автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Влияние электрической и механической подсистем магистрального тепловоза на реализацию предельных тяговых усилий

На правах рукописи ФЕДЯЕВ Владимир Николаевич

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМ МАГИСТРАЛЬНОГО ТЕПЛОВОЗА НА РЕАЛИЗАЦИЮ ПРЕДЕЛЬНЫХ ТЯГОВЫХ УСИЛИЙ

05.22.07 Подвижной состав железных дорог, тага поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Брянск - 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Брянский государственный технический университет» на кафедре «Локомотивы»

Ведущее предприятие — ЗАО УК «Брянский машиностроительный завод»

Защита состоится « 29 » декабря 2006 года в «II00» часов на заседании диссертационного совета К 212.021.02 Брянского государственного технического университета по адресу; 241035, г, Брянск, бульвар им.50-летня Октября, 7, ауд. № 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского государственного технического университета.

Автореферат разослан «28» ноября 2006 г.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Михальченко Г.С.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Савоськин А.Н.

кандидат технических наук, Клименко ЮЛ.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор

Реутов А. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Повышение тяговых свойств тепловозов требует реализации предельных тяговых усилий дня всех осей локомотива. Движение на пределе по сцеплению каждой оси достигается при индивидуальном управлении приводом осей за счет формирования тяговых характеристик с регулируемой жесткостью. Проектирование новых машин с традиционными тяговыми двигателями постоянного тока (ДПТ) и индивидуальным (поосным) регулированием, повышающим жесткость электромеханических характеристик двигателей последовательного возбуждения при буксовании, делает весьма актуальным исследование влияния электрической и механической подсистем магистрального тепловоза на реализацию предельных сил тяги и выработку рекомендаций по дальнейшему улучшению тяговых качеств тепловоза. "

Цель и задачи работы. Целью работы является определение путей повыше-' ния тяговых свойств магистрального тепловоза с индивидуальным регулированием тяговых двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.

Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:

- разработка электромеханической модели магистрального тепловоза на базе совмещения программных комплексов (ПК) Ма1ЬаЬ и «Универсальный механизм» (ЦМ), позволяющей исследовать динамические н тяговые качества тепловоза в квазистационарных и нестационарных

■ режимах;

- исследование на основе численных экспериментов тяговых свойств магистрального тепловоза с индивидуальным регулированием осей и различной конструкцией ходовой части при реализации предельных тяговых усилий в процессе пуска и разгона;

- анализ влияния электрической и механической подсистем магистрального тепловоза на реализацию предельных сил тяга, и выработка рекомендаций по повышению тяговых свойств локомотива. '

Методы исследования и достоверность полученных результатов.

Для решения сформулированных задач использованы современные методы математического моделирования. Электрическая (силовая и управляющая) подсистема тягового привода тепловоза моделируется в ПК МаНЬаЬ с применением топологического метода анализа электрических цепей, положений теории электрических машин, теории электропривода, теории электрической тяги и теории автоматического управления. Механическая часть тепловоза моделируется в ПК ЦМ на основе системы связанных твердых тел. Для получения единой электромеханической модели тепловоза модели МайлЬ интегрируются в модели ПК ЦМ с помощью специального программного модуля, разработанного на кафедре «Прикладная механика» Брянского государственного технического университета (БГТУ).

Достоверность результатов моделирования подтверждена сравнением их с результатами экспериментальных исследований, полученных Всероссийским научно-исследовательским и конструкторско-технологическим институтом подвижного состава (ВНИКТИ МПС).

Научная новизна:

•разработана электромеханическая модель перспективного магистрального тепловоза с тяговыми двигателями постоянного тока на базе совмещения программных комплексов МаГЬаЬ и «Универсальный механизм» (ЦМ), позволяющая исследовать динамические и тяговые качества тепловоза в нормальных и нестационарных режимах работы при различных конструкциях ходовой части; «установлен качественный и количественный характер динамических процессов в тяговом приводе магистрального тепловоза с поосным регулированием и различными типами тележек: серийными тележкамн тепловоза 2ТЭ116, тележками с низко опущенным шкворнем и тележками с наклонными тягами при реализации максимальных по условиям сцепления тяговых усилий; •выявлены закономерности динамического перераспределения нагрузок по осям тепловоза в квазистационарных и нестационарных режимах тяги при различной конструкции тележек;

5' . .

•установлено, что быстродействие замкнутой системы тягового привада магистрального тепловоза 2ТЭ25К при буксовании всех осей локомотива недостаточно для получения коэффициента использования сцепного веса более 0,8 в диапазоне скоростей 1-15 км/ч.

- Практическая ценность н реализация результатовработы. Создана электромеханическая модель магистрального тепловоза с поосиым регулированием и тремя вариантами конструкции экипажной части. Выработаны рекомендации по улучшению тяговых свойств магистрального тепловоза с индивидуальным регулированием тяговых двигателей постоянного тока последовательного возбуждения. ' 1 '

Результаты работы приняты на ЗАО УК "БМЗ-Тепловоз" для использования при разработке магистральных тепловозов с тяговыми двигателями постоянного тока, работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 05-01-00756.

Модель тепловоза 2ТЭ25К, к также реализующие ее программы внедрены а учебный процесс БГТУ и используются на кафедре «Локомотивы» и «Автоматизированный электропривод» при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Диссертационная работа обсуждалась на расширенном заседании кафедры «Локомотивы» и научных семинарах кафедр «Автоматизированный электропривод» и «Прикладная механика» БГТУ в 2006 году. Основ* ные результаты диссертационной работы и ее отдельные разделы докладывались на 57-й Научной конференции профессорско-преподавательского состава БГТУ (2005г.), XV Международной научно-технической конференции "Проблемы развития рельсового транспорта" (Крым, 2005 г.), ЬХУ1 Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (Днепропетровск, ДИИТ, 200бг).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано б печатных работ, в том числе одна в рецензируемом журнале, входящем в перечень ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, включающего 133 наименованиями приложения. Содержит 125 страниц основного текста, включая 52 рисунка, 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и дана краткая характеристика работы.

В главе 1 на основе обзора методов повышения тяговых качеств локомотивов и анализа особенностей режимов движения тепловоза при срыве сцепления обоснована принятая для исследования структура привода, выбраны методы и сформулированы задачи исследования.

Тяговый привод тепловоза с электропередачей является сложной динамической системой, обобщенная структура которой для перспективного шестиос-ного тепловоза с двигателями постоянного тока и индивидуальным регулированием осей представлена на рис. 1.

Источником питания для тягового электропривода (ТЭП) служит дизель-генераторная установка Д-СГ, включающая дизель Д и синхронный генератор СГ, далее электроэнергия поступает на полупроводниковый статический преоб-

Рис. 1. Обобщенная структурная раз°ватель СП, состоящий из шести неза-схема ТЭП тепловоза висимых выпрямительных установок ВУ1-

ВУб, к которым подключены б тяговых электродвигателей Д1-Д6, вращающий момент от двигателей передается через механические передачи МП 1-МП6 нагрузке Н (локомотиву и поезду) через контакт колесо-рельс. Сигналы управления для дизель-генераторной установки и статического преобразователя формируются под контролем системы управления СУ, обрабатывающей сигналы с датчиков. Общую систему ТЭП укрупненно можно разбить на две части (подсистемы): электрическую, в которую входят СГ, СП, Д1-Д6, СУ и механическую, включающую МП1-МП6, Н.

Исследованию динамических процессов в механической части локомотивов, проблем взаимодействия колеса и рельса и улучшения использования погенци-

7 .,....■ = -.--■■

апьных условий сцепления посвящены работы А.И. Беляева, И.В. Бирюкова,

М.Ф. ß ери го, , И.И. Галиева, АЛ. Голубенко, Й.П. Исаева, Й. Калкера,

B.C. Коссова, В.Н. Кашникова, В .А. Лазаряна, В.Н. Лисунова, ЮЛИ. Лужнова,

H.H. Меншутнна, Д.К. Минова, Г,С. Михальченко, А. де Патера, Г.В. Самме и

многих других ученых.'

Проблемы автоматизации управления тяговыми электродвигателями проработаны в трудах A.A. Баранова, Ю.М. Инькова, Ю.И. Клименко, Д.С. Кирж-нера, В.А. Кучумова, Е.Ю. Логвиновой, A.B. Плакса, П.Ю. Петрова, H.A. Рота-нова, В.Д. Тулунова, В.П. Феоктистова и других.

