автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение тяговых свойств электровозов при помощи накопителей энергии

На правах рукописи

004Ы

ОХОТНИКОВ Николай Станиславович

ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПРИ ПОМОЩИ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 6

Москва 2010

ЛЕН 20Т0

004617813

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ»).

Научный руководитель: кандидат технических наук

Широченко Николай Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Савоськин Анатолий Николаевич

кандидат технических наук Рахманинов Виктор Иванович

Ведущее предприятие: Открытое акционерное общество «Научно-

исследовательский и конструкторско-технологи-ческий институт подвижного состава» (ОАО «ВНИКТИ»), г. Коломна.

Защита диссертации состоится « 24 » декабря 2010 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 218.002.01 при Открытом акционерном обществе «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ») по адресу: 107996, г. Москва, ул. 3-я Мытищинская, д. 10, зал Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке ОАО «ВНИИЖТ».

Автореферат разослан « 23 » ноября 2010 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять в адрес института.

Учёный секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, доцент ^, Д.В. Ермоленко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Одной из основных задач, предусмотренных «Стратегией развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 года», является создание достаточных провозных способностей и необходимых резервов для полного удовлетворения спроса на перевозки. Максимальная сила тяги современных локомотивов, как правило, ограничивается условиями сцепления колеса с рельсом, поэтому критическая масса поезда определяется исходя из зависимостей коэффициента сцепления, приведенных в «Правилах тяговых расчетов для поездной работы». Однако в эксплуатационных условиях значение коэффициента сцепления определяется множеством случайных факторов и может существенно отличаться от расчетного как в большую, так и в меньшую сторону.

На большинстве грузонапряженных направлений загруженность локомотивов по сцеплению приближается к предельной. Снижение коэффициента сцепления ниже расчетного значения на таких участках зачастую приводит к остановкам поездов на подъемах и, соответственно, нарушению графика движения поездов.

На реализацию потенциального коэффициента сцепления оказывают влияние такие конструктивные особенности локомотива, как разброс характеристик тяговых электродвигателей (ТЭД) и диаметров бандажей колесных пар (КП), схема соединения ТЭД жесткость тяговых характеристик, развеска локомотива и др. Поэтому большое значение для железнодорожного транспорта имеет улучшение конструкции локомотивов, направленное на возможно более полное использование их тяговых свойств, позволяющее повысить стабильность реализации силы тяги и за счет этого уменьшить число случаев остановок поездов на подъемах при неблагоприятных условиях сцепления.

Значительный вклад в теорию и практику решения рассматриваемых в диссертационной работе проблем тяги поездов, сцепления и повышения тяговых свойств электровозов внесли: Д.К.Минов, Б.Н. Тихменев, H.H. Меншутан, М.Р. Барский, И.Н. Сердинова, И.П. Исаев, J1.M. Трахтман, В.Е. Розенфельд,

Г.В. Фаминский, А. JI. Лисицын, Л.А. Мугшшггейн, В.Г.Иноземцев, Е.Г.Бовэ, С.В.Покровский, Ю.М.Лужнов, В.И.Рахманинов, А.Т.Головатый, О.А.Некрасов, В.Д. Мацнев, А.Г. Суворов, Б.Д Никифоров, А.Н. Савоськин, A.C. Курбасов, Г.В. Самме, А,С.Мазнев, БЛХоменко, П.И. Гордиенко, В.Д. Тулупов, А.Б. Пыров, А.Л. Голубенко, А.П. Павленко, ПА. Коропец, а также зарубежные ученые Д. Калкер, Куртиус, Книфлер, Пуаре, Боше, Ф. Картер, Н. Зевенхофен, Г. Вербек, Б. Мейер и др.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение тяговых свойств электровозов с коллекторными ТЭД путем увеличения динамической жесткости тяговой характеристики. Предложенная схема должна быть применима как на вновь разрабатываемых, так и на эксплуатируемых электровозах. Изменение конструкции электровоза при этом не должно вызывать ухудшения его характеристик и показателей надежности. Поэтому предложенная схема должна быть как можно более простой.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- разработана математическая модель тягового привода с накопителем энергии (НЭ), позволяющая исследовать влияние НЭ на электромеханические переходные процессы при боксовании;

- на основе полученной математической модели разработана компьютерная программа для расчета переходных процессов в тяговом приводе с НЭ и сравнения их с процессами в приводе с ТЭД последовательного возбуждения;

- создан стенд для экспериментального исследования силовых схем электровозов с НЭ;

- исследовано при помощи математической модели, на стенде и опытном электровозе влияние НЭ на процессы боксования;

- проведен анализ влияния НЭ на тяговые свойства электровоза, определена взаимосвязь между параметрами НЭ и показателями, характеризующими использование тяговых свойств электровоза.

Методы исследования. В работе использованы положения теории тяги поездов, теории сцепления и теории линейных электрических цепей. В качестве метода исследования использовалось математическое моделирование электромеханических процессов в тяговом приводе электровоза при боксовании. При моделировании использован численный метод конечных разностей. Для реализации математической модели на ЭВМ и при обработке полученных результатов использованы программные пакеты MathCAD и Excel. Экспериментальное исследование проведено на стенде взаимной нагрузки электрических машин и опытном электровозе 2ЭС5К-085, оборудованном накопителем энергии.

Объест исследования - тяговый привод электровоза с коллекторными тяговыми электродвигателями, оборудованного накопителями энергии.

Предмет исследования - повышение тяговых свойств электровоза за счет использования накопителей энергии.

Научная новизна работы. В диссертации установлено, что:

- величина динамической жесткости тяговой характеристики зависит от параметров накопителя: жесткость повышается при увеличении емкости накопителя и при уменьшении его внутреннего сопротивления. Эта зависимость является нелинейной: рост динамической жесткости происходит до значений емкости 300 - 400 Ф, дальнейшее увеличение жесткости не приводит к повышению эффективности схемы;

- для достижения высоких, сравнимых с жесткостью при независимом возбуждении, значений динамической жесткости тяговой характеристики требуется накопитель с внутренним сопротивлением порядка 1 - 2 мОм;

- применение накопителей энергии обеспечивает повышение коэффициента тяги электровоза на 10 - 13%.

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена строгостью теоретического обоснования, корректностью применения математического аппарата и результатами экспериментальных исследований на стенде и на участке Вихоревка - Тайшет Восточно-Сибирской железной дороги.

Практическая ценность работы. Результаты диссертации использованы при разработке устройства для повышения тяговых свойств электровозов. Получены зависимости, позволяющие подобрать параметры НЭ для использования в предложенной схеме. Использование НЭ позволило повысить стабильность реализации силы тяги сравнительно со штатным ТЭД последовательного возбуждения и уменьшить расход песка. За счет уменьшения продолжительности и глубины пробоксовок обеспечено снижение обобщенных показателей проскальзывания колесных пар электровоза. Благодаря этому снижается его загруженность по сцеплению, что уменьшает повреждаемость элементов тягового привода, износ бандажей КП и запесоченность балластной призмы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались:

- на научной конференции молодых учёных и аспирантов ВНИИЖТ в 2010 г.;

- на конкурсах диссертационных работ аспирантов ВНИИЖТ в 2009,2010 гг.;

- на VII Международной научно-практической конференции «TRANS-MECH-ART-CHEM», Москва, МИИТ, 2010 г.;

- на научно-практических конференциях «Неделя науки. Наука МИИТа -транспорту», Москва, МИИТ, 2007,2009 и 2010 гг.;

- на научно-технических советах отделения «Тяговый подвижной состав» ВНИИЖТ в 2008 - 2010 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК Минобр-науки России - 2, патентов на полезную модель - 1.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 6 приложений. Работа изложена на 144 страницах, в том числе 79 страниц основного текста, 46 рисунков, 4 таблицы и 17 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и основные задачи исследований.

