Основные требования к системам электроснабжения ВСМ

 
 АННОТАЦИЯ
 
      Пояснительная записка 99 стр.
      Рисунков. - 19; Таблиц - 12; Приложений - 3;
      Источников - 16;  Плакатов - 7;
      
      В бакалаврской работе изложены историческое развитие и современное состояние высокоскоростного железнодорожного транспорта, а также основные требования при проектировании и строительстве новых объектов и используемые системы электроснабжения для них.
      На основе современных требований высказаны предложения по конструкции устройств контактной сети для ВСМ Москва-Казань и выполнено моделирование заданного участка высокоскоростной железной дороги в программно-расчётном комплексе. Сделан вывод о возможности использования предполагаемых устройств на реальном объекте.
      Для масштабной макет-модели (ауд. 8-157) сделана схема питания и секционирования по перспективной системе электроснабжения 2х25 кВ 50Гц, а также сконструированы элементы контактной сети для объекта.
      Рассмотрен вопрос о зависимости потребляемых ресурсов и энергии от межпоездного интервала для заданного участка высокоскоростной магистрали.
      Указаны основные требования безопасности при работе на тяговой сети скоростной и высокоскоростной железной дороги и нормы выдачи специализированных средств защиты для рабочих в этой среде. 
      
      
      
      
      
      
        СОДЕРЖАНИЕ
        Введение………..…………………………..…………………………...…8
        1 РАЗВИТИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ И СОВРЕМЕННЫЕ  ТРЕБОВАНИЯ К НИМ………………………………...….10
        1.1 Историческая справка…..………………..……………...…..10
        1.2 Настоящее время и перспективы………..………..…….......14
        1.3 Основные требования к системам электроснабжения ВСМ………………………………………………………………………15
        1.3 Выводы по первой главе…….……………..………………..27
        2 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЕЗДОВ. ТОКОСЪЁМ…………………….........28
        2.1 Особенности энергообеспечения при высокоскоростном движении....................................................................................................28
        2.2 Основные параметры тягового электроснабжения.....................................................................................30
        2.3 Динамика………………………………………………..........30
        2.4 Особенности обеспечения токосъёма на ВСМ……………………………………………………………….……...40
        2.4.1 Статическая характеристика токоприёмника……............40
        2.4.2 Приведённая масса токоприёмника………..……..……....40
        2.5 Выводы по второй главе…..……………….....…………..…43
        3  РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОТЯГОВОЙ СЕТИ  ВСМ МОСКВА-КАЗАНЬ……………..…....….44
        3.1 Расчётные условия и основные исходные данные…………………………………………………………...……….44
        3.2 Основные особенности технических решений по контактной сети...…...…………………………………………………...44
        3.3 Контактная подвеска………..………..…...…………………47
        3.4 Поддерживающие и фиксирующие конструкции…………..………………………………………………….53
        3.5 Воздушные стрелки………………...…………………….....54
        3.6 Дополнительные провода на опорах контактной сети……………………………………………………….…………….…55
        3.7 Изоляторы………………………..………....………………..55
        3.8 Секционные разъединители…………………….…………..56
        3.9 Арматура……………………………….…………….………56
        3.10 Защитные устройства и заземление…………..…………..57
        3.11 Борьба с гололёдом…………………..……………..……..57
        3.12 Моделирование заданного участка ВСМ в программно-расчётном комплексе…………………………...……………….………58
        3.13 Выводы по третьей главе………………...……..…………65
        4 МАКЕТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЯГОВОЙ СЕТИ 2Х25 КВ 50ГЦ………………………………………………………………………………66
        4.1 Краткая характеристика объекта…………………….….….66
        4.3 Разработка конструкций контактной сети системы 2х25 кВ
         для макета-модели электрической железной дорог……………………………………………………...…….….….….68
        4.4 Выводы по четвёртой главе………………...……………....70
        5 ЗАВИСИМОСТЬ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЯГУ ОТ МЕЖПОЕЗДНОГО ИНТЕРВАЛА………….…………………………………..71
        5.1 Постановка задачи………..….……….…….…...…………...71
        5.2 Исходные данные………………………..….……....……….72
        5.3 Электрические расчёты..……………………….……….…..72
        5.4 Определение энергетической и экономической эффективности тяги для разных межпоездных интервалов………………………………………………………...……...72
        5.5 Выводы по пятой главе……………………………………...76
        6 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ НА КОНТАКТНОЙ СЕТИ…………………..……………………………….…76
     6.1 Требования к персоналу, проводящему работы…………………………………………………………………….76
     6.2 Организационные мероприятия по обеспечению 
     безопасности работников……………………….…………………78
     6.3 Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность
     рабочих…………………..…………………..…..…………..……...80
     6.4 Обеспечение средствами спецодежды 
     (спецзащиты обслуживающего персонала).….…………………..90
     6.5 Выводы по шестой главе….………….…….………………….93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………...……………........94
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………......………..95
ПРИЛОЖЕНИЕ А……………………………………………….………..97
ПРИЛОЖЕНИЕ Б………………………………………....………………98
ПРИЛОЖЕНИЕ В …………………………………...…….……………...99
Определения, обозначения  и сокращения
   В настоящем Документе применены следующие термины с соответствующими определениями:
   
Электроснабжение железных дорог – обеспечение электрической энергией железнодорожного подвижного состава и нетяговых потребителей.