Исследованию ТЭП как единой электромеханической системы посвящены работы A.A. Зарифьяна, П.Г. Колпахчьяна, В.В. Литовчёнко, А.П. Павленко, А.Н. Савоськина, Т.А. Тибнлова, В.А. Шарова и других ученых. Но в большинстве этих работ используется упрощенное представление механической подсистемы, кроме трудов двух первых авторов, которые выполнены для электровозов. Упрощенное моделирование механической части может привести к утрагге некоторых существенных при движении на пределе по сцеплению явлений, таких, например, как перераспределение осевых нагрузок локомотива в режиме тяги, которое решающим образом зависит от конструкции экипажа.

В главе 2 с целью предварительного анализа динамических процессов в ТЭП разработана модель тягового привода оси тепловоза с использованием для моделирования электрической части контурных топологических уравнений в матричной форме, что дает возможность моделировать различные схемы привода с двигателями постоянного и переменного тока. Модель электрической части включает источник питания, статический преобразователь и двигатель. Расчетная схема механической части ТЭП выполнена в виде одноосной модели, но она позволяет учесть основные виды колебаний колесно-моторного блока, определяющим образом влияющие не только на механические процессы при срыве сцепления, но и на электромагнитные процессы в тяговых двигателях. Моделирование выполнено в среде Delphi. На основе расчета ТЭП с двигателями постоянного и переменного тока произведена оценка влияния формы естественных

динамических, механических характеристик двигателей на развитие буксования при стабилизации питающего напряжения.

Глава 3 посвящена разработке электромеханической модели тепловоза. Моделирование электрической подсистемы ТЭП тепловоза выполнено в среде Mat-Lab/Simultnk. На магистральном тепловозе 2ТЭ25К используется силовая электрическая схема с индивидуальным регулированием осей (рис. 2) (цепи ослабления поля на схеме не показаны). Питание каждого двигателя ЭДУ133 последовательного возбуждения производится от собственного управляемого выпрямителя (ВУ1 - ВУб), благодаря чему можно осуществлять защиту от буксования, изменяя напряжение на двигателе буксующей оси.

___t ■ c'*ezz &

Рис. 2. Расчётная силовая схема тепловоза с индивидуальным регулированием осей

При моделировании ДПТ последовательного возбуждения для уточнения модели в нормальных, н особенно в аварийных И нестационарных режимах следует учесть влияние вихревых токов, индуцируемых в маглитопроводе при изменении потока двигателя.

Для моделирования тягового двигателя с учетом вихревых токов в данной работе применен упрощенный подход, при котором реальный контур вихревых токов заменяют фиктивным (с числом витков % и сопротивлением Но), расположенным по продольной оси Д обобщенной машины (рис. 3) и связанным с потоком Ф по данной оси коэффициентом связи, равным единице. При этом в фиктивном контуре течет ток /д, обмотки якоря и возбуждения двигателя обтекаются одним и тем же током I. (ослабление поля в данном случае не учитывается).

В цепь якоря входят суммарная индуктивность ь, и суммарное сопротивление Д„ включающие соответственно индуктивности и сопротивления обмоток якоря и дополнительных полюсов, а также собственная индуктивность обмотки воз-, буждення сопротивление обмотки возбуждения Л« и ЭДС двигателя Е,. Система уравнений двигателя в осях а-/3 (рис. 3) имеет вид

(О

Рис. 4. Принципиальная-электрическая- оиш. модели- Д111

<¡1, = - и к. )■*>}+ ■ • г0

<и'6 в - /»■ +; - [и - и а. ^ю-сА'Л »]

№

где = + ток намапшчивання; Г0 = - вих-

с* . . .

ревой ток, приведенный к току обмотки возбуждения; ■ \¥в — число ^ витков обмотки возбуждения;

приведенное сопротивление контура

вихревых .токов;. - индуктивность обмотки

возбуждения, рассчитываемая , на - основе . кривой намагничивания;

приведенная взаимная индуктивность обмотки возбуждения и контура вихревых токов; I, - индуктивность рассеяния главных полюсов; Ф(1И)-магкитныЙ поток двигателя, определяемый по характеристикам машины; с — постоянная двигателя; о-угловая скоросгь вращения ротора.

Выходными параметрами для электрической подсистемы тепловоза и входными для механической являются электромагнитные моменты двигателей М =с-Ф(1м)-1я. Скорости роторов ¿Vвходящие в уравнение (1) электрической части, являются выходными параметрами механической подсистемы и определяются при расчете механической части в ПК ЦМ. Кривые Ф(1М) и в МаЧЬаЬ задаются таблично с интерполяцией промежуточных значений.

Моделирование дизель-генераторной установки тепловоза и системы управления двигателями.выполняется на основе приведения динамических процессов в синхронном генераторе СГ (рис. 2) и выпрямительных установках (ВУ1-ВУ6) к звену постоянного тока (к выходу тягового модуля). Для каждой позиции контроллера машиниста (КМ) задается величина мощности дизеля приведенная к звену постоянного тока. При переключении позиций контроллера инерционность процессов в дизеле учитывается введением инерционного звена первого порядка. Далее формируются внешние характеристики генератора, приведенные к звену постоянного тока, по уравнениям

ч

Р

иначе ил =—

(2)

если и* Ь , то = иЛШ); >1

где Рд1 — мощность дизеля на ¡-й позиции КМ (¡»1 ...15), приведенная к эвену постоянного тока; и*, - заданное выходное напряжение генератора, приведенное к звену постоянного тока; £/ — коэффициент усиления пропорционально-интегрального регулятора (ПИ-регулятора); Г) — постоянная времени ПИ-регулятора; - ограничение по току на заданной позиции КМ; /„ - ток двигателя п-Й оси секции тепловоза (п=>1...6); выходное напряжение генератора, приведенное X звену постоянного тока; 7>- постоянная времени цепи генератора.'

В системе (2) первое уравнение отражает работу электропривода в зоне ограничения по току (до выхода на заданную для соответствующей позиции КМ мощность), второе - соответствует работе тепловоза при постоянстве мощности, третье — описывает работу в зоне ограничения по напряжению. Четвертое уравнение системы (2) учитывает инерционность процессов в системе автоматического регулирования (САР) генератора.

При нормальных условиях сцепления напряжение вычисленное в соответствии с (2), подается непосредственно на инерционное звено первого порядка, включенное перед каждым двигателем и учитывающее динамические процессы

в выпрямителе, и далее - на тяговые двигатели. Следовательно, задание на напряжение Uj„, идущее на небуксующий двигатель, равно Uj,.

При увеличении скорости проскальзывания колес выше заданного порогового значения срабатывает защита от буксования, и напряжение, подаваемое на звено, учитывающее инерционность выпрямителя и подводимое далее к буксующему двигателю, регулируется по закону

0J„ = UM,-kli-&V),~klb-a„t О)

где U&, — задание на напряжение буксующего двигателя; Ujon — задание напряжения двигателя в момент, предшествующий буксованию; к;ь — коэффициент усиления по разности скоростей; Vh,~ У, - разность между линейной скоростью обода колеса буксующей оси (Уь) и скоростью локомотива (У,)', ая — ускорение обода колеса буксующей оси; кгь— коэффициент усиления по ускорению.

Моделирование электрической подсистемы выполнено в среде MatLab 7.0 средствами основной библиотеки Simulink, так как использование прикладного пакета SimPowerSystems вызывает осложнения При совмещении уравнений Mat-Lab с ПК UM.

Для моделирования механической части использован ПК UM, разработанный в БГТУ под руководством профессора ДЮ. Погорелова и зарекомендовавший себя как надежный и эффективный инструмент анализа динамики сложных механических систем. UM позволяет полностью автоматизировать построение уравнений движения локомотива как механической системы, что дает возможность использовать расчетные схемы с практически любой степенью детализации и, тем самым, максимально приблизить модель к реальному объекту.

При этом тепловоз (и при необходимости состав) представляется в виде системы твердых тел (кузова, рам тележек, зубчатых колес редукторов, колесных пар, остовов и якорей тяговых двигателей н т. д.), связанных друг с другом через элементы, обладающие упругими и диссипаггивными свойствами. Соединение такой модели с моделью электрической (силовой и управляющей) подсистемы открывает новые возможности для более полного анализа динамических и тяговых свойств тепловозов.

В рамках развития ПК UM на кафедре «Прикладная механика» БГТУ был pdí работай дополнительный модуль, обеспечивающий интеграцию'моделей, на основе-комплекса MatLab/Simulink в модели ПК UM. С использованием такой интеграции разработана электромеханическая модель нового магистрального тепловоза2ТЭ25К. : - .. - .