В первой главе проведен анализ известных схем, повышающих жесткость тяговых характеристик электровозов и указан их общий недостаток, препятствующий широкому распространению таких схем, - повышенный разброс токов параллельно соединенных ТЭД. Использование привода с высокой жесткостью тяговых характеристик требует применения устройств выравнивания нагрузок ТЭД, что значительно усложняет схему электровоза.

Поэтому желательно, чтобы при отсутствии боксования характеристика ТЭД была мягкой, а при срыве сцепления ее жесткость повышалась. За счет сохранения мягких характеристик при отсутствии боксования разброс токов параллельно включенных ТЭД не увеличится. Система управления, обеспечивающая переход на жесткую характеристику, должна быть как можно более простой, чтобы не снижать надежность электровоза в целом. При этом должно обеспечиваться высокое быстродействие перехода на жесткие характеристики.

Чтобы улучшить противобоксовочные свойства ТЭД последовательного возбуждения, сохранив при этом его мягкие характеристики, предложено параллельно обмоткам возбуждения каждого ТЭД электровоза подключить конденсаторный накопитель энергии НЭ большой емкости, как показано на рис. 1. Здесь Я - обмотка якоря ТЭД, ОВ - обмотка возбуждения, ИШ - индуктивный шунт, Яов — блок резисторов ослабления возбуждения, СР - сглаживающий реактор.

Принцип действия НЭ заключается в следующем. В установившемся режиме, когда ток якоря i не меняется, напряжения на обмотке возбуждения ОВ и на накопителе энергии НЭ одинаковы. Ток подпитки ¡к отсутствует, поэтому ток возбуждения ¡'„ равен току якоря I как и при последовательном возбуждении. При этом накопитель не оказывает влияния на характеристику ТЭД и она остается мягкой.

СР

Рис. 1. Схема подключения накопителя энергии к обмотке возбуждения ТЭД

При срыве колесной пары в боксование частота ее вращения увеличивается. Соответственно увеличивается ЭДС двигателя и снижается ток, протекающий по обмоткам ТЭД. При этом падение напряжения на обмотке возбуждения становится меньше напряжения на накопителе. Он начинает разряжаться через обмотку возбуждения, препятствуя снижению тока возбуждения. Тем самым обеспечивается увеличение жесткости тяговой характеристики и кратковременный сброс силы тяги боксующего ТЭД, за счет чего боксование предотвращается в самом начале. При этом отсутствует необходимость в дополнительных датчиках и коммутационных аппаратах для подавления начавшегося боксования путем перехода на жесткую характеристику и обеспечивается высокое быстродействие схемы.

Благодаря тому, что переход на жесткую характеристику происходит только при боксовании, разброс токов параллельно соединенных ТЭД при отсутствии боксования сохранится такой же, как и при последовательном возбуждении. За счет этого схема с НЭ не требует применения устройств выравнивания нагрузок ТЭД, что выгодно отличает ее от ранее рассмотренных схем с жесткими характеристиками.

На электровозах переменного тока НЭ, подключенный параллельно обмотке возбуждения, сгладит пульсации тока возбуждения. За счет этого улучшатся условия коммутации и несколько снизятся потери в ТЭД.

Конденсаторный НЭ для использования в предложенной схеме должен иметь значительную емкость, поэтому классические конденсаторы для этой цели не подходят. Требуемую емкость в сочетании с малым внутренним сопротивлением имеют молекулярные накопители энергии.

Во второй главе разработана математическая модель тягового привода электровоза с НЭ. Электромеханические процессы в нем описаны системой дифференциальных уравнений

(1Я + ¿ср)|++д;/+ьъ |+Л./+4 ^+ДЛ =и-в,

■ 1в +д8/+¿в ~+ДА + = ик, (1)

где г, 4 и гк - токи якоря, возбуждения и НЭ соответственно, А;

1/- напряжение, приложенное к ТЭД, В;

и, ~ напряжение на НЭ, В;

£„ и 1й - динамические индуктивности цепей возбуждения и якоря, Гн;

Л, и Л„ - активные сопротивления цепей возбуждения и якоря, Ом;

Хер - индуктивность сглаживающего реактора, Гн;

Д, - внутреннее сопротивление НЭ, Ом;

- эквивалентное сопротивление преобразовательной установки, приведенное к току одного ТЭД, Ом;

Е- ЭДС двигателя, В;

Рт - сила тяги ТЭД, кН;

\|/ - текущее значение коэффициента сцепления;

П ~ текущая величина нагрузки на ось КП, кН; момент инерции КП, кгм2;

И - диаметр бандажа КП, м;

и - скорость скольжения колеса по рельсу, км/ч.

Решение системы (1) осуществлено численным методом конечных разностей. Математическая модель реализована на базе программного пакета МаЛСАБ. Структурная схема математической модели приведена на рис. 2. Здесь РСДУ - блок численного решения системы уравнений, вычисляющий значения токов г и гв и напряжения С/к на каждом шаге расчета.

При моделировании было принято допущение, что линейная скорость электровоза V за время расчета не изменяется. В качестве возмущений рассматривалось изменение потенциального коэффициента сцепления \|/„ и мгновенного значения нагрузки на ось П. _Лл_

Уп.

П

п

V

и

и

v+m

и

СФ

РСДУ

3,6

СФ((»)

СФ

СФ

Пу

du/dt

m-

Рис. 2. Структурная схема математической модели тягового привода с накопителем энергии на базе программного пакета МаЛСАБ

В третьей главе при помощи разработанной автором математической модели проведено исследование процессов боксования тягового привода с НЭ при кратковременном снижении коэффициента сцепления и периодическом изменении нагрузки на ось, вызванном колебаниями рессорного подвешивания и проходом рельсовых стыков.

Характер зависимостей токов возбуждения гд и накопителя /„ скорости проскальзывания и, силы тяги и динамической жесткости тяговой характеристик!) Ха от времени при боксовании иллюстрирует рис. 3.

Рис. 3. Зависимости скорости проскальзывания, токов, силы тяги и динамической жесткости тяговой характеристики тягового привода с НЭ при боксовании от времени

Переходной процесс в тяговом приводе с НЭ при боксовании можно условно разделить на 2 периода. Первый период - нарастания тока подпитки от момента срыва сцепления ¿о до момента Л - характеризуется высокой жесткостью тяговой характеристики ТЭД боксующей КП и, соответственно, интенсивным снижением силы тяги. Во второй период переходного процесса происходит уменьшение тока подпитки, а снижение силы тяги практически прекращается. Так как именно в первый период переходного процесса происходит интенсивное снижение силы тяги, то за время эффективного действия НЭ можно принять длительность первого периода переходного процесса - от момента ¿0 до момента По результатам

моделирования установлено, что 13 в зависимости от параметров НЭ может достигать 8 -10 с.

На рис. 3 приведена также зависимость динамической жесткости тяговой характеристики привода с НЭ от времени. Из графика видно, что в момент срыва сцепления жесткость максимальна. Далее, по мере разряда НЭ, она постепенно уменьшается и, по истечении времени эффективного действия НЭ, становится приблизительно равна жесткости характеристики при отсутствии НЭ.