Высокоскоростная электрифицированная железная дорога – электрифицированная железная дрога, на которой обращается электроподвижной состав со скоростями выше 200 км/ч.
Система тягового электроснабжения  - электроэнергетический комплекс, имеющий электромагнитное сопряжение взаимодействующих объектов тяговой сети, тяговых подстанций, линейных устройств электроснабжения и обеспечивающий токосъём для питания тяговых двигателей электроподвижного состава.
Тяговая сеть  железной дороги – сложное звено системы тягового электроснабжения, предназначенное для передачи электрической энергии от одной или нескольких тяговых подстанций к железнодорожному электроподвижному составу, состоящие из питающих линий контактной сети тяговой рельсовой сети и отсасывающих линий.
Контактная сеть – комплекс устройств электротяговой сети железной дороги, предназначенный для передачи электроэнергии от тяговых подстанций к электроподвижному составу, через токоприёмники, сосотящиц из контактной подвески, экранирующих и усиливающих проводов, опроных и поддерживающих конструкций.
Тяговая рельсовая сеть – комплекс устройств, предназначенный для пропуска тягового тока от электроподвижного состава к тяговым подстанциям через контакт колесо-рельс.



ВВЕДЕНИЕ
 	Из-за растущих темпов развития производства и жизни людей, наиболее остро встаёт вопрос о создании транспорта, который в самое кротчайшее время мог бы приехать в пункт назначения. Это является серьёзным показателем научно технического и экономического развития страны, так как данная задача крайне сложна в исполнении.
 	Составной частью транспортной системы Российской Федерации на сегодняшний день является железнодорожный транспорт. На его долю приходится 45,3% грузооборота и 26,4% - пассажирооборот транспортной системы России. Железнодорожный комплекс имеет особое стратегическое значение. Он является связующим звеном единой экономической системы, обеспечивает стабильную и надежную деятельность промышленных предприятий. 
	В Российской Федерации в настоящее время идет активное развитие
высокоскоростного железнодорожного транспорта. На государственном уровне приняты решения, определяющие перспективы отечественного железнодорожного транспорта, в том числе и высокоскоростного железнодорожного движения. Они сформулированы  в «Стратегии развития  железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года» и в техническом  регламенте Таможенного союза  “О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта” [13].  Само по себе строительство, обслуживание и эксплуатация ВСМ является сложнейшей задачей и с технической точки зрения, и экономической. Над системой с подобной структурой необходима работа специалистов самых разных профилей. На новой магистрали необходимо постоянно обеспечивать безопасность движения, пассажиров и максимальную комфортабельность, потребную пропускную способность магистрали на заданную перспективу, надежность устройств магистрали, в том числе и при аварийных ситуациях, наибольшую привлекательность ВСМ для пассажиров в зоне её тяготения и максимально снижать отрицательное воздействие на окружающую среду. 
В связи с этим скоростное и высокоскоростное движение поездов ставит очень жесткие требования перед объектами и устройствами инфраструктуры железнодорожного транспорта.