Модель позволяет выполнять расчеты с учетом динамического перераспределения нагрузок по осям тепловоза в нормальных и нестационарных режимах тяги для различных конструкций ходовой части. Тепловоз имеет трехосные тележки с опорно-осевым подвешиванием тяговых двигателей. Для оценки тяговых качеств тепловоза при различных конструкциях ходовой части рассмотрены варианты экипажа с серийной тележкой тепловоза 2ТЭ116 и тележками с двухступенчатым рессорным подвешиванием: с низко опущенным шкворнем (рис. 4) или наклонными тягами.

Расчетная схема механической части включает 85 степеней свободы, но используемые в ПК UM новые методы исследования' движения систем связанных твердых тел, отличающиеся высокой эффективностью, позволяют при сохранении требуемой точности максимально сократить время вычислений.

Рис. 4. Вариант модели тележкн магистрального тепловоза в ПК UM

Адекватность модели проверена на основе расчета нормальных и нестационарных режимов модернизированного тепловоза 2ТЭ116, оборудованного системой поосного регулирования. В модель магистрального тепловоза подставлены параметры механической части тепловоза 2ТЭ116 и тягового электродвигателя ЭД118. Сравнение результатов моделирования с осциллограммами эксплуатационных испытаний тепловоза 2ТЭ136, полученными ВНИКТИ МПС, показывает хорошее совпадение качественной картины процесса индивидуального регулирования осей. Количественно расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 17 %.

В главе 4 выполнены расчеты нестационарных режимов тепловоза 2ТЭ25К при использовании трех вариантов конструкции .тележек:

1) штатных тележек тепловоза 2ТЭ116;

2) тележек с низко опущенным шкворнем;

3) тележек с наклонными тягами.

■ Моделировались следующие режимы движения тепловоза 2ТЭ25К:

- пуск н разгон тепловоза с составом при нормальных условиях сцепления (потенциальный коэффициент сцепления 0,28-0,33) и выводе позиций контроллера машиниста 1 - 15 с интервалом 1-2 с;

- пуск и разгон тепловоза с составом при ухудшенных условиях сцепления (потенциальный коэффициент сцепления 0,15-0,25) и выводе позиций контроллера машиниста с интервалом 1-2 с до начала буксования всех колесных пар;

- наезд на масляное пятно (потенциальный коэффициент сцепления снижается в процессе движения с 0,32 до 0,05-0,1);

- пуск и разгон тепловоза с составом при ухудшенных условиях сцеюдения и неработающей системе индивидуального регулирования осей.

Для опытов с работающей системой поосного регулирования варьировалась постоянная времени управляемого выпрямителя от 0,002 до 0,01 с. Диапазон скоростей движения составлял 1-15 км/ч.

В качестве примера на рис. 5 приведены результаты моделирования пуска и разгона секции тепловоза 2ТЭ25К с составом массой 3000 т при использова-

нии тележек с низко опущенным шкворнем.

Г.Н.К

пз.Ч ■ м

. ■ . « 10

- ..Ч.^. . .. . . ....... .... .....->.....}......

□Г"......та^ш^

. I.—............;......г......;......:......-

.....<...............>......;..........>......<.......;.......

и. В

1,с 1

гч,г гм гд,Е ».а » а^г г.» ^е

• О • -

, Рис.5. Результаты моделирования тепловоза 2ТЭ25К

при использовании тележек с низко опущенным шкворнем: а) силы тяги секции тепловоза (7) и осев (1-6); б) силы тятн осей (1-6) секции {увеличено); ' в) скорости колесных пар 1-й (1) и 4-й (4) осей; г) напряжения на двигателях осей 1-6 (1-6 соответственно)

На приведенных (рафиках: Р — сила тяги; Ук — скорости колесных пар; и — напряжение; I - время. Моделирование подтверждает, что при срабатывании защиты от буксования наиболее разгруженных осей (в данном случае первой и четвертой) увеличивается нагрузка небуксующих осей - второй, третьей, пятой и шестой (рис. 5 6), — в результате чего мощность и сила тяги тепловоза снижаются незначительно (рис. 5 а). Однако при регулировании выходного напряжения тягового модуля по уравнениям (2), даже в зоне постоянства мощности, при буксовании одной бен и, тем более, нескольких осей локомотива суммарная мощность тепловоза все-таки снижается, так как небуксующие оси нагружаются в меньшей степени, чем разгружаются буксующие. Это происходит потому, что при увеличении скорости колесных пар (рис. 5 в) напряжение двигателей бук-

сующих осей понижается (рис. 5 г) в соответствии с законом (3), и его среднее значение становится меньше, чем требуемое, согласно (2), для поддержания заданной мощности значение ■

Для поддержания постоянства мощности при буксовании части осей локомотива следовало бы вместо второго уравнения системы (2) использовать вы-

ражение

где Utyï, Igy, - напряжения и токи двигателей соответствующих буксующих осей; Iim(m - токи двигателей небуксующих осей.

Вместе с тем моделирование показывает, что при движении лимитирующей оси на пределе по сцеплению г s

Б. Н »10

и срабатывании защиты от буксования, догружаемые оси в ряде случаев тоже достигают предела по сцеплению и начинают буксовать. У них также срабатывает зашита, в результате чего, хотя буксование и не переходит в разносное, мощность и сила тяги все же снижаются. На этом этапе тяговые свойства тепловоза при заданных параметрах двигателя и механической передачи определяются, прежде всего, настройкой коэффициентов нелинейных регуляторов (3), порогом срабатывания защиты и быстродействием системы регулирования. При буксовании всех осей тепловоза 2ТЭ25К в диапазоне поступательных скоростей движения 1-15 км/ч не удается получить коэффициент использования потенциальных условий сцепления (коэффициент использования сцепного веса) более 0,8. Моделирование тепловоза 2ТЭ25К с различными типами тележек позволяет количественно оценить реализацию локомотивом предельных сил тяги для заданных условий сцепления. Наибольшие силы тяги в одинаковых условиях сцепления удается получить при использовании тележек с наклонными тягами, имеющими более равномерное распредеяе-

зо t, с

Рис.б. Результаты моделирования тепловоза 2ТЭ25К при использовании тележек с наклонными тягами: 7 - сила тми секции тепловоза; 1 -6 Силы тяга осей 1-й

ние осевых нагрузок и позволяющими в ряде случаев вообще избежать срабатывания защиты от буксования при движении на пределе по сцеплению. В качестве примера на рис. б приведены результаты моделирования секции тепловоза 2ТЭ25К с составом 3000 т при применении тележек с наклонными тягами в тех же условиях сцепления, что и с низко опущенным шкворнем (рис. 5). .■•.:■

Обобщение результатов моделирования показывает, что достижение желаемого результата — получение максимально возможной для данных условий силы тяги одновременно зависит от многих факторов: жесткости падающего участка характеристики сцепления, настройки регуляторов системы управления, быстродействия системы регулирования, параметров двигателя и механической передачи, диапазона изменения потенциального коэффициента сцепления при ухудшении условий сцепления. . ,

При движении локомотива на пределе по сцеплению, которое может сопровождаться буксованием лимитирующей оси, большую роль для реализации максимальной силы тяги играет конструкция тележек. .

' ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Разработана электромеханическая модель магистрального тепловоза на базе совмещения программных, комплексов Ма1ЬаЬ и «Универсальный механизм», позволяющая оценить тяговые свойства тепловоза с различной конструкцией ходовой части при нестационарных режимах.

2. Подтверждено, что применяемая на тепловозе 2ТЭ25К система индивидуального регулирования осей позволяет предотвратить разносное буксование и существенное снижение силы тяги при буксовании части осей. Величина коэффициента использования сцепного веса (коэффициента использования потенциальных условий сцепления), реализуемая при буксовании всех осей, определяется жесткостью падающего участка характеристики сцепления, выбором коэффициентов усиления нелинейных регуляторов, порогом срабатывания защиты и быстродействием системы регулирования.

■ 3. Определено, что при использовании на тепловозе 2ТЭ25К серийной те-

лежки тепловоза 2ТЭ116 максимальная динамическая разность осевых нагрузок

1 н 6-й осей при разгоне тепловоза с составом доходит до 5 т; для тепловоза, имеющего тележки с низко опущенным шкворнем она составляет в тех же условиях б т. При использовании тележки с наклонными тягами в том же режиме движения максимальная динамическая разность осевых нагрузок не превышает 1,8 т, причем она возникает между осями 1 и 2-й тележек, а в пределах одной тележки - не превосходит 0,3 т.

