CC BY
25
УДК 629.423.1:621.333
1Мщенко Т. М.
Канд. техн. наук, доцент, Днпропетровський нацональний yHieepcumem залiзничного транспорту iMeHi aKadeMiKa
В. Лазаряна, Украна, E-mail: mishchenko_tn@ukr.net
ПЕРСПЕКТИВИ СХЕМОТЕХН1ЧНИХ Р1ШЕНЬ I МОДЕЛЮВАННЯ П1ДСИСТЕМ ЕЛЕКТРИЧНО1 ТЯГИ ПРИ ВИСОКОШВИДК1СНОМУ
РУС1 ПО1ЗД1В
Розглянуто та np0aHa^i30eaH0 схемотехшку i параметри перспективних тдсистем тягового електропос-тачання та електрорухомого складу, яю зможуть забезпечити впровадження швидюсного i високошвидюсно-горуху по'iздiв. Зазначено, що так тдсистеми електричног тяги е занадто складними i до того ж нелттними, динамiчними i потужними, що й обумовлюе практичну неможлив^ть побудови гх точних класичних матема-тичних моделей. В роботi пропонуеться створювати математичш моделi для таких тдсистем, а отже i для всiеi системи електротяги, методами iдентифiкацii, параметричног чи структурног.
Ключов1 слова: високошвидтсний рух, iдентифiкацiя, математична модель, тягове електропостачання, схемотехтка, електрорухомий склад, пог'зди, залiзничний транспорт.
ВСТУП
Як ввдомо [1-4], на затзничному транспорт прийнято така умовна шкала швидкостей v руху пасажирських по!здав: «звичайний» рух (юнуючий на звичайних лЫях), при якому v<160 км/год; швидкюний (на реконструйова-них лшях), де 160<v>200 км/год; високошвидк1сний (на спещально побудованих магютралях) v<200 км/год. Кр1м цього, в деяких роботах, зокрема в [1, 2], також класифшу-ють рух вантажних по!здав на спещал1зований вантажний рух з v< 120 км/год i змшаний вантажний з v<100 км/год.
На сьогодш на залiзницях Украши поки що практично ввдсутнш навiть швидкюний рух, а iснують «звичайний» пасажирський i змiшаний вантажний рухи. Вони забезпечуються трьома системами електрично! тяги (СЕТ): 3 кВ постшно! напруги та 25 кВ i 2х25 кВ, 50 Гц змшно! напруги. В обох системах мае мюце, так зване, централiзоване живлення тягових мереж, при якому тя-говi шдстанци живляться в!д районних пiдстанцiй системи зовнiшнього електропостачання. Рух поддав забезпе-чуеться електровозами типiв: ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ЧС, ДЕ1, ДС3, ВЛ60, ВЛ80 та шш. Схемотехнiчно як централ1зова-на тдсистема електропостачання, так i зазначеш серп електровозiв вiдносно не складш. I тому при математич-ному моделюваннi електромагнiтних i електроенергетич-них процесiв в iснуючих системах електротяги зображу-ють схеми замiщення пристро!в (з наступним складан-ням системи рiвнянь).
Однак за сво!ми схемотехшкою i параметрами юну-ючi системи електрично! тяги вже не можуть забезпечити необхщне на сьогодш тдвищення пропускно! i про-в!зно! здатностей електричних затзниць, тим бшьше при впровадженнi швидк1сних i високошвидкюних перевезень [5-10]; необхвдна суттева модертзащя як тягового електропостачання (ТЕП), так i електрорухомого складу (ЕРС), зокрема на основi схемотехнiчних ршень, як1 приведенi i аналiзуються у подальшому у цiй роботi.
© Мщенко Т. М., 2014
У зв'язку з цим, метою статп е аналiз запропонова-них схемотехтчних рiшень для ТЕП i ЕРС, що забезпечу-ють високошвидк1сний рух по1здв, з подальшою пропо-зищею моделювання таких складних нелiнiйних динамч-них подсистем методами 1дентиф!каци замють складання традицiйних точних математичних моделей на основi теоретичного аналiзу процесiв в зазначених подсистемах.
1 СХЕМОТЕХН1КА ПЕРСПЕКТИВНИХ П1ДСИСТЕМ ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Багатьма спецiалiстами в обласп електричного транспорту [1, 3, 5, 7, 9, 12, 13] вважаеться, що юнуюча система електрично! тяги постшно! напруги 3,3 кВ при певнш !! модернiзацi! шляхом тдсилення дозволить органiзувати швидк1сний рух по^здв з v до 200 км/год . ПШдсилення цiе! системи доцшьно, насамперед, пiдвищенням напруги в тяговш мереж! на першому етапi до 6 кВ, а полм - до 12 кВ за рахунок переходу вщ юнуючо! централiзовано! системи живлення тягово! мереж! до схеми розподшено-го живлення вщ лшп повздовжнього електроживлення певно! постшно! чи змшно! напруги.