Расчетные зависимости динамической жесткости тяговой характеристики в момент срыва сцепления от параметров НЭ приведены на рис. 4.

Х>№ кНч/км

8 6

4 2 0

0 500 1000 1500 С.,ф

Рис. 4. Расчетные зависимости динамической жесткости тяговой характеристики в момент срыва сцепления от емкости и внутреннего сопротивления НЭ

Из рис. 4 видно, что рост динамической жесткости характеристики происходит при увеличении емкости НЭ главным образом до 300 - 400 Ф, а в дальнейшем жесткость изменяется мало. Применять большую емкость может оказаться целесообразным для увеличения времени эффективного действия накопителя. Также из рис. 4 видно, что высокая (6-7 кН-ч/км) динамическая жесткость ха-

^0,5 мОм

—--- 1 мОм

,—---— 2 мОм

г ^Ъ мОм

х,----

10 мОм

рактеристики, сравнимая с жесткостью при независимом возбуждении ТЭД, достигается при использовании накопителя с внутренним сопротивлением, не превышающим 1 - 2 мОм. Следовательно, предназначенный для установки на электровоз НЭ должен иметь емкость не менее 300 Ф и внутреннее сопротивление порядка 1 - 2 мОм.

Для оценки повышения тяговых свойств за счет использования НЭ были определены расчетные зависимости коэффициента использования потенциального сцепления К^ от параметров НЭ (рис. 5). При этом была использована известная зависимость ЛТ¥ от жесткости тяговой характеристики. Коэффициент Ку численно равен отношению реализуемого коэффициента сцепления к его нормативному значению, приведенному в «Правилах тяговых расчетов для поездной работы», и характеризует полноту использования тяговых свойств электровоза. Рассматривался используемый на современных электровозах импульсный режим подачи песка с периодичностью Т„„ и скважностью 0,5.

Рис. 5. Расчетные зависимости коэффициента использования потенциального сцепления от емкости НЭ при Л, = 0,5 мОм (сплошные линии) и при Я, = 10 мОм (пунктирные линии)

Подача песка с периодичностью Гпп = 1 с даже при мягких характеристиках обеспечивает практически полное использование тяговых свойств = 0,92 0,93). Применение НЭ позволило реализовать высокие значения при меньшем расходе песка. Из рис. 5 видно, что при Гпп = 2 с НЭ обеспечило повышение К^ с 0,82 до 0,91; при Т„„ = 3 с - с 0,77 до 0,90. Таким образом, повышение тяговых свойств электровоза за счет использования НЭ достигает 13%.

В случае, когда сброс силы тяги в момент срыва сцепления оказывается недостаточным для полного прекращения боксования, НЭ обеспечивает снижение темпа развития боксования. Для численной оценки влияния НЭ на темп развития боксования по результатам математического моделирования были определены зависимости отношения ускорений проскальзывания колесной пары в схеме с накопителем Оцэ и без него спв от емкости и внутреннего сопротивления НЭ (рис. 6).

а иэ

а™

0.8

0.6

0.4 0.2 0

0 500 1000 1500 С„,Ф

Рис. 6. Расчетные зависимости отношения ускорений проскальзывания колесной пары в схеме с накопителем онэ и без него Дпв от параметров НЭ

Снижение темпа развития боксования облегчает борьбу с боксовапнсм и повышает вероятность восстановления сцепления колеса с рельсом при измене-

нии внешних условий. По результатам моделирования, при одной и той же продолжительности пробоксовок использование НЭ уменьшило величину максимальной скорости проскальзывания КП, что обеспечило уменьшение относительного пути, пройденного КП за счет проскальзывания.

Из опыта эксплуатации электровозов известно, что при последовательном возбуждении ТЭД и силе тяги, близкой к границе сцепления, колебания нагрузки на ось могут приводить к разносному боксованию. Результаты моделирования такого режима показаны на рис. 7. При моделировании было принято допущение, что изменения нагрузки на ось, вызванные работой рессорного подвешивания, носят гармонический характер и имеют постоянную амплитуду и частоту.

а) к, км/ч

4 2 О

с

б)7=4 -----

кН 2

50------

45 -)-----

0 2 4 6 8 1,с

Рис. 7. Расчетные зависимости скорости проскальзывания (а) и силы тяги (б) при боксовании, вызванном колебанием нагрузки па ось: 1 ~ при отсутствии НЭ; 2 - при использовании НЭ емкостью 500 Ф и внутренним сопротивлением 1 мОм

Из рис. 7 видно, что при колебаниях нагрузки на ось НЭ замедляет переход от прерывистого боксования к разносному и в дальнейшем снижает темп развития

АА Щ Л ЛЛ/

1

0 2 4 6 8 /,

боксования. Подачу песка для предотвращения боксования при этом требуется производить реже, следовательно, расход песка уменьшится. Это имеет важное значение на участках, где запаса песка на электровозе не хватает на весь пробег между экипировками на ТО-2. Как показали испытания, проведенные ВНИИЖТ с участием автора, такая ситуация наблюдается на участке Тайшет - Таксимо Восточно-Сибирской железной дороги. Использование на таких участках электровозов, оборудованных НЭ, позволит снизить расход песка и уменьшить количество внеплановых отцепок электровозов для экипировки.

Проведенные на Восточно-Сибирской железной дороге испытания показали, что возникающие в момент прохода рельсовых стыков колебания надрессор-ного строения зачастую приводят к разносному боксованшо. Результаты математического моделирования показали, что НЭ эффективно предотвращает срыв КП в боксование при проходе стыков (рис. 8).

а) и,

км/ч

2 ■

1 •

О •

О 2 4.6 8 с

кН 60

55

50

с

Рис. 8. Расчетные зависимости скорости скольжения (а) и силы тяги (б) при проходе рельсового стыка: 1 - при отсутствии НЭ; 2 - при наличии НЭ

V

_ -Л-

Из рис. 8 видно, что при проходе рельсового стыка (/ = 0) тяговый привод с ТЭД последовательного возбуждения при отсутствии НЭ постепенно втягивается в разносное боксование. Привод с НЭ за счет более глубокого сброса силы тяги в момент срыва сцепления в боксование не входит. Это позволило значительно сократить количество срывов в боксование и, соответственно, повысить стабильность реализации силы тяги и уменьшить расход песка.

Таким образом, применение накопителей энергии позволяет повысить стабильность реализации силы тяги и уменьшить расход песка, что приведет к уменьшению величин обобщенных показателей проскальзывания колесных пар и расхода песка и, соответственно, к снижению загруженности электровоза по сцеплению. Это в свою очередь приведет к снижению повреждаемости элементов тягового привода, к уменьшению износа бандажей и запесоченности балластной призмы.

Для проверки результатов моделирования, изложенных в этой главе, автор дополнительно использовал математическую модель тягового привода в программном пакете МаИ.АВ - Б ¡шиНпк, разработанную в МИИТе. В этой модели учтены: нелинейная многомерная зависимость коэффициента сцепления от скорости скольжения КП и линейной скорости электровоза, динамические индуктивности обмоток ТЭД, влияние вихревых токов, а также крутильные колебания колесных пар и вертикальные колебания механической части электровоза. Сравнение результатов, полученных на модели автора и модели МИИТа, показало хорошее их совпадение.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований процессов боксования тягового привода с НЭ на стенде взаимной нагрузки и на электровозе 2ЭС5К. Процесс боксования КП на стенде имитировался путем резкого сброса нагрузки на валу испытуемого двигателя, как и при срыве сцепления колеса с рельсом.

