Search

The article presents the results of a comparative analysis of the annual number of replacement of skids of pantographs of current collectors of DC electric rolling stock of various types based on operational data on the Lviv railway. The use of runner inserts made of «Romanit-UVLSh» material, in comparison with carbon inserts, allows on average 3 times to reduce the annual cost of their purchase. The aim of the work is to carry out a comparative analysis of the number of annual replacement of skid linings for DC electric locomotives and electric trains made of different materials, using real operational data, for the conditions of the Lviv railway. Scientific novelty and practical value. The obtained results allowed to estimate the level of comparative operational reliability of three types of overlays on the basis of real experimental data, which in contrast to existing analytical methods of calculating reliability indicators, allows to present technical and economic feasibility of pantograph skid linings of “Romanit-UVLSh” overlays. Conclusions. The use of runners made of "Romanit-UVLSh" material in the conditions of the L’viv railway will reduce the annual costs of purchasing linings for electric locomotives in comparison with liners of the first type by 3.09 times; to reduce the annual expenses for the purchase of linings for electric trains in comparison with the first type linings by 3.13 times, and in comparison with the third type linings by 3.05 times. In comparison with copper-graphite pantograph skid linings, which are characterized by relatively high conductivity and relatively high coefficient of friction (0.2 ... 0.54), overlays of composite material "Romanit-UVLSH" are characterized by a low coefficient of friction (0.005-0.008) while maintaining a high value of conductivity, which can significantly reduce the wear of the contact wire. Experimental studies at the DC sections of the Lviv Railway have established that the wear of the contact wire when using slippers from “Romanit-UVLSh” is 29.8 times lower compared to the use of copper-graphite pads., В статье приведены результаты сравнительного анализа ежегодного количества замены накладок полозьев токоприемников электроподвижного состава постоянного тока различного типа на основе эксплуатационных данных по Львовской железной дороге. Использование вставок полозьев из материала «Романит-УВЛШ» по сравнению с углеродными вставками позволяет в среднем в 3 раза снизить ежегодные расходы на их приобретение. Целью работы является проведение сравнительного анализа количества ежегодной замены накладок полозьев токоприемников электровозов и электропоездов постоянного тока из разных материалов, используя реальные эксплуатационные данные для условий Львовской железной дороги. Научная новизна и практическая ценность. Полученные результаты позволили оценить уровень сравнительной эксплуатационной надежности трех типов накладок на базе реальных экспериментальных данных, в отличие от существующих аналитических способов расчета показателей надежности, позволяет представить технико-экономической целесообразности внедрения накладок типа "Романит-УВЛШ". Выводы. Использование полозьев из материала «Романит-УВЛШ» в условиях Львовской железной дороги позволит уменьшить ежегодные расходы на приобретение накладок для электровозов по сравнению накладками первого типа в 3,09 раза; уменьшить ежегодные расходы на приобретение накладок для электропоездов по сравнению накладками первого типа в 3,13 раза, а по сравнению с накладками третьего типа в 3,05 раза. По сравнению с медно-графитовыми накладками, которые характеризуются относительно высокой токопроводимость и относительно высоким коэффициентом трения (0,2…0,54), накладки из композитного материала "Романит-УВЛШ" характеризуются низким коэффициентом трения (0,005- 0,008) при сохранении высокого значения токопроводности, что позволяет значительно сократить износ контактного провода. Экспериментальные исследования на участках постоянного тока Львовской железной дороги разрешения установить, что износ контактного провода при использовании накладок полозьев с «Романит-УВЛШ» в 29,8 раз меньше по сравнению с использованием медного-графитовых накладок., У статті наведені результати порівняльного аналізу щорічної кількості заміни накладок полозів струмоприймачів електрорухомого складу постійного струму різного типу на основі експлуатаційних даних по Львівській залізниці. Використання вставок полозів