	Основной целью настоящей работы является разработка предложений по улучшению качества энергообеспечения подвижного состава на высокоскоростной магистрали, электрифицируемой по системе 2х25 кВ переменного тока, путём усовершенствования схемы и конструкции устройств электротяговой сети, а так же использования современных конструкций и материалов в элементах контактной сети. 
      Для достижения поставленной цели необходимо провести исторический анализ и выяснить состояние  современных систем электроснабжения железных дорог в России и за рубежом и на его основе выполнить следующее:
 Изучить основы показателей качества энергообеспечения поездов. Описать процесс взаимодействия контактной сети с токоприёмником и динамику контактной сети;
 Вынести предложения по схеме и конструкции устройств электротяговой сети  для линии ВСМ “Москва – Казань”;
 Выполнить моделирование заданного участка ВСМ в специализированной программе;
 Провести моделирование процессов передачи электроэнергии в электротяговой сети для системы 2х25 кВ на масштабной макет-модели в лаборатории университета “Тяговое электроснабжение ” кафедры  “Электроснабжение железных дорог”, аудитория 8-157;
 Понять, как влияет различный межпоездной интервал на систему электроснабжения высокоскоростного поезда, потребляемую на тягу мощность, и провести сравнение различных интервалов;
 Изучить вопросы безопасности персонала при работе на контактной сети и элементах, находящихся под напряжением.
1 РАЗВИТИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ  ДОРОГ И СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
        1.1 Историческая справка
        От самых первых поездов на электрической тяге, ставивших рекорды скорости до современных, высокотехнологичных аналогов, развивающих скорость более 300 км/ч, проделан очень долгий путь. Инженерная мысль и новейшие технологии позволили преодолеть ранее недостижимые границы. 
        Появлением электрической тяги принято считать 31 мая 1879 г.[11], когда на промышленной выставке в Берлине демонстрировалась первая электрическая железная дорога длиной 300 м. Построенный Вернером Сименсом электровоз, напоминавший современный электрокар, приводился в движение электродвигателем мощностью 9,6 кВт (13 л.с). Электрический ток напряжением 160В передавался к двигателю по отдельному контактному рельсу, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд – три миниатюрных вагончика со скоростью 7 км/ч, скамейки вмещали 18 пассажиров.
      В середине 90-х годов XIX века, две крупнейшие немецкие электротехнические компании “Siemens & Halske”  и AEG  образовали консорциум под названием “Исследовательская группа электрических высокоскоростных железных дорог”, который электрифицировал по трёхфазной системе с тремя боковыми контактными проводами опытную военную железную дорогу Мариенфельд — Цоссен длиной 23,3 км в пригороде Берлина.
      К 1901 году каждая из компаний, входивших в консорциум, изготовила по одному скоростному электровагону. 23 октября 1903 года электровагон фирмы “Siemens & Halske” развил скорость 206,8 км/ч,
а электровагон компании AEG 27 октября показал рекордную скорость, равную 210 км/ч.
      Эксперименты в Цоссене, в ходе которых был установлен мировой 
      рекорд скорости движения для экипажа на рельсовом ходу, подтвердили принципиальную возможность использования электрической тяги для осуществления высокоскоростного движения. Однако электровагоны с асинхронными двигателями и вся система электроснабжения, опробованные в 1901—1903 гг. на полигоне Мариенфельд — Цоссен, были, по сути, большой опытно-лабораторной установкой и оказались непригодными для коммерческой эксплуатации.
	В 1933—1943 гт. во Франции было изготовлено 48 скоростных электровозов, которые после войны получили серию 9100. Локомотив был способен водить экспрессы со скоростью до 140 км/ч.
Одним из самых мощных скоростных пассажирских электровозов, построенных в предвоенный период, был советский опытный локомотив ПБ 21-01 (“имени Политбюро ЦК ВКП (б)”). Во время испытаний 5 января 1935 года этот электровоз с поездом массой 713 т, состоявшим из 17 четырёхосных вагонов, развил скорость 98 км/ч, а во время рейса с одним динамометрическим вагоном — 127 км/ч.