Проведенные на стенде опыты показали, что заметный эффект в предложенной схеме дают только НЭ, внутреннее сопротивление которых составляет не-

сколько мОм, как и было показано по результатам математического моделирования. На стенде было испытано 5 типов НЭ. Наиболее пригодным из них для использования в предложенной схеме оказался НЭ серии 24ПП30/0,003. Он имеет емкость 104 Ф и внутреннее сопротивление 3 мОм, что достаточно для получения заметного эффекта. Согласно результатам математического моделирования, такой НЭ должен обеспечить увеличение %,ач до 4,5 - 5,0 кН-ч/км и снизить темп развития боксования приблизительно на 25 %.

Опыты с НЭ и без него проводились при одинаковом напряжении на испытуемом ТЭД и начальном токе якоря. Таким образом, различия в переходных процессах были обусловлены только наличием или отсутствием НЭ и его параметрами. Осциллограммы токов и частоты вращения испытуемого ТЭД при имитации процесса боксования с НЭ и без него приведены на рис. 9.

a)i, А 80 60 40 20 о

0 1 2 3 /, с

бЬ,

об/мин

200 100 0

0 1 2 3 /,с

Рис. 9. Осциллограммы токов (а) и частоты вращения двигателя (б) при имитации процесса боксования тягового привода с накопителем (1) и без него (2) на стенде взаимной нагрузки электрических машин

i

2 У1

i,

Из рис. 9 видно, что при наличии НЭ ток возбуждения при боксовании снижается значительно медленнее тока якоря. За счет этого ЭДС двигателя уменьшается медленнее, что способствует более быстрому снижению тока якоря. При этом интенсивность развития боксования снизилась на 27 %, а динамическая жесткость тяговой характеристики повысилась с 1,2 до 4,7 кН'ч/км, что соответствует результатам математического моделирования.

Проведенные опыты подтвердили эффект сглаживания пульсаций тока возбуждения при шунтировании обмотки возбуждения накопителем. Коэффициент пульсации тока возбуждения без использования НЭ составил около 18 %. При наличии НЭ пульсации тока возбуждения практически отсутствовали.

Испытания в эксплуатационных условиях были проведены на электровозе 2ЭС5К-085 локомотивного депо Вихоревка Восточно-Сибирской железной дороги на участке Вихоревка - Тайшет. Конденсаторный НЭ емкостью 104 Ф был установлен в высоковольтной камере и подключен к одному из ТЭД электровоза.

Предварительная проверка работы электровоза с НЭ была проведена на тракционных путях депо. Первоначально опыты проводились на стоянке, при заторможенном локомотиве. При этом проверялось влияние НЭ на токи ТЭД при изменении напряжения на двигателе и мгновенном его отключении.

Опыты показали, что при повышении напряжения на ТЭД накопитель замедляет рост тока возбуждения. Вследствие этого ТЭД непродолжительное время работает в режиме ослабления возбуждения, что, однако, не влияет на процесс управления электровозом и не оказывает отрицательного влияния на работу ТЭД, так как значение коэффициента ослабления возбуждения не выходит за пределы допустимого (для тягового двигателя НБ-514Б минимальный коэффициент ослабления возбуждения составляет 0,43). Какого-либо отрицательного влияния НЭ на работу аппаратов защиты и ТЭД зафиксировано не было.

Опыты боксования были проведены на путях депо при скорости до 15 км/ч и токах ТЭД около 600 А. Боксование инициировалось при помощи масла, подаваемого специальным устройством на поверхность рельсов перед колесами элек-

тровоза. Результаты опытов показали, что максимальная скорость проскальзывания и общее время боксования за счет применения НЭ уменьшились на 25 - 30 %.

Дальнейшие опыты проводились на участке Восточно-Сибирской железной дороги Вихоревка - Тайшет. Средние токи ТЭД в этих опытах составляли 600 -800 А, т.е. электровоз работал в режиме, близком к ограничению по сцеплению. Боксования колесных пар, ТЭД которых не были оборудованы накопителями, обычно возникали при токах двигателей 650 - 700 А (рис. 10).

0 1 2 3 4 5 I, с

Рис. 10. Осциллограммы процесса боксования колесных пар электровоза при токах двигателей 700 А

Из рис. 10 видно, что колесная пара без НЭ срывается в боксование, которое прекращается за счет подачи песка. Максимальная скорость скольжения составила 4 км/ч. В то же время колесная пара с НЭ устойчиво реализует силу тяги и в боксование не срывается. На осциллограмме отчетливо видны два кратковременных снижения тока ТЭД с накопителем, за счет которых срыв в боксование не был допущен. Токи ТЭД перед началом боксования одинаковы, средний ток ТЭД с накопителем за время боксования приблизительно на 30 - 50 А больше, чем у ТЭД без накопителя.

Срывы колесной пары с НЭ в боксование наблюдались при токах ТЭД 750 -800 А, однако длительность пробоксовок и максимальная скорость проскальзывания были меньше, чем у колесных пар без НЭ (рис. 11).

а) I, А

800 " 750 -700 -650

0 1 2 3 I, с

Рис. 11. Осциллограммы процесса боксования колесных пар электровоза при токах двигателей 750 А

Из рис. 11 видно, что в данном опыте боксовали обе колесные пары. Длительность боксования КП с накопителем и без него составила соответственно 1 и 3 с, а максимальная скорость проскальзывания - 1,8 и 3 км/ч. Как и в предыдущих опытах, средний ток ТЭД с НЭ был примерно на 50 А больше, чем у ТЭД без НЭ.

Таким образом, результаты испытаний показали, что использование НЭ ТЭД позволяет ликвидировать кратковременные пробоксовки КП. Благодаря этому ТЭД с НЭ устойчиво реализует силу тяги при средних токах, примерно на 50 А больших, чем ТЭД без НЭ. Это соответствует повышению средней силы тяги электровоза на 5 - 6%. Согласно результатам расчетов, НЭ емкостью 100 Ф с внутренним сопротивлением 3 мОм обеспечивает повышение тяговых свойств электровоза приблизительно на 5 %. Таким образом, данные опытных поездок соответствуют результатам, полученным путем математического моделирования.

Также в главе определены массо-габаритные характеристики НЭ для использования на электровозе. Стоимость комплекта из 8 НЭ для оборудования восьмиосного электровоза составит около 220 тыс. руб. Суммарная их масса составит 200 кг, а объем - 0,128 м3.

Основные результаты и выводы по работе

1. Для увеличения динамической жесткости тяговой характеристики автором предложено подключить параллельно обмотке возбуждения ТЭД конденсаторный накопитель энергии, что позволило повысить тяговые свойства электровоза. Подключение НЭ не приводит к увеличению неравномерности нагрузок параллельно соединенных ТЭД, так как жесткость характеристики повышается только при срыве колесной пары в боксование.

2. Разработана математическая модель тягового привода электровоза с накопителем энергии и осуществлена ее реализация на базе программного пакета МаЛСАБ, что позволило провести анализ переходных процессов при боксовании в тяговом приводе как с накопителем энергии, так и без него.

3. По результатам моделирования показано, что накопитель энергии обеспечивает повышение устойчивости электровоза к боксованию и стабильности реализации силы тяги. Определены параметры накопителя энергии для установки на электровоз: требуемые значения динамической жесткости тяговой характеристики достигаются при емкости НЭ 300 - 400 Ф и внутреннем сопротивлении 1-2 мОм.