з матеріалу «Романіт-УВЛШ» у порівнянні із вуглецевими вставками дозволяє в середньому у 3 рази знизити щорічні витати на їх придбання. Метою роботи є проведення порівняльного аналізу кількості щорічної заміни накладок полозів струмоприймачів електровозів та електропоїздів постійного струму із різних матеріалів, використовуючи реальні експлуатаційні дані для умов Львівської залізниці. Наукова новизна та практична цінність. Отримані результати дозволили оцінити рівень порівняльної експлуатаційної надійності трьох типів накладок на базі реальних експериментальних даних, що на відміну від існуючих аналітичних способів розрахунку показників надійності, дозволяє представити техніко-економічну доцільності впровадження накладок типу "Романіт-УВЛШ". Висновки. Використання полозів з матеріалу «Романіт-УВЛШ» в умовах Львівської залізниці дозволить зменшити щорічні витрати на придбання накладок для електровозів у порівняні накладками першого типу у 3,09 рази; зменшити щорічні витрати на придбання накладок для електропоїздів у порівняні накладками першого типу у 3,13 рази, а в порівнянні з накладками третього типу у 3,05 рази. У порівнянні з мідно-графітовими накладками, які характеризуються відносно високою струмопровідністю та відносно високим коефіцієнтом тертя (0,2...0,54), накладки з композитного матеріалу "Романіт-УВЛШ" характеризуються низьким коефіцієнтом тертя (0,005-0,008) при збереженні високого значення струмопровідності, що дозволяє значно скоротити знос контактного проводу. Експериментальні дослідження на ділянках постійного струму Львівської залізниці дозволи встановити, що знос контактного проводу при використані накладок полозів з «Романіту-УВЛШ» в 29,8 разів менший у порівнянні з використанням мідного-графітових накладок.

Purpose. The study is aimed at substantiating the structure and determining the main parameters of the traction electric drive of an electric locomotive for railway quarry transport, taking into account its modes of operation. Methodology. The research was carried out by means of mathematical modeling, which included solving the traction problem and evaluating the parameters of the energy exchange processes between the components of the traction electric drive. The simulation was carried out for the movement of the train along the track section and during shunting, which differ significantly in their mathematical description. During simulation of movement along the track section, the traction problem was solved using recommendations for traction calculations for train operation. A simplified model was developed to simulate movements during shunting. Determination of the parameters of the traction electric drive components is carried out by analyzing the processes of energy exchange in the traction electric drive based on the power balance. During the studies, it was assumed that the on-board energy storage in the traction mode feeds the traction electric motors of the booster section. In the electrodynamic braking mode, the energy accumulator stores energy from all traction electric motors of the electric locomotive. Findings. The authors obtained time dependences of the parameters that characterize the train movement at all stages of the cycle «empty half passage – loading – loaded half passage – unloading» (on the example of an electric locomotive for PJSC «Ferrexpo Poltava Mining»). The analysis of the obtained dependencies made it possible to determine the parameters of the main components of the traction electric drive for the proposed storage operation scenario. It was established that the energy capacity of the energy storage should be 250 kWh for one movement cycle. The energy storage power is 6000 kW. Originality. The authors of this paper for the first time proposed the structure of the traction electric drive of an electric locomotive for quarry railway transport, in which the electric motors of the control electric locomotive are powered from the catenary network, and the electric motors of the booster section are powered from the energy accumulator and are included in the operation at a load that exceeds 50% of the nominal one. Practical value. The practical value lies in the developed mathematical models of movement and energy exchange processes, which can be applied to the study of traction electric drives of vehicles of various purposes., Мета. Ця робота спрямована на обґрунтування структури та визначення основних параметрів тягового електропривода