Научная статья на тему 'ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ 3ЭС5К С ПООСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СИЛЫ ТЯГИ'

ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ 3ЭС5К С ПООСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СИЛЫ ТЯГИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
426
104
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОВОЗ / ЛОКОМОТИВ / ТЯГОВЫЙ ПРИВОД / ПООСНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ / СИЛА ТЯГИ / АКТИВИЗАТОРЫ СЦЕПЛЕНИЯ / БОКСОВАНИЕ КОЛЕСНЫХ ПАР / ELECTRIC LOCOMOTIVE / LOCOMOTIVE / POWER ACTUATOR / AXLE-BY-AXLE CONTROL / PULLING POWER / ADHESION ACTIVATORS / WHEELSET SPINNING

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Слепцов М. А., Васильев И. П., Старовойтов С. А., Мартынюк И. Ю.

Цель: Оптимизация тяговых свойств электровозов приписного парка ОАО «РЖД» на Восточном полигоне с учетом перспективы развития до 2030 г. Методы: Для достижения поставленных целей и проверки полученных заключений были использованы методы: экспериментальный, сравнения, экспертных оценок, моделирования, количественной (статистический анализ) и качественной обработки материала. Факторы, влияющие на реализацию максимальной силы тяги локомотива в процессе эксплуатации, оценивались на основе накопленного локомотивным хозяйством опыта за последние десятилетия. Результаты: Сформированы рекомендации по корректировке алгоритмов управления и выработке оптимальной технологии вождения поездов массой до 7100 т электровозами серии 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги и независимым возбуждением тяговых электродвигателей. Освещены перспективы развития электровозной тяги на железных дорогах России, в особенности на Восточном полигоне, до 2025 г. Практическая значимость: На основании проведенной работы с использованием рекомендаций по корректировке алгоритмов управления и оптимизации технологии вождения поездом возможно повысить эффективность железнодорожных грузоперевозок на Восточном полигоне эксплуатации

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Слепцов М. А., Васильев И. П., Старовойтов С. А., Мартынюк И. Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OPTIMIZATION OF CONTROL SYSTEM ALGORITHMS FOR 3ES5K ELECTRIC LOCOMOTIVES WITH AXLE-BY-AXLE PULLING POWER CONTROL

Objective: To optimize hauling performance of electric locomotives attached to the fleet of OAO “Russian Railways” at the Eastern polygon taking into account development prospects through to 2030. Methods: In order to achieve the stated objective as well as to verify the obtained conclusions the following methods were used: experimental method, the method of comparison, expert assessment, simulation, quantitative (statistical analysis) and qualitative processing of material. Factors that influence maximum locomotive power in operation were evaluated on the basis of experience accumulated by the locomotive economy in the past decades. Results: Recommendations on the adjustment of control algorithms and elaboration of the best available train-handling technology for trains weighing up to 7100 tons by 3ES5K series locomotives with axle-by-axle pulling power control and separate excitation of traction motors were developed. Development prospects of the locomotive power on Russian railroads, in particular at the Eastern polygon, were covered through to 2030. Practical importance: Cargo transportation efficiency at the Eastern polygon may be improved on the basis of the conducted research and by means of recommendations on the adjustment of control algorithms and optimization of train-handling technology

Текст научной работы на тему «ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗОВ 3ЭС5К С ПООСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СИЛЫ ТЯГИ»

УДК 629.423.1

Оптимизация алгоритмов системы управления электровозов 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги

М. А. Слепцов 1, И. П. Васильев 2, С. А. Старовойтов 12, И. Ю. Мартынюк 12

1 Национальный исследовательский университет «МЭИ», Российская Федерация, 111250, Москва, Красноказарменная ул., 14

2 Проектно-конструкторское бюро локомотивного хозяйства - филиал ОАО «РЖД», Российская Федерация, 105066, Москва, Ольховский пер., 205