	В 1940 году в США  по заказу железнодорожной компании Чикаго, Норс Шо и Милуоки был создан скоростной электропоезд «Электролайнер», состоявший из четырёх сочленённых вагонов небольшой длины (11,8 м), опиравшихся на промежуточные тележки, что позволяло составу проходить кривые малого радиуса в центре Чикаго по эстакадной городской железной дороге. По прибрежной магистральной линии поезда «Электролайнер» двигались со скоростью до 140 км/ч. Поезд был рассчитан на работу на электрифицированных линиях постоянного тока напряжением 600 В с питанием от контактного провода или третьего контактного рельса в пределах городской эстакадной железной дороги Чикаго. Поезд имел 8 тяговых двигателей общей мощностью 1600 кВт. Два состава «Электролайнер» эксплуатировались до 1963 г.
	В 30-е годы в Италии был создан скоростной электропоезд ETR 200, предназначенный для работы на электрифицированных линиях постоянного тока напряжением 3 кВ. Он состоял из 3 вагонов общей массой 110 т и имел суммарную мощность тяговых электродвигателей, равную 1100 кВт.
	20 июля 1939 года состоялась демонстрационная поездка этого электропоезда из Флоренции в Милан. Весь маршрут длиной 314 км поезд прошёл за 1 час 55 мин со средней скоростью 164 км/ч, развив кратковременно скорость 202,8 км/ч. До начала эксплуатации ВСМ в Японии в 1964 г. это был наиболее высокий результат.
	В 1955 году во Франции электровозы серий СС 7100 и ВВ 9000, работающие на постоянном токе, каждый с составом из трёх вагонов общей массой 111 т, превысили 300-километровую скоростную отметку.
Эксперименты проводились на специально подготовленном участке длиной 66 км линии Париж — Орлеан. Локомотивы, предназначенные для скоростных поездок, прошли модернизацию. Тяговые двигатели, редукторы, буксовые узлы и колёсные пары были проверены на испытательном стенде на скорость вращения, эквивалентную линейной скорости движения локомотива 450 км/ч.
	29 марта 1955 года электровоз серии ВВ 9000 с составом из трёх вагонов установил рекорд скорости — 331 км/ч. Накануне, 28 марта, электровоз серии СС 7100 с тем же составом достиг скорости 326 км/ч.
	1 октября 1964 года в Японии произошло событие, которое ознаменовало начало нового этапа в истории железнодорожного транспорта, — появление специализированных высокоскоростных железнодорожных магистралей (ВСМ). В этот день началась постоянная эксплуатация ВСМ Токио — Осака протяжённостью 515,4 км, предназначенной для 
движения поездов нового поколения, получивших позже серийное наименование 0 («ноль»), со скоростью до 210 км/ч. Реализация этого 
комплексного проекта, включавшего создание новых устройств пути, искусственных сооружений, систем энергоснабжения и обеспечения безопасности движения поездов, других элементов инфраструктуры, а также специализированного подвижного состава, позволила впервые в мире организовать массовые железнодорожные пассажирские перевозки со скоростью более 200 км/ч. Все дальнейшие достижения в области освоения высоких скоростей на рельсах были связаны с использованием специализированных высокоскоростных магистралей.
	В 1981 году во Франции в результате выполнения программы, которая осуществлялась более 20 лет, была открыта для движения поездов первая в Европе высокоскоростная магистраль Париж — Лион. Для эксплуатации на этой магистрали был создан поезд нового поколения TGV.
	26 февраля 1981 г. электропоездом TGV PSE (состав № 16) в экспериментальной поездке по этой магистрали был установлен новый рекорд скорости — 380,4 км/ч.
	В 1985 году в ФРГ в результате выполнения многолетнего плана по организации высокоскоростного движения на железнодорожном транспорте был изготовлен пятивагонный состав опытного электропоезда, получившего наименование ICE-V.
	1 мая 1988 года между 285 и 295 километром высокоскоростной магистрали Фульда — Вюрцбург поезд ICE-V развил скорость более 400 км/ч. Расшифровка записи на ленте скоростемера показала, что в момент выхода из тоннеля Синнберч скорость поезда была равна 406,9 км/ч. Этот новый мировой рекорд на время выдвинул вперёд западногерманских производителей высокоскоростного подвижного состава.
	С ноября 1988 года во Франции была развёрнута широкая программа 
испытаний высокоскоростного поезда второго поколения — TGV A. 	Экспериментальный участок пути длиною 280 км только что построенной ВСМ Атлантик был определён между 135 и 179 километром. Практически прямая трасса имела несколько кривых с радиусом 15 км.
