Logowanie do System sprawozdań KDM

Analiza efektywności energetycznej elektrycznego ogrzewania rozjazdów kolejowych

Kierownik projektu: Mateusz Flis

Politechnika Gdańska

Wydział Elektrotechniki i Automatyki

Gdańsk

Streszczenie projektu

Rozjazdy kolejowe są elementem dróg kolejowych o krytycznym znaczeniu dla zachowania bezpieczeństwa ruchu pojazdów szynowych w warunkach zimowych. W europejskich warunkach klimatycznych ruchome elementy rozjazdów kolejowych w sposób ciągły podlegają niekorzystnym narażeniom środowiskowym. W celu zapewnienia niezawodnej pracy mechanizmów zwrotnicowych podczas opadów śniegu czy marznącego deszczu newralgiczne obszary rozjazdów muszą być ogrzewane. Zastosowanie skutecznej ochrony rozjazdów kolejowych w kraju realizowane jest za pomocą układów rezystancyjnych grzałek elektrycznych o profilu płasko-owalnym. W Polsce na infrastrukturę kolejową składa się około 18 000 rozjazdów, na których moc zainstalowana eksploatowanych urządzeń grzejnych EOR wynosi około 110 MW. Generowane stąd koszty kształtują się na poziomie 30 mln zł rocznie. Ogrzewanie rozjazdów EOR charakteryzuje się znaczną energochłonnością, dlatego ważne staje się zagadnienie optymalizacji obecnych systemów ogrzewania.

Badanie procesu nagrzewania rozjazdów kolejowych w warunkach rzeczywistych jest kosztowne i trudne do realizacji. W związku z tym w projekcie proces nagrzewania analizuje się metodą symulacji komputerowych wykonanych w programie ANSYS. Do rozważań przyjęto długą szynę kolejową z grzejnikami rezystancyjnymi o różnych kształtach. Założono, że w jednym przypadku grzejnik przylega bezpośrednio do szyny, a w drugim, że jest odizolowany termicznie od szyny cienką przekładką termoizolacyjną. W obecnym etapie badań przyjęto, że układ grzejnik-szyna otoczony jest powietrzem. Rozpatrywany układ jest układem 2D, który zamodelowano w programie ANSYS FLUENT. Kontynuacja badań zakłada analizę procesu topnienia śniegu w rozjeździe, co jest zadaniem obliczeniowo czasochłonnym i wymagającym do obliczeń komputera wysokiej wydajności, tj. komputery CI TASK.

Wstępne wyniki badania procesu nagrzewania grzejnikiem rezystancyjnym szyny w rozjeździe kolejowym metodą symulacji komputerowych w programie ANSYS wykazały dużą efektywność wybranej metody badawczej. Wyniki symulacji pokazały, że w celu osiągnięcia wyższej temperatury szyny grzejnik powinien dokładnie przylegać do szyny. W celu lepszego przekazywania ciepła z grzejnika do szyny, powierzchnia grzejnika powinna być jak największa. Przy podgrzaniu szyny do wyższej temperatury wzrasta ilość ciepła emitowanego do otaczającego powietrza metodą konwekcji. W celu osiągnięcia wyższej temperatury elementów grzejnika należy grzejnik odizolować od opornicy.

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93