Висвітлено питання удосконалення конструкцій і технологій експлуатації контактної мережі (КМ) і реалізації надійного й економічного струмозняття на електрифікованих залізницях. Проведено аналіз експлуатаційних показників КМ, тенденцій розвитку конструкцій контактних підвісок і технологій діагностики. Запропоновано концепцію їх розвитку та взаємозв'язку в період життєвого циклу КМ. Розглянуто теоретичні та практичні питання технологій обслуговування та ремонту КМ за станом. Висвітлено можливість використання нанокомпозиційних контактних проводів Cu-Nb, які забезпечують якість струмозняття та ресурсоощадження. Шляхом імітаційного моделювання одержано статистичні та динамічні показники якості струмозняття та стану КМ.

Проведено аналіз експлуатаційних показників струмозняття. Розроблено методи комплексної діагностики контактної мережі та струмоприймачів. Шляхом імітаційного моделювання одержано статичні та динамічні показники якості струмозняття та стану контактної мережі. Проведено широкомасштабні експериментальні дослідження контактної мережі і розроблено методику оцінювання якості струмозняття та стану контактних підвісок за залежностями контактного натиснення.

На основі системного аналізу енергетичної ефективності процесу перевезень в період 1997 - 2012 рр. показано, що найбільш потужним фактором її підвищення є електрифікації залізниць.

Показано перспективи електрифікації залізниць України. На основі системного аналізу електричних мереж зовнішнього електропостачання тягових підстанцій та існуючих і перспективних тягових мереж розроблено концептуальні напрями їх розвитку. Приведено методи моделювання перетоків потужності по тяговій мережі для вибору енергозберігаючих схем живлення.

Розроблені сучасні типи моделей розрахунку динамічної взаємодії контактного проводу і струмоприймачів можна розділити на аналітичні і імітаційні. До аналітичних моделей відносять на моделі з зосередженими та з розподіленими параметрами. Перші не задовольняють збільшену потребу в точності розрахунку динамічної взаємодії пари струмоприймач - контактний провід. Царину їх використання можливо відокремити лише інженерними розрахунками. Другі, моделі з урахуванням розподілених параметрів, дозволяють отримувати на виході усю низьку інформації про процес струмознімання таку як : контактне натискання, точки і часи відриву струмоприймача, амплітуду коливань, координати точки контакту струмоприймач - контактний провід. Недоліком цих моделей є високий порядок отриманої системи рівнянь. Розроблена в роботі методика дозволяє врахувати одночасні збудження системи в різний точках, що вимагає визначення модального демпфуючого коефіцієнта, який є функцією частоти. Використовуючи збудливу силу як базис, відповідне диференціальне рівняння вирішується для всіх власних частот, а результати для окремих частот накладаються для отримання загальної реакції системи контактного проводу. Для визначення траєкторії руху точок розроблено диференційне рівняння руху, яке застосовує незалежні від часу системи матриць, та не потребують великого обсягу обчислень для моделювання сили натискання. Таким чином необхідно лише один раз провести обчислення для заданої конфігурації контактного проводу.

Здійснено аналітичний огляд світового досвіду підвищення енергоефективності електричних систем з тяговими навантаженнями залізниць. Подано інформацію про концептуальні напрями розвитку електричних мереж зовнішнього електропостачання тягових підстанцій. Увагу приділено моделюванню електротягових навантажень, методиці вибору параметрів і місць розміщення установок поперечної та подовжньої ємнісної компенсації в системах тягового електропостачання, управлінню режимами роботи в електричних системах з тяговими навантаженнями.

Розроблені сучасні типи моделей розрахунку динамічної взаємодії контактного проводу і струмоприймачів можна розділити на аналітичні і імітаційні. До аналітичних моделей відносять на моделі з зосередженими та з розподіленими параметрами. Перші не задовольняють збільшену потребу в точності розрахунку динамічної взаємодії пари струмоприймач - контактний провід. Царину їх використання можливо відокремити лише інженерними розрахунками. Другі, моделі з урахуванням розподілених параметрів, дозволяють отримувати на виході усю низьку інформації про процес струмознімання таку як : контактне натискання, точки і часи відриву струмоприймача, амплітуду коливань, координати точки контакту струмоприймач - контактний провід. Недоліком цих моделей є високий порядок отриманої системи рівнянь. Розроблена в роботі методика дозволяє врахувати одночасні збудження системи в різний точках, що вимагає визначення модального демпфуючого коефіцієнта, який є функцією частоти. Використовуючи збудливу силу як базис, відповідне диференціальне рівняння вирішується для всіх власних частот, а результати для окремих частот накладаються для отримання загальної реакції системи контактного проводу. Для визначення траєкторії руху точок розроблено диференційне рівняння руху, яке застосовує незалежні від часу системи матриць, та не потребують великого обсягу обчислень для моделювання сили натискання. Таким чином необхідно лише один раз провести обчислення для заданої конфігурації контактного проводу.

Присвячено вирішенню науково-прикладної проблеми розробки теоретичних основ енергоефективності та ресурсозбереження систем тягового і зовнішнього електропостачання залізниць. На основі аналізу ефективності енергетичного забезпечення процесу перевезень залізниць розроблено наукові принципи енергетичної стратегії та метод визначення потенціалу енергозбереження залізниць. Запропоновано раціональні співвідношення використання електричної і дизельної тяги та підвищення енергоефективності тягових мереж і живильних ліній енергосистем за рахунок збільшення напруги передавання енергії до споживача і мінімізації "середнього шляху енергії". Розроблено метод аналізу, розрахунку і моделювання основних електротехнічних параметрів і показників електротягових мереж і живильних ліній енергосистем. Запропоновано наукові положення підвищення ефективності режимів в електричних системах з тяговими навантаженнями. В основу положень покладено багаторівневий метод регулювання напруги і реактивної потужності та метод нечітких множин для управління режимами електричної тяги. Установлено, що у разі відсутності навантаження одного із плечей тягової підстанції змінного струму в одній із фаз живильної лінії протікає активно-ємнісний струм. Розроблено систему рейтингових оцінок стану енергетичної безпеки процесу перевезень залізниць. Запропоновані науково обґрунтовані принципи розвитку технології експлуатації електричних систем з тяговими навантаженнями за станом і мінімальними витратами в процесі їх життєвого циклу, що в сукупності вирішує проблему ресурсозбереження.