електровоза для залізничного кар’єрного транспорту з урахуванням режимів його роботи. Методика. Дослідження виконано шляхом математичного моделювання, яке передбачало розв’язання тягової задачі та оцінку параметрів процесів енергетичного обміну між компонентами тягового електропривода. Моделювання проведено для руху поїзда по ділянці шляху та під час маневрування, що істотно відрізняється за їх математичного опису. Під час моделювання руху по ділянці шляху розв’язано тягову задачу з використанням рекомендацій щодо тягових розрахунків для поїзної роботи. Для моделювання переміщень під час маневрування розроблено спрощену модель. Визначення параметрів компонент тягового електропривода проведено шляхом аналізу процесів енергетичного обміну в тяговому електроприводі на основі балансу потужності. У ході досліджень узято, що бортовий накопичувач енергії в режимі тяги живить тягові електродвигуни бустерної секції. У режимі електродинамічного гальмування накопичувач енергії запасає енергію від усіх тягових електродвигунів електровоза. Результати. Автори отримали часові залежності параметрів, які характеризують рух поїзда на всіх етапах циклу «порожній напіврейс – навантаження – завантажений напіврейс – розвантаження» (на прикладі електровоза ПрАТ «Полтавський ГЗК»). Аналіз отриманих залежностей дозволив визначити параметри основних компонент тягового електропривода для запропонованого сценарію роботи накопичувача. Установлено, що енергоємність накопичувача енергії має становити 250 кВт·год для одного циклу руху. Потужність накопичувача енергії – 6 000 кВт. Наукова новизна. Автори цієї роботи вперше запропонували структуру тягового електропривода електровоза для кар’єрного залізничного транспорту, у якому живлення електродвигунів електровоза керування здійснюється від контактної мережі, а електродвигуни бустерної секції живляться від накопичувача енергії й починають працювати за навантаження, яке перевищує 50 % від номінального. Практична значимість. Розроблені математичні моделі руху та процесів енергетичного обміну можуть бути застосовані для дослідження тягових електроприводів транспортних засобів різного призначення.

Purpose. Given the need to improve the performance of modern mainline rolling stock, the authors analyze the possibility of using deeper regulation of attenuation. Methodology. The analysis of the operation of the thyristor-pulse converter of ER200 electric train is performed. It is established that in the acceleration mode at the limit traction characteristic it is necessary to consider two zones: the zone of constant value of traction force and the zone of constant power. A method for determining the minimum value of the attenuation coefficient for different types of DC and PC traction motors was proposed. The methods of theoretical research and analytical calculation of electrical circuits, theoretical foundations of electric traction, mathematical modeling of electrical and energy processes were used for the analysis. Findings. The complex of theoretical research and calculations allows confirming the technical possibility of deep attenuation use to regulate the speed regulation and obtain additional across-the-line positions for the rolling stock with DC and PC traction motors. The minimum attenuation coefficient value for different types of traction motors was determined. Originality. The methodology for determining the minimum value of the attenuation coefficient for traction motors of main electric locomotives in terms of using deeper magnetic flux control, replacing the use of experimental research data with theoretical studies. The essence of the studies is to form the required type of the limit traction characteristics by reducing the minimum permissible value of the excitation coefficient, which will reduce the electricity consumption. The research on determination of quantitative indicators of electricity consumption for the analysis of energy saving reserves on the main transport was further developed. Practical value. The results of theoretical research can be the basis for the modernization of main electric locomotives of direct and pulsating current with the systems of deep attenuation regulation. The research conducted will make it possible to create recommendations on designing the systems of magnetic flux regulation for traction engines with the improved technical and economic characteristics which are capable to increase the transport process efficiency