Визначення параметрів гібридної тягової системи для приміського електропоїзду
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-774X.2025.02.05Анотація
Розглянуто застосування накопичувачів енергії на моторвагонному електрорухомому складі. На основі проведеного аналізу обгрунтовано доцільність використання гібридних тягових систем для вітчизняних електропоїздів, які використовуються у приміському сполученні. Обґрунтовано спосіб визначення параметрів тягового електроприводу, який враховує середнє прискорення електропроїзду при розгоні. Розглянуто способи утворення моторвагонного електрорухомого складу з моторних та причепних вагонів. Визначено, що пріоритетним є використання моторних вагонів з підвищеною потужністю. Обчислено тягові параметри моторного вагону, потужність електроприводу якого повитнна становити 1500 кВт при максимальній силі тяги при рушанні, рівній 200 кН. Запропоновано застосування бортового накопичувача енергії для акумулювання енергії у режимі електродинамічного гальмування при зупинці. Проведено розрахунки параметрів бортового накопичувача для такого режиму використання та встановлено, що на один моторний вагон необхідний накопичувач робочою ємністю, рівною 10 кВт∙год та потужністю, рівною 1700 кВт. Показано, що для стоврення бортового накопичувача енергії з такими параметрами доцільно викорситовувати суперконденсатори. Виконано обчислення масогабаритних парамтерів бортового накопичувача енергії, за результами якого загальна маса елементів становмть 2,5 т, а об’єм, який потрібний для розміщення елементів – 2,5 м3.
Посилання
Chyhrinov V. (2024), “Retrospektyvnyj analiz pokaznykiv prymis'kyh pasazhyrs'kyh perevezen' regional'noi' filii' AT “Ukrzaliznycja” [Retrospective Analysis of the Indicators of Suburban Passenger Transportation of the Regional Branch of the Ukrzalizytsia JSC]”, Stalyi rozvytok ekonomiky [Sustainable Development of Economy], no. 3(50), pp. 458–467, https://doi.org/10.32782/2308-1988/2024-50-69.
Kara I. (2022), “Formuvannja efektyvnogo mehanizmu upravlinnja pasazhyrs'kymy perevezennjamy u prymis'komu spoluchenni [Formation of an Effective Passenger Management Mechanism in a Suburban Communication]”, Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu [VISNYK of Kherson National Technical University], no. 1(80), pp. 21–27. https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2022.1.2.
Shylo S. I. (2025), Pidvyshhennja efektyvnosti tjagovoi' peredachi elektropoi'zdiv postijnogo strumu [Improving the efficiency of traction transmission in DC electric trains], Ph.D. Thesis, National University “Zaporizhzhia Polytechnic”, Dnipro Institute of Infrastructure and Transport of Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, Ukraine, 156 p, Access mode: https://nmetau.edu.ua/file/diss-shylo.pdf (accessed 12 March 2025).
Cherniak Yu., Hatchenko V., Haiur A., Karashchuk C. (2015), “Otsinka enerhetychnoi efektyvnosti isnuiuchoi systemy rekuperatyvnoho halmuvannia elektropoizdiv [Assessment of the Energy Efficiency of the Existing System of Regenerative Braking for Electric Trains]”, Collection of Scientific Papers of the State University of Infrastructure and Technologies of the Ministry of Education and Science of Ukraine: Series “Transport Systems and Technologies”, no. 26–27, pp. 83–91.
Zabarilo D. A. (2015), Pidvyshhennja efektyvnosti elektroruhomogo skladu podvijnogo zhyvlennja z asynhronnym tjagovym pryvodom [Increase of efficiency of double feed electric rolling stock with traction induction motor drive], Ph.D. Thesis, Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Dnepropetrovsk, Ukraine, 170 p, Access mode: https://crust.ust.edu.ua/server/api/core/bitstreams/7f400193-31f4-40ff-a8f9-a893d2e38081/content (accessed 12 March 2025).
Fedele E., Iannuzzi D., Del Pizzo A. (2021), “Onboard energy storage in rail transport: Review of real applications and techno-economic assessments”, IET Electrical Sys-tems in Transportation, vol. 11, is. 4, pp. 279–309, https://doi.org/10.1049/els2.12026.
