ОЦІНКА ТЕХНІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ЛОКОМОТИВА ДЛЯ ЗАЛІЗНИЧНОГО КАР’ЄРНОГО ТРАНСПОРТУ

Ключові слова: локомотив, сила тяги, тяговий електропривод, енергоефективність.

Анотація

Проведено оцінку основних технічних параметрів локомотива для кар’єрного залізничного транспорту. Визначені розрахункові параметри локомотиву та встановлено, що дотична потужність становить 6700 кВт, а тягове зусилля для розрахункового режиму – 1300 кН. Виконано розрахунки тягової характеристики локомотива. Запропоновано процедуру визначення параметрів режимів роботи локомотива при виконанні поїзних задач, в основу якої лежить обробка результатів розв’язання тягової задачі на ділянці шляху. Встановлено, що для тестової ділянки шляху значну частину часу у тяговому режимі локомотив працює з навантаженням, яке становить 10…25% номінального, у зв’язку з чим запропоновано реалізувати режим руху з відключенням тягових електродвигунів. Запропоновано застосування бортової системи накопичення енергії, що дозволить акумулювати енергію при електродинамічному гальмуванні. Запропоновано узагальнену схему тягової системи, яка дозволить реалізувати способи підвищення енергоефективності рухомого складу.

Посилання

ЛІТЕРАТУРА

Постанова КМУ від 03 березня 2021 р. № 179 «Про затвердження Національної економічної стратегії на період до 2030 року» URL: https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennya-nacionalnoyi-eko-a179 (дата звернення: 09.05.2022)

Залізний бонус: український ГМК пробивається на ринок преміальної сировини URL: https://gmk.center /posts/zheleznyj-bonus-ukrainskij-gmk-probivaetsya-na-rynok-premialnogo-syrya/ (дата звернення: 09.05.2022)

За 2,5 року Ferrexpo вклала в екопроекти понад 891 млн грн.. URL: https://gmk.center/ua/opinion/za-2-5-roku-ferrexpo-vklala-v-ekoproekti-ponad-891-mln-grn/ (дата звернення: 09.05.2022)

Гетьман Г. К., Васильев В. Е. Анализ резервов снижения энергоемкости железнодорожных перевозок на горнодобывающих предприятиях / Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. 2019. № 17. C.61-67.

Yasuhiro N., Oishi R., Motomi S., & Takashi, K. Battery-powered Drive Systems: Latest Technologies and Outlook. 2017.

Buriakovskiy S., Maslii A., Pomazan D., Overianova L., Omelianenko H. Multi-criteria Quality Evaluation of Energy Storage Devices for Rolling Stock Using Harrington's Desirability Function. Proceedings of 2020 IEEE 7th International Conference on Energy Smart Systems). 2020. P. 158-163.

Xuan Liu, Kang Li. Energy storage devices in electrified railway systems: A review. Transportation Safety and Environment, Volume 2, Issue 3, September 2020, Pages 183–201, https://doi.org/10.1093/tse/tdaa016

Huang X., Liao, Q., Li, Q. et al. Power management in co-phase traction power supply system with super capacitor energy storage for electrified railways. Rail. Eng. Science 28. 2020. P. 85–96 https://doi.org/10.1007/s40534-020-00206-x

Serhiy Yatsko, Yaroslav Vashchenko, Anatoliy Sydorenko. Development of strategies for reducing traction energy consumption by electric rolling stock. Computational Problems of Electrical Engineering. Lviv Politechnic Publishing House. 2019. Vol 9. No 1. P. 44–52.

Energy-optimized propulsion system mitrac 3000 for locomotives. Dr. E. Karl Behr. International Seminar on Emerging Technologies & Strategies for Energy Management in Railways. 2008

Technologies and potential developments for energy efficiency and co2 reductions in rail systems. International Union of Railways (UIC) – Paris, December 2016.

Солодунов А. М., Иньков Ю. М., Коваливкер Г. Н., Литовченко В. В. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями. Рига: Зинатие. 1991. 352 с.

Jaroslav Ilonchiak, ДЅuboЕЎ StruharnanskГЅ, Jozef Kuchta, Modular Concept of Auxiliary Converters for Diesel Electric Locomotives. Procedia Engineering, Volume 192, 2017, Pages 359-364. https://doi.org/ 10.1016 /j.proeng. 2017.06.062

J. Suganthi Vinodhini, R. Samuel Rajesh Babu, A Review on Various Converters Used In Dc and Ac Locomotives. International Journal of Applied Engineering Research ISSN 0973-4562 Volume 10, Number 5,2015, pp. 13305-13325

Su S.; Tang T.; Wang Y. Evaluation of Strategies to Reducing Traction Energy Consumption of Metro Systems Using an Optimal Train Control Simulation Model. Energies 2016, 9, 105. https://doi.org/10.3390/en9020105