В качестве опытного поезда для скоростных испытаний был выбран серийный состав TGV A № 325, на котором были произведены некоторые доработки и изменения. 
3 декабря 1989 г. этот поезд, состоящий из двух локомотивов и четырёх вагонов, установил рекорд скорости — 482,4 км/ч.
      9 мая 1990 г. скорость поезда превысила отметку 500 км/ч, её пиковое значение составило 510,6 км/ч.
      18 мая 1990 года состоялась очередная экспериментальная поездка, которая завершилась тем, что был установлен мировой рекорд скорости, который удерживался довольно долго. В 10 часов 6 минут на скоростемере электропоезда появилась цифра 515,3 км/ч.
      3 апреля 2007 года Французский опытный электропоезд V150 установил рекорд скорости  на железнодорожном транспорте 574,8 км/ч. Это являлось отличной демонстрацией надёжности и скоростных возможностей системы “колесо - рельс”. Рекорд продемонстрирован на рисунке 2 приложения 1.
      В России с 1995 по 2000 год для обеспечения движения со скоростью до 200 км/ч осуществлена комплексная реконструкция главного хода Октябрьской железной дороги (линия Санкт-Петербург — Москва)[12]. Ныне на данной линии курсирует поезд Velaro Rus “Сапсан”, разработанного компанией Siemens, первый рейс которого состоялся 17 декабря 2009 года. Дорога электрифицирована под постоянный ток 3 кВ.  
        1.2 Настоящее время и перспективы
        В настоящее время строительство ВСМ ведётся во многих технически развитых странах.  При постоянной коммерческой эксплуатации на ВСМ достигнута максимальная скорость 350 км/ч,  по мнению специалистов, такое достижение сохранится на несколько десятилетий. Высокие темпы развития высокоскоростных железнодорожных перевозок наблюдаются в Китае и Испании. По протяженности лидирует ВСМ КНР – более 9,4 тысяч километров. Общая протяженность ВСМ в мире составляет 20,7 тыс. км, ожидается, что к 2025 году длина ВСМ в мире составит более 51 тысячи километров, в Европе из них приблизительно 18 тыс. км.
В России также ведётся разработка скоростных магистралей, таких как СПб-Москва (ВСМ1) или Москва-Казань-Екатеринбург, с заявленной скоростью до 400 км/ч.
        1.3 Основные требования к системам электроснабжения ВСМ
      По сравнению с первыми, опытными системами тягового электроснабжения,  современные аналоги ушли далеко вперёд. Учитывая иностранный опыт и разработанные в Российской Федерации специальные технические условия (СТУ)[13], можно выделить основные требования для проектирования и разработки новых высокоскоростных магистралей.
      Топографические условия в районах первых перспективных ВСМ России близки к западноевропейским, поэтому можно считать целесообразным применение балластного пути на земляном полотне с использованием современной технологии уплотнения насыпей.
Из-за необходимости обеспечения более прямой трассы и обязательного устройства развязок с другими видами транспорта в разном уровне на высокоскоростных линиях строится большее, чем на обычных линиях, количество искусственных сооружений.
      Мосты, виадуки, путепроводы на ВСМ во избежание образования на подходах к ним S-образных кривых устраиваются, как правило, двухпутными.
 Рельсы укладываются на шпальную решётку и балластный слой или на 
плитное основание. К искусственным сооружениям предъявляются особые 
требования в связи со специфическим характером динамических нагрузок, вибрационных и шумовых характеристик при высоких скоростях движения. В последние годы отдаётся предпочтение конструкциям из предварительно напряжённого железобетона.
      В первые годы эксплуатации тоннелей на ВСМ специалисты столкнулись с негативными последствиями ударных звуковых волн при проходе поездами тоннелей на больших скоростях. Это потребовало принятия мер по герметизации подвижного состава и устройства различных инженерных конструкции в виде решётчатых раструбов у порталов тоннелей, дополнительных вентиляционных штолен, воздушных камер и т. п., смягчающих фронт ударной волны перед поездом.
      Раздельные пункты — станции, обгонные пункты и диспетчерские посты — в значительной мере определяют уровень обеспечения жизнедеятельности высокоскоростных и скоростных железнодорожных магистралей.