Один !з варiантiв схеми тако! розподшено! системи тягового електропостачання постшного струму з повздов-жньою лiнiею 24 кВ постшно! напруги запропоновано в [12, 15] i представлено на рис. 1.
1нший варiант структурно! схеми розподшеного тягового електропостачання з повздовжньою живлячою лiнiею постшного струму напругою 36 кВ в СЕТ постшного струму 6 кВ (рис. 2-4) приведено в робот [2].
Вщносно модернiзацi! юнуючо! СЕТ змшного струму 50 Гц п ж автори [2] вважають, що найбiльш рацiо-нальною структурою тягового електропостачання е система з повздовжньою лiнiею живлення, яка розглянута вище для СЕТ постшного струму (рис. 2), бо в цьому випадку ушфшуються головт тягов! шдстанци (рис. 3), а два (один) провода лшп повздовжнього живлення напру-
Рис. 1. Структурна схема тягового електропостачання з повздовжньою лтею 24 кВ постiйного струму [12]
Рис. 2. Структурна схема ТЕП з повздовжньою живлячою лтею постiйного струму напругою 36 кВ в СЕТ постшного
струму 6 кВ [2]
гою 36 кВ тдв1шуються на опорах контактно! мереж1 з польово! сторони як 1 в СЕТ змшного струму 25 кВ, 50 Гц з екрануючим 1 тдсилюючим проводами.
Деяк1 спещалюти [11, 12, 14] вважають, що р1зю щдви-щити ефектившсть СЕТ постшного струму дозволить р1вень напруги в тяговш мереж1, р1вний 24 кВ.
2 СХЕМОТЕХН1КА ПЕРСПЕКТИВНОГО ЕЛЕКТРОРУХОМОГО СКЛАДУ
Зпдно [16], для забезпечення руху пойдав на зал1зни-цях Укра1ни з1 швидк1стю до 160 км/год створено 1 розпо-чато виробництво електровоз1в змшного струму типу ДС3. Для забезпечення перевезень з1 швидк1стю до
Рис. 3. Структурна схема головно! тягово! тдстанци для ТЕП постшного струму з лтею повздовжнього живлення
напругою 36 кВ [2]
Рис. 4. Структурна схема перетворювального пункта живлення тягово! мережi напругою 6 кВ для ТЕП з повздовжньою
лтею живлення постшного струму напругою 36 кВ [2]
200 км/год передбачаеться, по-перше, створення двоси-стемного (3 кВ постйно! та 25 кВ, 50 Гц зм1нно! напруг) електровозу типу ЕД4 1, по-друге, глибока модершзащя електровозу ДС3 у електровоз ДС3М. Подальше збшьшення швидкостей перевезень пасажир1в у м1жоб-ласному сполученш до 200.. .220 км/год передбачаеться за рахунок використання двосистемних електропо1зд1в типу ЕП1 100.
При цьому ва спещалюти вважають, що для виконан-ня вищезазначеного потр1бно щоб тяговий привод перс-пективних електровоз1в 1 електропойдав для швпдкюного
1 високошвидк1сного руху будувався на баз1 безколектор-них тягових двигутв (ТЕД) 1 найчаспше - на основ1 асин-хронних короткозамкнених ТЕД [2, 3, 5, 12, 17-23]. При цьому щ ТЕД повинт живитись (через певт тягов1 пере-творювач1) вщ контактно! мереж як постшно!, так 1 змшно! напруги. Тим самим з'являеться можлив1сть створення двосистемних титв. При цьому перетворення поспйно! напруги в трифазну змшну напругу здшснюеться авто-номними 1нверторами напруги (А1Н) (рис. 5). Для укра!-нських зал1зниць найближш перспективи розв'язання ще! проблеми так1 [2, 5, 19-22].
Рис. 5. Ушверсальна силова електросхема двосистемного чоирьохвюного пасажиро-швидкiсного електровоза з асинхронним
трифазним двигуном та потележечним керуванням [2]
Оскшьки на першому еташ оргатзацп увесь швпдю-сного руху передбачасться сумщати швндк1сннй паса-жирський рух, тому необхвдно створення ушверсально-го вантажно-пасажирського або пасажиро-швидк1сного електровоза для експлуатаци його в двох СЕТ. Тобто, не-обхщно створення ушверсального двосистемного електровоза [2]. На рис. 5, зпдно [2], представлена схема одного i3 вар1анпв такого 4-х вюного пасажиро-швидюсно-го двосистемного електровоза з асинхронними двигуна-ми з подвшним живленням: в1д контактно! мереж1 на-пругою 6 кВ постшного струму i змшною напругою 25 кВ, 50 Гц.