4. Установлено, что применяемый закон регулирования предопределяет незначительное снижение общей мощности локомотива при буксовании части осей, так как небуксующие оси догружаются в меньшей степени, чем разгружаются буксующие.

5. Показано, что для реализации максимально возможной для данных условий силы тяги необходимо регулирование всех осей на максимуме характеристики сцепления.

6. Выявлено, что на тепловозе 2ТЭ25К с тяговыми двигателями ЭДУ133 при буксовании всех осей локомотива быстродействие замкнутой системы тягового привода недостаточно для получения коэффициента использования сцепного веса более 0,8.

7. Установлено, что для повышения тяговых свойств магистрального тепловоза с тяговыми двигателями постоянного тока и индивидуальным регулирование осей есть два пути: совершенствование конструкции механической части н повышение быстродействия системы управления. ■ '

8. Определено, что применение тележек с наклонными тягами позволяет при пуске и разгоне тепловоза 2ТЭ25К с составом в ряде случаев практически избежать срабатывания защиты от буксования и в одинаковых условиях сцепления реализовать силу тяги на 5 —7% большую, чем с другими рассмотренными вариантами тележек.

9. Показано, что уменьшение постоянной времени выпрямителя с 10 мс до

2 мс позволяет увеличить коэффициент использования сцепного веса при буксовании всех осей локомотива до 0,89.

- Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Федяева, Г\А. Программный комплекс для расчета электромеханических про. цессов в тяговых электропрнводах локомотивов при нестационарных и аварийных режимах/ ГА. Федяева, В.Н. Федяев// Вест. Брянского гос. техн. унта,- Брянск: Изд-во БГТУ, 2004. - X» 2,- С. 117-123. .

2. Федяев, В Л. Математическое моделирование защиты тягового привода локомотива с двигателями постоянного тока от срыва сцепления/ В.Н. Федяев// Тезисы докладов 57-й : научной конференции профессорско-преподавательского состава. Ч. I,-Брянск: Изд-во БГТУ, 2005. —С. 161-163.

3. Федяева, Г.А. Моделирование нестационарных режимов в тяговых электроприводах постоянного тока/Г.А.Федяева, В.Н.Федяев//Вест.Восточноукр. нац. ун-та. Технические науки. Ч. 2.-Луганск: Изд-во ВНУ.2005.-Л® 8.-С.65-68.

4.; Михальченко, Г.С. Взаимовлияние динамических процессов в электрической и механической подсистемах тягового привода тепловозов при переходных режимах/ Г.С, Михальченко, Г.А. Федяева, В.Н. Федяев// Тяжелое машиностроение, 2005, № 12 С. 28-32.

5. Ковалев, Р.В. Моделирование электромеханической системы тепловоза/ Р.В. Ковалев, Федяева Г.А., Федяев В.НУ/ Тезисы ЬХУ1 Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта». - Днепропетровск: Изд-во ДИИТ, 2006.- С. 62.

6. Федяев, В.Н. Моделирование : электромеханической системы тепловоза 2ТЭ25К при срыве сцепления/В.Н. Федяев// Вест. Брянского гос. техн.- ун-та. - Брянск: Из-во БГГУ, 2006.3.-С. 23-30.

Владимир Николаевич ФЕДЯЕВ

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМ МАГИСТРАЛЬНОГО ТЕПЛОВОЗА НА РЕАЛИЗАЦИЮ ПРЕДЕЛЬНЫХ ТЯГОВЫХ УСИЛИЙ

Изд. лиц. № 0203 81 от 24.04,97. Подписано в печать 27,11.06 Формат 60x84 1/16 Бумага типографская № 2 Офсетная печать

Усяпечл. 1,12Уч-изд.л. 1,12 Т. 100экз.Заказ 618_

Издательство Брянского государственного технического университета 241035, Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7, БГТУ Лаборатория оперативной печати БГТУ, ул. Институтская, 16

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВЫХ СВОЙСТВ ТЕПЛОВОЗОВ. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Тепловоз как тепло-электромеханическая система.

1.2. Пути повышения тяговых свойств тепловозов.

1.3. Основные типы систем защиты от буксования тепловозов с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения.

1.4. Постановка задачи.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЯГОВОГО ПРИВОДА ОСИ ТЕПЛОВОЗА.

2.1. Модель электрической части тягового привода оси.

2.2. Модель механической части тягового привода оси.

2.3. Сравнение процессов буксования приводов с различными типами тяговых двигателей при использовании жесткости естественных механических характеристик двигателей.

3. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОЗА.

3.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ТЕПЛОВОЗА.

3.1.1. Математическая модель тягового двигателя.

3.1.2. Математическая модель дизель-генераторной установки.

3.1.3. Моделирование системы управления тяговыми двигателями в режиме буксования.

3.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ТЕПЛОВОЗА.

3.2.1. Математическая модель механической части тепловоза в ПК UM.

3.2.2. Моделирование кривой сцепления.

3.3. Проверка адекватности электромеханической модели тепловоза.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ НА РЕАЛИЗАЦИЮ ПРЕДЕЛЬНЫХ ТЯГОВЫХ УСИЛИЙ.

4.1. Оценка распределения веса по осям при разгоне локомотива с различной конструкцией тележек.

4.2. Моделирование режимов движения в зоне ограничения по току при использовании тележек различной конструкции.

4.3. Моделирование режимов движения в зоне постоянства мощности при ухудшенных условиях сцепления.

4.4. Влияние алгоритма работы и инерционности системы управления на регулирование силы тяги.

4.5. Выводы по четвертой главе.

Повышение тяговых свойств магистральных тепловозов, позволяющее увеличить производительность грузовых перевозок, является одной из наиболее актуальных задач, решаемых при проектировании новых машин. Стратегия ОАО «РЖД» по созданию тепловозов нового поколения предусматривает разработку и изготовление опытных образцов тепловозов в течение 2005 - 2008 г. В рамках реализации этой стратегии Брянским машиностроительным заводом (БМЗ) совместно с Всероссийским научно-исследовательским и конструкторско-технологическим институтом путей сообщения (ВНИКТИ МПС) разработаны опытные образцы магистральных тепловозов 2ТЭ25К с тяговыми двигателями постоянного тока (ДПТ) последовательного возбуждения и 2ТЭ25А с асинхронными тяговыми двигателями (АТД).

К механическим характеристикам тяговых электродвигателей (ТЭД) тепловоза предъявляются специфические и весьма противоречивые требования. С одной стороны, для полного использования мощности дизельной установки на тягу двигатели должны обеспечивать мягкую тяговую характеристику (малое снижение силы тяги при большом увеличении скорости), с другой стороны, при реализации предельных тяговых усилий и проезде участков железнодорожного пути с ухудшенными условиями сцепления характеристика должна быть жесткой (большое снижение силы тяги при малом увеличении скорости), чтобы исключить значительное проскальзывание (буксование) колесных пар. Жесткими естественными механическими характеристиками (большое снижение электромагнитного момента при малом увеличении скорости ротора), позволяющими обеспечить высокие противобуксовочные свойства, обладают двигатели постоянного тока независимого возбуждения и бесколлекторные тяговые двигатели переменного тока, что обуславливает все большее их применение на перспективных локомотивах. Для придания характеристикам этих двигателей требуемой «мягкости» в нормальных уеловиях сцепления требуются специальные меры, обеспечиваемые совершенствованием (и усложнением) систем управления. В частности, на новых тепловозах с АТД применяются быстродействующие системы векторного управления, построенные по принципу подчиненного регулирования координат электропривода каждой оси и позволяющие обеспечить требуемую гиперболическую форму тяговых характеристик в нормальных условиях движения и выполнить стабилизацию скорости проскальзывания колес на заданном уровне при движении на пределе по сцеплению.

Другая ситуация складывается на локомотивах с традиционными коллекторными тяговыми двигателями. На большинстве эксплуатируемых магистральных тепловозов используются двигатели последовательного возбуждения, обладающие высокой перегрузочной способностью и мягкой естественной механической характеристикой (малое снижение электромагнитного момента при большом увеличении скорости ротора), удобной для тяги, но неприемлемой при срыве сцепления из-за склонности тягового электропривода (ТЭП) к разносному буксованию. Такие тепловозы оснащаются системой защиты от буксования, основной принцип работы которой - сравнение токов в параллельных ветвях тяговых двигателей, подключенных к общему источнику (выпрямительной установке, соединенной с синхронным генератором). Подобные системы защиты имеют ограниченную чувствительность из-за разброса параметров двигателей и различия диаметров бандажей колесных пар. По сигналу защиты происходит ступенчатое снижение мощности генератора, причем противобуксовочная система не учитывает количество одновременно буксующих осей (одна, несколько или все). Уменьшение касательной мощности в этом случае возможно, как слишком большое, так и недостаточное, которое может привести к разносному буксованию и поломкам в колесно-моторном блоке. Некоторого повышения чувствительности противобуксовочной защиты в таких системах достигают увеличением жесткости внешней характеристики генератора, посредством включениея уравнительных диодных соединений между обмотками возбуждения ТЭД, но принципиально это проблему не решает. Из-за неравномерного распределения вертикальной нагрузки по осям тепловоза, при движении в режиме тяги и буксовании наименее нагруженной (лимитирующей) оси приходится снижать мощность генератора и, как следствие, силу тяги всех осей.