on the main transport., Мета. Ураховуючи необхідність поліпшення експлуатаційних властивостей сучасного магістрального рухомого складу, автори передбачають проаналізувати можливості використання більш глибокого регулювання ослаблення збудження. Методика. Виконано аналіз роботи тиристорно-імпульсного перетворювача електропоїзда ЕР200. Установлено, що в режимі розгону на граничній тяговій характеристиці необхідно розглядати дві зони: зону сталого значення сили тяги й зону сталої потужності. Запропоновано методику визначення мінімального значення коефіцієнта ослаблення збудження для різних типів тягових двигунів постійного й пульсувального струму. Для аналізу використано методи теоретичного дослідження й аналітичного розрахунку електричних кіл, теоретичних основ електричної тяги, математичного моделювання електричних та енергетичних процесів. Результати. Проведений комплекс теоретичних досліджень і розрахунків дозволяє підтвердити технічну можливість використання глибокого ослаблення збудження для регулювання швидкості й отримання додаткових безреостатних позицій для рухомого складу з тяговими двигунами постійного й пульсувального струму. Визначено величину мінімального коефіцієнта ослаблення збудження для різних типів тягових двигунів. Наукова новизна. Удосконалено методику визначення мінімального значення коефіцієнта ослаблення збудження для тягових двигунів магістральних електровозів у частині використання більш глибокого регулювання магнітного потоку, заміни використання даних експериментальних досліджень теоретичними дослідженнями, суть яких полягає у формуванні необхідного виду граничної тягової характеристики за рахунок зменшення мінімально допустимого значення коефіцієнта збудження, що дозволить зменшити витрати електричної енергії. Отримали подальший розвиток дослідження з визначення кількісних показників витрати електричної енергії для аналізу резервів енергозбереження на магістральному транспорті. Практична значимість. Результати теоретичних досліджень можуть стати основою для модернізації магістральних електровозів постійного й пульсувального струму із системами глибокого регулювання ослаблення збудження. Проведені дослідження дозволять розробити рекомендації щодо проєктування систем регулювання магнітного потоку тягових двигунів із поліпшеними техніко-економічними характеристиками, які здатні підвищити ефективність перевізного процесу на магістральному транспорті.

At the present stage of development of the railway industry, it is necessary to generate and implement progressive solutions in the design of rolling stock in order to increase the traction rolling stock reliability and efficiency of its use.The article deals with the drawbacks in the existing model frame truck of the electric locomotive associated with the weakening of the bracket mount, as well as the technology of traction motors. This was developed for this purpose of a three-dimensional trolley frame model with engines using the SolidWorks software has been developed. Сarried out frequencies calculation using MSC.Patran software product. The estimation of magnitudes of oscillation amplitudes and eigenfrequencies is carried out.The article is proposed ways of elimination of the revealed problems with the help of introduction of additional beam are offered and suggestions on modernization of the frame frame structure are proposed in order to reduce the load on the traction motor mounting sites and increase the reliability of their work. The introduction design of the modernized fastener electric locomotive allows to increase the dynamic qualities of their structures in operation and allows to simplify the technology of installation of traction engines, which greatly simplifies their repair., В статье рассмотрены недостатки в существующей модели рамы тележки электровоза ЧС4, связанные с ослаблением кронштейнов крепления, а также технологией монтажа тяговых двигателей. Осуществлена разработка трехмерной модели рамы тележки с двигателями с помощью программного продукта SolidWorks. Проведен расчет собственных частот с помощью программного продукта MSC.Patran., У статті розглянуто недоліки в існуючій моделі рами візка електровоза ЧС4, пов’язані з ослабленням кронштейнів кріплення, а також технологією монтажу тягових двигунів. Здійснено розробку тривимірної моделі рами візка з двигунами за допомогою програмного продукту SolidWorks. Проведено розрахунок власних частот за допомогою програмного продукту MSC.Patran.