Для цитирования: Слепцов М. А., Васильев И. П., Старовойтов С. А., Мартынюк И. Ю. Оптимизация алгоритмов системы управления электровозов 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2020. - Т. 17. -Вып. 3. - С. 366-377. Б01: 10.20295/1815-588Х-2020-3-366-377

Аннотация

Цель: Оптимизация тяговых свойств электровозов приписного парка ОАО «РЖД» на Восточном полигоне с учетом перспективы развития до 2030 г. Методы: Для достижения поставленных целей и проверки полученных заключений были использованы методы: экспериментальный, сравнения, экспертных оценок, моделирования, количественной (статистический анализ) и качественной обработки материала. Факторы, влияющие на реализацию максимальной силы тяги локомотива в процессе эксплуатации, оценивались на основе накопленного локомотивным хозяйством опыта за последние десятилетия. Результаты: Сформированы рекомендации по корректировке алгоритмов управления и выработке оптимальной технологии вождения поездов массой до 7100 т электровозами серии 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги и независимым возбуждением тяговых электродвигателей. Освещены перспективы развития электровозной тяги на железных дорогах России, в особенности на Восточном полигоне, до 2025 г. Практическая значимость: На основании проведенной работы с использованием рекомендаций по корректировке алгоритмов управления и оптимизации технологии вождения поездом возможно повысить эффективность железнодорожных грузоперевозок на Восточном полигоне эксплуатации.

Ключевые слова: Электровоз, локомотив, тяговый привод, поосное регулирование, сила тяги, активизаторы сцепления, боксование колесных пар.

Важным направлением развития ОАО «РЖД» является увеличение объема грузовых перевозок по сети железных дорог России. В соответствии со «Стратегией развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 года» прогнозируется рост объемов грузоперевозок на перспективу до 2030 г. по сравнению с базовым 2015 г. на 29,1-36,5 % (рис. 1) [1, 2]. В этой связи для достижения прогнозируемых стратегических показателей в настоящее время в локомотивном комплексе осуществляется ряд работ.

К наиболее длительной и масштабной сегодня можно отнести работу по повышению тяговых свойств локомотивов на одном из самых грузонапряженных полигонов - Восточном, который является важнейшим транспортным связующим звеном между Юго-Восточной Азией и Европой.

В рамках этой деятельности проведена научно-исследовательская работа, цель которой -оптимизация тяговых свойств электровозов приписного парка ОАО «РЖД» на Восточном

полигоне с учетом перспективы развития до 2030 г. (рис. 1).

Для достижения данной цели был поставлен комплекс задач, основными из которых являются:

1) определение факторов, влияющих на реализацию локомотивами указанной серии максимальной силы тяги;

2) анализ результатов тягово-энергетических и эксплуатационных испытаний электровозов серии 3ЭС5К с поездами массой 7100 т на Восточном полигоне с 2017 по 2019 г.;

3) формирование рекомендаций по корректировке алгоритмов управления электровозами серии 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги и независимым возбуждением тяговых электродвигателей (ТЭД);

4) формирование рекомендаций по выработке оптимальной технологии вождения поездов массой до 7100 т электровозами серии 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги и независимым возбуждением ТЭД.

По итогам проведенного исследования по изучению существующего парка локомотивов ОАО «РЖД» и вопросов реализации максимальной силы тяги для увеличения объемов грузоперевозок было выявлено, что повышение веса грузовых поездов напрямую зависит от реализуемой длительной силы тяги современных электровозов, которая, как правило, имеет ряд ограничений (рис. 2):

- мощность и тепловые характеристики тягового привода;

- разрешенная нагрузка от одной тяговой оси локомотива и сцепление колес с рельсами пути на участке эксплуатации;

- максимально допустимые растягивающие и сжимающие силы в грузовых поездах повышенного веса;

- основное и дополнительное сопротивление движению на полигоне эксплуатации.

