Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 49581 10.20295/2223-9987-2022-1-118-128 Современные технологии - транспорту HIGH TECHNOLOGIES FOR TRANSPORT Современные технологии - транспорту Energy Unit Expenses of Trains with Asynchronous Electric Drive Удельные затраты энергии поездов с асинхронным электроприводом Шлендов Игорь Александрович Shlendov Igor' Aleksandrovich Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation 30 03 2022 30 03 2022 2022 1 118 128 30 03 2022 https://izvestiapgups.editorum.ru/en/nauka/article/49581/view

Цель: Оценка энергетической эффективности тяговых приводов на вагонах подвижного состава моделей 81-765/766/767 и 81-556/557/558 («НЕВА») разных производителей и составление технических требований к тяговому электрооборудованию. На составе 81-765/766/767 используется асинхронный двигатель мощностью 170 кВт и номинальной частотой поля 43 Гц, на 81-556/557/558 — 167 кВт с номинальной частотой, равной 70 Гц. Методы: Выполнен сравнительный анализ тяговых энергетических показателей поездов с асинхронным электроприводом в соответствии с методикой расчета. Задан мерный участок в соответствии с ГОСТ Р 50850-96. Определены допущения при движении подвижного состава с равным максимальным ускорением в разгоне и максимальным замедлением в торможении и постоянным замедлением в выбеге. Рассчитывалось максимальное ускорение и замедление в соответствии с заданным коэффициентом сцепления, сцепной массой (масса моторных вагонов) и моментом инерции. Проводился расчет методом аналитического интегрирования дифференциального уравнения движения на пяти интервалах разгона. Приняты исходные технические данные поездов с номинальной нагрузкой, а также рассчитанные показатели при движении поездов на мерном участке. Построены диаграммы движения поездов на участке, и произведен сравнительный анализ характеристик составов вагонах моделей 81-765/766/767 и 81-556/557/558 («НЕВА»). Результаты: В ходе сравнения установлено, что перегрузка двигателей по моменту на валу одинакова с коэффициентом 1,5 от номинального момента. Составы имеют значительно различающиеся показатели как по удельным затратам, так и по динамике движения. Также установлено, что для минимизации затрат энергии на тягу требуется развивать максимально допустимое замедление при торможении и максимально допустимое ускорение при разгоне. Практическая значимость: Обоснована необходимость внесения в Техническое задание на новый подвижной состав требования о проверке составов на возможность разгона с максимальным заданным ускорением.

Objective: The assessment of energy effectiveness of traction drives for carriages of rolling stock models 81-765/766/767 and 81-556/557/558 (“NEVA”) from various producers and drafting technical requirements for drive electric equipment. Stock 81-765/766/767 uses asynchronous engine of 170 kW wattage and 43 Hz field rated frequency, 81-556/557/558 — 167 kW with 70 Hz rated frequency. Methods: The comparative analysis of drive energy indicators of trains with asynchronous electric drives has been accomplished in accordance with the calculation methodology. Measuring section was set in accordance with GOST P 50850-96. There are defined the assumptions at motion of rolling stock with equal maximal acceleration in a runaway and maximal deceleration in a braking and constant deceleration in a run-out. Maximal acceleration and deceleration were calculated incompliance adhesion set coefficient, grip weight (mass of motor cars) and moment of inertia. The calculation by method of analytical integration of motion differential equation was held on runaway five intervals. Initial technical data of trains with rated load as well as calculated indicators at train motion on measuring section were accepted. Diagrams of train motion on section were built and comparative analysis of characteristics of stock carriage models 81-765/766/767 and 81-556/557/558 (“NEVA”) was pursued. Results: It was established during the comparison that engine overload by torque on shaft is the same with 1.5 coefficient to rated torque. Stocks have significantly different indicators as by unit expenses as well as by motion dynamics. It’s been also established that for to minimize energy costs for traction it’s required to develop maximally allowable deceleration at braking and maximally allowable acceleration at runaway. Practical importance: The necessity of entry into Technical Task for new rolling stock of the requirement on stock check on runaway possibility with maximal set acceleration.