Перед специалистами ВНИКТИ стояла сложная задача разработки достаточно эффективной системы регулирования силы тяги каждой оси на пределе по сцеплению при минимальном усложнении электрической схемы тепловоза с тем, чтобы эта система могла быть внедрена как на вновь проектируемых, так и на серийных модернизируемых тепловозах. Эта задача была решена на основе замены групповой неуправляемой выпрямительной установки на управляемый выпрямительный модуль, аналогичный по массогаба-ритным показателям и состоящий из шести трехфазных управляемых мостовых схем, каждая из которых работает на свой тяговый двигатель. При реализации тепловозом силы тяги с проскальзыванием ниже порогового значения система управления электроприводом принципиально не отличается от системы серийного тепловоза ТЭ116 - управляемый модуль работает как обычная неуправляемая выпрямительная установка. В случае потери сцепления одной или несколькими колесными парами датчики скорости вращения, установленные на осях колесных пар, подают сигналы в микропроцессорную систему управления (МПСУ) и управляемые выпрямители по сигналу МПСУ регулируют напряжение двигателей пропорционально условиям сцепления связанных с ними буксующих осей. Таким образом осуществляется индивидуальное (поосное) регулирование силы тяги в зависимости от сцепления колес тепловоза с рельсами. При этом напряжение снижается адресно - именно на ТЭД буксующей оси и у двигателя последовательного возбуждения формируется (только при буксовании) жесткая динамическая механическая характеристика, подобная характеристикам двигателя независимого возбуждения. Такое регулирование позволяет осуществить индивидуальный подвод мощности к тяговым двигателям в соответствии с условиями сцепления и вертикальными нагрузками на ось, - не снижать мощность генератора по условиям работы лимитирующей оси, а перераспределить общую мощность, снизив ее на двигателях буксующих осей с меньшими вертикальными нагрузками и повысив на двигателях осей с большими вертикальными нагрузками.

Вместе с тем система индивидуального регулирования осей вносит в работу тепловоза при движении на пределе по сцеплению ряд специфических явлений. Тяговый привод современного тепловоза является сложной электромеханической системой, в которой при реализации предельных тяговых усилий важную роль играют как процессы в электрической, так и в механической части (подсистеме). И если в асинхронных тяговых электроприводах высокая жесткость естественных механических характеристик АТД и быстродействие электрической подсистемы позволяют при ухудшении условий сцепления «удержаться» практически на возможном максимуме силы тяги, то на тепловозах с традиционными тяговыми двигателями постоянного тока последовательного возбуждения это далеко не всегда возможно и требует дополнительного изучения.

Исследованию влияния электрической и механической подсистем магистрального тепловоза с традиционными коллекторными ТЭД постоянного тока последовательного возбуждения на реализацию предельных тяговых усилий и определению путей дальнейшего повышения тяговых свойств тепловоза посвящена данная диссертационная работа. Проблема рассматривается в единой электромеханической постановке с учетом изменения коэффициента сцепления между колесом и рельсом и динамического перераспределения вертикальных осевых нагрузок. В качестве объекта исследования выбран магистральный тепловоз 2ТЭ25К с системой индивидуального регулирования осей.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

4.5. Выводы по четвертой главе

На основе обобщения результатов моделирования можно сделать следующие выводы

1. Для тепловоза, имеющего тележки с наклонными тягами максимальная динамическая разность осевых нагрузок не превышает 1,8 т, причем она возникает между осями 1 и 2-й тележек, а в пределах одной тележки - не превосходит 0,3 т. При использовании типовых тележек тепловоза 2ТЭ116 и тележек с низко опущенным шкворнем максимальная динамическая разность осевых нагрузок составляет 5 т и 6 т соответственно.

2. При движении локомотива на пределе по сцеплению, которое может сопровождаться буксованием лимитирующей оси, большую роль для реализации максимальной силы тяги играет конструкция тележек. Коэффициент использования сцепного веса, полученный на основе моделирования разгона секции тепловоза с составом при работе привода в зоне ограничения по току без срабатывания защиты от буксования, составляет при использовании тележек с наклонными тягами 0, 935, тележек с низко опущенным шкворнем - 0,85, типовой тележки тепловоза 2ТЭ116 - 0,89.

3. Моделирование подтверждает, что применяемая на тепловозе 2ТЭ25К система индивидуального регулирования осей позволяет предотвратить разносное буксование и существенное снижение силы тяги при буксовании части осей.

4. Наиболее эффективно система поосного регулирования работает при буксовании части осей локомотива. Она позволяет не сбрасывать мощность генератора, а за счет догружения небуксующих осей в отдельных случаях даже увеличить коэффициент использования сцепного веса. В частности, для тепловоза, имеющего тележки с низко опущенным шкворнем, коэффициент использования сцепного веса увеличивается с 0,85 до 0,87.

5. Для реализации максимальных для данных условий тяговых усилий необходимо регулирование всех осей вблизи максимума характеристики сцепления. Возможность регулирования вблизи максимума сцепления зависит от многих факторов: крутизны падающего участка характеристики сцепления, настройки регуляторов системы управления, порога срабатывания защиты, быстродействия системы регулирования.

6. На тепловозе 2ТЭ25К с тяговыми двигателями ЭДУ133 при буксовании всех осей локомотива быстродействие замкнутой системы тягового привода недостаточно для получения коэффициента использования сцепного веса более 0,8.

7. Применение тележек с наклонными тягами позволяет при пуске и разгоне тепловоза 2ТЭ25К с составом в ряде случаев практически избежать срабатывания защиты от буксования и в одинаковых условиях сцепления реализовать силу тяги на 5 -7% большую, чем с другими рассмотренными вариантами тележек

8. Применяемый на тепловозе 2ТЭ25К закон регулирования в зоне постоянства мощности предопределяет незначительное снижение общей мощности локомотива при буксовании части осей, так как небуксующие оси догружаются в меньшей степени, чем разгружаются буксующие.

9. Инерционность выпрямителя очень существенно влияет на величину силы тяги при поосном регулировании, хотя она, как минимум, на порядок ниже инерционности якорной цепи тяговых двигателей. В целом, моделирование показывает, что дискретные элементы системы регулирования (это могут быть не только выпрямительные установки, но и датчики) очень существенно влияют на качество регулирования, так как двигатель, являющийся аналоговым звеном, можно форсировать, а изменение параметров дискретных звеньев имеет задержку, как минимум, на интервал дискретности.

10. Повышение быстродействия статического преобразователя, снижение интервала дискретности датчиков способно существенно улучшить тяговые показатели тепловоза при движении в сложных условиях сцепления. Снижением постоянной времени в цепи регулирования напряжения двигателя с 0.012 с до 0.002 с можно повысить коэффициент использования потен-цииальных условий сцепления при буксовании всех осей локомотива с 0,8 до 0,9.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения работы получены следующие основные результаты и выводы.

1. Установлено, что для двигателей постоянного тока независимого возбуждения и асинхронных двигателей стабилизация напряжения при срыве сцепления позволяет избежать разносного буксования, но возникают колебания момента и тока двигателей с частотой 4-7 Гц. У двигателей постоянного тока последовательного возбуждения при работе с малым насыщением магнитной цепи стабилизации напряжения для предотвращения разносного буксования недостаточно, поэтому повышение жесткости механических характеристик с использованием методов автоматического регулирования требуется, прежде всего, для двигателей последовательного возбуждения.

2. Разработана электромеханическая модель магистрального тепловоза на базе совмещения программных комплексов MatLab и «Универсальный механизм», позволяющая оценить тяговые свойства тепловоза с различной конструкцией ходовой части при нестационарных режимах.