Наиболее критичным фактором на железных дорогах России, ограничивающим силу тяги, в настоящее время является сцепление колеса с рельсом, которое в соответствии с Правилами тяговых расчетов для поездной работы (ПТР)

рассчитывается индивидуально для локомотивов разных серий в зависимости от скорости их движения [3].

Также на реализацию потенциального фактического коэффициента сцепления колес с рельсами и на расчетную тяговую характеристику электровоза оказывают влияние (рис. 2) разброс характеристик ТЭД, разница в диаметрах бандажей колесных пар (КП), схема соединения ТЭД, жесткость тяговых характеристик, развеска локомотива, конструкция экипажной части и схемные настройки противобоксовоч-ной защиты КП тягового подвижного состава (ТПС) [4-10].

В этой связи приоритетное значение для перевозочного процесса имеет максимальное использование тяговых свойств локомотивов, позволяющее повысить уровень ограничения по сцеплению и реализовать максимальную силу тяги, особенно при самых неблагоприятных климатических условиях.

Среди всего разнообразия грузовых электровозов переменного тока локомотивного парка ОАО «РЖД» особого внимания заслуживает модернизированный электровоз серии 3ЭС5К № 434, введенный в эксплуатацию в 2015 г. (совместная разработка специалистов ООО «ПК "НЭВЗ"», ОАО «ВЭлНИИ» и ОАО «РЖД») и эксплуатирующийся на Восточно-Сибирском полигоне. Его главной особенностью являются технические решения, направленные на повышение тяговых свойств локомотива, а именно поосное регулирование силы тяги, независимое возбуждение ТЭД с классом изоляции Н, увеличение нагрузки на ось до 24,5 т, применение микропроцессорной системы управления локомотивом МСУД-015 с расширенными функциями [4].

В соответствии с ПТР проведено исследование тяговых возможностей электровозов 3ЭС5К с поосным регулированием силы при следовании с поездами массой 7100 т на участке Ма-риинск КРАС-Тайшет В-СИБ-Карымская ЗАБ-Смоляниново ДВОСТ [3].

Данные расчеты произведены не только точечно для определенных условий. Для более

Работы в 2018-2020 гг

Прогнозное изменение объемов перевозочной работы в Холдинге, млрд т-км брутто

(Стратегия развития холдинга ОАО «РЖД»)

2010 г. 2015 г.

—•—Консервативный сценарий

2020 г. Базовый сценарий

2025 г. 2030 г.

—•— Оптимистичный сценарий

ПОВЫШЕНИЕ КРИТИЧЕСКОМ НОРМЫ МАССЫ ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ

Посекционное с

Потележечное

Поосное

7100 т

5800 т

6100 т

6300 т

2013 г.

2015 г.

2016 г.

2017 г.

1. Отработка технологии вождения грузовых поездов массой 7100 т.

2. Оптимизация тяговых свойств электровозов приписного парка

ОАО «РЖД» на Восточном полигоне с учетом перспективы развития до 2030 г.

Рис. 1. Оптимизация и повышение тяговых свойств локомотивов на полигонах железных дорог ОАО «РЖД»

00 00

Ограничение

по сцеплению

Сопротивлени движения

начете

Ограничение по скорости

Рис. 2. Факторы, влияющие на реализацию максимальной силы тяги

1000

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

и, км/ч

и, км/ч

/ъкН

1400

ВЛИЯНИЕ:

• типа подвижного

состава;

• верхнего строения

пути;

• разброса характеристик

ТЭД;

• разницы в диаметрах

бандажей КП;

• схемы соединения ТЭД;

• жесткости тяговых

характеристик

локомотива;

• развески локомотива;

• и др....

о м о

оо

объективного исследования сформирована тяговая модель локомотива на Восточном полигоне, учитывающая комплекс факторов: расчетный подъем, сопротивления от кривых, радиус этих кривых, длина подъемов, а главное встречный и боковой ветер, а также низкая температура наружного воздуха. Все расчеты проводились в инженерном математическом программном обеспечении (ПО) Mathcad и Excel. Модель позволила не только рассчитать и проанализировать использование силы тяги электровоза при различной массе поезда при измененных зонах регулирования тягового привода, но и определить критическую норму массы для каждого перегона между станциями всего электровозного хода Восточного полигона.

