Systems. Methods. Technologies 2 (38) 2018

Системы Методы Технологии. С.О. Белинский и др. Моделирование распределения … 2018 № 2 (38) с. 76-82 77 Введение Условия труда персонала, обслуживающего кон- тактную сеть (КС) переменного тока, включают ком- плекс опасных и вредных факторов производственной среды и трудового процесса (опасность наезда под- вижного состава, опасность поражения электрическим током, работа на высоте, тяжесть и напряженность труда, повышенный уровень шума и др.). Особое ме- сто среди опасных и вредных производственных фак- торов занимают низкочастотные электромагнитные поля в виде отдельных составляющих электрического поля (ЭП) и магнитного поля (МП). Данные факторы оказывают также влияние на многочисленный персо- нал, не связанный с эксплуатацией контактной сети, но подвергающийся воздействию ЭП и МП в процессе трудовой деятельности, а также население, пользую- щееся пассажирским транспортом и проживающее вблизи электрифицированных линий. Отдельные результаты исследований параметров МП КС представлены в работах разных авторов [1–13]. В данной работе показаны результаты исследований индукции МП промышленной частоты 50 Гц с учетом новых, ранее не учитываемых параметров. Для про- гнозирования возможных параметров МП и оценки безопасности их воздействия был использован метод компьютерного математического моделирования. Цели и задачи моделирования. Принятые допу- щения. Целью моделирования является получение зависимостей индукции МП на рабочих местах персо- нала от расстояния, количества путей, величины и дру- гих факторов. С учетом задач, требующих решения, для выполнения математического моделирования ис- пользована компьютерная программа EFC-400 (разра- ботчик — Narda Safety Test Solutions, Германия). Для выполнения математического моделирования были приняты следующие допущения: – контактная подвеска заменена одним проводом с высотой, равной высоте подвеса контактного провода. Данное допущение не оказывает существенного влия- ния на получаемые значения индукции в пространстве между контактной сетью и рельсами, так как основной вклад в распределение индукции МП оказывает имен- но ток в контактном проводе; – в зоне распределения МП отсутствуют какие-либо металлические элементы и конструкции, в том числе подвижной состав. Такие условия моделирования спра- ведливы для персонала, находящегося непосредственно на путях или вблизи от них, когда отсутствует подвиж- ной состав, а наличие металлических объектов может влиять на распределение МП; – часть тягового тока (в % от тока в контактном проводе) протекает по рельсам. Данное допущение учитывает случаи, когда часть обратного тока протека- ет по земле, а часть — по рельсам. В работе рассмот- рены разные значения распределения тока, что позво- ляет оценить влияние этого параметра; – тело человека представляет собой блоки прово- дящих элементов общей высотой 1,8 м, шириной 0,56 м и толщиной 0,33 мс магнитной проницаемо- стью, равной 1, т. е. тело человека не искажает сило- вые линии МП. Таким образом, принятые допущения не оказывают существенного влияния на результаты математическо- го компьютерного моделирования. Для моделирования напряженности МП для КС в программе EFC-400 создана модель двухпутного уча- стка, расставлены источники МП, персонал, введены следующие исходные данные: нормируемый уровень напряжения КС на пантографе токоприемника — не менее 25 кВ; высота 0–6 м; расстояние в сторону от оси пути ±15 м; высота контактного провода — не ме- нее 5,75 м; длина пролета — не более 70 м. В соответствии с Правилами [14], расстояние меж- ду осями железнодорожных путей на перегонах двух- путных железнодорожных линий на прямых участках должно быть не менее 4,1 м. На трехпутных и четы- рехпутных линиях расстояние между осями второго и третьего железнодорожных путей, на прямых участках должно быть не менее 5,0 м. Для моделирования рас- стояния между осями путей принято 4,1 м, а высота контактного провода — 5,75 м, так как при данных минимальных расстояниях значение индукции МП будет наибольшим при прочих равных условиях. Результаты моделирования МП для двухпутно- го участка при протекании тока только по одному пути. При производстве путевых работ, работ по об- служиванию КС и других устройств инфраструктуры на двухпутных участках имеет место ситуация, когда отключают один из путей. На основе математического моделирования системы «контактный провод – рельс» построены картины распределения индукции МП час- тотой 50 Гц. Результаты представлены в табл. 1 и на рис. 1. Таблица 1 Результаты моделирования для двухпутного участка при наличии тока на одном пути 1 000 А Расстояние в сторону от оси пути с координатой х = 0, м Индукция МП, мкТл На высоте 1,8 м На высоте контактного провода* 0 145 2 000 2 100 98 4 49 49 6 27 27 8 17 17 10 10 10 * На высоте контактного провода при х = 0 значение получено на расстоянии 10 см от центра контактного провода.