4. За счет применения НЭ коэффициент использования потенциального сцепления повысился на 10 - 13 %, что позволило реализовать ту же силу тяги при меньшем расходе песка. НЭ эффективно препятствует срыву в разносное боксование при прохождении рельсовых стыков и переходу перемежающегося боксования в разносное. В случае, если снижения силы тяги боксующей оси недостаточно для предотвращения боксования, накопитель энергии обеспечивает снижение темпа развития боксования на 30 - 50 %.

5. Повышение устойчивости электровоза к боксованию, вызванное подключением накопителя энергии, привело к снижению величин обобщенных показателей проскальзывания колесных пар и расхода песка, что снизило загруженность электровоза по сцеплению. Это, в свою очередь, приводит к снижению повреждаемости элементов тягового привода, к уменьшению износа бандажей и запесоченности балластной призмы.

6. Экспериментальные исследования, проведенные на стенде взаимной нагрузки и на электровозе 2ЭС5К-085, оборудованном накопителем энергии емкостью 104 Ф, на участке Вихоревка - Тайшет, подтвердили результаты математического моделирования и показали, что использование предложенной схемы позволяет ликвидировать кратковременные пробоксовки колесных пар. Благодаря этому ТЭД с подключенным параллельно обмотке возбуждения накопителем устойчиво реализует силу тяги при токах, примерно на 50 А больших, чем ТЭД без накопителя. Это соответствует повышению силы тяги электровоза на 5 - 6 %.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: Публикации в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России:

1. Н.С. Охотников. Повышение тяговых свойств электроподвижного состава при помощи накопителей энергии // Вестник ВНИИЖТ. 2009. №3. С. 27 -31.

2. Н.С. Охотников. Использование накопителей энергии для повышения тяговых свойств электровозов // Вестник ВНИИЖТ. 2010. №5. С. 33 - 36.

Публикации в других изданиях:

1. H.H. Широченко, E.H. Алексеев, Н.С. Охотников, И.В. Ванин. Конденсаторные накопители энергии для электроподвижного состава // Локомотив. 2008. №8. С. 31 - 33.

2. Пат. 79253 Российская Федерация, МПК BOIL 3/10, В61С 15/12. Устройство для предотвращения боксования локомотива с накопителями энергии / E.H. Алексеев, H.H. Широченко, Н.С. Охотников, И.В. Ванин; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта». -№ 2008126162/22; заявл. 27.06.2008; опубл. 27.12.2008. Бгол. № 36. 1 с.

3. Н.С. Охотников. Применение накопителей энергии для улучшения тяговых свойств электровоза // Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2009 «Наука МИИТа - транспорту». Часть 2. - М.: МИИТ. 2009. С. 66 - 67.

4. Н.С. Охотников, И.В. Ванин. Стенд для исследования электромеханических процессов в силовых цепях электровозов. - В кн.: Перспективные задачи развития железнодорожного транспорта: Сб. науч. трудов ОАО «ВНИИЖТ» / Под ред. Г.В. Гогричиани. - М,: Интекст. 2010. - С. 111-119.

5. E.H. Алексеев, И.В, Ванин, Н.С. Охотников. Существующие и перспективные направления применения накопителей энергии на железнодорожном транспорте. - В кн.: Перспективные задачи развития железнодорожного транспорта: Сб. науч. трудов ОАО «ВНИИЖТ» I Под ред. Г.В. Гогричиани. - М.: Интекст. 2010. - С. 134 - 145.

6. Н.С. Охотников. Моделирование процессов боксования тягового привода электровоза с накопителями энергии в программном комплексе Multisim // «TRANS-MECH-ART-CHEM» / Труды VII Международной научно-практической конференции. - М.: МИИТ. 2010. С. 261 - 264.

Подписано к печати 17Л1.2010 г. Формат бумаги 60x90.1/16 Объем 1,5 п.л. Заказ 144 Тираж 100 экз. Типография ОАО «ВНИИЖТ», 3-я Мытищинская ул., д.Ю

Введение.

1. Повышение тяговых свойств электровозов за счет увеличения жесткости тяговых характеристик.

1.1. Экспериментальная оценка загруженности электровозов по сцеплению.

1.2. Влияние жесткости тяговой характеристики на тяговые свойства электровозов.

1.3. Электрические схемы электровозов с повышенной жесткостью тяговых характеристик.

1.4. Повышение тяговых свойств электровозов при помощи накопителей энергии.

1.5. Постановка цели и задач исследования.

2. Электромеханические процессы в тяговом приводе с накопителем энергии.

2.1. Уравнение механического переходного процесса при боксовании.

2.2. Уравнения электрического переходного процесса при боксовании.

2.3. Решение уравнений переходного процесса при боксовании.

3. Исследование электромеханических процессов в тяговом приводе с накопителем энергии с использованием математической модели.

3.1. Влияние накопителя энергии на процесс боксования при снижении коэффициента сцепления.

3.2. Влияние накопителя энергии на процесс боксования при уменьшении мгновенного значения нагрузки на ось колесной пары.

4. Экспериментальное исследование процессов боксования тягового привода с накопителями энергии.

4.1. Исследование процессов боксования тягового привода с накопителями энергии на стенде.

4.2. Исследование процессов боксования тягового привода с накопителями энергии на электровозе 2ЭС5К.

4.3. Определение массо-габаритных характеристик накопителя энергии.

Результаты и выводы по диссертации.

Актуальность работы. Одной из основных задач, предусмотренных «Стратегией развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 года» [1], является создание достаточных провозных способностей и необходимых резервов для полного удовлетворения спроса на перевозки. В связи с интенсивным ростом добычи полезных ископаемых, а также в связи с планируемым увеличением транзитных перевозок к 2030 году ожидается значительный рост грузопотоков: на Байкало-Амурской магистрали - в 7 - 10 раз; на выходах из Урала и подходах к нему - в 1,5 — 2 раза; на выходах из Кузбасса - в 1,3-1,8 раза; на подходах к морским портам - в 1,5-2,5 раза.

Задача обеспечения необходимых размеров перевозок на рассматриваемом участке железной дороги может быть решена тремя основными методами [2]: повышением массы и длины грузовых поездов, увеличением скоростей их движения, а также увеличением количества пар поездов. На большинстве грузонапряженных линий частота движения поездов приближается к предельно возможной и увеличение ее без проведения капитальной реконструкции линии невозможно. Из первых двух методов с экономической точки зрения более предпочтителен первый, так как увеличение провозной способности за счет увеличения массы и длины поездов, как правило, обходится дешевле, чем за счет повышения скорости.

Максимальная сила тяги современных локомотивов, как правило, ограничивается условиями сцепления колеса с рельсом [3], поэтому критическая масса поезда определяется исходя из зависимостей коэффициента сцепления, приведенных в [4]. Однако в эксплуатационных условиях значение коэффициента сцепления определяется множеством случайных факторов и может существенно отличаться от расчетного как в большую, так и в меньшую сторону [5].

На большинстве грузонапряженных направлений загруженность локомотивов по сцеплению приближается к предельной. Снижение коэффициента сцепления ниже расчетного значения на таких участках зачастую приводит к остановкам поездов на подъемах (т.н. «растяжкам») и, соответственно, нарушению графика движения поездов [6].