Как показали результаты расчетов (рис. 3), вождение поездов массой 7100 т с учетом рекомендаций АО «ВНИИЖТ» по критичным климатическим условиям (температура, ветер, гололёд) возможно осуществить электровозами 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги и независимым возбуждением ТЭД с использованием для преодоления расчетных подъемов свыше 8 %о отдельных участков Восточного полигона перегрузочных режимов (кратковременные, до 1 ч):

- при силе сцепления Fсц и 1,1 • F (III зона регулирования);

- при 1,1- F (0,5-IV зоны регулирования).

Кроме того, при данных режимах работы сохраняется существующая технология подталкивания на перегоне Мариинск-Находка.

Результаты проведенного тягового расчета впоследствии были подтверждены тягово-энергетическими испытаниями электровозов 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги на участках Восточного полигона (рис. 4) [5, 6].

В 2016 г. на участке Тайшет-Таксимо проведены испытания модернизированного электровоза серии 3ЭС5К № 434 с поосным регулированием силы тяги, независимым возбуждением ТЭД и их улучшенными теплотехническими характеристиками (изоляция класса Н). По результатам испытаний была подтверждена эффективность поосного регулирования силы

тяги по сравнению с электровозами, имеющими потележечное и посекционное регулирование. Изменение алгоритма системы управления тяговыми свойствами локомотива позволило стабильно реализовывать коэффициент использования сцепного веса электровозов и дало возможность увеличить вес перевозимых электровозом 3ЭС5К № 434 составов с 5800 до 6300 т [5, 6].

Последующие проведенные испытания данного локомотива на полигоне Мариинск-Смо-ляниново в ноябре 2017 г., с учетом описанных ранее расчетов, показали возможность ведения поездов массой 7100 т.

Однако главным ограничивающим фактором при реализации перевозки грузов массой 7100 т стала нагревостойкость сглаживающих реакторов в цепи ТЭД, имеющих класс изоляции F (перегревы, оплавления и длительные ремонты) [7, 8]. Совместно с заводом-изготовителем ООО «ПК "НЭВЗ"» и ООО «ТМХ-Инжи-ниринг» на очередном заседании по совершенствованию конструкции электровозов «Ермак» в феврале 2018 г. было принято решение внедрить в конструкцию сглаживающий реактор более высокого класса нагревостойкости изоляции Н.

Впоследствии парк электровозов 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги был увеличен на 10 локомотивов, в конструкцию которых был внедрен уже новый сглаживающий реактор. Но данное техническое решение не разрешило проблемы перегрева привода, системой управления стали также фиксироваться перегревы ТЭД.

С 15 по 21 января 2019 г. на этих электровозах на участке Тайшет-Иркутск ВосточноСибирской железной дороги были проведены повторные испытания с грузовыми поездами массой 7100 т на Восточном полигоне (рис. 5).

Анализируя расшифровку файла регистрации данных МСУД-015 по итогам испытаний было зафиксировано несоответствие температуры сглаживающего реактора, рассчитываемого ПО МСУД-015 и фактически полученными прямыми замерами термопарой. Это стало не про-

1 т/ кН

Сопротивления движению

11%0

Ограничение по скорости

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

О Ю 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Рис. 3. Расчетная тяговая характеристика ЗЭС5К № 434 (III зона регулирования, перегрузочный режим при F )

V,

км/ч

сто еще одним критерием, который необходимо было корректировать в алгоритмах управления локомотивом, а основанием проверки достоверности тепловой модели всего локомотива, которая заложена в систему управления локомотивом [9].

