vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putej soobŝeniâ0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2026_2_37vrgup-328Research ArticleТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERING ON TRANSPORTМатематическое обоснование прямой и обратной зависимостей для определения гололёдной нагрузки в блочных компенсаторах контактной сетиMathematical justification of direct and inverse dependences for determining ice load in block compensators of the overhead contact networkЧерныхВ. Н.ChernykhV. N.

Черных Владимир Николаевич, кафедра «Теоретические основы электротехники», ассистент

Chernykh Vladimir Nikolayevich, Chair “Theoretical Basis of Electrical Engineering”, Assistant

v0l4nd94@yandex.ruРостовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)РоссияRostov State Transport University (RSTU)Russian Federation2026290720260237–47Copyright © Черных В.Н., 20262026Черных В.Н.Chernykh V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/328

Статья посвящена развитию математического аппарата автоматизированной системы контроля веса проводов контактной сети, предназначенной для раннего обнаружения гололёдно-изморозевых отложений. В ранее выполненных исследованиях были получены зависимости между углами отклонения ветвей, параметрами компенсатора и измеряемыми усилиями для двухблочных и трёхблочных компенсирующих устройств, а также обосновано минимально необходимое количество тензометрических датчиков для корректного контроля гололёдной нагрузки. В настоящей работе выполнен переход от зависимостей для углов отклонения ветвей каната к формулам, непосредственно связывающим добавочную гололёдную нагрузку с усилием, регистрируемым тензометрическим датчиком. Показано, что различие коэффициентов передачи нагрузки в указанных схемах должно учитываться при выборе чувствительности датчиков и настройке алгоритмов обработки данных АСКВП.

The article is devoted to the development of a mathematical framework of an automated system for monitoring the weight of overhead contact wires intended for early detection of ice and frost formations. Previous studies have derived relationships between the branch deflection angles, compensator parameters, and measured forces for two- and three-block compensating devices, and substantiated the minimum number of strain gauges required for accurate ice load monitoring. This paper transitions from relationships for the branch deflection angles to formulas directly linking the additional ice load to the force recorded by the strain gauge. It is shown that the difference in load transfer coefficients in these systems should be taken into account when selecting sensor sensitivity and configuring automated wire weight monitoring (AWM) data processing algorithms.