3. Подтверждено, что применяемая на тепловозе 2ТЭ25К система индивидуального регулирования осей позволяет предотвратить разносное буксование и существенное снижение силы тяги при буксовании части осей. Величина коэффициента использования потенциальных условий сцепления, реализуемая при буксовании всех осей, определяется жесткостью падающего участка характеристики сцепления, выбором коэффициентов усиления нелинейных регуляторов, порогом срабатывания защиты и быстродействием системы регулирования.

4. Определено, что при использовании на тепловозе 2ТЭ25К типовой тележки тепловоза 2ТЭ116 максимальная динамическая разность осевых нагрузок 1 и 6-й осей при разгоне тепловоза с составом доходит до 5 т; для тепловоза, имеющего тележки с низко опущенным шкворнем она составляет в тех же условиях 6 т. При использовании тележки с наклонными тягами в том же режиме движения максимальная динамическая разность осевых нагрузок не превышает 1,8 т, причем она возникает между осями 1 и 2-й тележек, а в пределах одной тележки - не превосходит 0,3 т.

5. Показано, что для реализации максимально возможной для данных условий силы тяги необходимо регулирование всех осей на максимуме характеристики сцепления.

6. Выявлено, что на тепловозе 2ТЭ25К с тяговыми двигателями ЭДУ133 при буксовании всех осей локомотива быстродействие замкнутой системы тягового привода недостаточно для получения коэффициента использования потенциальных условий сцепления (коэффициента использования сцепного веса) более 0,8.

7. Установлено, что для повышения тяговых свойств магистрального тепловоза с тяговыми двигателями постоянного тока и индивидуальным регулирование осей есть два пути: совершенствование конструкции механической части и повышение быстродействия системы управления.

8. Определено, что применение тележек с наклонными тягами позволяет при пуске и разгоне тепловоза 2ТЭ25К с составом в ряде случаев практически избежать срабатывания защиты от буксования и в одинаковых условиях сцепления реализовать силу тяги на 5 -7% большую, чем с другими рассмотренными вариантами тележек.

9. Показано, что уменьшение постоянной времени цепи регулирования напряжения тягового двигателя с 12 мс до 2 мс позволяет увеличить коэффициент использования сцепного веса при буксовании всех осей локомотива до 0,9.

1. Бирюков, И.В. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог/ И.В. Бирюков, А.И. Беляев, Е.К. Рыбников. М.: Транспорт, 1986.256 с.

2. Бирюков, И.В. Прогнозирование динамических свойств тяговых приводов электроподвижного состава/И. В. Бирюков: Автореф. дис. д-ра техн. наук. М., 1974.-45 с.

3. Беляев, А.И. Динамические свойства тяговых приводов тепловозов и возможности их улучшения: Автореф. дис. . д-ра техн. наук/ А.И. Беляев. -М., 1979.-43 с.

4. Евстратов, А.С. Экипажные части тепловозов/А.С. Евстратов. М.: Машиностроение, 1987. - 134 с.

5. Евстратов, А.С. Выбор тележек новых тепловозов // Динамика современных отечественных локомотивов/А.С. Евстратов. М.: ЦИНТИАМ, 1964 -С.5-27.

6. Михальченко, Г.С. Динамика ходовой части перспективных локомотивов/ Г.С. Михальченко. М.: МАМИ, 1982. - 99 с.

7. Вериго, М.Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава/М.Ф. Вериго, А .Я. Когоан/ Под ред. М.Ф. Вериго. М.: Транспорт, 1986. - 559 с.

8. Вериго, М.Ф. Имитационное моделирование сил взаимодействия экипажа и пути/ М.Ф. Вериго, Г.И. Петров, В.Д. Хусидов // Бюллетень ОСЖД. -Варшава, 1993, № 4, С. 3-8.

9. Лазарян, В.А. Устойчивость движения рельсовых экипажей/ В.А. Лазарян, Длугач Л.А., Коротенко М.Л. К.: Наук, думка, 1972. - 198 с.

10. Ю.Блохин, Е.П. Динамика поезда/ Е.П. Блохин, Л.А. Манашкин. М.: Транспорт, 1982. - 222 с.

11. Иванов, В.Н. Конструкция и динамика тепловозов/В.Н. Иванов. М.: Транспорт, 1974. - 336 с.

12. Иванов, В.Н. Повышение коэффициента использования сцепного веса тепловозов/ В.Н. Иванов, А.И Беляев., Э.С. Оганьян // Вестн. Всесоюз. н.-и. ин-та ж.-д. транспорта. 1979. - № 7. - С. 13-17.

13. Бурчак, Г.П. Методика моделирования движения рельсового экипажа по пути с искривленной осью/ Г.П. Бурчак, А.Н. Савоськин, Г.Н.Фрадкин, B.C. Коссов // Труды МИИТ, 1997 Вып. 912 - с. 12-22.

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

15. Исаев, И.П. Проблемы сцепления колес локомотива с рельсами/ И.П. Исаев, Ю.М. Лужнов. М.: Машиностроение, 1985. - 238 с.

16. Коняев, А.Н. Исследование тяговых свойств и экономичности тепловозов большой секционной мощности с целью их улучшения/А.Н. Коняев: Ав-тореф. дис. д-ра техн. наук. М., 1972. - 29 с.

17. Коссов, B.C. Математическая модель пространственных колебаний грузового тепловоза для исследования движения в режиме тяги и выбега./ B.C. Коссов, Г.С. Михальченко, Д.Ю. Погорелов, А.Г. Галичев Труды ВНИТИ, Коломна, 1999, вып. 79, С. 143-158.

18. Коссов, B.C. Динамическая нагруженность узлов тягового привода с опорно-осевым подвешиванием тягового электродвигателя/ B.C. Коссов, Л.К. Добрынин, В.С Авраменко. Труды ВНИТИ, Коломна, 1999, вып. 79, с. 205-219.

19. Бирюков, И.В. Механическая часть тягового подвижного состава: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / И.В. Бирюков, А.Н. Савоськин, Г.П. Бурчак идр.: Под ред. И.В. Бирюкова. М. Транспорт, 1992. - 440 с.

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

21. Лужнов, Ю.М. Физикохимия сцепления/Ю.М. Лужнов// Науч. труды III конгр. Евротриб.-81 .-Варшава, 1981.- Вып. 1. С. 315-325.

22. Меншутин, Н.Н. Исследование скольжения колесной пары электровоза при реализации силы тяги в эксплуатационных условиях/ Н.Н. Меншу-тин// Тр. ВНИИ ж.-д. трансп. М.: Трансжелдориздат, Вып. 188. - 1960. -С 113 - 132.

23. Лисунов, В.Н. Коэффициент полезного действия сцепления/В.Н. Лису-нов// Исследование тягово-энергетических показателей электроподвижного состава: Межвуз. сб. науч. тр. Омск, 1981. - С. 27-30.

24. Лисунов, В.Н. Энергетика процессов взаимодействия колеса с рельсом и рациональное использование сцепления локомотивов/В.Н. Лисунов: автореферат дис. д-ра техн. наук, М., 1983, 36 с.

25. Лисицын, А.А. Нестационарные режимы тяги (тяговое обеспечение перевозочного процесса)/ А.А. Лисицын, Л.А. Мугинштейн М., Интекст, 1996, 159 с.

26. Голубенко, А.Л. Сцепление колеса с рельсом: 2-е изд. доп. и перераб. /А.Л. Голубенко. Луганск: Из-во ВУГУ, 1999,476 с.

27. Калкер, И.И. Обзор теории локального скольжения в области упругого контакта с сухим трением/ И.И. Калкер, де А.Д. Патер // Прикладн. мех. -1971. Т.7. - Вып. 5. - С. 9-20.

28. Самме, Г.В. Проблемы сцепления локомотива/ Г.В. Самме// Вестник ВНИЖТ, 1997, №1, С. 38-41.

29. Самме, Г.В. Закономерности силы трения контакта колесо-рельс в режиме тяги локомотива: Автореферат дис. . д-ра техн. наук./Г.В. Самме М., 1986,38 с.

30. Тибилов, Т.А. Асимптотические методы исследований колебаний подвижного состава/Т.А. Тибилов // Науч. труды Рижск. ин-та инж. ж.-д. транспорта. М.:Транспорт, 1970. - Вып. 78. - 224 с.

31. Тибилов, Т.А. Автоколебания в тяговом приводе электровоза при буксовании/ Т.А. Тибилов, Г.С. Фроянц // Науч. тр. Ростов, ин-та инж. ж.-д. транспорта. Ростов-наДону, 1973. - Вып. 94. - С. 38-53.