Например, при уменьшении скорости движения локомотива с 60 до 55 км/ч МСУД-015 автоматически начинает переход с последовательного на независимое возбуждение ТЭД, который сопровождается потерей силы тяги по всем секциям с 695 до 247 кН и последующим ступенчатым набором в течение 15 с по каждой переключаемой секции (рис. 6):

455 кН - в режиме тяги одна секция;

549 кН - в режиме тяги две секции;

780 кН - в режиме тяги три секции.

Для устранения недостатков и дальнейшего совершенствования конструкции локомотива было рекомендовано и почти в полном объеме за последнее время реализовано следующее:

- откорректировано ПО МСУД-015 в части увеличения порога срабатывания защиты по нагреву неподвижных частей ТЭД (до 155 °С) и сглаживающего реактора (с 135 до 165 °С), с последующей установкой откорректированного ПО на все электровозы 3,4ЭС5К с поосным регулированием силы тяги и независимым возбуждением ТЭД;

о м о

со

о п <т> <т> о. з' ю

О

т <т>

сг

Участок Тайшет-Таксимо, испытания электровозов ЗЭС5К № 166 и 167 с потележечным и посекционным регулированием силы тяги (20 опытных поездок)

Май 2016 г., участок Тайшет-Таксимо,

испытания модернизированного электровоза ЗЭС5К № 434 с поосным регулированием силы тяги, независимым возбуждением ТЭД (20 опытных поездок)

Октябрь 2016 г., участок Тайшет-Таксимо, испытания инновационного электровоза серии 2ЭС7 № 001 (24 опытные поездки)

Начало апреля 2017 г., участок Карымская-Борзя, испытания ЗЭС5К № 153 по оценке эффективности отключения части ТЭД и регулирования частоты вращения вспомогательных машин при вождении легковесных составов (14 опытных поездок)

Участок Тайшет-Таксимо, эксплуатационные испытания инновационного электровоза 2ЭС5 № 001 (30 опытных поездок)

Май-июнь 2015 г., участок Тайшет-Таксимо, эксплуатационные испытания электровозов ЗЭС5К № 166 и 2ЭС5 № 001 (10 опытных поездок)

Конец апреля и июль 2017 г., участок Северобайкальск-Таксимо, испытания электровозов ЗЭС5К № 166, 364, 469 с внедренной в ПО МСУД-Н системой автоматического отключения групп ТЭД (24 опытные поездки)

Ноябрь 2017 г., участок Мариинск-Смоляниново, сравнительные испытания электровозов 2ЭС7 № 001 и ЗЭС5К №434 (2 опытных поездок)

Рис. 4. Испытания тягового подвижного состава на Восточном полигоне в период 2013-2019 гг.

п о го "О

<Т>

<Т> л

л £

СО н

го

X л о ь

о

о

< го

"О ш л

Г)

о

2016 г.

Тягово-энергетические испытания ЗЭС5К с поосным регулированием силы тяги

00 00

оо оп

оп оо оо X

го

<Т> ^

=1

—I

<

=1

п

Следование электровоза прикрытия ЗЭС5К № 900 без работы

а) опытная поездка № 1

Состав грузовых вагонов массой 6775 т Электровоз прикрытая ЗЭС5К № 900 ТЭВЛ № 068 72095

ч /

б) опытная поездка № 2

Состав грузовых вагонов массой 6741 т Электровоз прикрытая ЗЭС5К № 900 ТЭВЛ М» 088 72095

ЗЭС5К № 899

ЗЭС5КШ899

№ поездки № поезда Дата, 2019 г. Участок Масса поезда, т Число

осей вагонов физических вагонов условных

1 9506 15.01 Тайшет-Нижнеудинск 7075 (6775+300*) 288 (276+12*) 72 (69+3*) 73 (70+3*)

2 9508 15.01 Тайшет-Нижнеудинск 7041 (6741+300*) 288 (276+12*) 72 (69+3*) 73 (70+3*)

3 9606 16.01 Тайшет-Зима 7030 320 80 82

4 9606 16.01 Зима-Иркутск-Сорт. 7030 320 80 82

* Вспомогательный электровоз серии ЗЭС5К.

