Delist.ru

Разработка методов оценки электромагнитных полей на объектах транспорта (18.05.2010)

Автор: Лелюхин Антон Михайлович

Разработать методику экспериментальной оценки ЭМП на городских транспортных средствах и выявить закономерности изменения ЭМП.

Предложить метод снижения негативного воздействия транспортного магнитного поля (МП) на здоровье человека.

Объект исследования – подвижной состав транспортной системы города, а также улично-дорожная сеть (УДС).

Предмет исследований – изучение особенностей ЭМП на транспорте, их источников и распространения в транспортных средствах и на УДС.

Научная новизна

• Выявлены и идентифицированы источники ЭМП в ТС.

• Разработана методика измерения параметров ЭМП в троллейбусах, автобусах, электромобилях и на УДС.

• Предложен метод, и оценена эффективность снижения транспортного магнитного поля.

Практическая ценность работы заключается в разработке методики оценки электромагнитной обстановки на транспортных средствах и возможности применения предложенных рекомендаций по снижению негативного воздействия МП на городском электротранспорте.

Апробация работы. Основные результаты исследований были обсуждены и одобрены на научно-технической конференции «Луканинские чтения. Пути решения энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (г. Москва, 2003 и 2005 гг.), Российской научно-технической конференции «Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность» (г. Санкт-Петербург 2006 и 2008гг.), VII международном научно-практическом семинаре «Проблемы электромагнитной экологии в науке, технике и образовании» (г. Ульяновск, 2008 г.), на научно-технической конференции «4-ые Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (г.Москва, 2009г.), на международных научных конференциях по транспорту в Бразилии (г.Santos, 2002, 2003гг.).

Реализация результатов работы. Полученные результаты и разработанные методики используются в учебном процессе МАДИ, предложены к использованию ЗАО НПП «Транснавигация».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 11 печатных работ, из которых 1 научная статья в рекомендованном ВАК РФ издании.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций и приложений. Текст диссертации изложен на 85 страницах, включая 26 рисунков, 12 таблиц и 19 приложений. Список литературы включает 57 наименований отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования «Разработка методов оценки электромагнитных полей на объектах транспорта», а также описаны предмет, объект, цели и задачи исследования.

В главе 1 диссертационной работы описаны основные параметры, характеризующие электромагнитное поле, приведены источники естественного и искусственного происхождения. Рассмотрены биологические эффекты воздействия ЭМП, описаны действующие нормативы на неионизирующие излучения различных частотных диапазонов. Приведены результаты экспериментальных исследований ЭМП на различных ТС – электромобилях, вагонах метро, электролокомотивах и вагонах поездов, троллейбусах, известных из литературных источников.

Глава 2 посвящена теоретическим основам разработки методики оценки электромагнитных полей на объектах транспорта.

Закон Био-Савара-Лапласа и принцип суперпозиции позволяют рассчитать индукцию магнитного поля, создаваемого произвольной системой электрических токов, в произвольной точке пространства. Для этого необходимо разделить все токи на бесконечно малые участки, записать выражения для векторов индукции поля, создаваемых этими элементами (пользуясь законом Био-Савара-Лапласа), и просуммировать полученные выражения (что позволяет принцип суперпозиции) для всех участков тока.

Используем данные теоретические предпосылки для расчета индукции магнитного поля в точке, соответствующей голове водителя троллейбуса на его рабочем месте. При длине токоведущего кабеля, проходящего за спиной водителя равного высоте кабины (Н=2 м), эта точка расположена на высоте (h=1м). Расстояние от провода до головы (b) составляет примерно 0,2м, ?1,2 – углы, под которыми видны окончания проводника из расчетной точки. Тогда индукция магнитного поля составит

Подставив значения геометрических размеров для выражения в скобках формулы (1), получим:

=1.96. (2)

В случае бесконечно длинного проводника углы ?1,2 = 0 и данное выражение будет равно 2. Таким образом, различие составляет около 2%, что вполне допустимо в данных условиях и проводник можно считать бесконечно длинным.

Рассчитаем индукцию МП для двух бесконечных проводников с токами силой J=200 А, текущими в противоположных направлениях.

Рис. 1. Расчет индукции МП для двух проводников

Расстояние между проводами обозначим d, а до реципиента - b (рис. 1). Тогда индукция МП может быть определена из выражений:

(Tл). (5)

Рассмотрим несколько вариантов расположения проводов относительно реципиента и друг друга (табл.1).

Таблица 1. – Расчет индукции МП для двух проводников

b см/ d см 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10 39,9 79,2 117 154 188 220 248 276 299 333

15 17,8 35,4 52,8 69,9 86,5 103 118 133 147 160

20 10 20 30 39,6 49,2 58,6 68 76,9 85,7 94

25 6.4 13 19 25,4 31,7 37,9 43,9 49,9 55,8 61,5

30 4.4 9 13 17,7 22 26,4 30,7 34,9 39,1 43,2

Видно, что индукция МП значительно изменяется в зависимости от этих параметров. Как правило, токоведущие кабели в кабине водителя не имеют четкого расположения – весь жгут проводов закрыт единым пластиковым кожухом, и провода в нем расположены произвольно. Водитель так же не является стационарным объектом. Таким образом, теоретически достоверно рассчитать уровни индукции МП в кабине водителя троллейбуса, т.е. в ближнем поле не представляется возможным. Для оценки параметров ЭМП данных, а также других ТС необходимо использовать экспериментальные методы, на основании которых впоследствии может быть сформирована соответствующая расчетно-экспериментальная методика.

Глава 3 посвящена проведенным экспериментальным исследованиям электромагнитных полей на объектах транспорта – участке УДС, автобусах, оснащенных средствами телематики, электромобилях и троллейбусах. Были выявлены источники электромагнитных излучений на следующих объектах транспорта:

на участке улично-дорожной сети – базовые станции сотовой связи, беспроводные компьютерные сети стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi), системы управления движением, линии электропередачи;

в городских автобусах, оборудованных средствами телематики – комплекс телематических устройств на базе радиостанции «Гранит Р-24АЦ»;

в грузовых электромобилях – токоведущие кабели, тяговый электродвигатель;

в троллейбусах – бортовое электрооборудование высокого напряжения: токоведущие кабели, тяговый электродвигатель, элементы системы управления, печи для обогрева пассажирского салона и кабины водителя.

загрузка...