Вместе с тем, на реализацию потенциального коэффициента сцепления оказывают влияние и конструктивные особенности локомотива, такие, как различие характеристик тяговых электродвигателей (ТЭД) и диаметров бандажей колесных пар (КП), схема соединения ТЭД, жесткость тяговых характеристик, развеска локомотива и др. [7]. Поэтому большое значение для железнодорожного транспорта имеет улучшение конструкции локомотивов, направленное на возможно более полное использование их тяговых свойств, позволяющее повысить стабильность реализации силы тяги и за счет этого уменьшить число случаев растяжек поездов на подъемах при неблагоприятных условиях сцепления.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение тяговых свойств электровозов с коллекторными ТЭД путем увеличения динамической жесткости тяговой характеристики. Предложенная схема должна быть применима как на вновь разрабатываемых, так и на эксплуатируемых электровозах. Изменение конструкции электровоза при этом не должно вызывать ухудшения его характеристик и показателей надежности. Поэтому предложенная схема должна быть как можно более простой.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- разработана математическая модель тягового привода с накопителем энергии (НЭ), позволяющая исследовать влияние НЭ на электромеханические переходные процессы при боксовании;

- на основе полученной математической модели разработана компьютерная программа для расчета переходных процессов в тяговом приводе с НЭ и сравнения их с процессами в приводе с ТЭД последовательного возбуждения;

- создан стенд для экспериментального исследования силовых схем электровозов с НЭ;

- исследовано при помощи математической модели, на стенде и опытном электровозе влияние НЭ на процессы боксования;

- проведен анализ влияния НЭ на тяговые свойства электровоза, определена взаимосвязь между параметрами НЭ и показателями, характеризующими использование тяговых свойств электровоза.

Методы исследования. В работе использованы положения теории тяги поездов, теории сцепления и теории линейных электрических цепей. В качестве метода исследования использовалось математическое моделирование электромеханических процессов в тяговом приводе электровоза при боксовании. Для решения системы дифференциальных уравнений при моделировании использовался численный метод конечных разностей. Для реализации математической модели на ЭВМ и при обработке полученных результатов использовались программные пакеты MathCAD и Excel. Экспериментальное исследование проведено на стенде взаимной нагрузки электрических машин и опытном электровозе 2ЭС5К-085, оборудованном накопителем энергии.

Объект исследования - тяговый привод электровоза с коллекторными тяговыми электродвигателями, оборудованного накопителями энергии.

Предмет исследования - повышение тяговых свойств электровоза за счет использования накопителей энергии.

Научная новизна работы. В диссертации установлено, что:

- величина динамической жесткости тяговой характеристики зависит от параметров накопителя: жесткость повышается при увеличении емкости накопителя и при уменьшении его внутреннего сопротивления. Эта зависимость является нелинейной: рост динамической жесткости происходит до значений емкости 300 - 400 Ф, дальнейшее увеличение жесткости не приводит к повышению эффективности схемы;

- для достижения высоких, сравнимых с жесткостью при независимом возбуждении, значений динамической жесткости тяговой характеристики требуется накопитель с внутренним сопротивлением порядка 1 - 2 мОм;

- применение накопителей энергии обеспечивает повышение коэффициента тяги электровоза на 10 - 13%.

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена строгостью теоретического обоснования, корректностью применения математического аппарата и результатами экспериментальных исследований на стенде и на участке Вихоревка - Тайшет Восточно-Сибирской железной дороги.

Практическая ценность работы. Результаты диссертации использованы при разработке устройства для повышения тяговых свойств электровозов. Получены зависимости, позволяющие подобрать параметры НЭ для использования в предложенной схеме. Использование НЭ позволило повысить стабильность реализации силы тяги сравнительно со штатным ТЭД последовательного возбуждения и уменьшить расход песка. За счет уменьшения продолжительности и глубины пробоксовок обеспечено снижение обобщенных показателей проскальзывания колесных пар электровоза. Благодаря этому снижается его загруженность по сцеплению, что уменьшает повреждаемость элементов тягового привода, износ бандажей КП и запесоченность балластной призмы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались:

- на научной конференции молодых учёных и аспирантов ВНИИЖТ в 2010 г.;

- на конкурсах диссертационных работ аспирантов ВНИИЖТ в 2009 и 2010 гг.;

- на VII Международной научно-практической конференции «TRANS-MECH-ART-CHEM», Москва, МИИТ, 2010 г.;

- на научно-практических конференциях «Неделя науки. Наука МИИТа -транспорту», Москва, МИИТ, 2007, 2009 и 2010 гг.

- на научно-технических советах отделения «Тяговый подвижной состав» ВНИИЖТ в 2008 - 2010 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России - 2, патентов на полезную модель - 1.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 6 приложений. Работа изложена на 144 страницах, в том числе 79 страниц основного текста, 46 рисунков, 4 таблицы и 17 страниц приложений.

1. Об утверждении Стратегии развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 г.: постановление Правительства РФ от 17.06.08 №877-р // Собрание законодательства Российской Федерации. — 2008. - № 29 (Часть 2). - Ст. 3537.

2. В.П. Могила. Масса, длина и скорость движения грузовых поездов. -Хабаровск: Изд-во ДВГУПС. 2002. 200 с.

3. O.A. Некрасов, A.JI. Лисицын, Л.А. Мугинштейн, В.И. Рахманинов. Режимы работы магистральных электровозов / Под ред. O.A. Некрасова. М.: Транспорт. 1983.-231 с.

4. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт. 1985. -287 с.

5. И.П. Исаев. Случайные факторы и коэффициенты сцепления. М.: Транспорт. 1970. - 184 с.

6. А.Л. Лисицын, Л.А. Мугинштейн. Нестационарные режимы тяги. М.: Интекст. 2003. - 343 с.

7. В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев, H.H. Сидоров, М.И. Озеров. Теория электрической тяги / Под ред. И.П. Исаева. М.: Транспорт. 1995. - 294 с.

8. А.Т. Головатый, И.П. Исаев, Е.В. Горчаков. Независимое возбуждение тяговых двигателей электровозов / Под. ред. А.Т. Головатого. М.: Транспорт. 1976. - 152 с.

9. Д.К. Минов. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей. М.: Транспорт. 1965. - 267 с.

10. П.И. Гордиенко. Влияние характеристик тяговых двигателей на противобоксовочные свойства электровозов // Электровозостроение: сб. науч. трудов ВЭлНИИ. Новочеркасск. 1966. Том 7. - С. 68 - 77.

11. С.О. Григорян. Тяговый режим работы электровоза с регулируемыми характеристиками // Известия ВУЗов. Электромеханика. 1960. №8. -С. 91-103.

12. И.И. Зерекидзе. Электровоз с регулируемыми характеристиками тяговых двигателей // Электрическая и тепловозная тяга. 1961. №12. С. 6 - 8.

13. В.А. Раков. Локомотивы отечественных железных дорог (1956 1975 гг.). - М.: Транспорт. 1999. - 443 с.

14. В.Д. Тулупов, Б.Р. Бондаренко и др. Грузовой электровоз постоянного тока ВЛ12 // Электрическая и тепловозная тяга. 1976. №3. С. 33 - 35.

15. П.И. Гордиенко, Б.И. Хоменко и др. Испытания тяговых свойств электровоза ВЛ12 с двигателями независимого возбуждения // Электровозостроение: сб. науч. трудов ВЭлНИИ. Новочеркасск. 1979. Том 20. - С. 48 - 57.

