Россия
Россия
Россия
Россия
В настоящее время наблюдается активный переход на электрифицированные транспортные средства, обусловленный снижением стоимости энергии и ростом плотности химических источников тока. В железнодорожной отрасли это проявляется в электрификации подвижного состава, особенно для работ на вокзалах и в депо, где использование дизелей ограничено экологическими факторами. Кроме того, электровозы могут функционировать на неэлектрифицированных участках железнодорожных путей, что открывает новые перспективы для устойчивого развития транспортной инфраструктуры. Цель: Исследование технических параметров и энергетических характеристик накопителя электроэнергии (НЭ) для эффективного применения в составе электровозов. Методы: В данной статье рассмотрены ключевые вопросы энергетики ездовых циклов движения и актуальности применения накопителя электроэнергии в составе электровоза. Показано сравнение полученных экспериментальных данных с расчетными. Результаты: Приведена модель ездового цикла аккумуляторного локомотива, основанная на расчете времени эксплуатационной работы дизель-генераторной установки (ДГУ) традиционного дизельного локомотива. Представлены экспериментальные данные работы накопителя энергии (НЭ) в составе электровоза, а также результаты анализа полученных данных. Выявлены необходимые технические параметры НЭ, которые обеспечивают эффективное функционирование электровоза в рамках суточного цикла работы на железнодорожном вокзале. Практическая значимость: Проведенные исследования дают представление об энергетических параметрах и режимах работы контактно-аккумуляторного маневрового локомотива в течение рабочего дня. Позволяют определить параметры НЭ, такие как мощности заряда и разряда, средние и максимальные значения расхода энергии. Исследования могут привести к созданию более эффективных механизмов накопления и использования электроэнергии, что позволит снизить эксплуатационные затраты электровозов и повысить их энергетическую эффективность. Практическое исследование накопителей электроэнергии может быть полезно не только для железнодорожного транспорта, но и для других областей, где необходимы эффективные системы энергосбережения.
Накопитель электроэнергии, электровоз, ездовые циклы, литийионный аккумулятор, железнодорожный транспорт
1. Alekov S. F. Increasing the durability of diesel generator engines by using energy storage systems and optimizing operating modes / S. F. Alekov, A. A. Pegachkov // STEEL IN TRANSLATION 2024. — Pp. 220–225.
2. Marius A. G. Electric Drive Solution for Short Distance Passenger Railway Vehicles on Non-Electrified or Mixed Lines / A. G. Marius, P. Gabriel, A. Sorin // Electric Vehicles International Conference (EV) 2019. — 5 p. Проблематика транспортных систем 101 ISSN 2223-9987. Бюллетень результатов научных исследований 2025/1
3. Hoang-Phuong N. CO2 Reduction Potential by Putting Electric Vehicles into Operation in Phu Quoc Island, Viet Nam / N. Hoang-Phuong, V. Viet-Cuong, L. Tan-Dong et al. // IEEE Conference 2019. — 6 p.
4. Щуров Н. И. Анализ влияния режимов движения электромобилей на процесс старения тяговых аккумуляторов на основе цикла WLTC / Н. И. Щуров, А. А. Штанг, С. И. Дедов и др. // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. — 2020. — Т. 13(8). — С. 977–990.
5. Florian D. Modeling Large-Scale Manufacturing of Lithium-Ion Battery Cells: Impact of New Technologies on Production Economics / D. Florian // IEEE Transactions on Engineering Management 2023. — Pp. 6753–6769.
6. Mingyue J. Evaluation on Total Cost of Ownership of Electric Forklifts with lithium-ion battery / J. Mingyue, P. Fengwen, H. Xueqi et al. // IEEE 4th International Electrical and Energy Conference (CIEEC) 2021.
7. Umar S. Comparing the economic value of lithium-ion battery technologies in the nine wholesale electricity markets in North America 2022 / S. Umar, B. Sacha, J. Zekun et al. — Pp. 363–373.
8. ГОСТ Р 55364 — 2012. Электровозы. Общие технические требования. — М.: Стандартформ, 2013. — 36 с.
9. Федеральный закон от 22.07.2008 №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
10. ГОСТ 34394—2018. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав. Требования пожарной безопасности. М.: Стандартформ, 2018. — 19 с.
11. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств» (редакция, действующая с 20 мая 2023 года). — 322 с.
12. Акуличев В. О. Применение мобильных систем накопления электрической энергии для электроснабжения удаленных потребителей малой и средней мощности / В.О. Акуличев В. В. Микрюков, А.А. Пацев и др. // Электроэнергия. Передача и распределение. — 2022. — № 6(75).
13. Аблазов Б. Г. Технология бесперебойного электроснабжения удаленных потребителей с применением мобильных систем накопления электрической энергии на базе литий-ионных аккумуляторных батарей / Б. Г. Аблазов, Е. В. Ежов, А. С. Куликов // Роснано. — URL: https:// www.rusnano.com/upload/documents/BMSNEE-Article.pdf.
14. Helmut W. Battery powered high efficiency drive systems in practical applications / W. Helmut // Труды Международной шестнадцатой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока», г. Екатеринбург, 05–09 октября 2015 г. — Екатеринбург: УрФУ, 2015. — С. 163–166. — URL: http://elar.urfu.ru/handle/10995/35302 2015.
15. Helmut W. Large lithium-ion battery-powered electric vehicles — from idea to reality / W. Helmut, W. Thomas, Z. Herbert // IEEE Conference 2018. — 5 p.
16. Shtang A. A. Battery-electric shunting locomotive with lithium-polymer storage batteries / A. A. Shtang, M. V. Yaroslavtsev // 11th International Forum on Strategic Technology (IFOST) 2016. — 4 p. 102 Проблематика транспортных систем 2025/1 Bulletin оf Scientific Research Results
17. Yodsaphat W. A Design of Energy Storage System for Electric Locomotive / W. Yodsaphat, R. Tananat, T. Chanchai // IEEE Conference 2021. — 4 p.
18. Сокирка О. П. Дайджест перспективные технологии развития отрасли железнодорожного транспорта / О. П. Сокирка. — РОСЖЕЛДОР Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО РГУПС), 2023. — 124 c.
19. Алеков С. Ф. Обзор систем термостатирования литий-ионных ячеек аккумуляторной батареи / С. Ф. Алеков, Т. В. Голубчик // Ремонт. Восстановление. Модернизация. — 2022. — № 6. — С. 20–25.
20. Голубчик Т. В. Результаты экспериментальных испытаний литий-железо-фосфатного аккумулятора производства компании «ЛИОТЕХ» в низкотемпературных условиях / Т. В. Голубчик, А. С. Куликов // Электроника и электрооборудование транспорта. 2021. — № 1. — С. 17–20.
21. Михеев В. А. Оценка эксплуатационной экономичности дизельных локомотивов на заданном участке обслуживания / В. А. Михеев // Вестник СибАДИ. — 2015. — Вып. 1(41). — С. 91–96.
22. Михеев В. А. Расчет времени эксплуатационной работы дизель-генераторной установки тепловоза по позициям контроллера машиниста / В. А. Михеев // Вестник ИрГТУ. — 2010. — № 2(42). — С. 142–146.
23. Laxman T. Battery Degradation in Electric and Hybrid Electric Vehicles: A Survey Study / T. Laxman, R. Payam, H. Phuong et al. // IEEE 2023. — Pp. 42431–42462.
24. Aramis P. Modelling the degradation process of lithium-ion batteries when operating at erratic state-of-charge swing ranges / P. Aramis, Q. Vanessa, R. Heraldo et al. // IEEE Conference 2017. — 6 p.
25. Ahmed S. A. Battery Energy Management Techniques for an Electric Vehicle Traction System / S. A. Ahmed, M. Shayok, R. Habibur // IEEE Access. 2022. — Vol. 10. — Pp. 84015–84037.
26. Mingyu L. Electric Vehicle Operation Scheduling Optimization Considering Electrochemical Characteristics of Li-ion Batteries / L. Mingyu, H. Bing, L. Shaofeng // 35th Youth Academic Annual Conference of Chinese Association of Automation (YAC). — 2020. — Pp. 89–94.
27. Wang H. The influence of operating conditions on discharge characteristics for traction battery / H. Wang, H. Sun, W. Chen et al. // 5th International Conference on Information Science and Control Engineering. — 2018. — Pp. 1286–1290.
