Science and Transport Progress
Published July 7, 2020 | Version v1
Journal article Open

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДОЛОГІЇ ВИЗНАЧЕННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ЄМНІСНОГО НАКОПИЧУВАЧА ЕНЕРГІЇ ДЛЯ ПОЇЗДА МЕТРОПОЛІТЕНУ

Creators

  • 1. Державне підприємство «Український науково-дослідний інститут вагонобудування» (ДП «УкрНДІВ»), Ukraine
  • 2. Науково-дослідна лабораторія експериментальних досліджень залізничної техніки, ДП «УкрНДІВ», Ukraine

Description

Мета. За основну мету автори ставлять визначення раціональної потужності та енергоємності бортового ємнісного накопичувача енергії (ЄНЕ) з використанням комплексного підходу оцінки параметрів, в основу якого покладено методи теоретичних досліджень. Методика. Виконано порівняльний аналіз наявних методологій та підходів до визначення параметрів бортових ємнісних накопичувачів для поїзда метрополітену із системами рекуперації, сформульовано переваги й недоліки кожного з них. Установлено, що серед цих методологій найбільш доцільно використовувати комплексний підхід, суть якого полягає у визначенні раціональної потужності та енергоємності одразу за двома параметрами системи накопичення – масою та терміном окупності. Запропоновано процедуру для визначення раціональних параметрів бортового ємнісного накопичувача енергії з використанням таких методів досліджень: теоретичних основ електричної тяги, математичного моделювання динаміки руху та енергетичних процесів, математичної статистики, техніко-економічного та порівняльного аналізів. Результати. Проведений комплекс теоретичних досліджень лозволяє підтвердити економічну доцільність упровадження бортових ємнісних накопичувачів енергії на поїзді метрополітену. Визначено систему накопичення з раціональними параметрами ЄНЕ для заданих умов експлуатації в комунальному підприємстві «Київський метрополітен» та для обраного дослідного поїзда метрополітену. Оцінено кількість заощадженої електроенергії за рахунок упровадження такої системи. Наукова новизна. Удосконалено методологію визначення раціональних параметрів бортового ємнісного накопичувача енергії в частині заміни використання даних експериментальних досліджень теоретичними дослідженнями, суть яких полягає в моделюванні руху поїзда метрополітену із системами рекуперації за допомогою програмного забезпечення, що дозволить зменшити фінансові витрати, час на виконання досліджень та підвищить їх точність. Отримали подальший розвиток дослідження з визначення кількісних показників електроенергії рекуперації для аналізу резервів енергозбереження в метрополітені. Практична значимість. Результати теоретичних досліджень можуть стати основою для створення натурних зразків поїздів метрополітену з бортовими ємнісними накопичувачами енергії. Проведені дослідження дозволять створити рекомендації щодо проєктування інноваційних енергоощадних поїздів метрополітену з поліпшеними техніко-економічними характеристиками, які здатні підвищити ефективність функціонування перевізного процесу в метрополітені.

Files

218603-Article Text-498033-1-10-20201221.pdf

Files (1.8 MB)

Name Size Download all
md5:1152d52a19c45f3d00c8a5c7f607b65b
1.8 MB Preview Download

Additional details

Related works

Is documented by
Journal article: http://stp.diit.edu.ua/article/view/218603 (URL)