Scheepmaker G.M.; Goverde R.M.P. The interplay between energy-efficient train control and scheduled running time supplements. J. Rail Transp. Plan. Manag. 2015, doi:10.1016/j.jrtpm.2015.10.003

Radu P.V.; Lewandowski M.; Szelag A. On-Board and Wayside Energy Storage Devices Applications in Urban Transport Systems-Case Study Analysis for Power Applications. Energies 2020, 13, 2013. https://doi.org/10.3390 /en13082013

Urbaniak M., Kardas-Cinal E.; Jacyna, M. Optimization of Energetic Train Cooperation. Symmetry 2019, 11, 1175. https://doi.org/10.3390/sym11091175

Spiryagin, M., Cole, C., Sun, Y.Q., McClanachan, M., Spiryagin, V., & McSweeney, T. Design and Simulation of Rail Vehicles. 2014. https://doi.org/10.1201/b17029 20. Steimel A. Electric traction motive power and energy supply. Basics and practical experience. Munchen: Oldenbourg Industrieverlag, 2008, 334 p.

Браташ В.А. Тяговые агрегаты типа ОПЭА с асинхронными тяговыми двигателями для открытых горных разработок. Конструкция и параметры. Гірн. електромеханіка та автоматика: Наук.-техн. зб. 2007. Вип.79. С. 93-98.

Конструкция, расчет и проектирование локомотивов: Учебник для студентов втузов, обучающихся по специальности «Локомотивостроение». А. А. Камаев, Н. Г. Апанович, В. А. Кашев и др.; / Под ред. А. А. Камаева. М.: Машиностроение, 1981,351 с

Правила тягових розрахунків для поїзної роботи по електровозах ЧС7, ЧС8, ДЕ1, ДС3, 2ЕЛ5, 2ЕС5К, тепловозах ТЕП150, ТЕМ103, дизель-поїздах ДЕЛ-02, електропоїздах ЕПЛ2Т, ЕПЛ9Т. ЦТ-0199 : Затв. Наказ. Укрзалізниці № 206-ЦЗ від 22.12.2010 / М-во транспорту та зв'язку України, Держадміністрація залізничного транспорту України, Укрзалізниця, Головне управління локомотивного господарства. К. : НВП Поліграфсервіс, 2011. 60 с.

Л. В. Балон, В. А. Браташ, М. Л. Бичуч и др. Электроподвижной состав промышленного транспорта: Справочник. Под ред. Л. В. Балона. М.: Транспорт. 1987.

Френкель, С. Я. Сравнительный анализ расхода энергоресурсов на тягу поездов электровозами ВЛ80С и БКГ1 / С. Я. Френкель, А. Г. Федоренко // Актуальные вопросы и перспективы развития транспортного и строительного комплексов. 2018. Ч. 1. – С. 73-75

Goolak, S.; Tkachenko, V.; Sapronova, S.; Lukoševičius, V.; Keršys, R.; Makaras, R.; Keršys, A.; Liubarskyi, B. 2022. Synthesis of the Current Controller of the Vector Control System for Asynchronous Traction Drive of Electric Locomotives. Energies, 15, 2374. https://doi.org/10.3390/en15072374

Falendish, A., Hatchenko, V., Voznenko, S., Kletska, O., & Barybin, M. (2020). Математичне моделювання основних Параметрів в тягових розрахунках. Транспортні системи і технології, (35), 102-112. https://doi.org/10.32703/2617-9040-2020-35-11

Слащов В.А. Тягові та гальмові розрахунки на рейковому транспорті / В.А. Слащов. Луганськ: Вид-во СНУ ім. В.Даля, 2005. 182 с.

Omelyanenko, V. I., Riabov, I. S., Overianova, L. V., & Omelianenko, H. V. Тяговый электропривод на основе батареи топливных элементов и бортового инерционного накопителя энергии для мотор-вагонного поезда. Електротехніка і Електромеханіка, (4), 64–72. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.4.08

S. Yatsko [et al.] Method to Improve the Efficiency of the Traction Rolling Stock with Onboard Energy Storage [Electronic resource] / // International Journal of Renewable Energy Research. 2019. Vol. 9, № 2. P. 848-858. URL: https://www.ijrer.org/ijrer/index.php/ijrer/article/view/9143/pdf.

REFERENCES

Postanova KMU vid 03 bereznia 2021 r. № 179 «Pro zatverdzhennia Natsionalnoi ekonomichnoi stratehii na period do 2030 roku» [Resolution of the Cabinet of Ministers of March 3, 2021 № 179 "On approval of the National Economic Strategy for the period up to 2030"]. Retrieved from https://www.kmu.gov.ua/npas/pro-zatverdzhennya-nacionalnoyi-eko-a179 [in Ukrainian].

