DOI: https://doi.org/10.15802/ecsrt2017/136818

Порівняльний аналіз методів розрахунку імпедансу рейок типу Р65 колії 1520 мм в тональному діапазоні частот

V. I. Havryliuk

Анотація


Знання імпедансу рейки на змінному струмі в широкому діапазоні частот необхідно для розробки і моделювання тональних рейкових кіл, визначення розподілу зворотного тягового струму в рейках високошвидкісних залізниць, тестування нових типів рухомого складу на електромагнітну сумісність з рейковими колами і т.п.

Метою роботи є проведення порівняльного аналізу методів розрахунку імпедансу рейок типу Р65 колії 1520 мм на змінному струмі в діапазоні тональних частот.

Наведено короткий огляд результатів вимірювань імпедансу рейок на змінному струмі і розглянуто теоретичний опис частотної залежності імпедансу провідників розташованих над поверхнею землі з урахуванням електромагнітних втрат в поверхневому шарі грунту. Наведено математичну формулювання методу Карсона і методу комплексного зображення, запропонованого Дері із співаторами для визначення імпедансу ліній електропередачі. Опір рейок типу Р65 колії 1520 мм було розраховано з використанням методу Карсона і методу комплексного зображення. Внаслідок недостатньої кількості літературних даних по вимірах імпедансу рейок типу Р65 на змінному струмі, результати розрахунків для цього типу рейок були зіставлені з виміряними значеннями як для рейок типу Р65 колії 1520 мм, так і для рейок типу UIC 60 колії 1435 мм. Розраховані частотні залежності імпедансу рейок типу Р65 на змінному струмі в діапазоні частот  Гц в якісному відношенні задовільно узгоджуються з літературними даними, наведеними для рейок типу UIC60.

Результати для рейок типу Р65 колії 1520 мм, розраховані за методом Карсона і методом комплексного зображення, відрізняються від довідкових даних, представлених в літературі, і ці відмінності збільшуються зі збільшенням частоти. Така поведінка може бути пов'язано з помилкою методів розрахунку, викликаної малою висотою рейок над поверхнею землі, що має електричні втратами і високою електропровідністю між рейками і грунтом.


Ключові слова


імпеданс рейки , тональні рейкові кола, метод Карсона, метод комплексного зображення, тональна частота

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Mariscotti, A. Modeling of audiofrequency track circuits for validation, tuning, and conducted interference prediction /

A. Mariscotti, M. Ruscelli, M. Vanti // IEEE transactions on intelligent transportation systems. – 2010. – Vol. 11. – No. 1. – P. 52-60.

Havryliuk, V. I. Modelling of traction current influence on tonal frequency rail circuits. Electromagnetic compatibility and safety on railway transport. – 2011. – No 2. – P. 6-10.

Wen Huang. Study on Distribution Coeffi-cient of Traction Return Current in High-Speed Railway / Wen Huang, Zhengyou He, Haitao Hu, Qi Wang // Energy and Power Engineerings. – 2013. – No 5. – P. 1253–1258

Гаврилюк, В. І. Анализ электромагнитного влияния системы тягового электроснабжения на рельсовые цепи / В. І. Гаврилюк // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту. – 2003. – No 1. – P. 6-10.

Гаврилюк, В. І., Щека В. І., Мелешко В. В. Испытания новых типов подвижного состава на электромагнитную совместимость с устройствами сигнализации и связи / В. І. Гаврилюк, В. І. Щека, В. В. Мелешко // Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспортую – 2015. – № 5(59). – С. 7-15.

Гаврилюк, В. И. // Нормы и методы испы-тания подвижного состава на электромаг-нитную совместимость с системами сигнализации и связи / В. И. Гаврилюк // ЭМС 2016.

Lin–Hai Zhao. Induction coupling between jointless track circuits and track–circuit–reader antenna / Lin–Hai Zhao, Wei–Shi Shi. // Progress in electromagnetics research. – 2013. – Vol. – 138. – P. 173-196.

Carpenter, D.C. Railroad track electrical impedance and adjacent track crosstalk modeling using the finite–element method of electromagnetic systems analysis / D.C. Carpenter, R. J. Hill // EEE transactions on vehicular technology. – 1993. –Vol. 42. – No. 4. – P. 555-560.

Hill, R. J. Rail Track Distributed Trans-mission Line Impedance and Admittance: Theoretical Modeling and Experimental Results / R. J. Hill, D.C. Carpenter / IEEE transactions on vehicular technology. – 1993. – Vol. 42. – No. 2. – P. 225-230.

Mariscotti, A. Measurement of the Internal Impedance of Traction Rails at 50 Hz / A. Mariscotti, P. Pozzobon // IEEE transac-tions on instrumentation and measurement. – 2000. – Vol. 49. – No. 2. – P. 294-299.

Mariscotti, A. Determination of the Electrical Parameters of Railway Traction Lines: Calculation, Measurement, and Reference Data / A. Mariscotti, P. Pozzobon // IEEE transactions on power delivery. – 2004. – Vol. 19. – No. 4. – P. 1538-1546.

Carson, J. R. Wave propagation in overhead wires with ground return / J. R. Carson // Bell Syst. Tech. J. – 1926. – Nr. 5. – P. 539-554.

Pollaczek, F. On the field produced by an infinitely long wire carrying alternating current / F. Pollaczek // Elekztrische Nachtrichten Technik. – 1926 .– Vol. III. – No. 9. – P. 339-359.

Wise, W. H. Propagation of High Frequency Currents in Ground Return Circuits / W. H. Wise // Proc. Inst. Radio Engrs. – 1934. – Nr. 22. –P. 522-527,

Wise, W. H. Effect of Ground Permeability on Ground Return Circuits / W. H. Wise // Bell Syst. Tech. J. – 1931. – Nr. 10. – P. 472–484.

Sunde, E. D. Earth conduction effects in transmission systems, 2nd ed. Dover Publications, 1968. – P. 99–139.

Gary, C. Approche comple`te de la propagation multifilaire en haute fre´quence par l’utilisation des matrices complexe / C. Gary // EDF Bull. de la direction des e´tudes et recherches Se´rie B. – 1976. – No. ¾. – P. 5-20.

Deri, A. The complex ground return plane. A simplified model for homogenous and multilayer earth return / A. Deri, G. Tevan, A. Semlyen, A. Castanheira // IEEE trans. on power systems. – 1981. – Vol. 100. – Nr. 8. – P. 3686-3693.

Rachidi, F. Transient analysis of multiconductor lines above a lossy ground / F. Rachidi, C. A. Nucci, M. Ianoz // IEEE trans. power delivery. – 1999. – Vol 14. – Nr. 1. – P. 294-302.

Аркатов, В. С. Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник. – 3–е изд. / В. С. Аркатов, Ю. В. Аркатов, С. В. Казеев, Ю. В. Ободовский Изд–во «Миссия–М», 2006. – 496 с.

Yaw–Juen Wang. A Review of Methods for Calculation of Frequency–dependent Impedance of Overhead Power Transmission Lines // Yaw–Juen Wang, Shi–Jie Liu // Proc. Natl. Sci. Counc. ROC(A).– 2001. – Vol. 25. – No. 6. – P. 329-338.




ISSN: 2223–5620 (Print)

ISSN: 2411–1554 (Online)