References

  • Bayryeva, L. S., & Prokopovich, A. V. (2004). Teoriya elektricheskoy tyagi. Metodicheskoe posobie. Moscow: izdatelstvo MEI. (in Russian)
  • Vasilyev, V. А. (2012). Povyshenie energeticheskoy effektivnosti elektropoezdov postoyannogo toka. (Extended abstract of PhD dissertation). Emperor Alexander i St. Petersburg State Transport University, St. Petersburg, Russia. (in Russian)
  • Kostin, N. A., & Nikitenko, A. V. (2014). Autonomy regenerative braking-the basis for reliable energy-efficient heat recovery in electric rolling stock DC. Railway Transport of Ukraine, 3, 15-23. (in Russian)
  • Mukha, A. M., Kostin, N. O., Kurylenko, O. Y., & Tsyplia, H. V. (2017). Enhancing the operational efficiency of direct current drive based on use of supercondenser power storage units. Science and Transport Progress, 5(71), 48-60. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2017/114624 (in Ukrainian)
  • Myatezh, A. V., & Yaroslavtsev, M. V. (2013). Opredelenie energoemkosti bortovogo bufernogo kondensatornogo nakopitelya energii dlya gorodskogo elektricheskogo transporta. Transport of Russian Federation, 4(47), 62-65. (in Russian)
  • Rozenfeld, V. Ye., Isaev, I. P., Sidorov, N. N., & Ozerov, M. I. (1995). Teoriya elektricheskoy tyagi. (Isaev, I. P. (Ed.)). Moscow: Transport. (in Russian)
  • Rybalko, A. Ya., & Dybrin, S. V. (2008). Vybor emkosti nakopitelya energii dlya obespecheniya snizheniya maksi-muma potreblyaemoy moshchnosti. Mining informational and analytical bulletin, 8, 356-361. (in Russian)
  • Ryabov, Ye. S. (2015). Opredelenie parametrov nakopitelya energii dlya elektropodvizhnogo sostava s asinkhronnym tyagovym privodom v rezhime ogranicheniya toka tyagovoy seti. Bulletin NTU KhPI. Series: Mathematical modeling in engineering and technologies, 6(1115), 132-137. (in Russian)
  • Vaghony metropolitenu. Zaghaljni tekhnichni vymoghy, 29 SOU MPP 45.060-253:2008 (2010). (in Ukrainian)
  • Sulim, A. A., & Lomonos, A. I. (2013). Raschet energii rekuperatsii pri ustanovke nakopitelya na elektropoezde metropolitena. Transport Systems and Technologies: Collection of scientific works of the State University of Infrastructure and Technologies, 23, 22-29. (in Russian)
  • Sulym, A., Siora, O., Khozia, P., & Melnyk, O. (2019). Proghramne zabezpechennja dlja modeljuvannja rukhu pojizda metropolitenu. Collection of Scientific Works of the State University of Infrastructure and Technologies Series "Transport Systems and Technologies", 34, 182-198. DOI: https://doi.org/10.32703/2617-9040-2019-34-2-2 (in Ukrainian)
  • Shevlyugin, M. V., & Zheltov, K. S. (2008). On reduction of electric power consumption in moscow underground by application of capacitive energy storage devices. Science and Technology of Transport, 1, 15-20. (in Russian)
  • Fomin, O., Sulym, A., Kulbovskyi, I., Khozia, P., & Ishchenko, V. (2018). Determining rational parameters of the capacitive energy storage system for the underground railway rolling stock. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1(92)), 63-71. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126080 (in English)
  • Ghaviha, N., Campillo, J., Bohlin, M., & Dahlquist, E. (2017). Review of Application of Energy Storage Devices in Railway Transportation. Energy Procedia, 105, 4561-4568. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.980 (in English)
  • Iannuzzi, D., & Tricoli, P. (2010). Metro trains equipped onboard with supercapacitors: A control technique for energy saving. SPEEDAM 2010, 750-756. DOI: https://doi.org/10.1109/SPEEDAM.2010.5542102 (in English)
  • Khodaparastan, M., Mohamed, A. A., & Brandauer, W. (2019). Recuperation of Regenerative Braking Energy in Electric Rail Transit Systems. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 20(8), 2831-2847. DOI: https://doi.org/10.1109/TITS.2018.2886809 (in English)
  • Mensah-Darkwa, K., Zequine, C., Kahol, P., & Gupta, R. (2019). Supercapacitor Energy Storage Device Using Biowastes: A Sustainable Approach to Green Energy. Sustainability, 11(2), 1-22. DOI: https://doi.org/10.3390/su11020414 (in English)
  • Sulym, A., Fomin, O., Khozia, P., Palant, O., & Stamatin, V. (2019). Development of a comprehensive approach to determining the rational parameters of an onboard capacitive energy accumulator for a subway train. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(3(102)), 28-38. DOI: https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2019.183304 (in English)
  • Sulym, A. O., Fomin, O. V., Khozia, P. O., & Mastepan, A. G. (2018). Theoretical and practical determination of parameters of on-board capacitive energy storage of the rolling stock. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 79-87. DOI: https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-5/8 (in English)
  • Wieczorek, M., & Lewandowski, M. (2018). Zasobnik energii umożliwiający przejazd tramwaju przez skrzyżowanie bez użycia sieci trakcyjnej. TTS Technika Transportu szynowego, 25(10), 39-43. (in Polish)
  • Xia, H., Chen, H., Yang, Z., Lin, F., & Wang, B. (2015). Optimal Energy Management, Location and Size for Stationary Energy Storage System in a Metro Line Based on Genetic Algorithm. Energies, 8(10), 11618-11640. DOI: https://doi.org/10.3390/en81011618 (in English)