окно для замера температуры

П О ГО "О

<Т>

<Т> л

л £

<т> н <т>

X л о ь

о

"О ш т

Г) Г!

о

о м о

Рис. 5. Тягово-эиергетические испытания и опытная эксплуатация электровозов серии ЗЭС5К с поездами массой 7100 т Одновременно с этим было зафиксировано снижение силы тяги, обусловленное особенностью электрической схемы (ЗТС.001.012-06ЭЗ) электровозов ЗЭС5К с поосным регулированием силы тяги и независимым возбуждением ТЭД в части наличия одной выпрямительной установки возбуждения (ВУВ), участвующего в посекционном независимом возбуждении ТЭД (при переходе с последовательного на

независимое возбуждение ТЭД) [7, 8]

оо оо

Технологическое

Рис. 6. Анализ опытных поездок электровозов ЗЭС5К с поосным регулированием силы тяги в 2019 г.

- проведен анализ достоверности тепловых моделей ТЭД и возможности их использования для оценки температуры нагрева критичных узлов ТЭД в программном обеспечении МСУД;

- по результатам анализа разработана опытная версия ПО МСУД-015 и организованы испытания по проверке параметров тепловых моделей тяговых двигателей НБ-514Е и сглаживающих реакторов РС-19-01, заложенных в этом ПО, на Восточном полигоне и на испытательном кольце ИЦ АО «ВНИИЖТ» (г. Щербинка);

- разработана памятка локомотивным бригадам по особенностям управления (технологии вождения) электровозами 3ЭС5К с поосным регулированием силы тяги, в частности уделено особое внимание переходу с независимого возбуждения ТЭД на последовательное и обратно;

- проведено обучение в условиях депо силами ООО «ПК "НЭВЗ"» руководителей и специалистов эксплуатационных и сервисных депо, обслуживающих электровозы 3ЭС5 К с поосным регулированием силы тяги;

- разработано силами ООО «ТМХ-Инжини-ринг» и ООО «ПК "НЭВЗ"» техническое решение о реализации поосного (потележечного) управления электровоза в режиме независимого возбуждения ТЭД.

В проработке в настоящее время остается вопрос поиска технических решений по снижению динамических реакций в поезде, возникающих в процессе перехода с последовательного на независимое возбуждение ТЭД и обратно.

Библиографический список

1. Стратегия инновационного развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 года (Белая книга ОАО «РЖД»). - 77 с. - URL : http://doc.rzd.ru/ doc/public/ru/ (дата обращения : 29.01.2020 г.).

2. Транспортная Стратегия РФ на период до 2030 года. - Утв. распоряжением Правительства Российской Федерации № 1734р от 22 ноября 2008 г. - 345 с. -URL : https://www.mintrans.gov.ru/documents/3/1009 (дата обращения : 24.01.2020 г.)

3. Правила тяговых расчетов. - Утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 12 мая 2016 г. № 867 р. - 514 с. -URL : http://docs.cntd.ru/document/1200079084 (дата обращения : 24.01.2020 г.).

4. Справочный материал. Основные технические параметры и характеристики локомотивов. -URL : http://10.200.1.93:8090/loco/ (дата обращения : 30.02.2020 г.).

5. Результаты тягово-энергетических испытаний на полигоне Тайшет-Таксимо с электровозом серии 3ЭС5К № 434 в 2016 г. - 434 с.- URL : ftp://09272071.com/ reports/2016/ %D0 %A2 %D0 %AD %D0 %9B.092.05. 2016.pdf (дата обращения : 25.01.2020 г.).