Purpose. The scientific work provides for the development and justification of a new method for the parametric identification of electric traction devices based on a system of orthogonal functions, namely – on the basis of time power series. Methodology. To solve this problem, we use: the theory of power series; basic laws of theoretical electrical engineering, elements of the spectral analysis of periodic and non-periodic non-sinusoidal functions of electrical quantities of voltage and current; matrix methods for solving a system of algebraic equations. Findings. A new method of time power series is developed, which can be used to identify devices both traction power systems and electric rolling stock. The method is based on the compilation of integro-differential equations of the electromagnetic state of the electrotechnical system under study. The given voltage and current in the indicated equations are approximated by power series, into which the required parameters of the electric circuit of the system enter in the form of coefficients. Using the developed method, electric locomotives AC of DSС3 and 2ES5K were identified in the work. Their parameters R and L, varying in time over the period of the applied sinusoidal voltage, are determined. Time dependences R(t) and L(t) are constructed and analyzed. An explanation is given for the regions with negative inductance. It is shown that these electric locomotives can be identified by a passive two-terminal network with parametric resistive and inductive elements. Originality. Innovation of work consists, first, in development of a new method of identification, and secondly, in the possibility of replacing any device of electric traction with parameters of RL- a two-terminal network. And, finally, the fact that the proposed method makes it possible, by improving the approximation of input and output voltages and currents, to obtain the most accurate values of the parameters R and L the identification two-terminal network. Practical value. The developed method makes it possible to evaluate the parameters of devices of electric traction systems on a real-time scale, which facilitates its application in modeling the transient electromagnetic processes that arise during the operation of the system under study in emergency modes., Цель. Научная работа предусматривает разработку и обоснование нового метода параметрической идентификации устройств электрической тяги, основанного на системе ортогональных функций, а именно – на основе временных степенных рядов. Методика. Для решения поставленной задачи используются: теория степенных рядов; основные законы теоретической электротехники, элементы спектрального анализа периодических и непериодических несинусоидальных функций электрических величин напряжения и тока; матричные методы решения системы алгебраических уравнений. Результаты. Разработан новый метод временных степенных рядов, который может использоваться для идентификации устройств, как системы тягового электроснабжения, так и электроподвижного состава. Метод основан на составлении интегро-дифференциальных уравнений электромагнитного состояния исследуемой электротехнической системы. Заданные напряжение и ток в указанных уравнениях аппроксимированы степенными рядами, в которые входят искомые параметры электрической цепи системы в виде коэффициентов. Пользуясь разработанным методом, в работе идентифицированы электровозы переменного тока ДС3 и 2ЕС5К. Определены их параметры R и L, изменяющиеся во времени на протяжении периода приложенного синусоидального напряжения. Построены и проанализированы временные зависимости R(t) и L(t). Дано объяснение для участков с отрицательной индуктивностью. Показано, что указанные электровозы могут быть идентифицированы пассивным двухполюсником с параметрическими резистивным и индуктивным элементами. Научная новизна. Инновационность работы заключается, во-первых, в разработке нового метода идентификации, во-вторых, в возможности замены любого устройства электрической тяги параметрами RL – двухполюсника. И, наконец, в том, что предложенный метод позволяет путем уточнения аппроксимации входных и выходных напряжений и токов получать наиболее точные значения параметров R и L идентификационного двухполюсника. Практическая значимость. Разработанный метод позволяет оценивать в масштабе реального времени параметры устройств систем электрической тяги, что способствует его применению при моделировании переходных электромагнитных процессов, возникающих при работе исследуемой системы в аварийных режимах., Мета. Наукова робота передбачає розробку та обґрунтування нового методу параметричної ідентифікації пристроїв електричної тяги, що базується на системі ортогональних функцій, а саме – на основі часових степеневих рядів. Методика. Для розв’язання поставленої задачі використовуються: теорія степеневих рядів; основні закони теоретичної електротехніки; елементи спектрального аналізу періодичних та неперіодичних несинусоїдних функцій електричних величин напруги й струму; матричні методи розв’язання системи алгебраїчних рівнянь. Результати. Розроблено новий метод часових степеневих рядів, який може використовуватися для ідентифікації пристроїв як системи тягового електропостачання, так і електрорухомого складу. Метод базується на складанні інтегро-диференціальних рівнянь електромагнітного стану досліджуваної електротехнічної системи. Задані напруга і струм у зазначених рівняннях апроксимовані степеневими рядами, в які входять шукані параметри електричного кола системи у вигляді коефіцієнтів. Користуючись розробленим методом, у роботі ідентифіковано електровози змінного струму ДС3 і 2ЕС5К. Визначено їх параметри R і L, що змінюються в часі на протязі періоду прикладеної синусоїдної напруги. Побудовано та проаналізовано часові залежності R(t) і L(t). Дане пояснення щодо ділянок із від’ємною індуктивністю. Показано, що зазначені електровози можуть бути ідентифіковані пасивним двополюсником із параметричними резистивним та індуктивним елементами. Наукова новизна. Інноваційність роботи полягає, по-перше, у розробці нового методу ідентифікації, по-друге, у можливості заміни будь-якого пристрою електричної тяги параметрами RL – двополюсника. І, нарешті, в тому, що запропонований метод дозволяє шляхом уточнення апроксимації вхідних та вихідних напруг і струмів отримувати найбільш точні значення параметрів R та L ідентифікаційного двополюсника. Практична значимість. Розроблений метод дозволяє оцінювати в масштабі реального часу параметри пристроїв систем електричної тяги, що сприяє його застосовуванню при моделюванні перехідних електромагнітних процесів, які виникають при роботі досліджуваної системи в аварійних режимах.