 вагон поезд метрополитена асинхронный электропривод удельные затраты энергии на тягу carriage the underground train asynchronous electric drive energy unit expenses on traction

ГОСТ Р 50850-96 ВАГОНЫ МЕТРОПОЛИТЕНА. Общие технические условия - М: Госстандарт России. GOST R 50850-96 VAGONY METROPOLITENA. Obshchie tekhnicheskie usloviya [GOST R 50850-96 UNDERGROUND CARS. General specifications]. Moscow: Gosstandart Rossii Publ. Слепцов М. А. и др.; под общей редакцией Слепцова М. А. Основы электрического транспорта; Учебник. - М: Издательский центр «Академия», 2006 - 464 с. Sleptsov M.A. Osnovy elektricheskogo transporta [Fundamentals of electric transport]. Moscow: «Akademiya» Publ., 2006. 464 p. Титова Т. С. Перспективы развития тягового подвижного состава. Ч. 1 / Т. С. Титова, А. М. Евстафьев, М. Ю. Изварин, А. Н. Сычугов // Транспорт Российской Федерации. - 2018. - Вып. 6 (79). - С. 40-44. Titova T.S. Perspektivy razvitiya tyagovogo podvizhnogo sostava [Prospects for the development of traction rolling stock]. Transport Rossiyskoy Federatsii [Transport of the Russian Federation]. 2018, I. 6 (79), pp. 40-44. Титова Т. С. Перспективы развития тягового подвижного состава. Ч. 2 / Т. С. Титова, А. М. Евстафьев, М. Ю. Изварин, А. Н. Сычугов // Транспорт Российской Федерации. - 2019. - Вып. 2 (81). - С. 52-55. Titova T.S. Perspektivy razvitiya tyagovogo podvizhnogo sostava [Prospects for the development of traction rolling stock]. Transport Rossiyskoy Federatsii [Transport of the Russian Federation]. 2019, I. 2 (81), pp. 52-55. Мазнев А. С. Конструкции и динамика электрического подвижного состава: монография / А.С. Мазнев, А. М. Евстафьев. - М.: Учеб.-метод. центр по образованию на ж.-д. транспорте, 2013. - 248 с. Maznev A.S. Konstruktsii i dinamika elektricheskogo podvizhnogo sostava [Designs and dynamics of electric rolling stock]. Moscow: Ucheb.-metod. tsentr po obrazovaniyu na zh.-d. transporte Publ., 2013. 248 p. Евстафьев А. М. Выбор топологии схем тягового привода электрического подвижного состава [Текст] / Евстафьев А. М. // Известия Петербургского университета путей сообщения. СПб.: ПГУПС, - 2010. - Вып. 3 (24). - С. 89-98. Evstaf'ev A.M. Vybor topologii skhem tyagovogo privoda elektricheskogo podvizhnogo sostava [The choice of the topology of the schemes of the traction drive of electric rolling stock]. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobshcheniya [Bulletin of the Petersburg University of Communications]. St. Petersburg: PGUPS Publ., 2010, I. 3 (24), pp. 89-98. Владыкин А. В. Выбор оптимальных конструктивных параметров асинхронного привода метрополитена с учетом жизненного цикла инвертора / А. В. Владыкин // Транспорт Урала. - 2018. - № 1(56). - С. 58-63. Vladykin A.V. Vybor optimal'nykh konstruktivnykh parametrov asinkhronnogo privoda metropolitena s uchetom zhiznennogo tsikla invertora [Choice of optimal design parameters of the subway asynchronous drive taking into account the life cycle of the inverter]. Transport Urala [Transport of the Urals]. 2018, I. 1(56), pp. 58-63. Якушев А. Я. Определение основных параметров асинхронного тягового электродвигателя / А. Я. Якушев, Т. М. Назирхонов, И. П. Викулов, К. В. Марков // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС. - 2019. - Т. 16. - Вып. 4. - С. 592-601. Yakushev A.Ya. Opredelenie osnovnykh parametrov asinkhronnogo tyagovogo elektrodvigatelya [Determination of the main parameters of an asynchronous traction motor]. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobshcheniya [Proceedings of the Petersburg University of Communications]. St. Petersburg: PGUPS Publ. 2019, V. 16, I. 4, pp. 592-601. Зарифьян А. А./Динамические процессы в асинхронном тяговом приводе магистральных электровозов: Монография Ю. А. Бахвалов, Г. А. Бузало, А. А. Зарифьян, П. Ю. Петров и др./ / М.: Маршрут, 2006. - 380 с. Zarif'yan A.A. Dinamicheskie protsessy v asinkhronnom tyagovom privode magistral'nykh elektrovozov [Dynamic processes in the asynchronous traction drive of main electric locomotives]. Moscow: Marshrut Publ., 2006. 380 p. Якушев А. Я., Викулов И. П.: Петербургский университет путей сообщения// Исследование системы автоматического управления тяговыми электродвигателями электровоза переменного тока. Часть 2. Учебное пособие. СПб, 2011. - 43 с. Yakushev A.Ya., Vikulov I.P. Peterburgskiy universitet putey soobshcheniya [St. Petersburg University of Railways]. Issledovanie sistemy avtomaticheskogo upravleniya tyagovymi elektrodvigatelyami elektrovoza peremennogo toka [Research of the automatic control system for traction electric motors of an alternating current electric locomotive]. St. Petersburg, 2011. 43 p.