В [2] також робиться висновок про можливють створення двосистемних пасажиро-швидюсних електровоз1в (з vmax=200 км/год) на основ1 модертзаци 4-х вюних секцш юнуючого електровоза ДС3, схема якого представлена на рис. 6-7 [24]. Для цього в [19] викладено основш ви-моги i схемотехшчш ршення по створенню ушфжова-ного частотно-регулюючого електропривода електро-воз1в постшного, змшного i подвшного струму живлен-ня. А в [22] пропонуеться при розробщ вичизняного двосистемного пасажиро-швидк1сного електровоза за основу взяти електротягову схему чотирисистемного електровоза ES64U4 ф1рми Siemens Transportation System.
3 1ДЕНТИФ1КАЦ1Я ЯК МЕТОД СТВОРЕННЯ МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ
Аналiз приведених вище та в шших наукових публга-цiях схемогехнiчних ршень частково уже створених i пер-спективних пiдсисгем тягового елекгропостачання i елек-трорухомого складу свiдчить, по-перше, про суттеву складнiсть навiть Гх структурних схем (рис. 1-7), не гово-рячи вже про розрахунковi схеми замiщення з алгоритмами роботи Гх тягових перетворювачiв, а, отже, складшсть i математичних моделей навпъ для одте! фвдер-ноГ зони i одного погзда на нш.
По-друге, практично, як правило, на фщернш зонi рухаеться дешлька поi'здiв (тобто, електровозiв), а при оргашзацп швидшсного i високошвидшсного руху пла-нуеться взагалi пакетний графж руху поiздiв з 5.. .6 по-Гздами в пакетi [4, 25] на фщернш зонi. До цього треба додати, що i зараз високоваговi поГзди (кожний) ведуться двома, а то i трьома електровозами: двома - в «головЬ> i одним - в «хвосп» (штовхач) поГзда.
По-трете, як зазначено в [15], при аналiзi електромаг-нiтних i електроенергетичних процесiв в пiдсистемi тягового електропостачання неможна обмежуватись однiею фiдерною зоною, а треба розглядати 7 зон.
Рис. 6. Спрощена схема силового кола електровоза ДС3 [24]
Рис. 7. Електрична схема тягового перетворювача електровоза ДС3
Четверте, зрозумшо, що практичною 1 законом1рною е необхвдтсть врахування руху по!здав на другш сусздшй коли, тобто потр1бно врахування двоколшност м1жп1дстанц1йних дшянок.
I, нарешп, на сьогодш при розрахунках шляхом мо-делювання процеав в пристроях СЕТ приймаеться знач-на к1льк1сть припущень, як1 суттево знижують точшсть моделей 1 результати !х розрахуншв.
Зазначене вище дозволяе стверджувати, що практично неможливо побудувати точну математичну модель тако! складно! нелшшно! динам1чно! потужно! системи як СЕТ ильки, як це зараз здшснюеться, на основ1 теоретичного анал1зу ф1зичних процеав, що пролкають в пристроях чи тдсистемах ше! системи з наступним викори-станням закошв 1 метод1в теоретично! електротехшки. Якраз зазначене практично 1 гальмуе математичне мо-делювання, а отже 1 прогнозування, процеав в перспек-тивних СЕТ, особливо тих, що модершзуються для впро-вадження швидюсного 1 високошвидк1сного руху по!здав. На нашу думку, розв'язання ше! проблеми можливо од-ночасним створенням математичних моделей одних при-стро!в чи тдсистем вае! СЕТ на основ1 теоретичного анал1зу процеав, а для шших - методами щентифшацл; назвемо таке моделювання «комбшованим» математич-ним моделюванням.
В класичному прийнятп [26-29], тд 1дентиф1кашею розушеться задача визначення структури 1 (або лише) параметр1в даного дослвджуваного пристрою чи тдсис-теми за ввдомими в ньому вхвднш х(,) 1 вихщнш у(,) змшни-ми в час функщями, що отримаш апрюрно чи синхрон-ним записом в умовах нормального функцюнування
зазначеного пристрою чи шдсистеми. Структурно, задача полягае у визначенш певного оператора (закону) Л,, за допомогою якого функцп х (,) становиться у ввдповвдшсть (визначаеться) функщя у(,) (рис. 8): у(0=Л,-х(0, де шдекс , означае залежшсть оператора в1д часу, тобто вш являеться динам1чним оператором, дина-м1чною характеристикою пристрою чи шдсистеми.
Наприклад, якщо в якост елементарного дослщжува-ного пристрою уявити соб1 ведому дшянку електричного кола з послвдовним з'еднанням резистора Я, iндукгивностi Ь { емност С, по як1й протшае струм г(,), тод спад напруги и( ,) на цш дшянщ, як ведомо, можна записати так:
Яг (0 + Ь^- + С | = и(,).