6. Результаты сравнительных испытаний на полигоне Тайшет-Таксимо электровозов серии 3ЭС5К в 2013 г. - 320 с.- URL : ftp://ftp: ftp@09272071.com/ reports/2014/ %D0 %A2 %D0 %AD %D0 %9B.092.05. 2014.pdf (дата обращения : 24.01.2020 г.).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Слепцов М. А. Основы электрического транспорта : учебник для студ. высш. учеб. заведений / М. А. Слепцов, Г. П. Долаберидзе, А. В. Прокопович и др.; под общ. ред. М. А. Слепцова. - М. : Издат. центр «Академия», 2006. - 464 с.

8. Железнодорожный транспорт. Тяговые электрические двигатели, их особенности и конструкция.- URL : http://railway-transport.ru/books/item/ f00/s00/z0000005/st010.shtml (дата обращения : 24.01.2020 г.).

9. АО «Локомотивные электронные системы». Микропроцессорная система управления и диагностики для электровозов переменного тока МСУД-015. -URL : http://www.zaoles.ru/msud-015.html (дата обращения : 22.02.2020 г.).

10. Исаев И. П. Случайные факторы и коэффициент сцепления / И. П. Исаев. - М. : Транспорт, 1970. - 184 с.

Дата поступления: 01.06.2020 Решение о публикации: 15.06.2020

Контактная информация:

СЛЕПЦОВ Михаил Александрович - д-р техн. наук, профессор; sleptsovma@mpei.ru ВАСИЛЬЕВ Иван Павлович - начальник отдела; otdel-nl@yandex.ru

СТАРОВОЙТОВ Степан Александрович - аспирант, инженер; slikpwn@gmail.com МАРТЫНЮК Илья Юрьевич - аспирант; martin304@mail.ru

Optimization of control system algorithms for 3ES5K electric locomotives with axle-by-axle pulling power control

M. A. Sleptsov 1, I. P. Vasiliev 2, S. A. Starovoytov 12, I. Yu. Martynuk 12

1 National Research University "MPEI", 14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 111250, Russian Federation

2 Planning and Design Office for Locomotive Equipment - OAO "Russian Railways" subsidiary, 205, Olkhovsky per., Moscow,105066, Russian Federation

For citation: Sleptsov M.A., Vasiliev I. P., Starovoytov S.A., Martynuk I. Yu. Optimization of control system algorithms for 3ES5K electric locomotives with axle-by-axle pulling power control. Proceedings of Petersburg State Transport University, 2020, vol. 17, iss. 3, pp. 366-377. (In Russian) DOI: 10.20295/1815-588X-2020-3-366-377

Summary

Objective: To optimize hauling performance of electric locomotives attached to the fleet of OAO "Russian Railways" at the Eastern polygon taking into account development prospects through to 2030. Methods: In order to achieve the stated objective as well as to verify the obtained conclusions the following methods were used: experimental method, the method of comparison, expert assessment, simulation, quantitative (statistical analysis) and qualitative processing of material. Factors that influence maximum locomotive power in operation were evaluated on the basis of experience accumulated by the locomotive economy in the past decades. Results: Recommendations on the adjustment of control algorithms and elaboration of the best available train-handling technology for trains weighing up to 7100 tons by 3ES5K series locomotives with axle-by-axle pulling power control and separate excitation of traction motors were developed. Development prospects of the locomotive power on Russian railroads, in particular at the Eastern polygon, were covered through to 2030. Practical importance: Cargo transportation efficiency at the Eastern polygon may be improved on the basis of the conducted research and by means of recommendations on the adjustment of control algorithms and optimization of train-handling technology.

Keywords: Electric locomotive, locomotive, power actuator, axle-by-axle control, pulling power, adhesion activators, wheelset spinning.

