Россия
Россия
Цель: разработка электротепловой модели плавления гололедных отложений контактной сети электрифицированной железной дороги при автотрансформаторной системе тягового электроснабжения с учетом неравномерного обледенения и теплофизических свойств многослойной системы «проводник — воздушный зазор — лед — окружающая среда». Методы: при исследовании процесса плавления построена двумерная нестационарная тепловая модель поперечного сечения системы «проводник — воздушный зазор — лед — окружающая среда». Источники тепла определены по закону Джоуля — Ленца при заданном токе нагрева, фазовый переход учтен методом эквивалентной теплоемкости, а внешние теплопотери описаны радиационно-конвективным теплообменом. Численное моделирование температурного поля выполнено методом конечных элементов. Результаты: установлено, что при электротепловом плавлении гололедных отложений формируется неравномерное температурное поле, обусловленное последовательным переносом тепла от проводника к ледяной оболочке через воздушный зазор. Показано, что геометрическая неравномерность обледенения изменяет граничные условия теплообмена и приводит к различию теплового отклика элементов системы, определяя пространственные особенности и кинетику процесса плавления. Практическая значимость: разработанная модель может применяться для анализа тепловых режимов удаления гололеда на проводах контактной сети и оценки энергетических параметров плавильных режимов. Полученные результаты позволяют уточнить физический механизм электротеплового плавления гололедных отложений и могут служить основой для дальнейших исследований процессов противообледенительной защиты контактной сети.
железная дорога, контактная сеть, автотрансформаторная система, гололедное отложение, плавление льда, метод конечных элементов
1. Бодров П. А., Попова Н. А. Эффективность противогололедных мероприятий на устройствах электроснабжения железных дорог // Инженерный вестник Дона. 2025. № 10 (130).
2. Способ подогрева проводов контактной подвески: патент № 2485656 С1 Российская Федерация, МПК H02G 7/16. № 2012111289/07 / Ефимов А. В., Паранин А. В., Ефимов Д. А.; заявитель ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения»; заявл. 23.03.2012; опубл. 20.06.2013. Бюл. № 17.
3. Xing Jinhui. Optimization Research on Anti-Icing Technology for Catenary of Electrified Railway: dissertation. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2021.
4. Богданова К. В. Методика и технические решения управляемого профилактического подогрева проводов контактной сети постоянного тока: дис. … канд. техн. наук. Самара, 2024. 162 с.
5. Прогресс исследований в области технологии противообледенительной обработки контактной сети высокоскоростных железных дорог / Ц. Чен [и др.] // Журнал электротехники. 2025. Т. 20, № 4. С. 452–464.
6. Образование и прогнозирование замерзающих осадков: обзор литературы и некоторые новые результаты / Н. П. Шакина [и др.] // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. 2012. № 348. С. 130–161.
7. Guo Lei. Ice Mechanism and On-Line Anti-Icing Technology for Catenary of Electrified Railway: Dissertation. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2013.
8. Министерство железных дорог Китайской Народной Республики. Многожильные провода из меди и медных сплавов для электрифицированных железных дорог: TB/T 3111–2017. Пекин: Китайское железнодорожное издательство, 2017.
9. Study on Mechanical Deicing Technology for Catenary / Gong Yansheng [et al.] // High Speed Railway Technology. 2018. Vol. 9, no. 1. Pp. 43–47.
10. Alexiades V., Solomon A. D. Mathematical Modeling of Melting and Freezing Processes. Washington: Hemisphere Publishing Corporation, 1993.
11. Ли Июань, Викулов И. П. Развитие технологии борьбы с гололедом на контактной сети железных дорог // Бюллетень результатов научных исследований. 2025. № 1