В работе проведено анализ данных касательно выполненной работы локомотивами на участках Приднепровской железной дороги. На этой основе обоснованы результаты выбора участков для опытных поездок с целью регистрации временных зависимостей электрических величин в основных режимах работы системы тягового электроснабжения. Также выполнено анализ особенностей работы схем системы электроснабжения на опытном участке., In this paper the analysis of data about executed work by locomotives on sections of the “Pridniprovska” railway is carried out. On this basis results of the choice of sections for experimental trips for the obtaining of time dependence of electrical values for the main modes of traction power supply system of are proved. It is also executed the analysis of work features of power supply system’s schemes on the experimental section., В роботі проведено аналіз даних щодо виконаної роботи локомотивами на ділянках Придніпровської залізниці. На цій основі обґрунтовано результати вибору ділянок для дослідних поїздок з метою реєстрації часових залежностей електричних величин в основних режимах роботи системи тягового електропостачання. Також виконано аналіз особливостей роботи схем системи енергопостачання на дослідній ділянці.

In the article the questions of increase of efficiency of work of hauling electric drives are considered with the impulsive systems of adjusting of tension of hauling electric engines of direct-current in the modes braking of electric locomotives with two axes during minimization of slipping of wheels of electric locomotive with rails. The algorithm of work of the system of the electric braking is offered, that effectively functions to a zero speed of electric locomotive with the maximal use of brake properties of hauling electric drive. It is worked out and recommended for practical researches mathematical model of the electric braking, necessary for the estimation of level of efficiency and expediency of application of corresponding structure in the concrete terms of braking of the electrified transport vehicle. Efficiency of the offered variant of development of structure of hauling electric drive is confirmed by a design.Ref. 7, fig. 2., В статье рассмотренны вопросы поиска направлений повышения эффективности процесса функционирования тяговых электроприводов с импульсными системами регулирования напряжения питания тяговых электродвигателей постоянного тока в режимах торможения двухосных электровозов с минимизацией проскальзывания колес электровоза с рельсами. Предложен многофункциональный алгоритм работы системы электрического торможения, который эффективно функционирует до нулевой скорости электровоза с максимальным использованием тормозных свойств тягового электропривода. Разработано и рекомендовано для практических исследований математическую модель электрического торможения, необходимую для оценки уровня эффективности и целесообразности применения соответствующей структуры в конкретных условиях торможения электрифицированного двухосного транспортного средства. Подтверждена путем моделирования эффективность предложенного варианта развития структуры тягового электропривода анализируемого вида электропоезда.Библ. 7, рис 2., В статті розглянуті питання пошуку напрямків підвищення ефективності процесу функціонування тягових електроприводів з імпульсними системами регулювання напруги живлення тягових електродвигунів постійного струму в режимах гальмування двохосьових електровозів із мінімізацією проковзування коліс електровозу з рейками. Запропоновано багатофункціональний алгоритм роботи системи електричного гальмування, що ефективно діє до нульової швидкості електровозу з максимальним використанням гальмових властивостей тягового електропривода. Розроблено та рекомендовано для практичних досліджень математичну модель електричного гальмування, необхідну для оцінки рівня ефективності й доцільності застосування відповідної структури в конкретних умовах гальмування електрифікованого двохосьового транспортного засобу. Підтверджена шляхом моделювання ефективність пропонуємого варіанту розбудови структури тягового електропривода аналізуємого вида електропотяга.Бібл. 7, рис. 2