References

1. Strategiya innovatsionnogo razvitiya OAO "Ros-siyskiye zhelezniye dorogy" na period do 2015 goda (Belaya kniga OAO "RZhD") [Innovative development strategy of OAO "Russian Railways" for the period up to 2015 (White Book of OAO "Russian Railways")], 77 p. Available at: http://doc.rzd.ru/doc/public/ru/(accessed: January 29, 2020). (In Russian)

2. Transportnaya Strategiya RF na period do 2030 goda [The Russian Federation Transport Strategy for the period up to 2030]. Utverzhdeno rasporya-zheniyem Pravitelstva Rossiyskoy Federatsii no. 1734r ot 22 noyabrya 2008 g. [Approved by the Russian Fe-

deration Ministry N 1734r dated November 22nd, 2008], 345 p. Available at: https://www.mintrans.gov. ru/documents/3/1009 (accessed: January 24, 2020). (In Russian)

3. Pravila tyagovykh raschetov [Procedure for grade computations]. Utverzhdeno rasporyazheniyem OAO "RZhD" ot 12 maya 2016 g. no. 867r. [Approved by the order of OAO "Russian Railways" dated May 12th, 2016, N 867r.], 514 p. Available at: http://docs.cntd. ru/document/1200079084 (accessed: January 24, 2020). (In Russian)

4. Spravochniy material. Osnovniye tekhnicheskiye parametry i kharakteristiky lokomotivov [Reference material. Basic technical parameters and characteristics of lo-

comotives]. Available at: http://10.200.1.93:8090/loco/(ac-cessed: February 30, 2020). (In Russian)

5. Rezultaty tagovo-energeticheskikh ispytaniy na poligone Taishet-Taksimo s elektrovozom serii 3ES5K no. 434 v 2016 g. [Results of pull and energy efficiency tests on the electric locomotive of 3ES5K series N 434 at Taishet-Taksimo polygon in 2016], 434 p. Available at: ftp://09272071.com/reports/2016/ %D0 %A2 %D0 %AD %D0 %9B.092.05.2016.pdf (accessed: January 25, 2020). (In Russian)

6. Rezultaty sravnitelnykh ispytaniy na poligone Taishet-Taksimo elektrovozov serii 3ES5K v 2013 g. [Comparison testing results of electric locomotives of 3ES5K series at Taishet-Taksimo polygon in 2013], 320 p. Available at: ftp://ftp: ftp@09272071.com/reports/2014/ %D0 %A2 %D0 %AD %D0 %9B.092.05.2014.pdf (accessed: January 24, 2020). (In Russian)

7.Sleptsov M.A., Dolaberidze G. P., Prokopovich A. V. et al. Osnovy elektricheskogo transporta. Uchebnik dlya studentov vysshykh uchebnykh zavedeniy [Foundations of electric transport. College textbook]. Under general editorship of M. A. Sleptsov. Moscow, Publishing House "Akademiya", 2006, 464 p. (In Russian)

8. Zheleznodorozhniy transport. Tyagoviye elek-tricheskiy dvigately, ikh osobennosty i konstruktsiya [Railway transport. Traction motors: specificities and de-

sign]. Available at: http://railway-transport.ru/books/item/ f00/s00/z0000005/st010.shtml (accessed: January 24, 2020) (In Russian)

9. AO "Lokomotivniye elektronniye skhemy". Mik-roprotsessornaya sistema upravleniya i dignostiky dlya elektrovozovperemennogo toka MSUD-015 [AO "Locomotive electronic systems". Microprocessor-based control and monitoring system for alternating-current locomotives MSUD-015]. Available at: http://www.zaoles. ru/msud-015.html (accessed: February 22, 2020) (In Russian)

10. Isaev I. P. Sluchainye factory i koeffitsient stsep-leniya [Random factors and traction coefficient]. Moscow, Transport Publ., 1970, 184 p. (In Russian)

Received: June 01, 2020 Accepted: June 15, 2020

Author's information:

Mikhail A. SLEPTSOV - D. Sci. in Engineering;

Professor; sleptsovma@mpei.ru

Ivan P. VASILIEV - Head of Department; otdel-

nl@yandex.ru

Stepan A. STAROVOYTOV - Postgraduate Student, engineer; slikpwn@gmail.com Ilya Yu. MARTYNUK - Postgraduate Student; martin304@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.