Zaliznyi bonus: ukrainskyi HMK probyvaietsia na rynok premialnoi syrovyny [Iron bonus: Ukrainian MMC makes its way to the market of premium raw materials]. Retrieved from https://gmk.center/posts/zheleznyj-bonus-ukrainskij-gmk-probivaetsya-na-rynok-premialnogo-syrya/ [in Ukrainian].

Za 2,5 roku Ferrexpo vklala v ekoproekty ponad 891 mln hrn [Ferrexpo invested over ₴891 million in environmental projects in 2.5 years]. Retrieved from https://gmk.center/ua/opinion/za-2-5-roku-ferrexpo-vklala-v-ekoproekti-ponad-891-mln-grn/ [in Ukrainian]

Hetman H. K., Vasylev V. E. (2019) Analyz rezervov snyzhenyia эnerhoemkosty zheleznodorozhnыkh perevozok na hornodobыvaiushchykh predpryiatyiakh [Analysis of reserves for reducing the energy intensity of rail transportation at mining enterprises]/ Elektromahnitna sumisnist ta bezpeka na zaliznychnomu transporti, № 17, 61-67 [in Russian].

Yasuhiro N., Oishi R., Motomi S., & Takashi, K. (2017). Battery-powered Drive Systems: Latest Technologies and Outlook.

Buriakovskiy S., Maslii A., Pomazan D., Overianova L., Omelianenko H. (2020). Multi-criteria Quality Evaluation of Energy Storage Devices for Rolling Stock Using Harrington's Desirability Function. Proceedings of 2020 IEEE 7th International Conference on Energy Smart Systems). (p. 158-163).

Xuan Liu, Kang Li. (2020). Energy storage devices in electrified railway systems: A review. Transportation Safety and Environment, (Volume 2), (Issue 3), (pages 183–201), https://doi.org/10.1093/tse/tdaa016

Huang X., Liao, Q., Li, Q. et al. (2020). Power management in co-phase traction power supply system with super capacitor energy storage for electrified railways. Rail. Eng. Science, (28), (p. 85–96) https://doi.org/10.1007/s40534-020-00206-x

Serhiy Yatsko, Yaroslav Vashchenko, Anatoliy Sydorenko. (2019) Development of strategies for reducing traction energy consumption by electric rolling stock. Computational Problems of Electrical Engineering. Lviv Politechnic Publishing House. (Vol 9, (No 1), (p. 44–52).

E. Karl Behr. (2008) Energy-optimized propulsion system mitrac 3000 for locomotives International Seminar on Emerging Technologies & Strategies for Energy Management in Railways.

Technologies and potential developments for energy efficiency and co2 reductions in rail systems. (2016) International Union of Railways (UIC)

Solodunov A. M., Ynkov Yu. M., Kovalyvker H. N., Lytovchenko V. V. (1991). Preobrazovatelnye ustroistva elektropoezdov s asynkhronnymy tiahovymy dvyhateliamy [Converter devices for electric trains with asynchronous traction motors]. Riga: Zinatie. 352 p. [in Russian].

Jaroslav Ilonchiak, Ѕubo Struharnansk, Jozef Kuchta. (2017) Modular Concept of Auxiliary Converters for Diesel Electric Locomotives. Procedia Engineering, Volume 192, 2017, Pages 359-364. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.06.062

J. Suganthi Vinodhini, R. Samuel Rajesh Babu, A. (2015) Review on Various Converters Used In Dc and Ac Locomotives. International Journal of Applied Engineering Research (Volume 10), (Number 5), (pp. 13305-13325)

Su S.; Tang T.; Wang Y. (2016) Evaluation of Strategies to Reducing Traction Energy Consumption of Metro Systems Using an Optimal Train Control Simulation Model. Energies, 9, 105. https://doi.org/10.3390/en9020105

Scheepmaker G.M.; Goverde R.M.P. (2015) The interplay between energy-efficient train control and scheduled running time supplements. J. Rail Transp. Plan. Manag., doi:10.1016/j.jrtpm.2015.10.003

Radu P.V.; Lewandowski M.; Szelag A. (2020) On-Board and Wayside Energy Storage Devices Applications in Urban Transport Systems—Case Study Analysis for Power Applications. Energies, 13, 2013. https://doi.org/10.3390/en13082013

Urbaniak M., Kardas-Cinal E.; Jacyna, M. (2019) Optimization of Energetic Train Cooperation. Symmetry 2019, 11, 1175. https://doi.org/10.3390/sym11091175

Spiryagin, M., Cole, C., Sun, Y.Q., McClanachan, M., Spiryagin, V., & McSweeney, T. (2014) Design and Simulation of Rail Vehicles. 337 p. https://doi.org/10.1201/b17029 20. Steimel A. Electric traction motive power and energy supply. (2008) Basics and practical experience. Munchen: Oldenbourg Industrieverlag, 334 p.