16. Э.В. Гридасов, П.И. Гордиенко. Метод оценки противобоксовочных свойств электровозов по параметрам электрической схемы // Электровозостроение: сб. науч. трудов ВЭлНИИ. Новочеркасск. 1980. Том21.-С. 3-21.

17. Г.В. Фаминский, H.H. Меншутин и др. Увеличение нагрузок тяговых двигателей на электровозах с жесткими противобоксовочными характеристиками // Сб. науч. трудов ЦНИИ МПС. 1975. Вып. 541. С. 69-77.

18. Г.В. Фаминский, H.H. Меншутин и др. Характеристика сцепления электровоза с независимым возбуждением тяговых двигателей // Вестник ВНИИЖТ. 1974. №6.-С. 17-20.

19. В.Д. Мацнев. Применение независимого возбуждения двигателей на электровозах ВЛбО*. В кн.: Исследования электродвигателей электроподвижного состава железных дорог: Сб. науч. трудов ВНИИЖТ / Под ред. A.C. Курбасова. - М.: Транспорт. 1984. - С. 16 - 24.

20. В.К. Волков, А.Г. Суворов. Повышение эксплуатационной надежности тяговых двигателей. М.: Транспорт. 1988. - 128 с.

21. Н.М. Васько, Н.Г. Пушкарев. Электрическая схема электровоза ВЛ84 // Электровозостроение: сб. науч. трудов ВЭлНИИ. Новочеркасск. 1982. Том 22.-С. 33-38.

22. B.C. Островский. Система адаптивного поосного управления силой тяги электровоза однофазно-постоянного тока: Автореферат дисс. на соиск. ученой степени к.т.н. М.: МИИТ. 1997. - 24 с.

23. A.A. Чучин. Индивидуальное потележечное и поосное управление силой тяги электровоза однофазно-постоянного тока с адаптацией по сцеплению. Дисс. на соиск. ученой степени к.т.н. М.: МИИТ. 2 005. -239 с.

24. B.C. Наговицын, Б.И. Колесников. Грузовой электровоз постоянного тока 2ЭС6 // Локомотив. 2008. №2. С. 31 - 33.

25. A.M. Иванишкин, A.C. Попов, К.П. Солтус, С.А. Усвицкий. Особенности электрической схемы электровоза 2ЭС4К // Локомотив. 2008. №8. С. 40 -41.

26. П.И. Гордиенко. Улучшение тяговых свойств электровозов ВЛ22М // Сб. науч. трудов МИИТ. 1960. Вып. 123. С. 154 - 166.

27. А.Н. Карасев. Тяговые и тормозные свойства электровоза с двигателями смешанного возбуждения // Сб. науч. трудов МИИТ. 1960. Вып. 123. С. 197-209.

28. H.H. Меншутин, Г.В. Фаминский, Л.И. Монахов. Последовательно-независимое возбуждение тяговых двигателей ВЛ60К // Электрическая и тепловозная тяга. 1978. №8. С. 13-15.

29. Г.В. Фаминский, H.H. Меншутин. Пути повышения сцепления у электровозов постоянного тока. В кн.: Автоматические системы для повышения сцепления колес с рельсами и управления поездом: Сб. науч. трудов ЦНИИ МПС. 1969. Вып. 396. - С. 20 - 29.

30. В.Д. Мацнев, А.Г. Суворов. Исследование переходных процессов в цепях тяговых двигателей опытных электровозов с повышенной жесткостью тяговых характеристик // Сб. науч. трудов ЦНИИ МПС. 1975. Вып. 541. -С. 59-69.

31. А.Е. Пыров, Б.Д. Никифоров. Об эффективности внедрения смешанного возбуждения тяговых двигателей // Локомотив. 2008. №10. С. 30 - 32.

32. Е.Г. Бовэ. Параметры уравнительных соединений при электрическом спаривании осей // Вестник ВНИИЖТ. 1975. №1. С. 5 - 10.

33. П.И. Гордиенко. Защита от боксования электровозов переменного тока шунтированием якоря двигателя сопротивлением // Электровозостроение: сб. науч. трудов ВЭлНИИ. Новочеркасск. 1968. Том 10. - С. 153 - 160.

34. Ю.И. Чуверин. Электрические противобоксовочные схемы электровозов //ВестникВНИЖЖТ. 1961. №5.-С. 16-20.

35. В.А. Баранов. Улучшение тяговых свойств электровозов постоянного тока // Вестник ВНИИЖТ. 2008. №6. С. 29 - 32.

36. Пат. 2342259 Российская Федерация, МПК B60L 3/10, В61С 15/08. Противобоксовочное устройство / A.C. Курбасов; заявитель и патентообладатель A.C. Курбасов. № 2007141616/11; заявл. 13.11.2007; опубл. 27.12.2008. Бюл. № 36. 4 с.

37. A.C. Мазнев, В.И. Некрасов, Ю.С. Боголюбов. Определение пульсаций токов в тяговом двигателе с разделенными цепями якоря и возбуждения при импульсном регулировании // Известия ВУЗов. Электромеханика. 1982. №5.-С. 536-539.

38. К. Штолл, И. Бечка, Б. Надворник. Влияние тягового подвижного состава с тиристорным регулированием на устройства СЦБ и связи. Пер. с чеш. -М.: Транспорт. 1989. 199 с.

39. П.И. Гордиенко. Боксование электровозов с асинхронными тяговыми двигателями и двигателями пульсирующего тока с независимым возбуждением // Электровозостроение: сб. науч. трудов ВЭлНИИ. -Новочеркасск. 1989. Том 30. С. 69 - 74.

40. Н. Зевенховен. Экспериментальные исследования сцепления движущей оси с приводом трехфазного тока // Железные дороги мира. 1981. №12. - С. 7 - 18.

41. H.A. Ротанов, A.C. Курбасов, Ю.Г. Быков, В.В. Литовченко. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями / Под ред. H.A. Ротанова. М.: Транспорт. 1991. - 336 с.

42. Б. Мейер. Локомотивы с высокими тягово-сцепными качествами и регулируемым крипом // Железные дороги мира. 1989. №5. - С. 18-25.

43. R. Schreiber. Оптимальное использование сил сцепления электровозами с трехфазным приводом и крутизна характеристик сцепления // Железные дороги мира. 1996. №2. - С. 42 - 47.

44. Г.В. Фаминский. Эффективность использования локомотивов с жесткими тяговыми характеристиками // Вестник ВНИИЖТ. 1996. №6. С. 26 - 29.

45. H.H. Широченко, E.H. Алексеев, H.C. Охотников, И.В. Ванин. Конденсаторные накопители энергии для электроподвижного состава // Локомотив. 2008. №8. С. 31 - 33.

46. Н.С. Охотников. Повышение тяговых свойств электроподвижного состава при помощи накопителей энергии // Вестник ВНИИЖТ. 2009. №3. С. 27 -31.

47. Б.Н. Тихменев. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями. М.: Трансжелдориздат. 1958. - 267 с.

48. В.И. Бочаров, П.А. Золотарев. Тяговые двигатели электровозов переменного тока. М.: Трансжелдориздат. 1962. - 94 с.

49. A.M. Иванов, А.Ф. Герасимов. Молекулярные накопители электрической энергии на основе двойного электрического слоя // Электричество. -1991. №8.-С. 16-19.

50. В.А. Кошевой, А.Н. Корнев, Л.И. Поляшов, Н.И. Радионов. Применение импульсных конденсаторов сверхвысокой энергоемкости в системах электростартерного пуска дизель-генераторных установок тепловозов // Вестник ВНИИЖТ. 1996. №1. - С. 35 - 39.