Kostin M. O., Nikitenko A. V. (2015), “Energyof Starting up to Speed of DC Train”, Elektryfikatsiia transportu [Electrification of transport], no. 9, pp. 81–86
Buriakovskyi S., Overianova L., Neshcheret V., Ivanov K. (2023), “ Ocinka potencialu energozberezhennja pry zastosuvanni rekuperacii' energii' na motorvagonnomu elektroruhomogo skladu dlja prymis'kyh perevezen' [Energy Saving Potential Evaluation for the Regenerative Braking Applications on the Rolling Stock for Suburban Rail]”, Bulletin of NTU “KhPI”. Series: Power and heat engineering processes and equipment, no. 3(15), pp. 52–59, https://doi.org/10.20998/2078-774X.2023.03.08.
(2021) Elektropoizdy dlia pasazhyrskykh perevezen zminnoho strumu dlia prymiskykh pasazhyrskykh perevezen; Elektropoizdy dlia pasazhyrskykh perevezen postiinoho strumu dlia prymiskykh pasazhyrskykh perevezen; Elektropoizdy dlia pasazhyrskykh perevezen zminnoho strumu dlia rehionalnykh pasazhyrskykh perevezen. Vidkryti torhy z publikatsiieiu anhliiskoiu movoiu [Electric trains for passenger transportation of al-ternating current forsuburban passenger transportation; DC electric trains for passenger transportation for subur-ban passenger transportation; AC electric passenger trains for regional passenger transportation. Open auctions with publication in English], Access mode: https://prozorro.gov.ua/uk/tender/UA-2021-10-01-009871-b (accessed 12 March 2025).
Neshcheret V., Ivanov K., Overianova L., Goolak S., Riabov Ie. (2023), “Method of Defining Parameters of Traction Characteristics for Suburban Multi-unit Trains”, 27th international scientific conference TRANSPORT MEANS 2023 will be held on 4–6 October, 2023 in Palanga at the Hotel Gabija (Vytauto str. 40, Palanga, Lith-uania), Part 1, pp. 487–492, ISSN 1822-296X (print), ISSN 2351-7034 (on-line), Access mode: https://ebooks.ktu.edu/reader/563027/&returnUrl%3DaHR0cHM6Ly9lYm9va3Mua3R1LmVkdS9wcm9kdWN0LzU2MzAyNw%3D%3D?productType=ebook&themeName=Lucent-Theme (accessed 12 March 2025).
Slashchov V. A. (2005), Tjagovi ta gal'movi rozrahunky na rejkovomu transporti [Traction and braking calculations in rail transport: textbook for universities], Luhansk, 232 p.
Sulym A., Lomonos O., Bialobrzheskyi O., Safronov P. Khozia P. (2020), “Analysis of technical solutions for the implementation of on-board energy storage on the electric stock”, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Uni-versytetu, no. 3, pp. 59–66, https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-3/059.
Sulym A. O., Lomonos A. I. (2025), “Sposoby keruvannja energetychnymy procesamy na ruhomomu skladi metropolitenu z asynhronnym pryvodom ta jemnisnymy systemamy nakopychennja energii' [Methods of Managing Energy Processes on Metro Rolling Stock with Asynchronous Drive and Capacitive Energy Storage Systems]”, Zbirnyk naukovykh prats «Reikovyi rukhomyi sklad», no. 30, pp. 7–29, https://doi.org/10.47675/2304-6309-2025-30-7-29.
Sydorenko A., Yatsko S. (2022), “ Ocinka vplyvu rezhymiv roboty systemy elektrychnoi' tjagy na vtraty vid nerivnomirnosti spozhyvannja elektroenergii' ta zahody shhodo i'h znyzhennja [Assessment of the Influence of the Operating Modes of the Electric Traction System on Losses From Unevenness of Electricity Consumption and Measures to Reduce Them]”, Transport systems and technologies, no. 39, pp. 115–127, https://doi.org/10.32703/2617-9040-2022-39-11.
Sulym A. O. (2022), “Porivnjal'nyj analiz pidhodiv do vyznachennja parametriv jemnisnogo nakopychuvacha energii' dlja elektroruhomogo skladu [Comparative Analysis of Approaches to Determining the Parameters of a Capacitive Energy Storage for Electric Rolling Stock]”, Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport, no. 202, pp. 77–98, https://doi.org/10.18664/1994-7852.202.2022.273623.
Maxwell Technologies Korea CO., LTD. (2025), Cells, Access mode: https://maxwell.com/products/ultracapacitors/cells/ (accessed 12 March 2025).
Latkovskis L., Sirmelis U., Grigans L. (2012), “On-Board Supercapacitor Energy Storage: Sizing Considerations”, Latvian Journal of Physics and Technical Sciences, vol. 49, is. 2, pp. 24–33, https://doi.org/10.2478/v10047-012-0009-1.