Bratash V.A. (2007). Tiahovye ahrehaty typa OPEA s asynkhronnymy tiahovymy dvyhateliamy dlia otkrytykh hornykh razrabotok. Konstruktsyia y parametry [Traction units of OPEA type with asynchronous traction motors for open pit mining. Design and parameters] Girn. electromechanics and automation: Nauk.-tekhn. zb. V.79. pp. 93-98. [in Russian].

A. A. Kamaev, N. G. Apanovich, V. A. Kashev at el. (1981). Konstruktsyia, raschet i proektyrovanye lokomotyvov: Uchebnyk dlia studentov vtuzov, obuchaiushchykhsia po spetsyalnosty «Lokomotyvostroenye» [Design, calculation and design of locomotives: A textbook for students of technical universities studying in the specialty "Locomotive building"]. Ed. A. A. Kamaeva. M.: Mashinostroenie,.351 p. [in Russian].

Pravyla tiahovykh rozrakhunkiv dlia poiznoi roboty po elektrovozakh ChS7, ChS8, DE1, DS3, 2EL5, 2ES5K, teplovozakh TEP150, TEM103, dyzel-poizdakh DEL-02, elektropoizdakh EPL2T, EPL9T. TsT-0199 : Zatv. Nakaz. Ukrzaliznytsi № 206-TsZ vid 22.12.2010 [Rules of traction calculations for train work on electric locomotives ChS7, ChS8, DE1, DS3, 2EL5, 2ES5K, locomotives TEP150, TEM103, diesel trains DEL-02, electric trains EPL2T, EPL9T. CT-0199: Approved. Order. Ukrzaliznytsia № 206-TsZ dated 22.12.2010] (2011) Ministry of Transport and Communications of Ukraine, State Administration of Railway Transport of Ukraine, Ukrzaliznytsia, Main Department of Locomotive Industry. 60 p. [in Ukrainian]

LV Balon, VA Bratash, ML Bichuch, etc (1987). Elektropodvyzhnoi sostav promyshlennoho transporta: Spravochnyk [Electric rolling stock of industrial transport: Handbook]. Ed. L. W. Balloon. M .: Transport. [in Russian].

Frenkel, S. Ya. Sravnytelnyi analyz raskhoda enerhoresursov na tiahu poezdov elektrovozamy VL80S i BKH1 [Comparative analysis of energy consumption for traction of trains by electric locomotives VL80S and BKG1] Current issues and prospects for the development of transport and construction complexes. Part 1. (P. 73-75) [in Russian].

Goolak, S.; Tkachenko, V.; Sapronova, S.; Lukoševičius, V.; Keršys, R.; Makaras, R.; Keršys, A.; Liubarskyi, B. (2022). Synthesis of the Current Controller of the Vector Control System for Asynchronous Traction Drive of Electric Locomotives. Energies, 15, 2374. https://doi.org/10.3390/en15072374

Falendish, A., Hatchenko, V., Voznenko, S., Kletska, O., & Barybin, M. (2020). Matematychne modeliuvannia osnovnykh Parametriv v tiahovykh rozrakhunkakh [Mathematical modeling of the basic parameters in the traction calculations]. Transport Systems and Technologies, (35), 102-112. https://doi.org/10.32703/2617-9040-2020-35-11 [in Ukrainian]

Slashchov VA. (2005) Tiahovi ta halmovi rozrakhunky na reikovomu transporti [Traction and brake calculations on rail transport] / V.А. Slashtov. - Luhansk: SNU Publishing House. V.Dalya, 182 p.

Omelyanenko, V., Riabov, I., Overianova, L., et al. (2021). Tiahovyi elektropryvod na osnove batarey toplyvnykh elementov i bortovoho inertsyonnoho nakopytelia enerhyy dlia motor-vahonnoho poezda [Traction electric drive based on fuel cell batteries and on-board inertial energy storage for multi unit train]. Electrical Engineering & Electromechanics, 4, p. 64–72. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.4.08 [in Russian].

S. Yatsko et al. (2019) Method to Improve the Efficiency of the Traction Rolling Stock with Onboard Energy Storage [Electronic resource] / // International Journal of Renewable Energy Research. Vol. 9, № 2. P. 848-858. URL: https://www.ijrer.org/ijrer/index.php/ijrer/article/view/9143/pdf.

Опубліковано
2022-06-27
Розділ
Техніка і технології

##plugins.generic.recommendByAuthor.heading##