Дослідження факторів та оцінка рівня їх впливу на показник питомих витрат електроенергії рухомого складу
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2021-268-4-118-127Ключові слова:
тяговий двигун, електрорухомий склад, коефіцієнт корисної дії, метрополітен, питомі витрати електроенергії на тягу, тяговий приводАнотація
В статті встановлено, що одним із актуальних питань залишається зниження експлуатаційних витрат та вартості життєвого циклу електрорухомого складу за рахунок підвищення його енергоефективності. Мета роботи – аналіз наявних факторів і дослідження рівня їх впливу на значення показника питомих витрат електроенергії на етапі розробки і виготовлення інноваційного електрорухомого складу з використанням спеціалізованого атестованого програмного забезпечення. Визначено основні фактори, що здійснюють вплив на значення показника питомих витрат електроенергії на тягу рухомого складу. Оцінено рівень впливу кожного фактору на значення питомих витрат електроенергії для рухомого складу метрополітену за результатами моделювання його динаміки руху та енергетичних процесів в спеціалізованому атестованому програмному забезпеченні. За результатами аналізу розрахунків встановлено, що для заданих умов найбільший вплив на значення питомих витрат електроенергії рухомого складу здійснює характеристика коефіцієнта корисної дії тягового приводу. Визначено, що такі характеристики та показники як сила тяги і гальмування, маса, основний опір руху, коефіцієнт інерції обертових мас рухомого складу у порівнянні з характеристикою коефіцієнта корисної дії тягового приводу, здійснюють значно менший рівень впливу на значення питомих витрат електроенергії. Виконано розрахунки можливих резервів заощаджень енергоресурсів для заданих умов за рахунок експлуатації рухомого складу метрополітену з покращеними характеристиками тягового приводу. Встановлено, що впровадження в експлуатацію рухомого складу метрополітену з покращеними характеристиками тягового приводу дозволить заощадити до 22,7 % електроенергії. Визначено термін окупності тягового приводу з покращеними характеристиками для заданих умов експлуатації рухомого складу метрополітену завдяки зменшенню експлуатаційних витрат перевізного процесу та за рахунок підвищення енергоефективності його рухомого складу.
Посилання
1. Шевлюгин М.В., Желтов К.С. Снижение расхода электроэнергии на движение поездов в Московском метрополитене при использовании емкостных накопителей энергии. НТТ – Наука и техника транспорта. 2008. Вып. № 1. С. 15–20.
2. Yatsko S., Sidorenko A., Vashchenko Ya., Lyubarskyi B., Yeritsyan B. Method to improve the efficiency of the traction rolling stock with onboard energy storage. International journal of renewable energy research. Vol. 9. No. 2. P. 848–858.
3. Донченко А.В., Сулим А.О., Сіора О.С., Мельник О.О., Федоров В.В. Аналіз питань енергозбереження та енергоефективності під час експлуатації рухомого складу метрополітену. Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпр. нац. ун-ту залізничного трансп. 2016. № 3(63). С. 108–119. DOI: https://doi.org/ 10.15802/stp2016 /74732.
4. Устенко О.В., Пасько О.В. Тенденции развития тяговых двигателей подвижного состава. Електротехніка і електромеханіка. 2013. № 1. С. 65-68.
5. Титова Т.С., Евстафьев А.М., Изварин М.Ю. Сычугов А.Н. Перспективы развития тягового подвижного состава. Часть 1. Транспорт Российской Федерации. 2018. № 6 (79). С. 40-44.
6. Хворост М.В., Шпіка М.І., Бесараб А.І. Тяговий асинхронний електропривод для міського електротранспорту. Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2012. № 3. С. 7-10.
7. Воронов Р.В. Дослідження тягової електромеханічної системи з двома синхронними двигунами з постійними магнітами, що живляться від одного інвертора. Електромеханічні і енергозберігаючі системи. 2020. № 1 (49). С. 8-19. DOI: https://doi.org/10.30929/2072-2052.2020.1.49.8-19.
