Обґрунтування параметрів тягової ситеми промислового акумуляторного маневрового локомотиву
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-296-10-52-60Ключові слова:
тягова система, накопичувач енергії, електродвигун, енергоефективність, локомотив, тяговий рухомий складАнотація
Стаття присвячена визначенню та обґрунтуванню параметрів тягової системи промислового маневрового акумуляторного локомотиву, застосування якого на промислових підприємствах дозволить оновити локомотивного парк з недостатньо ефективними тепловозами. Ключовим при використанні таких локомотивів є зменшення витрати паливно-енергетичні ресурси та технічне обслуговування, а також зменшення шкідливих викидів. Для визначення параметрів тягової систем виконано аналіз параметрів режимів роботи наявних маневрових тепловозів за даними бортових систем. Опрацьовано дані з тепловозів ЧМЕ3, які використовуються для маневрової роботи на ПрАТ «Полтавський гірничо-збагачувальний комбінат». Визначено, що споживання енергії за дванадцятигодинну зміну становить від 404 кВт·год до 1031 кВт·год при максимальній дотичній потужності 250 кВт. При вказаному споживанні енергії ємність накопичувача енергії становить 1022….1874 кВт·год. Розрахунки параметрів накопичувача енергії з літій-залізо-фосфатними комірками показують, що маса комірок складає 5,8…10,7 т, а об’єм, необхідний для їх розміщення – 2,9…4,9 м3. Для розміщення накопичувачів з такими масо-габаритними параметрами, а також іншого електрообладнання, необхідний відповідна конструкція локомотиву. Потужність накопичувача енергії становить 511…937 кВт, що дозволяє використати локомотив для вивізної роботи, яка характеризується дотичною потужністю не вище 420 кВт.
Для забезпечення енергетичної ефективності тягового електроприводу доцільне використання накопичувача енергії з найбільшою напругою 600 В. Це дозволяє здійснити безпосереднє підключення перетворювачів допоміжних систем до накопичувача. Для цього випадку запропоновано структурну схему тягової системи.
Розглянуто енергетичні показники тягового колекторного та асинхронного електроприводу. При використанні тягових асинхронних електродвигунів у поєднанні з двоступінчастими редукторами очікується підвищення ККД як тягового електроприводу, так і зменшення споживання енергії на охолодження тягових електродвигунів. При використанні асинхронного тягового електроприводу можливе створення чотиривісного локомотиву, в тому числі, при модернізації наявних екіпажних частин серійних маневрових локомотивів. Наведено 3D-ескізи розміщення обладнання на акумуляторному локомотиві та візка з двома обмотореними осями на прикладі тепловозу ЧМЕ3.
Посилання
1. EMD® JOULE BATTERY ELECTRIC LOCOMOTIVES. URL: https://www.progressrail.com/en/Segments/Locomotive/Locomotives/FreightLocomotives/EMDJoule.html (дата звернення: 15.11.2025)
2. FLXdrive™ BATTERY-ELECTRIC LOCOMOTIVE TECHNOLOGY. URL: https://www.wabteccorp.com/locomotive/alternative-fuel-locomotives/FLXdrive (дата звернення: 15.11.2025)
3. FLXdrive™ BATTERY-ELECTRIC LOCOMOTIVE TECHNOLOGY. URL:https://www.wabteccorp.com/FLXdrive-Battery-Electric-Locomotive?inline (дата звернення: 15.11.2025)
4. Traction & Rolling Stock Vale takes delivery of CRRC battery locomotive. URL:https://www.railwaygazette.com/traction-and-rolling-stock/vale-takes-delivery-of-crrc-battery-locomotive/61495.article (дата звернення: 15.11.2025)
5. CRRC Dalian delivers battery locomotive to Thailand. URL: https://www.railjournal.com/technology/crrc-dalian-delivers-battery-locomotive-to-thailand/ (дата звернення: 15.11.2025)
6. The new shunting locomotive XNY with battery traction. URL: https://www.railway.supply/en/the-new-shunting-locomotive-xny-with-battery-traction/ (дата звернення: 15.11.2025)