0
В розглядуваному випадку вхщною змшною е струм г( ,), вихщною - и(,), а оператором являеться штегро-ди-ференшальний оператор вигляду:
Л, = Я + Ь
а
+
л С
Пристрш (пщсистема), А,
1
С |а.
(1)
Рис. 8. Пристрiй чи тдсистема з вхiдною х(,) i вихiдною у(,) змiнними в чаа функщями
Власне вигляд, тобто структура оператора Л{ разом з виглядом його параметрiв являе собою математичну модель «вхвд-вихвд», побудованог за апрiорною i експе-риментальною iнформацiею про дослвджуваний пристрiй чи пiдсистему (рис. 8). Тому методи щентифтацп - це методи побудови (створення) математичних моделей «вхвд-вихвд», створених за апрiорними i експерименталь-ними даними, отриманими ввдносно розглядуваного пристрою чи пiдсистеми.
В залежносп ввд повноти i рiвня апрюрног шформацп розрiзняють задачi щентифтацп у вузькому i широкому змсп [29-31 ]. Перша задача полягае у насгупному. Рiвень апрiорноi шформацп вiдносно процесiв функцюнуван-ня дослвджуваного пристрою i досвiд експлуатацп по-дiбних пристрогв такий, що структура оператора (модел^ посгулiруеться (задаеться апрiорно). Тодi задача полягае у визначент лише невiдомих параметрiв оператора (мо-дел1). Таку вдентифтацш називають параметричною вден-тифiкацiею; це задача «сiрого ящика», осшльки структура оператора Л 1 (рис. 8) задаеться. Тобто, наприклад, якщо оператор (1) вважаеться апрiорно ввдомим, то певним методом вдентифОкацл визначаються лише його параметрами Я, Ь i С.
Задача в широкому змгсп являе собою шбернетичну задачу «чорного ящика» i полягае у визначеннi структу-ри оператора (модел^ разом з його параметрами. Таку щентифтащю називають структурною.
Розв'язання зазначених вище задач вдентиф^ацл не-можливо без експериментальних даних вхвдних i вихгдних змiнних дослвджуваного пристрою. При цьому останнiй може шддаватися дп власних, тобто робочих, сигналiв, а може застосовуватись штучний тестовий вхвдний сигнал х(/) [32-34]. Вхвдна х(/) i вих1дна у(/) змiннi (сигнали) мо-жуть бути задаш у дискретнiй i неперервнш формах, а також можуть бути детермшованими i стохастичними. В залежносп ввд цього i оператор (математична модель) являеться детермiнованим чи стохастичним.
Методи вдентиф№ацп достатньо розвинуп для лшшних систем з детермiнованими величинами х(/) i у( /) [27-30], у меншш сгупенi - для нелшшних систем i знаходяться на початковш стада у випадках стохастичног змiни вхвдног х(/) i вихвдног у(/) величин. Що ж стосуеться мегодiв «комбОно-ваного» математичного моделювання, сутнють якого заз-началась вище, го автору неввдомО пубпкацп з цих метода. I в той же час, таке моделювання володОе гнучшстю розв'язання задач для складних систем, якими, зокрема, О е системи елекгричног тяги. Гнучюсть полягае в тому, що для пристрогв чи тдсистем типу «чорного ящика» буду-югь модел «вхвд-вихвд» методами вдентиф№ацц, а для шших пристрогв щег ж дослвджуваног системи - створюють мо-дел «звичайт», на базО схем замщення. Наприклад, досл-Оджуючи електротягове навантаження на певнш фвдернш зош м1ж тяговими подстанцОями ТП1 О ТП2, будують математичну модель щег зони як «звичайну» на основО аналОзу процеав, що в нш пропкають, а двдянки зовтшш з ТП1 \
ТП2 зашщуюгь вдентифжацшними моделями «вхвд-вихвд». Такий пвдхвд значно спрощуе аналОз елекгромагнггних \ елекгроенергетичних процеав в будь-якш складнш елекг-ротехшчнш систем^ а, отже, являеться ефективним для розв'язання задач, яю стоять перед спещатстами елекг-ричного транспорту при впровадженш швидюсного О ви-сокошвидюсного руху пог'зда.
ВИСНОВКИ
Перспективно, яю забезпечують впровадження швидюсного О високошвидшсного рушу погздв, пвдсистеми тягового елекгропостачання О елекгрорухомого складу за схемами занадто складО нелшшш динамОчш та ще й потужт, що сутгево утворюе аналОз в них електромагт-тних процеав на основО створення класичних (точних) математичних моделей.
Методи параметричног чи структурног вдентифжацп, яш е методами створення математичних моделей «вхвд-вихвд», спрощують моделювання пристрогв систем елек-тричног тяги.