      Кроме раздельных пунктов с путевым развитием, в среднем через 22—24 км размещаются диспетчерские посты с укладкой двух съездов между главными путями для возможности перевода движения с одного пути на другой.
      Стрелочные переводы являются важнейшим элементом путевого развития раздельных пунктов. Проектирование и строительство ВСМ послужило мощным толчком к разработке новых типов стрелочных переводов, в том числе и таких, которые обеспечивают высокую скорость движения как по прямому, так и по отклонённому направлению.
	Системы текущего содержания стационарных устройств, применяемые на эксплуатируемых зарубежных ВСМ, позволяют десятилетиями поддерживать их должное состояние в условиях интенсивного движения 
поездов. Эти системы включают в себя технические средства контроля и 
диагностики; они обслуживаются производственными подразделениями, оснащёнными высокопроизводительными машинами и механизмами, имеющими базы технического обслуживания вдоль линии, специальные контрольно-измерительные поезда (вагоны) для получения характеристик пути, контактной сети, устройств СЦБ и связи.
Создание высокоскоростных железнодорожных магистралей потребовало принципиально новых подходов к обеспечению безопасности функционирования железной дороги как комплексной системы.
	Высокий уровень безопасности обеспечивается, в частности, проектными параметрами, полным обособлением ВСМ от других путей сообщения (устройством пересечений в разных уровнях с автомобильными дорогами, пешеходными переходами и т. д.). Полоса отчуждения ВСМ, как правило, изолирована, нахождение в ней посторонних людей, проникновение животных не допускается.
	На ВСМ обеспечивается непрерывный мониторинг состояния земляного полотна и искусственных сооружений; ведётся наблюдение за состоянием атмосферы, в частности, за силой и направлением ветра, интенсивностью выпадения осадков, в некоторых случаях осуществляется контроль сейсмической активности. Полученные данные передаются непосредственно в автоматизированные системы управления движением на высокоскоростной магистрали.
На ВСМ используются комплексные методы управления движением поездов на базе интегрированных систем сигнализации, централизации и блокировки[5]. 
Применяются системы многозначной автоблокировки, как правило, без напольных сигналов, АЛСН с контролем скорости движения поезда и диспетчерская централизация управления стрелками и сигналами на раздельных пунктах.
	В высокоскоростном движении применяется электрический подвижной состав. Предпринимались попытки использовать для тяги высокоскоростных поездов дизели и газотурбинные установки.
	Высокоскоростные поезда представляют собой составы постоянного формирования с локомотивной или моторовагонной тягой. В ряде случаев для высокоскоростного движения используются сочленённые вагоны с промежуточными тележками. Подвижной состав ВСМ характеризуется низкой нагрузкой от колёсных пар на рельсы — около 16 … 18 т. В опытном японском поезде STAR21 удалось добиться нагрузки на ось всего 7,4 т.
	Тяговый привод с инверторными преобразователями и асинхронными тяговыми электродвигателями предопределил успех в создании высокоскоростных поездов последних двух десятилетий. Прогресс в области новой элементной базы — появление в 80-е годы запираемых тиристоров (GTO) — позволил упростить схемы преобразователей, сократить число элементов и начать широкое использование на железнодорожном транспорте мощных, компактных, надёжных и относительно дешёвых асинхронных тяговых двигателей. В конструкции подвижного состава всё большее применение находит модульный (блочный) принцип размещения оборудования, что существенно снижает расходы по проектированию, изготовлению и эксплуатации подвижного состава.
        Внешнее электроснабжение должно проектироваться с учетом специфики электроэнергетического комплекса ВСМ, интегрированного с национальной электроэнергетикой России. Уровень высшего напряжения передачи электроэнергии к устройствам тягового электроснабжения должен быть не ниже 220 кВ, мощность трехфазного короткого замыкания – не менее 2000 МВ?А, обеспечение питанием высокоскоростного ЭПС, как правило, с двухсторонним питанием и увязкой расположения тяговых подстанций с железнодорожными станциями на линии ВСМ. Подключение тяговых подстанций к электрическим сетям внешнего электроснабжения должно учитывать загрузку фаз трехфазной линии и обеспечить минимизацию асимметрии токов.
        Система тягового электроснабжения включает тяговые подстанции, электротяговую сеть (питающие линии, контактная сеть, обратная тяговая сеть, отсасывающие линии), линейные устройства электроснабжения.