51. В.М. Долдин, E.H. Алексеев, Л.В. Выходцев. Применение накопителей энергии в системах электропитания // Локомотив. 1999. №12. С. 40 - 41.

52. A.M. Иванов, Л.И. Поляшов, С.А. Иванов. Гибридные энергетические установки для электробусов // Машиностроитель. 2000. №10. С. 18-21.

53. К. Tokuyama, М. Shimada, К. Terasawa, Т. Kaneko. Practical application of a hybrid drive system for reducing environmental load // Hitachi Review. 2008. Vol. 57. №1. C. 23-27.

54. Е.Е. Коссов. Маневровый газотурбовоз // Транспорт Российской Федерации. 2007. №10. С. 18 - 19.

55. Новый источник энергии на локомотиве // Железные дороги мира. 2008. №8.,-С. 7.

56. М. Павелчик. Повышение эффективности электрической тяги при помощи накопителей энергии. Автореферат дисс. на соиск. ученой степени д.т.н. М.: МИИТ. 2000. - 48 с.

57. М.В. Шевлюгин. Проблемы использования накопителей энергии в системах тягового электроснабжения: Автореферат дисс. на соиск. ученой степени к.т.н. М.: МИИТ. 2000. - 24 с.

58. F. Moninger. Инерционные накопители энергии в системах тягового электроснабжения // Железные дороги мира. 2000. №12. С. 41-43.

59. Н. Takahashi, Т. Kato, Т. Ito, F. Gunji. Energy storage for traction power supply systems // Hitachi Review. 2008. Vol. 57. №1. C. 28 - 32.

60. A.A. Штанг. Повышение эффективности электротранспортных систем на основе использования накопителей энергии. Автореферат дисс. на соиск. ученой степени к.т.н. Новосибирск: Новосибирский гос. технич. ун-т. 2006.- 19 с.

61. М.В. Шевлюгин, К.С. Желтов. Снижение расхода электроэнергии на движение поездов в Московском метрополитене при использовании емкостных накопителей энергии // Наука и техника транспорта. 2008. №1. -С. 15-20.

62. Н.И. Щуров, A.A. Штанг и др. Повышение эффективности использования накопителей энергии в электротранспортном комплексе // Электротехника. 2009. №12. С. 23 - 26.

63. D. Habel. Инерционный накопитель энергии для тяговой сети // Железные дороги мира. 2004. №2. С. 40 - 44.

64. Стационарные накопители энергии на метрополитене Гамбурга // Железные дороги мира. 2010. №7. С. 60 - 64.

65. Flywheel cars begin testing on N.Y. subway // Railway Age. 1976. Vol. 177. №3. C. 10-14.

66. Н.В. Миронос, Т.П. Добровольские. Перспективные решения в области электроснабжения железных дорог // Железнодорожный транспорт. 2008. №4.-С. 44-48.

67. Электровоз магистральный 2ЭС5К (ЗЭС5К). Руководство по эксплуатации. В 2 т. Том 1. Новочеркасск: БелРусь. 2007. - 635 с.

68. Г.В. Самме. Проблемы сцепления локомотива // Вестник ВНИИЖТ. 1997. № 1.-С. 43-48.

69. Г.В. Самме. Фрикционное взаимодействие колесных пар локомотивов с рельсами: Монография. М.: Маршрут. 2005. - 80 с.

70. Г.В. Самме. Новые результаты в теории сцепления локомотива // Транспорт Российской Федерации (Наука и транспорт). 2010. № 3(28). -С. 14-16.

71. Г. Вербек. Современное представление о сцеплении и его использовании // Железные дороги мира. 1974. №4. С. 23 - 53.

72. М.Р. Барский, И.Н. Сердинова. Экспериментальное исследование процессов боксования и юза электровозов // В кн. Проблемы повышения эффективности работы транспорта. Вып. 1. Изд-во АН СССР. 1953. С. 130- 187.

73. Н.Н. Меншутин. Исследование скольжения колесной пары электровоза при реализации силы тяги в эксплуатационных условиях // Тр. ВНИИЖТ. Вып. 188. 1960. С. ИЗ - 132.

74. Н.Н. Меншутин. Зависимость между силой сцепления и скоростью скольжения колесной пары локомотива // Вестник ВНИИЖТ. 1960. № 7. -С. 12-16.

75. А.Л. Голубенко. Сцепление колеса с рельсом. Киев.: В1ПОЛ. 1993. 448 с.

76. Н.Н. Ляпушкин. Теоретические основы взаимодействия колеса локомотива с рельсом в нано диапазоне: Автореферат дисс. на соиск. ученой степени д.т.н. М.: МИИТ. 2008. - 46 с.

77. C.B. Покровский. Повышение сцепных свойств локомотива // Вестник ВНИИЖТ. 1997. № 4. С. 35 - 39.

78. Г.М. Нафиков. Аппроксимация кривой намагничивания тяговых двигателей // В кн.: Вопросы электрической тяги: Сб. науч. трудов УЭМИИТ. Свердловск. 1965. Вып. 11. - С. 44 - 49.

79. Г.И. Атабеков, А.Б. Тимофеев, С.С. Хухриков. Теоретические основы электротехники. В 3 ч. Часть 2, Нелинейные цепи.: М. Ленинград: Госэнергоиздат. 1962. - 128 с.

80. И.П. Исаев. К проблеме сцепления колес локомотива с рельсами // Труды МИИТ. Вып. 445. 1973. С. 3 - 12.

81. Ю.М. Лужнов. Особенности трения на рельсах в зимних условиях // Труды МИИТ. Вып. 445. 1973. С. 130 - 136.

82. C.B. Покровский. Улучшение сцепных свойств электровозов с бесколлекторными двигателями. Дисс. на соиск. ученой степени д.т.н. -М.: ВНИИЖТ. 1998. 297 с.

83. Г.В. Мишке. Границы эффективного действия песка при боксовании // Вестник ВНИИЖТ. 1965. №8. С. 16 - 19.

84. O.A. Некрасов, Н.Г. Манджавидзе. Опытно-расчетная зависимость коэффициента сцепления от жесткости механических характеристик электровозов // Вестник ВНИИЖТ. 1987. №6. С. 17 - 21.

85. C.B. Покровский. Влияние жесткости тяговых характеристик на эффективность использования потенциального сцепления электровозов // Вестник ВНИИЖТ. 1992. №1. С. 42 - 46.

86. C.B. Покровский, И .Я. Логинов и др. Новая электронная защита от боксования и юза для электровозов ВЛ85 и ВЛ65 // Локомотив. 1993. №5. -С. 30-33.

87. Электровоз магистральный 2ЭС5К (ЗЭС5К). Руководство по эксплуатации. В 2 т. Том 2. Новочеркасск: БелРусь. 2007. - 640 с.

88. A.B. Бычковский, Е.Ф. Михненко, И.П. Беспалов. Измерение давления колеса на рельс при движении электровоза // Вестник ВНИИЖТ. 1964. №6.-С. 13-16.

89. А.Г. Суворов. Влияние колебаний тележки на реализуемую силу тяги при независимом и последовательном возбуждении тяговых двигателей // Вестник ВНИИЖТ. 1985. №8. С. 16 - 18.

90. Н.С. Охотников. Использование накопителей энергии для повышения тяговых свойств электровозов // Вестник ВНИИЖТ. 2010. №5. С. 33 36.