Запропонований метод «комбшованого» математичного моделювання е найбшьш доцшьним методом роз-рахунку елекгромагнггних процеав в усш системО елекг-ричног тяги при умовО врахування пакетного графОку руху погзда О наявносп деквдькох м1жпвдстанцшних зон.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Высокоскоростное пассажирское движение (на железных дорогах) ; под. ред. Н. В. Колодяжного. - М. : Транспорт, 1976. - 416 с.
2. Хворост Н. В. Электрические железные дороги: этапы и перспективы развития / Н. В. Хворост, Н. В. Панасенко // Елекгротехтка О елекгромехатка. -2003. - № 4. - С. 104-114.
3. Киселев И. П. Развитие высокоскоростного железнодорожного подвижного состава / И. П. Киселев // Материалы международного симпозиума «ЕИгапё 2001», Санкт-Петербург. - 2002. - С. 190-199.
4. Степанская О. А. Формирование токовых нагрузок на систему тягового электроснабжения при скоростном движении поездов / О. А. Степанская, А. Т. Бурков // Материалы международного симпозиума «ЕИгап!?2001», Санкт-Петербург. - 2002. -С. 340-346.
5. Хворост Н. В. Совершенствование электрической тяги постоянного тока железных дорого Украины для скоростного пассажирского движения / [Хворост Н. В., Гончаров Ю. П., Панасенко Н. В., Панасенко Н. Н. ] // ЗалОзничний транспорт Украгни. - 2003. - № 6. -С. 25-31.
6. Корниенко В. В. Тенденции развития хозяйства электрификации и электроснабжения железных дорог Украины / В. В. Корниенко // М атериалы международного симпозиума «Е11гап!>2001», Санкт-Петербург. - 2002. - С. 41-45.
7. Косарев А. Б. Проблемы развития скоростного движения / А. Б. Косарев, О. Н. Назаров // Материалы Второго международного симпозиума «Eltrans2003», Санкт-Петербург. - 2003. - С. 42-54.
8. Даншьченко В. I. Розвиток господарства електропоста-чання Укрзалiзницi на перюд до 2020 року /
B. I. Даншьченко, I. I. Лагута, В. О. Фтн // Матерiали наук.-техн. конференци «Транселектро-2010». - 2010. -
C. 61-68.
9. Курбасов А. С. Система электрической тяги XXI века / А. С. Курбасов // Железные дороги мира. - 1999. -№ 4. - С. 19-22.
10. Киселев И. П. Высокоскоростной железнодорожный транспорт: современные вызовы и перспективi развития / И. П. Киселев // Железнодорожный транспорт. - 2012. - № 11. - С. 44-49.
11. Бурков А. Т. Выбор рода тока и уровня напряжения электрического транспорта новых поколений / А. Т. Бурков // Материалы международного симпозиума «Eltrans2001», Санкт-Петербург. - 2002. -С. 37-40.
12. Марыкин А. Н. Схемотехника современных тяговых подстанций постоянного тока и перспективные системы электроснабжения / А. Н. Марыкин // Материалы международного симпозиума «Eltrans2001», Санкт-Петербург. - 2002. - С. 147-155.
13. Котельников А. Основные требования к системам и устройствам тягового электроснабжения скоростных и высокоскоростных магистралей / А. Котельников // 6th Internotional Conference «Modern Electric Traction in Integrated XXIst Century Europe», Warszawa, Poland. - 2003. - Р. 35-41.
14. Бадер М. П. Концепция обновления и перспективы технического развития систем тягового электроснабжения / М. П. Бадер, В. Г. Сыченко // Техшчна елек-тродинамша. Темат. вип. Силова електротка та енер-гоефектившсть. Частина 2. - Ки!'в. - 2009. - С. 88-93.
15. Сиченко В. Г. Розвиток наукових основ шдвищення електромагштно!' сушсносп тдсистем електрично!' тяги постшного струму залiзничного транспорту: дис. ... доктора техн. наук / В. Г. Сиченко. - Днепропетровск, 2011. - 396 с.
16. Лашко А. Д. Техшчш вимоги до тягового рухомого складу нового поколшня / А. Д. Лашко, С. Г. Гри-щенко // Залiзничний транспорт Укра!ни. - 2008. -№ 3. - С. 11-14.
17. Сорин Л. Н. Пассажирские электровозы России / Л. Н. Сорин, А. Л. Носков // Материалы международного симпозиума «Eltrans'2001», Санкт-Петербург. -2002. - С. 203-210.
18. Сорин Л. Н. Электровозы нового поколения и организация их разработки [Текст] / Л. Н. Сорин, В. П. Янов // Материалы Второго международного симпозиума «Eltrans 2003», Санкт-Петербург. - 2003. -С. 115-122.