Главными и определяющими требованиями к системе тягового электроснабжения при скорости до 400 км/ч являются:
       реализация режимов передачи электроэнергии к движущимся поездам с заданным уровнем напряжения на всей длине межподстанционной зоны;
       обеспечение надежного токосъема, без отрывов токоприемника и дугообразования, с заданными параметрами нажатия контактирующих элементов, нормируемыми отжатиями контактного провода;
       обоснованная механическая прочность конструкций контактной сети.
        ВСМ, как правило, электрифицированы на переменном токе промышленной частоты 50 или 60 Гц с напряжением в контактном проводе 25 кВ. Однако в ряде стран применяется переменный ток пониженной частоты 16? Гц и напряжение в контактной сети 15 кВ.
 В Японии, например, в частности на линии Синкансен, тяговые подстанции оборудованы с использованием схемы Скотта (рис.1.1) или модифицированная схема Вулбриджа. Благодаря постам секционирования (ПС),  может обеспечиваться беспрерывное электроснабжение. Они имеют переключатели 1 и 2, которые подключают нейтральную вставку к левой, а затем к правой секции контактной сети по мере прохода токоприёмника поезда соответствующих изолирующих сопряжений.
            
        Отсасывающие трансформаторы (ОТ) с коэффициентом трансформации 1:1 и обратный провод (ОП) необходимы для снижения влияния на смежные линии связи путём уменьшения обратного тока, замыкающегося как по рельсам, так и по земле. При этой схеме обеспечивается возврат блуждающих токов утечки в отсасывающую линию.
	На  ВСМ со скоростью до 400 км/ч должна применяться энергоэффективная система электроснабжения переменного тока распределенного типа 2?25 кВ, 50 Гц с автотрансформаторами, схема которой представлена на рисунке 1.2 ,для которой  имеется успешный опыт применения на линиях ВСМ при скоростях до 330 км/ч на ряде зарубежных железных дорог (Франция, Италия и другие) как в режимах тяги, так и при рекуперативном торможении с передачей энергии другим поездам. Применение системы 2х25 кВ[3] способствует стабилизации напряжения на межподстанционной зоне, обеспечивает снижение потерь электроэнергии в электротяговой сети, уменьшает опасные и мешающие электромагнитные воздействия на смежные устройства.

        При проектировании новых линий ВСМ по данным тягового и электрического расчетов должны определяться основные параметры тягового электроснабжения:
       расстояния между тяговыми подстанциями;
       мощность и количество силовых трансформаторов (однофазные трансформаторы с обмоткой низшего напряжения 2?25 кВ, не менее одного на каждое плечо питания тяговой подстанции и один общий трансформатор для резервирования, имеющий возможность подключения к любому из плеч);
       номинальный ток коммутационных аппаратов;
       марка, сечение и количество проводов контактной сети, обратной тяговой сети, проводов и кабелей питающих и отсасывающих линий;
       мощность и количество автотрансформаторов на межподстанционных зонах (автотрансформаторные пункты, как правило, совмещаются с постами секционирования, а также устанавливаются между тяговой подстанцией и постом секционирования и, как правило, совмещаются с пунктами параллельного соединения);
       виды и мощность устройств, обеспечивающих повышенное качество электрообеспечения (устройства компенсации реактивной мощности, фильтрокомпенсирующие установки). 
        
        Система тягового электроснабжения 94 кВ – система с симметрирующим трансформатором, расположенным на головной тяговой подстанции (ГТП), и промежуточными тяговыми подстанциями (ПТП).
Особенности системы:
         Плечо питания – 200-300 км;
         Продольные питающие линииповышенного напряжения (94кВ);
         Стандартный подвижнойсостав;
         Равномерная загрузка питающей сети;
         Минимизация количества нейтральных вставок.
        Режим напряжения в электротяговой сети должен характеризоваться максимально и минимально допустимыми уровнями напряжения у токоприемников высокоскоростных поездов и на линиях тяговых подстанций по нормам, скоординированным с международными нормами.
        Проектное значение удельной мощности электропотребления для реализации максимальной скорости 400 км/ч должно определяться по данным тяговых и электрических расчетов для интервала сгущения высокоскоростных поездов на межподстанционной зоне. 