Purpose. When locomotives move in curved sections of the railway track, horizontal forces arise, which lead to pressing the ridge of the wheel pair to the railway track. The article is aimed to develop a method for determining the frame force acting on the bogie from the side of body of the locomotive section using the current methodology of calculating the lateral force. It is also aimed to determine the basic parameters that influence the value of the frame force. It is necessary to construct the dependencies of the frame force on the travel time of electric locomotive in the corresponding curve changing these parameters. Methodology. As is known, the electric locomotive is a multimass mechanical system. We will assume that this system consists of seven bodies: a body, two frames of carriages and four wheel sets. To determine the lateral force acting on the rail from the wheelset one need to solve differential equations of motion of locomotive bogie in curves of small radius. Using the equations of kinetostatics for wheelset one should come to determining the frame force acting on the car bogie from the side of body of the locomotive section. The nominal geometric and mass parameters of parts and components of electric locomotive are taken in the calculations. The curve radius, the length of transition curve, the length of circular curve, the longitudinal slope of railway track and other parameters are fixed values. Findings. There were obtained calculated values of the frame force of electric locomotive VL80 acting on the bogie from the side of body of the locomotive section. Based on the obtained results there were built the dependencies of frame force on the travel time of electric locomotive on the corresponding curve when changing the speed and corresponding elevation of the outer rail. Originality. On the basis of the existing methodology for calculating the lateral force it was developed the method for determining the frame force acting on the car bogie from the side of body of the locomotive section. Practical value. Improving the method for determining the frame force improves the accuracy of calculations when analyzing the traffic safety and when conducting the forensic rail-transport examinations., Цель. При движении локомотивов на кривых участках железнодорожного пути возникают поперечные горизонтальные силы, которые приводят к прижатию гребня колесной пары к головке рельса. Используя существующую методику расчета боковой силы, необходимо разработать метод определения рамной силы, действующей на тележку со стороны кузова секции локомотива. Также нужно установить основные параметры, которые влияют на величину рамной силы. Изменяя эти параметры, построить зависимости рамной силы от времени движения электровоза по соответствующей кривой. Методика. Представим электровоз как многомассовую механическую систему из семи тел: кузова, двух рам тележек и четырех колесных пар. Для определения боковой силы, которая действует от колесной пары на рельс, нужно решить дифференциальные уравнения движения локомотивной тележки по кривым малого радиуса. С помощью уравнений кинетостатики для колесной пары тележки перейти к определению рамной силы, действующей на тележку со стороны кузова секции локомотива. В расчетах принимаются номинальные геометрические и массовые параметры узлов и деталей электровоза. Радиус кривой, длина переходной кривой, длина круговой кривой, продольный уклон рельсового пути и другие параметры принимаются постоянными величинами. Результаты. Получены расчетные значения величины рамной силы электровоза ВЛ80, которая действует на тележку со стороны кузова секции локомотива. На основе этих данных были построены зависимости рамной силы от времени движения электровоза по соответствующей кривой при изменении скорости движения и соответствующем повышении внешней рельсовой нити. Научная новизна. На основе существующей методики расчета боковой силы разработан метод определения рамной силы, действующей на тележку со стороны кузова секции локомотива. Практическая значимость. Совершенствование метода определения рамной силы повышает точность расчетов при анализе безопасности движения и при проведении судебных железнодорожно-транспортных экспертиз., Мета. При русі локомотивів на кривих ділянках залізничної колії виникають поперечні горизонтальні сили, які призводять до притиснення гребеня колісної