19. Серпенко М. I. Основт вимоги i схемотехтчт ршен-ня тягового частотно-регульованого електроприво-ду пасажирських електровозiв / М. I. Серпенко, М. В. Панасенко // Залiзничний транспорт Укра!ни. -2009. - № 5. - С. 43-54.
20. Панасенко Н. В. Концепция силовых схем тяговых асинхронных электропередач магистральных электровозов разных категорий и назначения для железных дорог Украины / Н. В. Панасенко, Н. Н Панасенко, В. Н. Панасенко // Вестник ВЭлНИИ, Новочеркасск, ОАО «ВЭлНИИ». - 2008. - № 3 (52). - С. 15-20.
21. Максимчук В. Ф. Стабiлiзуючi тяговi перетворю-вальш агрегати з системою активно! фшьтрацп для електропостачання тягових мереж постшного струму швидшсних мапстралей / В. Ф. Максимчук, М. В. Панасенко, В. Г. Сиченко // Залiзничний транспорт Укра!ни. - 2011. - № 6. - С. 26-31.
22. Серпенко М. I. Структура тягових частотно-регуль-ованих електроприводав сучасних пасажирських елек-тровозiв з асинхронними тяговими двигунами / М. I. Серпенко, О. Ю. Чудний, Р. О. Панченко // Локо-мотив-шформ. - 2010. - С. 4-10.
23. Логинов С. В. Проектирование электрической тяги с учетом требований к инфраструктуре на магистралях скоростного и высокоскоростного движения поездов. / С. В. Логинов, А. А. Наумов, А. В. Наумов / / Тезисы Шестого международного симпозиума «Екгапй 2011», Санкт-Петербург. Сентябрь, - 2011. -С. 75-76.
24. Гетьман Г. К. Теория электрической тяги: монография: в 2т. / Г. К. Гетьман. - Днепропетровск : Мако-вецкий, 2011. - Т. 1. - 456 с.
25. Степанская О. А. Исследование электрических нагрузок на тяговую сеть при скоростном движении поездов. / О. А. Степанская // Материалы Второго международного симпозиума «Екгаш'2003», Санкт-Петербург. -2003. - С. 434-439.
26. Райбман Н. С. Что такое идентификация / Н. С. Райб-ман. - М. : Наука, 1970. - 117 с.
27. Гроп Д. Методы идентификации систем: моногра-фiя / Д. Гроп. - М. : Мир, 1979. -302 с.
28. Современные методы идентификации систем ; под ред. П. Эйкхоффа. - М. : Мир, 1983. - 400 с.
29. Каминскас В. Идентификация динамических систем до дискретным наблюдениям : монография / В. Каминскас. - Вильнюс : Мокслас, Часть 1, 1982. - 245 с. Часть 2, 1985. -153 с.
30. Буштрук А. Д. Структурная идентификация нелинейных динамических объектов / А. Д. Буштрук // Автоматика и телемеханика. - 1989. - № 10. -С. 84-93.
31. Балонин Н. А. Идентификация параметров систем в режиме их нормального функционирования / Н. А. Балонин, О. С. Попов // Автоматика и телемеханика. - 1992. - № 8. - С. 98-103.
32. Овчаренко В. Н. Планирование идентифицирующих входных сигналов в линейных динамических системах / В. Н. Овчаренко // Автоматика и телемеханика. -2001. - № 2. - С. 75-87.
33. Бунич А. Л. Идентификация дискретных линейных объектов с большим отношением сигнал/шум /
A. Л. Бунич // Автоматика и телемеханика. - 2001. -№ 3. - С. 53-62
34. Гетманов В. Г. Алгоритм идентификации для линейной дискретной динамической системы управления /
B. Г. Гетманов // Автоматика и телемеханика. - 2001. -№ 4. - С. 27-34.
Стаття надiйшла до редакцп 23.05.2014.
Мищенко Т. Н.
Канд. техн. наук, доцент, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорту имени академика В. Лазаряна, Украина
ПЕРСПЕКТИВЫ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГИ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДВИЖЕНИИ ПОЕЗДОВ
Рассмотрена и проанализирована схемотехника и параметры перспективных подсистем тягового электроснабжения и электроподвижного состава, которые смогут обеспечить внедрение скоростного и высокоскоростного движения поездов. Указано, что такие подсистемы электрической тяги являются очень сложными и к тому же нелинейными, динамическими и мощными, что и обусловливает практическую невозможность построения их точных классических математических моделей. В работе предлагается создавать математические модели для таких подсистем, а значит и для всей системы электротяги, методами идентификации, параметрической или структурной.
Ключевые слова: высокоскоростное движение, идентификация, математическая модель, тяговое электроснабжение, схемотехника, электроподвижной состав, поезда, железнодорожный транспорт.
