Коли поїзди швидко їдуть, їхні струмоприймачі можуть втратити контакт з лініями електропередач. Тоді утворюється дуговий розряд, і прилади швидше зношуються. Щоб цього уникнути, Технічний університет Відня розробляє нові методи управління пантографами (струмоприймачами) з допомогою складної системи, яка передбачатиме і активно протидіятиме коливанням провідника.
У співпраці з компанією MELECS Технічний університет Відня розробив високо продуктивний випробувальний стенд пантографа для моделювання навантаження на струмоприймачі реального поїзда.
Поєднання пантографа з лінями електропередач зумовлює надзвичайно складні механічні системи коливання. На високих швидкостях контакт може легко відходити від струмосприймача. "Якщо контакт переривається, у пантографі виникає дуговий розряд. У результаті значно підвищується температура, що потім призводить до передчасного зношування приладу", – говорить доктор Александр Шіррер з Інституту механіки і мехатроніки Технічного університету Відня. Так пошкоджується не тільки струмоприймач, а й самі провідники на повітряних лінях електропередач, а їхній ремонт вимагає великих затрат. Для високошвидкісних поїздів це серйозна проблема, вирішення якої полягає або у винайденні альтернативних методів постачання струму, або у розвитку таких пантографів, які надійно зберігатимуть контакт з провідниками.
«Лише виміряти силу, яка діє з кабеля на пантограф, і залежно від цього скорегувати положення пантографа – недостатньо, – пояснює професор Стефан Якубек, керівник робочої групи, яка працює над системами управління і автоматизації технологічними процесами. – Потрібна активна система управління, що зможе точно передбачити, як саме поведеться струмоприймач та проводи в наступну секунду і заздалегідь вживе правильних заходів.
Для того, щоб її зреалізувати, необхідна звичайна математична модель, яка детально описуватиме лінії електропередач, зв'язок між ними та їхню взаємодію зі струмоприймачем. "Нелінійна моделль з багатьома ступенями свободи може добре пояснити поведінку системи, проте інтегрувати її безпосередньо в механізм управління пантографа занадто складно", – говорить Стефан Якубек. Контроль повинен відбуватися в масштабі часток секунди, і для складних комп'ютерних обчислень немає часу.
Александр Шіррер працює над створенням простого варіанту наближення, за допомогою якого можна слідкувати за рухох пантографа та лініями електропередач в реальному часі. Нове випробування має вирішальне значення: «Промисловий робот продукує рухи, що відповідають роботі ліній електропередач на високій швидкості", – каже Александр Шіррер. – Ми можемо симулювати поїздку швидкістю 300-400 км/год.". При цьому переміщення пантографа контролюють за допомогою різних моделей прогнозування в реальному часі. Вони показують, як нові методи активного управління стумоприймачем працюватимуть на практиці.
Компанія MELECS, яка профінансувала будівництво випробувального стенду, отримає можливість досягнути вищої експлуатаційної гнучкості і, перш за все, зменшити витрати на життєвий цикл своєї продукції. З допомогою досліджень у Віденському технологічному університеті MELECS стане лідером ринку в області струмоприймачі для високошвидкісних поїздів.
01.08.2013