        По данным Международного союза железных дорог эта величина может достигать 3 МВ?А/км  с учетом перегрузочной способности силового электрооборудования.
        Наибольшая допустимая температура нагрева проводов электротяговой сети должна учитывать условия применения, конструкцию и материал проводов и нормироваться при длительностях протекания тока: до 1 сек (режим КЗ); до 10 мин и при длительной нагрузке (для бронзовых фасонных и многопроволочных проводов 100оС в длительном режиме). Допустимые температуры нагрева должны быть гармонизированы с международными нормами.
        Проверка нагрева проводов электротяговой сети должна выполняться также при раздельном питании контактных подвесок.
        Для продукции, в отношении которой стандарты не разработаны, допустимые перегрузки по току и времени усреднения принимаются по данным техническим условиям.
	Электротяговая сеть должна предусматривать двухстороннее питание, посты секционирования, пункты параллельного соединения, механическое секционирование на анкерные участки, продольное и поперечное электрическое разделение на отдельные секции, не изолированные воздушные сопряжения, изолирующие воздушные сопряжения и изолирующие сопряжения с нейтральной вставкой (длина определяется расстоянием между крайними рабочими токоприемниками обращающихся электропоездов).
      Тяговые подстанции должны включать силовые трансформаторы (с учетом резервирования), открытые и закрытые электрические распределительные устройства различного уровня напряжения (ОРУ, ЗРУ, КРУЭ), силовое коммутационное и защитное (безмасляное) оборудование, силовые трансформаторы для питания железнодорожных потребителей по кабельным линиям продольного электроснабжения напряжением, как правило, 20 кВ, 50 Гц, устройства для питания собственных нужд тяговой подстанции. Питание сторонних потребителей (не железнодорожных) от силовых трансформаторов тяговых подстанций не допускается. Мощность силовых трансформаторов выбирается по данным тяговых и электрических расчетов.
      Железнодорожное электроснабжение ВСМ должно предусматривать проектирование и строительство следующих линейных пунктов: постов секционирования, автотрансформаторных пунктов, пунктов параллельного соединения, пунктов подготовки к рейсу пассажирских вагонов, пунктов группировки станций стыкования, пунктов питания линейных нетяговых железнодорожных потребителей.
      Количество пунктов параллельного питания и автотрансформаторных пунктов на межподстанционной зоне должно быть обосновано, исходя из необходимости обеспечения требуемого уровня напряжения на ЭПС, снижения потерь электроэнергии электротяговой сети и токов питающих линий по критериям избирательности защит контактной сети. Кроме того, количество АТП должно быть обосновано по критериям ограничения опасных и мешающих электромагнитных влияний.
      Контактная сеть и токоприемники при проектировании и строительстве должны рассматриваться как единая электромеханическая система, которая разрабатывается  по общим критериям с целью достижения наилучших статических и динамических показателей, определяющих качество токосъема при скоростях до 400 км/ч. Принимаемые технические решения должны быть обоснованы вычислительными экспериментами на математических моделях и испытаны на опытно-экспериментальном участке.
      При проектировании и строительстве контактной сети должны рассматриваться: контактная подвеска (контактные, несущие провода, рессорные тросы, струны, тросы средней анкеровки, электрические соединители, изделия арматуры); питающие и усиливающие провода; узлы анкеровки проводов; поддерживающие и фиксирующие конструкции (консоли, фиксаторы, кронштейны); строительные конструкции (фундаменты и стойки опор, анкеры, жесткие поперечины); изоляторы; коммутационные устройства (разъединители); заземляющие и защитные устройства (индивидуальные и групповые заземления, ограничители перенапряжений и другое).
        Поперечный профиль контактной сети должен соответствовать габаритам контактной сети С400, учитывать геометрические размеры междупутья, устройство лотков для прокладки силовых кабелей 20 кВ, кабелей связи и других вспомогательных цепей.
Номинальная высота подвески контактного провода принимается 5900 мм над УГР. 
        К конструкциям и устройствам контактной сети должны быть предъявлены требования по сроку службы, надежности и долговечности, обязательной сертификации изделий как к нерезервируемым элементам, обеспечивающим безопасность движения в особых условиях со скоростью до 400 км/ч.
        При проектировании контактной сети должны уч.......................