Mishchenko T. M.
Ph.D., Associate Professor, Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Ukraine
THE PROSPECTS OF THE TECHNICAL SOLUTIONS AND MODELING SYSTEMS OF ELECTRIC TRACTION IN HIGH-SPEED TRAINS
The comparative analysis of advanced circuit solutions and parameters of traction electric supply and electric rolling stock provides the organization and the introduction of high-speed movement of trains on the Railways of Ukraine. It is established that the force of the current system of electric traction with the constant voltage 3,3 kV is appropriate to the stress increase in the traction network in the first .stage up to 6 kV, and then to 2 kV due to the transition from the existing centralized system ofpower supply of the traction to the network distributed power. In the field of electric rolling stock all experts believe that it is necessary to create a universal multi-system locomotives on the basis of brushless electric traction motors, as a rule, asynchronous shorted ones.
These subsystems of electric traction, traction electric supply and electric rolling stock are very complex and, in addition, non-linear, dynamic, and powerful ones and this determines the practical impossibility of their exact classical mathematical models construction. It is proposed to create the mathematical modelfor such subsystems, and thus for the entire system of electric traction by the methods ofparametric or structural identification.
Keywords: high-speed movement, identification, mathematical model, traction power supply, circuitry, electric rolling stock, trains, railway transport.
REFERENCES
1. Vysokoskorostnoe passazhirskoe dvizhenie (na zheleznyx dorogax). Pod.red. N. V. Kolodyazhnogo. Moscow, Transport, 1976, 416 p.
2. Xvorost N. V, Panasenko N. V E' lektricheskie zheleznye dorogi: e'tapy i perspektivy razvitiya. Elektrotexnika i Elektromexanika, 2003, No. 4, pp. 104-114.
3. Kiselyov I. P. Razvitie vysokoskorostnogo zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava, Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans'2001», Sankt-Peterburg, 2002, pp. 190-199.
4. Stepanskaya O. A., Burkov A. T. Formirovanie tokovyx nagruzok na sistemu tyagovogo e'lektrosnabzheniya pri skorostnom dvizhenii poezdov, Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans-2001». Sankt-Peterburg, 2002, pp. 340-346.
5. Xvorost N.V., Goncharov Yu. P., Panasenko N. V., Panasenko N. N. Sovershenstvovanie e'lektricheskoj tyagi postoyannogo toka zheleznyx dorogo Ukrainy dlya skorostnogo passazhirskogo dvizheniya, Zaliznichnij transport Ukraini, 2003, No. 6, pp. 25-31.
6. Kornienko V. V. Tendencii razvitiya xozyajstva e'lektrifikacii i e'lektrosnabzheniya zheleznyx dorog Ukrainy, Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans'2001», Sankt-Peterburg, 2002, pp. 41-45.
7. Kosarev A. B., Nazarov O. N. Problemy razvitiya skorostnogo dvizheniya, Materialy Vtorogo mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans'2003», Sankt-Peterburg, 2003, pp. 42-54.
8. Danilchenko V. I., Laguta I. I., Fitin V. O. Rozvytok gospodarstva elektropostachannya Ukrzaliznyci na period do 2020 roku, Materialy' nauk.-texn. konferenciyi «Transelektro-2010», 2010, pp. 61-68.
9. Kurbasov A. S. Sistema jelektricheskoj tjagi HHI veka, Zheleznye dorogi mira, 1999, No. 4, pp.19-22.
10. Kiseljov I. P. Vysokoskorostnoj zheleznodorozhnyj transport: sovremennye vyzovy i perspektivi razvitija, Zheleznodorozhnyj transport, 2012, No. 11, pp. 44-49.
11. Burkov A. T. Vybor roda toka i urovnja naprjazhenija jelektricheskogo transporta novyh pokolenij, Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans'2001». Sankt-Peterburg, 2002, pp. 37-40.
12. Marykin A. N. Shemotehnika sovremennyh tjagovyh podstancij postojannogo toka i perspektivnye sistemy jelektrosnabzhenija, Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans 2001». Sankt-Peterburg, 2002, pp. 147-155.
13. Kotel'nikov A. Osnovnye trebovanija k sistemam i ustrojstvam tjagovogo jelektrosnabzhenija skorostnyh i vysokoskorostnyh magistralej, 6th Internotional Conference «Modern Electric Traction in Integrated XXIst Century Europe», Warszawa, Poland, 2003, pp. 35-41.
14. Badjor M. P., Sychenko V. G. Koncepcija obnovlenija i perspektivy tehnicheskogo razvitija sistem tjagovogo jelektrosnabzhenija, Tehnichna elektrodinamika. Temat. vip. Silova elektronika ta energoefektivnisf. Chastina 2, Kiïv, 2009, pp. 88-93.