32. Тулупов, В.Д. Автоматическое регулирование сил тяги и торможения электроподвижного состава/В.Д. Тулупов. М.: Транспорт, 1978. — 368 с.

33. Савоськин, А.Н. Автоматизация электроподвижного состава/А.Н. Савось-кин, JI.A. Баранов, А.В. Плакс, В.П. Феоктистов. Под. Ред. А.Н. Савоськи-на. М.: Транспорт, 1990. - 311 с.

34. Плакс, А.В. Параметры коллекторных тяговых двигателей при моделировании переходных процессов в цепях электровозов/ А.В. Плакс, М.Ю. Из-варин// Вестник ВЭлНИИ. Новочеркасск: Из-во ВЭлНИИ, 2004, С. 112118.

35. Исаев, И.П. Вероятностные методы расчета полупроводниковых преобразователей/ И.П. Исаев, Ю.М. Иньков, М.А. Маричев. М.: Энергоатомиз-дат, 1982.-96 с.

36. Некрасов О.А. Режимы работы магистральных электровозов/ О.А. Некрасов, A.JI. Лисицын, J1.A. Мутиштейн, В.И. Рахманинов. М.: Транспорт, 1983.-231 с.

37. Некрасов, О.А. Закономерности динамического распределения нагрузок между тяговыми двигателями /О.А. Некрасов, JT.A. Мугинштейн, А.А. Хацкелевич, А.В. Андреев // Вестник ВНИИЖТ. 1992. - № 2.- С. 38-42.

38. Перегудов Ю.М. Исследование методов повышения коэффициента тяги тепловозов с электрической передачей: Дис. . канд. техн. наук/Ю.М. Перегудов. Коломна, 1971. - 186 с.

39. Стрекопытов, В.В. Электрические передачи локомотивов/В.В. Стрекопытов, А.В. Грищенко, В.А. Кручек. М: Маршрут, 2003. - 310 с.

40. Болдов, Н.А. Теплоэлектрический подвижной состав/ Н.А. Болдов, А.Д. Степанов. М.: Транспорт, 1968. - 380 с.

41. Вилькевич Б.И. Автоматическое управление электрической передачей и электрические схемы тепловозов/ Б.И. Вилькевич М.: Транспорт, 1987. -272 с.

42. Ротанов, Н.А. Проектирование систем управления электроподвижным составом/Под ред. Н.А. Ротанова. М.: Тпанспорт, 1986, -328 с.

43. Розенфельд, В.Е. Тиристорное управление электрическим подвижным составом постоянного тока/Под. Ред. В.Е. Розенфельда. М.: Транспорт, 1970.-280 с.

44. Розенфельд, В.Е. Теория электрической тяги/В.Е. Розенфельд, И.П. Исаев, Н.Н. Сидоров. Теория электрической тяги. М.: Транспорт, 1983. — 328 с.

45. Клименко, Ю.И. Исследование электропривода с изменяемой жесткостью тяговой характеристики: дис. . канд. техн. наук/ Ю.И. Клименко. — Коломна: ВНИКТИ, 2004. 171 с.

46. Тихмнев, Б.Н. Подвижной состав электрических железных дорог/Б.Н. Тихменев, JI.M. Трахтман.- М.: Транспорт, 1980. 472 с.

47. Павленко, А.П. Динамика тяговых приводов магистральных локомоти-вов/А.П. Павленко. М.: Машиностроение, 1991. - 192 с.

48. Тасанг, Э.Х. Моделирование динамических процессов в тяговых передачах локомотивов/Э.Х. Тасанг, Е.Н. Шапран// Вестник Восточноукр. нац. ун-та. Технические науки. Ч. 2. Луганск: Изд-во ВНУ, 2005 - № 8.- С. 83-88.

49. Никитенко, А.Г. Математическое моделирование динамики электровозов/ А.Г. Никитенко, Е.М. Плохов, А.А. Зарифьян, Б.И. Хоменко. М.: Высш. шк., 1998.-273 с.

50. Бахвалов, Ю.А. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом/Ю.А. Бахвалов, А.А. Зарифьян,

51. В.Н. Кашников, П.Г. Колпахчьян, Е.М. Плохов, В.П. Янов; под ред. Е.М. Плохова. М.: Транспорт, 2001.-286 с.

52. Колпахчьян, П.Г. Исследование процессов в асинхронном тяговом приводе в режиме трогания и разгона/П.Г. Колпахчьян, Д.Ю. Погорелов, В.П. Янов// Вестник Восточноукр. нац. ун-та. Технические науки. Ч. 2. Луганск: Изд-во ВНУ, 2006 - № 8,- С. 26-30.

53. Петров П.Ю. Быстродействующая система управления тяговым электроприводом для улучшения сцепных свойств электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями: Автореф. дис. . канд. техн. на-ук/П.Ю. Петров.- М: МИИТ, 1998. 19 с.

54. Вербек, Г. Современное представление о сцеплении и его использовании/Г. Вербек//Железные дороги мира, 1974, №4.

55. Ляпушкин, Н.А. Расчет температуры в контакте колесо-рельс при сколь-жении/Н.А. Ляпушкин, А.Н. Савоськин//Мир транспорта, 1975, № 1.- С. 28-30.

56. Богданов, В.М. Относительное проскальзывание в точках контакта колеса с рельсом/ В.М. Богданов, Д.П. Марков, И.А. Жаров, С.М. Захаров: Вестник ВНИИЖТ, 1999, №3.

57. Исаев И.П. Анализ срыва сцепления колес локомотива с рельсами методами теории бифуркаций. Вестник ВНИИЖТ, 1987, №3. с. 29-32.65.1wnicki, S. Моделирование системы колесо-рельс/ S. Iwnicki //Железные дороги мира, 2005, № 2, С. 36-43.

58. Регулирование тяги с высоким использованием сил сцепления// Железные дороги мира. 1999.- № 2.- с. 39-45.

59. Барский, М.Р. Экспериментальное исследование процессов буксования и юза электровозов/ Барский М.Р., Серединова И.Н.//Проблемы повышения эффективности работы транспорта. М.: АН СССР, 1953. - Вып.1. С. 130180.

60. Фаминский, Г.В. Автоматические системы для повышения сцепления колес локомотива с рельсами/Г.В. Фаминский //Тр. ВНИИЖТ. Вып. 396. — М.: Трансжелдориздат, 1974. 135 с.

61. Лисунов, В.Н. Использование сил взаимодействия движущих колес с рельсами в режимах тяги и торможения/В.Н. Лисунов. Омск: Омская гос. акад. Путей сообщения, 1994. - 87 с.

62. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристор-ными преобразователями/Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. М.: Транспорт, 1988.-311 с.

63. Степанов, А.Д. Электрические передачи переменного тока тепловозов и газотурбовозов / А.Д. Степанов, В.И. Андерс, В.А. Пречисский, Ю.И. Гу-севский. М: Транспорт, 1982.- 254 с.

64. Ротанов, Н.А. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями / Н.А. Ротанов, А.С. Курбасов, Ю.Г. Быков, В.В. Литовченко. Под ред. Н.А. Ротанова М.: Транспорт, 1991. - 336 с.

65. Эпштейн, И.И. Автоматизированный электропривод переменного то-ка/И.И. Эпштейн. М.: Энергоиздат, 1982 - 192 с.

66. Воробьев, Д.В. Улучшение фрикционных характеристик пары трения колесо-рельс за счет воздействия на контакт электрического тока и магнитного поля. Автореф. дис. . канд. техн. наук/Д.В. Воробьев.- Брянск: БГТУ, 2005.-20 с.

67. Клименко, Ю.И. Раздельное регулирование тягового усилия обмоторен-ных осей тепловоза/Ю.И. Клименко//Сб. научных трудов. — Санкт-Петербург: Из-во ПГУПС, 2003.- С. 86-91.

68. Технический проект на тяговое и вспомогательное оборудование тепловоза 2ТЭ25 с тяговыми двигателями постоянного тока 2ТЭ25.000.00.000 Разраб. ВНИТИ. Коломна, 2003. - 435с.

69. Филонов, С.П. Тепловоз 2ТЭ116/С.П. Филонов, А.И. Гибалов, Е.А. Никитин и др. М.: Транспорт, 1996. -334 с.

70. Киржнер, Д.Л. Тепловоз с высоким коэффициентом тяги/Д.Л. Киржнер, Ю.И. Клименко, А.С. Кулабухов, С.В. Путинцев. Коломна: Труды ВНИТИ, 2004, Выпуск 83. - С. 15 - 24.

