Логинова Елена Юрьевна – доктор технических наук, профессор кафедры электропоездов и локомотивов
Москва
Loginova, Elena Yu., D.Sc. (Eng), Professor at the Department of Electric Trains and Locomotives
Moscow
Кузнецов Григорий Юрьевич – аспирант кафедры электропоездов и локомотивов
Москва
Kuznetsov, Grigory Yu., Ph.D. student at the Department of Electric Trains and Locomotives
Moscow
Обоснована целесообразность применения на тепловозе гибридной энергетической системы с использованием тяговых аккумуляторов. Актуальность решаемой задачи заключается в возможности увеличения весовой нормы поезда без снижения ресурса основного энергетического оборудования тепловоза, что имеет большое значение для повышения эффективности работы железных дорог.
С целью прогнозирования эффективности внедрения на железных дорогах автономных локомотивов с комбинированным источником энергии методом математического моделирования определены тяговые свойства тепловоза, оборудованного батареей тяговых аккумуляторов. Основой метода является динамическая модель движения поезда, в которой локомотив представлен электромеханической системой с электроприводом постоянного тока, где в качестве первичного источника энергии используется дизельгенераторная установка и литий-ионная аккумуляторная батарея. Показано, что применение на тепловозе гибридного источника энергии с накопителем ёмкостью 1300 амперчас позволяет на 18 % повысить весовую норму поезда при движении по типовому профилю. Особое внимание уделяется требованиям к эксплуатации тяговых электрических машин для исключения их преждевременного отказа. Установлено, что при движении локомотива с гибридной энергетической установкой с составом расчётного веса и при нормальных условиях увеличение тока нагрузки тяговых электродвигателей не приводит к перегреву их обмоток на расчётном подъёме.
Приведённая модель является универсальной и позволяет рассчитать эффективность работы тепловоза с гибридной энергетической установкой при любых условиях движения.
The expediency of using a hybrid power system with the use of traction batteries on a diesel locomotive is substantiated since the relevance of the problem being solved lies in the possibility of increasing the weight norm of the train without reducing the performance of the main power equipment of the diesel locomotive, which is of great importance for improving the efficiency of railways.
To predict the effectiveness of introduction of autonomous locomotives with a combined power source, traction properties of a diesel locomotive equipped with a set of traction batteries are estimated by mathematical modelling. The basis of the method is a dynamic model of train movement, in which the locomotive is represented as an electromechanical system with a direct current electric drive, where a diesel power generator and a lithium-ion battery are used as the primary energy source. It is shown that the use of a hybrid power source with a storage device with capacity of 1300 ampere-hours on a diesel locomotive makes it possible to increase the weight rate of a train by 18 % when moving along a typical profile. Particular attention is paid to the requirements for operation of traction electric machines to prevent their premature failure. It was found that during movement of a locomotive with a hybrid power plant with a train of the calculated weight and under normal environmental conditions (20°C and normal barometric pressure), an increase in the load current of traction motors does not lead to overheating of their windings at the calculated upward slope.
The model suggested is universal and allows calculating the efficiency of a diesel locomotive with a hybrid power plant under any driving conditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.