15. Sichenko V G. Rozvitok naukovih osnov pidvishhennja elektromagnitnoï sumisnosti pidsistem elektrichnoï tjagi postijnogo strumu zaliznichnogo transportu: dis. ... doktora tehn. nauk. Dnepropetrovsk, 2011, 396 p.
16. Lashko A. D., Grishhenko S. G. Tehnichni vimogi do tjagovogo ruhomogo skladu novogo pokolinnja, Zaliznichnij transport Ukraïni, 2008, No. 3, pp. 11-14.
17. Sorin L. N., Noskov A. L. Passazhirskie jelektrovozy Rossii, Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans'2001». Sankt-Peterburg, 2002, pp. 203-210.
18. Sorin L. N., Janov V P. Jelektrovozy novogo pokolenija i organizacija ih razrabotki [Tekst], Materialy Vtorogo mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans'2003». Sankt-Peterburg, 2003, pp. 115-122.
19. Sergienko M. I., Panasenko M. V. Osnovni vymogy i sxemotexnichni rishennya tyagovogo chastotno-regulovanogo elektropryvodu pasazhyrskyx elektrovoziv, Zaliznychnyj transport Ukrayiny, 2009, No. 5, pp. 43-54.
20. Panasenko N. V., Panasenko N. N., Panasenko V. N. Koncepcija silovyh shem tjagovyh asinhronnyh jelektroperedach magistral'nyh jelektrovozov raznyh kategorij i naznachenija dlja zheleznyh dorog Ukrainy,
Vestnik VJelNII, Novocherkassk, OAO «VJelNII», 2008, No. 3 (52), pp. 15-20.
21. Maksimchuk V. F. Panasenko M. V., Sichenko V. G. Stabilizujuchi tjagovi peretvorjuval'ni agregati z sistemoju aktivnoi' fü'tracii dlja elektropostachannja tjagovih merezh postijnogo strumu shvidkisnih magistralej, Zaliznichnij transport Ukraini, 2011, No. 6, pp. 26-31.
22. Sergienko M. I., Chudnyj O. Yu., Panchenko R. O. Struktura tyagovyx chastotnoregulovanyx elektropryvodiv suchasnyx pasazhyrskyx elektrovoziv z asynxronnymy tyagovymy dvygunamy, Lokomoty'vinform, 2010, pp. 4-10.
23. Loginov S.V, Naumov A. A., Naumov A. V Proektirovanie
jelektricheskoj tjagi s uchjotom trebovanij k infrastrukture na magistraljah skorostnogo i vysokoskorostnogo dvizhenija poezdov, Tezisy Shestogo mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans-2011». Sankt-Peterburg, Sentjabr', 2011, pp. 75-76.
24. Get'man G. K. Teorijajelektricheskoj tjagi: monografja: v 2t. Dnepropetrovsk, Makoveckij, 2011, T. 1, 456 p.
25. Stepanskaja O. A. Issledovanie jelektricheskih nagruzok na tjagovuju set' pri skorostnom dvizhenii poezdov, Materialy Vtorogo mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans2003». Sankt-Peterburg, 2003, pp. 434-439.
26. Raj"bman N. S. Chto takoe identifikacija. Moscow, Nauka, 1970, 117 p.
27. Grop D. Metody identifikacii sistem: monografija. Moscow, Mir, 1979, 302 p.
28. Sovremennye metody identifikacii sistem. Pod red. P. Jejkhoffa. Moscow, Mir, 1983, 400 p.
29. Kaminskas V. Identifikacija dinamicheskih sistem do diskretnym nabljudenijam : monografija. Vil'njus, Mokslas, Chast' 1, 1982, 245 p. Chast' 2, 1985, 153 p.
30. Bushtruk A. D. Strukturnaja identifikacija neli-nejnyh dinamicheskih ob#ektov, Avtomatika i telemehanika, 1989, No. 10, pp. 84-93.
31. Balonin N. A., Popov O. S. Identifikacija parametrov sistem v rezhime ih normal'nogo funkcionirovanija, Avtomatika i telemehanika, 1992, No. 8, pp. 98-103.
32. Ovcharenko V. N. Planirovanie identificirujushhih vhodnyh signalov v linejnyh dinamicheskih sistemah, Avtomatika i telemehanika, 2001, No. 2, pp. 75-87.
33. Bunich A. L. Identifikacija diskretnyh linejnyh ob#ektov s bol'shim otnosheniem signal/shum, Avtomatika i telemehanika, 2001, No. 3, pp. 53-62.
34. Getmanov V. G. Algoritm identifikacii dlja linejnoj diskretnoj dinamicheskoj sistemy upravlenija, Avtomatika i telemehanika, 2001, No. 4, pp. 27-34
