла бастады, олар ұзақ қызмет ету мерзімімен, жоғары энергия тығыздығымен және тез зарядталу мүмкіндігімен ерекшеленеді. АКБ сыйымдылығы аппаратураны қоректендіру уақытына байланысты таңдалады, мысалы, ЭО посты үшін бұл көрсеткіш кем дегенде 2 сағат (апаттық жарықтандыру) болуы тиіс [2, б. 145].

Қазіргі заманауи ЭҚ жүйелері интеллектуалды басқару және мониторинг функцияларымен жабдықталады. Микропроцессорлық контроллерлер кернеуді, тогы, АКБ зарядтану деңгейін үнемі бақылап, нормадан ауытқулар туралы ескерту береді, апаттық жағдайларды тіркеп, диагностика жүргізеді. Бұл эксплуатациялық қызмет көрсетуді жеңілдетіп, профилактикалық жөндеу аралығын ұлғайтады.

ЭҚ жүйелерін жобалау және орындау кезінде мынадай негізгі талаптар ескеріледі:

1. Сенімділік: Екі немесе одан да көп тәуелсіз қорек көздерін (негізгі желі, дизель-генератор, АКБ) болуы, автоматты түрде резервке ауысу.
2. Сапа: Шығыс кернеуінің тұрақтылығы, гармоникалардың болмауы, электромагниттік үйлесімділік.
3. Экономикалық тиімділік: Капиталдық және эксплуатациялық шығындарды азайту, энергияны үнемдеу [3, б. 203].
4. Қызмет көрсетудің қарапайымдылығы: Модульдік ауыстырылатын құрылымдар, қашықтан диагностика мүмкіндігі.

Электр энергиясын үнемдеу мақсатында энергия тиімді түрлендіргіштер, қуат коэффициентін түзету жүйелері, сондай-ақ күн батареялары немесе шағын жел электр станциялары сияқтай қайтарымды энергия көздерін пайдалану мәселелері белсенді зерттелуде. Бұл, әсіресе, желілік электрмен қамтамасыз етілмеген немесе оның сапасы нашар болатын алыс учаскелерде өзекті.

Диспетчерлік орталықтандыру (ДО) және электрлік орталықтандыру (ЭО) станцияларының ЭҚ жүйелері ерекше назарды талап етеді. Олар ондаған релелерді, процессорларды, жарықдиодты экрандарды және байланыс аппаратурасын бір мезгілде қоректендіреді. Мұндай объектілерде әдетте қуатты түзеткіш станциялар, үлкен сыйымдылықтағы АКБ паркі және автоматты резервке қосу жүйесі орнатылады [4].

ЭҚ жүйелерін дамытудың перспективалық бағыттарына мыналар жатады: толық цифрландырылған интеллектуалды басқару, жылудың жоғалуын азайтатын суперконденсаторларды қолдану, контейнерлік модульдік шешімдерді енгізу, оларды тез орнатуға және ауыстыруға болады.

Қорытынды

Теміржол көлігінің АТ жүйелерінің қауіпсіз және тиімді жұмыс істеуі олардың қоректенуінің сенімділігі мен сапасына тікелей тәуелді. Қазіргі жоғары жылдамдықты қозғалыс пен күрделі микропроцессорлық басқару комплекстерінің талабы дәстүрлі релелік-түзеткіш схемалардан жартылайөткізгіш технологияларға, модульдік конструкцияларға және интеллектуалды басқару жүйелеріне негізделген заманауи ЭҚ құрылғыларына көшуді қажет етеді. Болашақта ЭҚ жүйелерінің дамуы олардың автономдылығын арттыруға (қайтарымды көздерді пайдалану), эксплуатациялық шығындарды азайтуға (алдын алу диагностикасы, қашықтан басқару) және қоршаған ортаға әсерін төмендетуге бағытталуы тиіс. Жоғарыда аталған бағыттарда жүргізілетін зерттеулер мен инженерлік жұмыстар теміржол көлігінің жалпы қауіпсіздігі мен өнімділігін арттыруға, сондай-ақ оның техникалық даму деңгейіне сәйкес келуге ықпал етеді.

Әдебиеттер тізімі

1. Железнодорожная автоматика и телемеханика: Учебник для вузов / Под ред. В.В. Сапожникова. – М.: Транспорт, 2010. – 463 б.
2. Гребенюк Е.И., Кравченко А.П. Устройства электропитания аппаратуры железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. – М.: Маршрут, 2005. – 255 б.
3. European Standard EN 50126-1:2017. Railway applications – The specification and demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS).
4. IEC 62477-1:2012. Safety requirements for power electronic converter systems and equipment.
5. Калиев Б.С., Омаров А.К. Теміржолдағы автоматика және телемеханика құрылғылары: Оқулық. – Алматы: ҚазАТК, 2018. – 320 б.
6. IEEE Transactions on Transportation Electrification (Journal). – 2020. – Vol. 6, No. 2. – P. 589-602.
7. Әдістемелік журналға мақала жариялаудың негізгі талаптары [Электрондық ресурс] – https://adisteme.kz/rules.html