контактная сетьгололёдообразованиегололёдно-изморозевые отложениякомпенсатор натяжениядвухблочная систематрёхблочная систематензометрический контрольприращение усилияавтоматизированная система контроля веса проводовoverhead catenaryice accretionglaze-ice and rime depositionstension compensatortwo-block systemthree-block systemstrain-gauge monitoringforce incrementautomated wire weight monitoring systemReferencesМетодические указания по борьбе с гололёдом и автоколебаниями на контактной сети, линиях ДПР, автоблокировки и продольного электроснабжения. Кн. 1. Основы профилактического подогрева, плавки гололёдно-изморозевых образований и меры борьбы с автоколебаниями проводов контактной сети и высоковольтных линий. – Москва : ОАО «РЖД», 2004. – 132 с.Methodological guidelines for combating ice and self-oscillation on the contact network, DPR lines, automatic block signaling and longitudinal power supply lines. Book 1. Fundamentals of preventive heating, melting of ice and frost formations and measures to combat self-oscillation of contact network and high-voltage line wires. – Moscow : JSC “RZD”, 2004. – 132 p.Фигурнов, Е. П. Условия успешной плавки гололёда на неизолированных проводах воздушных линий / Е. П. Фигурнов, Ю. И. Жарков, Т. Е. Петрова // Электричество. – 2013. – № 8. – С. 21–27. – ISSN 0013-5380.Figurnov, E. P. Conditions of successful melting of ice on uninsulated wires of overhead lines / E. P. Figurnov, Yu. I. Zharkov, T. E. Petrova // Elektrichestvo. – 2013. – No. 8. – P. 21–27. – ISSN 0013-5380.Жарков, Ю. И. Повышение надежности и безопасности электроснабжения на основе мониторинга и раннего обнаружения опасных внешних воздействий и скрытых дефектов в устройствах электроснабжения / Ю. И. Жарков, Ю. Г. Семенов, Е. П. Фигурнов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2012. – № 1 (45). – С. 190–195. – ISSN 0201-727X.Zharkov, Yu. I. Increasing the reliability and safety of the power supply on the basis of monitoring and early detection of dangerous external effects and hidden defects in the power supply devices / Yu. I. Zharkov, Yu. G. Semenov, E. P. Figurnov // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2012. – No. 1 (45). – P. 190–195. – ISSN 0201-727X.Кубкина, О. В. Исследование возможности применения емкостного способа контроля толщины стенки гололёдно-изморозевых образований на проводах. Математическая модель емкости планарного конденсатора / О. В. Кубкина // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2008. – № 2 (30). – С. 95–100. – ISSN 0201-727X.Kubkina, O. V. Investigation of the possibility of using the capacitive method of controlling the wall thickness of ice-rime formations on wires. Mathematical model of the planar capacitor capacity / O. V. Kubkina // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2008. – No. 2 (30). – P. 95–100. – ISSN 0201-727X.Трубицин, М. А. Анализ способов обнаружения гололёда на проводах ЛЭП и их применение для контактной сети / М. А. Трубицин, О. Г. Лукашевич // Инженерный вестник Дона. – 2016. – № 4 (43). – С. 23. – ISSN 2073-8633.Trubitsin, M. A. Analysis of methods for detecting ice on power line wires and their application for the contact network / M. A. Trubitsin, O. G. Lukashevich // Engineering Bulletin of Don. – 2016. – No. 4 (43). – P. 23. – ISSN 2073-8633.Михеев, В. П. Контактные сети и линии электропередачи : учебник для вузов ж.-д. транспорта / В. П. Михеев. – Москва : Маршрут, 2003. – 416 с. – ISBN 5-89035-086-2.Mikheev, V. P. Contact networks and power lines : textbook for railway transport universities / V. P. Mikheev. – Moscow : Marshrut, 2003. – 416 p. – ISBN 5-89035-086-2.Фрайфельд, А. В. Проектирование контактной сети электрифицированных железных дорог / А. В. Фрайфельд. – Москва : Транспорт, 1984. – 327 с.Freifeld, A. V. Design of the contact network of electrified railways / A. V. Freifeld. – Moscow : Transport, 1984. – 327 p.Черных, В. Н. Совершенствование системы обнаружения раннего гололёдообразования для контактных сетей электрифицированных железных дорог / В. Н. Черных, В. А. Осипов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2024. – № 2 (94). – С. 110–118. – DOI 10.46973/0201-727X_2024_2_110.Chernykh, V. N. Improving the early ice formation detection system for contact networks of the electrified railways / V. N. Chernykh, V. A. Osipov // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2024. – No. 2 (94). – P. 110–118. – DOI 10.46973/0201-727X_2024_2_110.Осипов, В. А. Математическое обоснование минимально необходимого количества тензодатчиков для корректного контроля гололёдной нагрузки в составе АСКВП / В. А. Осипов, В. Н. Черных // Известия Транссиба. – 2025. – № 4 (64). – С. 10–19. – ISSN 2220-4245.Osipov, V. A. Mathematical justification of the minimum required number of strain gauges for accurate ice load monitoring in an automated overhead contact wire monitoring system / V. A. Osipov, V. N. Chernykh // Journal of Transsib Railway Studies. – 2025. – No. 4 (64). – P. 10–19. – ISSN 2220-4245.Черных, В. Н. Метод раннего обнаружения гололёда на контактной сети / В. Н. Черных // Энергетика транспорта. Актуальные проблемы и задачи : сборник научных трудов международной научно-практической конференции ; Ростовский государственный университет путей сообщения. – Ростов-на-Дону, 2024. – С. 12–15. – EDN PNDASB.Chernykh, V. N. Method of early detection of ice on the contact network / V. N. Chernykh // Transport power engineering. Current problems and tasks : collection of scientific papers of the International scientific and practical conference ; Rostov State Transport University. – Rostov-on-Don, 2024. – P. 12–15. – EDN PNDASB.Черных, В. Н. Алгоритмы и техническая реализация автоматизированной системы контроля веса проводов контактной сети / В. Н. Черных, В. А. Осипов // Транспорт : наука, образование, производство : сборник научных трудов международной научно-практической конференции ; Ростовский государственный университет путей сообщения. – Ростов-на-Дону, 2025. – С. 103–107. – EDN JYHGRF.Chernykh, V. N. Algorithms and technical implementation of an automated weight control system for the wires of the contact network / V. N. Chernykh, V. A. Osipov // Transport: science, education, production : collection of scientific papers of the International scientific and practical conference ; Rostov State Transport University. – Rostov-on-Don, 2025. – P. 103–107. – EDN JYHGRF.Патент № 2823373 C1. Российская Федерация, МПК B60M 1/12, B60M 1/26. Автоматизированная система контроля веса проводов контактной сети железной дороги / В. А. Осипов, В. Н. Черных, Н. В. Черных. – № 2024103146 ; заявлено 08.02.2024 ; опубликовано 22.07.2024, Бюл. 21. – 5 с. – EDN AHWHIS.Patent No. 2823373 C1. Russian Federation, IPC B60M 1/12, B60M 1/26. Automated system for monitoring the weight of wires in the overhead contact network of a railway / V. A. Osipov, V. N. Chernykh, N. V. Chernykh. – No. 2024103146 ; declared 08.02.2024 ; published 22.07.2024, Bulletin 21. – 5 p. – EDN AHWHIS.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.