7. Battery Locomotivesю URL: https://lz1866.com/battery-locomotives (дата звернення: 15.11.2025)
8. Japan: Hokuriku liefert hellblaue und gelbe Rangierloks an J-TREC. URL: https://www.lok-report.de/news/uebersee/item/42036-japan-hokuriku-liefert-hellblaue-und-gelbe-rangierloks-an-j-trec.html (дата звернення: 15.11.2025)
9. Battery Locomotives & Hybrid Rail Shunters URL: https://claytonequipment.co.uk/metro-mainline/battery-locomotives/ (дата звернення: 15.11.2025)
10. Battery Electric Locomotive (BEL) URL: https://medhatransportation.com/assets/files/MBL%20flyer%20editable.pdf (дата звернення: 15.11.2025)
11. Alstom Platform H3 / H4 SBB Aem 940 Lokomotive. URL: https://tst-suisse.ch/files/folder.78/sbb-aem-940.pdf (дата звернення: 15.11.2025)
12. Lightweight and flexible: FLIRT. URL: https://www.stadlerrail.com/en/solutions/rolling-stock/mainline-flirt (дата звернення: 15.11.2025)
13. Mireo Plus – a powerful train becomes even more powerful. URL: https://www.mobility. siemens.com/global/en/portfolio/rolling-stock/commuter-and-regional-trains/mireo/mireo-plus-b.html (дата звернення: 15.11.2025)
14. Правила капітальних ремонтів КР-1, КР-2 тепловозів серії ЧМЕ3, ЧМЕ3Т, ЧМЕ3Е (ЦТ-0124), які затверджені наказом Укрзалізниці від 13.12.2005 № 691-ЦЗ. URL: https://uz.gov.ua/about/technical_and_social_policy/repair_docs/ndi/ (дата звернення: 15.11.2025)
15. Riabov I., Kachan A. Selection of energy storage for an industrial battery locomotive. Results in Engineering, 2025, 27, 105881 doi: 10.1016/j.rineng.2025.105881
16. EVE Energy URL: https://www.evemall.eu/power-battery/prismatic-lfp-cell (дата звернення: 15.11.2025)
17. Рябов Є.С., Якунін Д.І., Рой С.В., Яготін В.О., Качан А.В. Визначення параметрів plug-in гібридної тягової системи для промислового маневрового локомотиву. Вісник Національного технічного університету «ХПІ».Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування, 2024. №2(18). C.63-68. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2024.02.08
18. Шайда В. П., Юр’єва О. Ю., Лисенко Є. В., Сич О. А. Підвищення енергетичної ефективності тягового колекторного електроприводу для маневрових тепловозів. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування, 2024, 2(18). C.77-82. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2024.02.10
19. Kuznetsov V., Kardas-Cinal E., Gołębiowski P., Liubarskyi B., Gasanov M., Riabov I., Kondratieva L., Opala M. Method of Selecting Energy-Efficient Parameters of an Electric Asynchronous Traction Motor for Diesel Shunting Locomotives—Case Study on the Example of a Locomotive Series ChME3 (ЧMЭ3, ČME3, ČKD S200). Energies 2022, 15, 317. https://doi.org/10.3390/en15010317
20. Axle drives TEH 22,5 / TKH 22,5 URL: https://www.ganzmotor.hu/product/axle-drives/axle-drives-teh-225-tkh-225/ (дата звернення: 15.11.2025)
21. Немілостівий В.О., Донченко А.В., Павленко Ю.С., Бойко В.О., Леонтєв В.М. Дослідження та розробка технічних вимог до нового маневрового тепловоза потужністю 750-800 к.с. для експлуатації у залізничних господарствах підприємств промисловості України. Збірник наукових праць ДП "УкрНДІВ". Рейковий рухомий склад. 2020, №8. С.17-24
22. Ципленков Д.В., Іванов О.Б, Бобров О.В., Кузнецов В.В., Артемчук В.В., Баб'як М.О. Проєктування електричних машин: навч. посіб. ; Нац. техн. ун-т «Дніпровська політехніка». Д. : НТУ «ДП». 2020. 408 с.
23. Коефіцієнт викидів парникових газів для виробництва та споживання електроенергії URL: https://gto.dixigroup.org/assets/images/ files/DiXi_GTO_Electricity_Grid_EF.pdf (дата звернення: 15.11.2025)