71. Перегудов, Ю.М. Имитационное моделирование при разработке систем регулирования электропередач тепловозов. Средства автоматики на тепловозах и путевых машинах/ Ю.М. Перегудов. Коломна: Труды ВНИТИ, 1988, Выпуск 67.-С. 32 -41.

72. Мейер, Б. Локомотивы с высокими тягово-сцепными свойствами и регулируемым крипом/Б. Мейер// Железные дороги мира, 1989, № 5. С. 3337.

73. Бовэ, Г.Е. Параметры уравнительных соединений при электрическом спаривании осей/Г.Э. Бовэ// Вестник ВНИИЖТ, 1975, №1. С. 42-45.

74. Будницкий, Исследование электрических передач. Схемные решения, улучшающие тяговые показатели тепловоза с электрической передачей/ Будницкий А.А., Перегудов Ю.М., Сергеев В.Л., Варегин Ю.А. Коломна: Труды ВНИТИ, 1977, Выпуск 45. С. 16-21.

75. Ключев, В.И. Теория электропривода/В.И. Ключев. М.: Энергоатомиз-дат, 2001.-704 с.

76. Фираго, Б.И. Теория электропривода/Б.И. Фираго, Л.Б. Павлячик.- Минск: ЗАО «Техноперспектива», 2004. 527 с.

77. Козярук, А.Е. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов/ А.Е. Козярук, В.В. Рудаков.-Санкт-Петербург: Санкт-Петербургская электротехническая компания, 2004г, 128с.

78. Терехов, В.М. Системы управления электроприводов/ В.М. Терехов, О.И. Осипов. Под. ред. В.М. Терехова М: Издательский центр «Академия», 2005.-304 с.

79. Сигорский, В.П. Алгоритмы анализа электронных схем/ В.П. Сигорский, А.И. Петренко. М.: Советское радио, 1976. - 608 с.

80. Федяева, Г.А. Программный комплекс для расчета электромеханических процессов в тяговых электроприводах локомотивов при нестационарных и аварийных режимах/Г.А. Федяева, В.Н. Федяев//Вест. Брянского техн. унта. Изд-во БГТУ, 2004. № 2.- С. 117-123.

81. Федяева, Г.А. Прогнозные варианты для тягового привода тепловозов/Г.А. Федяева //Мир транспорта. 2006. - № 3. - С. 14-18.

82. Иванов-Смоленский, А.В. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах/А.В. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов В.А. Кузнецов; под ред. А.В. Иванова-Смоленского.- М.: Энергоатомиздат, 1986.- 216 с.

83. Вольдек А.И. Электрические машины/А.И. Вольдек. Л.: Энергия, 1978. -832 с.

84. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. -М.: Высш. шк., 2001.-328 с.

85. Погорелов, Д.Ю. Введение в моделирование динамики систем тел/ Д.Ю. Погорелов. Брянск: БГТУ, 1997. - 156 с.

86. Львов, Н.В. Методика расчета переходных процессов в асинхронном тяговом приводе локомотива/ Н.В. Львов, В.А. Шаров// Тр. МИИТ. -1974.- Вып. 42. с. 53 - 61.

87. Михальченко, Г.С. Моделирование переходных режимов в асинхронном тяговом приводе локомотивов/ Г.С. Михальченко, Г.А. Федяева, А.И. Власов // Вестник ВНИИЖТ. 2003.- № 4. - С. 42-47.

88. Ивахин, А.И. Возмущающие воздействия со стороны асинхронного тягового двигателя на привод маневрового тепловоза: Дис. . канд. техн. наук/А.И. Ивахин. Брянск, 1996. - 187 с.

89. Михальченко, Г.С. Взаимовлияние динамических процессов в электрической и механической подсистемах тягового электропривода тепловозов при переходных режимах/Г.С. Михальченко, Г.А. Федяева, В.Н. Федя-ев/ЛГяжелое машиностроение. 2005. - № 12.-е. 28-32.

90. Федяева, Г.А. Моделирование нестационарных режимов в тяговых электроприводах постоянного тока/Г.А. Федяева, В.Н. Федяев//Вест. Восточноукр. нац. ун-та. Технические науки. Ч. 2. Луганск: Изд-во ВНУ, 2002, №6.-С. 65-73.

91. Федяев, В.Н. Математическое моделирование защиты тягового привода локомотива с двигателями постоянного тока от срыва сцепления/Федяев

92. В.Н.// Тез. докл. 57 науч. конф. профессорско-преподавательского состава. Брянск: БГТУ, 2005. - С161 -163.

93. Жиц, М.З. Переходные процессы в машинах постоянного тока/ М.Ж. Жиц. М: Энергия, 1974. - 112 с.

94. Федяев, В.Н. Моделирование электромеханической системы тепловоза 2ТЭ25К при срыве сцепления/В.Н. Федяев// Вест. Брянского техн. ун-та. Изд-во БГТУ, 2006 г. № 3.- С. 23-29.

95. Бесекерский, В.А. Системы автоматического управления с микрб; ЭВМ/ В.А. Бесекерский, В.В. Изранцев.-.: Наука, 1987.-318 с.

96. Бесекерский, В,А. Микропроцессорные системы автоматического правления/В.А. Бесекерский, Н.Б. Ефимов, С.И. Зиагдинов и др./Под. ред. В.А. Бесекерского. JL: Энергия, 1978. - 385 с.

97. Погорелов, Д.Ю. Автоматизация исследования устойчивости локомо-тивов/Д.Ю. Погорелов //Динамика и прочность транспортных машин.-Брянск: БИТМ, 1994, С. 5-11.

98. Москаленко, В.В. Автоматизированный электропривод/ В.В. Москаленко,. М.: Энергоатомиздат, 1986. -415 с.

99. Герман-Галкин, С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем. Matlab 6.0/ С.Г. Герман-Галкин,.- Санкт-Петербург: Корона принт, 2001.-320 с.

100. Кузовков Н.Г. Модальное управление и наблюдающие устройства.- М.: Машиностроение, 1976. 184 с.

101. Современные тележки локомотивов и моторных вагонов. Железные дороги мира 1997, № 5, с. 36-38.

102. Особенности конструкций связей тележек с кузовом и буксовых связей современных локомотивов с трехфазным асинхронным тяговым приводом. Технический бюллетень ВНИТИ № 23-98-01, Коломна, 1998, 34 с.

103. Коссов B.C. Снижение нагруженности ходовых частей локомотивов и пути: Дис. докт. техн. наук/В.С. Коссов . Коломна, 2001. - 333 с.

104. Ушкалов В.Ф. Математическое моделирование колебаний рельсовых транспортных средств /В.Ф Ушкалов. и др. Под ред. В.Ф. Ушкалова; АН УССР. Ин-т техн. механики.- Киев: Наук, думка, 1989. 240с.

105. А. с. СССР № 1556954. Электрическая передача тепловоза/ В.П. Феоктистов, В.Д. Туфляков, В.Я. Узаре, Ю.И. Клименко, 15.12.1989.

106. Пат. РФ № 2174919. Способ регулирования электропередачи теплово-за/Ю.И. Клименко, С.И. Ким, А.С. Кулабухов, Д.Л. Киржнер, Ю.А. Варе-гин, 20.10.2001.

107. Пат. U1 39306 РФ, МПК 7B60L3/10. Устройство управления подвижным составом с асинхронными тяговыми двигателями, обеспечивающее предупреждение буксования и юза/ Г.А. Федяева, В.Н. Федяев, А.И. Власов, 27.07.2004.

108. Kalker J.J., Piotrowski J. Some New Results in Rolling Contact//Vehicle System Dynamics, 18 (1989), p. 223-242.

109. Kalker J.J. Uber die Mechanik des Kontaktes zwischen Rad und Schiene//ZE V-Glasers Annalen.-1978.-V. 102.-Nr.7/8.-S.214-218.

110. Pater de. A.D. The Geometrical Contact between Track and Wheelset. Vehicle System Dynamics, 17, N3, 1988.-p. 127-140.

111. Depenbrock M. Direct Self-Control (DSC) of inverter-Fed Induction Machine// IEE Transachtion On Power Electronics, 1988. Vol.3, N 4.

112. Depenbrock M.: Direkte Selbstregelung (DSR) fur hochdynamische Drehfeldantriebe mit Stromrichterspeisung// etzArchiv, Bd. 7, 1985, Heft 7, S. 211-218.

113. Zhenyu Y., David F., AC Induction Motor Control Using Constant V/Hz Principle and Space Vector PWM Technique with TMS320C240, Texas Instrument, 1998.- 131 c.