8. Саблін О.І. Дослідження ефективності процесу рекуперації електроенергії в умовах метрополітену. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2014. Вип. 8 (72) /том 6/. С. 9–13. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.30483.
9. Костин Н.А., Никитенко А.В. Автономность рекуперативного торможения – основа надежной энергоэффективной рекуперации на электроподвижном составе постоянного тока. Залізничний транспорт України. 2014. № 3. С. 15–23.
10. Sulym А., Lomonos A., Bialobrzheskyi O., Safronov O., Khozia P. Analysis of technical solutions for the implementation of on-board energy storage on the electric stock. Naukovyi Visnyk Natsionalnogo Hirnychogo Universytetu. 2020. № 3. P. 59-66. DOI: https://doi.org/10.33271/ nvngu/20203/059.
11. Petrenko O., Liubarskiy B., Pliugin V. Determination of railway rolling stock optimal movement modes. Електротехніка і електромеханіка. 2017. № 6. Р. 27-31. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2017.6.04.
12. Баранов Л.А., Ерофеев Е.В., Мелешин И.С., Чинь Л.М. Оптимизация управления движением поездов / под ред. доктора технических наук Л.А. Баранова. – М.: МИИТ, 2011. – 164 с.
13. Кислий Д. М. Визначення енергозаощаджуючих режимів ведення поїздів // Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпр. нац. ун-ту залізничного трансп. 2016. № 1(61). С. 71–84. DOI: https://doi.org/10.15802/ stp2016/60983.
14. Khodaparastan M., Ahmad A. Mohamed, Brandauer W. Recuperation of regenerative braking energy in electric rail transit systems. IEEE Transaction on Intelligent Transportation Systems. 2019. Vol. 20, Issue 8, P. 2831–2847. DOI: https://doi.org/10.1109/TITS.2018.2886809.
15. Wieczorek M., Lewandowski M. Zasobnik energii umożliwiający przejazd tramwaju przez skrzyżowanie bez użycia sieci trakcyjnej. TTS Technika Transportu szynowego. 2018. № 10. P. 39–43.
16. Hetman H.K., Marikutsa S.L. Selection of rational parameters of the nominal mode electric trains with asynchronous traction drive. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport. 2017. Issue 3 (69). P. 56–65. DOI: https://doi.org/10.15802/ stp2017/104767.
17. Шевлюгин М.В., Жуматова А.А. Возможность использования возобновляемых источников энергии в системе тягового электроснабжения железных дорог. НТТ – Наука и техника транспорта. 2008. Вып. № 4. С. 25–28.
18. Сокол Е.И., Жемеров Г.Г., Тугай Д.В. Силовая электроника и концепция энергетики «SMART GRID». Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2013. Спец. выпуск т.1, № 8 (114). С. 7–16.
19. Гольденберг В. Возобновляемая энергия на железнодорожном транспорте. Мир транспорта. 2017. Том 15. № 1. С. 64–74.
20. Розенфельд, В.Е. Теория электрической тяги / В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев, Н.Н. Сидоров, М.И. Озеров : Под ред. И.П. Исаева. М.: Транспорт, 1995. 294 с.
21. Слепцов М.А. Основы электрического транспорта: учебник для студ. высш. учеб. заведений / М.А. Слепцов, Г.П. Долаберидзе, А.В. Прокопович и др. М.: Издательский центр «Академия». 2006. 464 с.
22. М 6.5.00684 Електрорухомий склад. Методика тягово-енергетичних випробувань. Кременчук, ДП "УкрНДІВ". 2016. 27 с.
23. Байрыева Л.С. Теория электрической тяги. Методическое пособие / Л.С. Байрыева, А.В. Прокопович. – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 40 с.
24. Sulym A. Development of a comprehensive approach to determining the rational parameters of an onboard capacitive energy accumulator for a subway train / A. Sulym, O. Fomin, P. Khozia, O. Palant, V. Stamatin // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2019. – Issue 3 (102). – P. 28–38. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.183304