пари до головки рейки. Використовуючи існуючу методику розрахунку бокової сили, необхідно розробити метод визначення рамної сили, що діє на візок зі сторони кузова секції локомотива. Також потрібно встановити основні параметри, які мають вплив на величину рамної сили. Змінюючи ці параметри, побудувати залежності сили від часу руху електровоза по відповідній кривій. Методика. Представимо електровоз як багатомасову механічну систему з семи тіл: кузова, двох рам візків та чотирьох колісних пар. Для визначення бокової сили, яка діє від колісної пари на рейку, потрібно вирішити диференціальні рівняння руху локомотивного візка по кривим малого радіуса. За допомогою рівнянь кінетостатики для колісної пари візка перейти до визначення рамної сили, яка діє на візок зі сторони кузова секції локомотива. У розрахунках приймаються номінальні геометричні та масові параметри вузлів і деталей електровоза. Радіус кривої, довжина перехідної кривої, довжина кругової кривої, поздовжній ухил рейкової колії та інші параметри приймаються сталими величинами. Результати. Отримані розрахункові значення величини рамної сили електровоза ВЛ80, яка діє на візок зі сторони кузова секції локомотива. На основі отриманих результатів були побудовані залежності рамної сили від часу руху електровоза по відповідній кривій при зміні швидкості руху та відповідному підвищенні зовнішньої рейкової нитки. Наукова новизна. На основі існуючої методики розрахунку бокової сили розроблений метод визначення рамної сили, яка діє на візок зі сторони кузова секції локомотива. Практична значимість. Удосконалення методу визначення рамної сили підвищує точність розрахунків при аналізі безпеки руху та при проведенні судових залізнично-транспортних експертиз.

Мета. На залізницях України експлуатуються локомотиви, які як морально, так і фізично застарілі. Тому для забезпечення конкурентоспроможності залізничних перевезень необхідно оновлювати локомотивний парк і, в першу чергу, парк електровозів, оскільки електрифіковані залізниці забезпечують переважну частину пасажирських та вантажних перевезень. В зв’язку з цим особливу актуальність набувають задачі визначення оптимальних параметрів номінального режиму електрорухомого складу. Метою роботи є розгляд особливостей розв’язання зазначених задач стосовно електровозів. Методика. Якщо допустити, що граничні значення сили тяги електровоза визначаються за умовами зчеплення колеса з рейкою, то потужність номінального режиму можна представити як добуток номінальної швидкості руху, розрахункового коефіцієнта зчеплення, маси состава поїзда та коефіцієнтів, які являють собою відношення розрахункової (пускової) сили тяги до сили тяги номінального режиму та відношення маси локомотива до маси состава. Оскільки маса состава є величиною не постійною, то у реальних умовах завжди існує надлишкова потужність локомотивного парку, необхідного для освоєння заданого об’єму перевезень. Зниження надлишкової потужності парку можна отримати за рахунок введення в експлуатацію локомотивів різної потужності, призначених для водіння поїздів різної маси, при цьому зростає повнота використання потужності, але виникають труднощі підбору локомотивів для поїздів у експлуатації. В роботі наведено методику розрахунку оптимальних значень потужності, швидкості та сили тяги номінального режиму. Приведено математичні моделі взаємозв’язку кратності тяги, надлишкової потужності й потужності тягового модуля. Результати. Доведено, що потужність тягового модуля, сумарна потрібна потужність парку й надлишок цієї потужності в абсолютних одиницях пропорційні швидкості номінального режиму. Для зниження сумарної потужності парку при виборі оптимальної потужності номінального режиму тягового модуля слід прийняти в розрахунок швидкість номінального режиму, визначену за умови мінімізації витрати електроенергії на тягу, тобто найменше значення, що забезпечує можливість реалізації заданої ходової швидкості руху й необхідного для умов експлуатації рівня резервування потужності. Наукова новизна. Унікальність роботи полягає у розробці уніфікованого алгоритму визначення оптимальних значень параметрів номінального режиму пасажирських, вантажних та вантажопасажирських електровозів. Практична значимість. Авторами визначена мінімізація витрат при виготовленні, придбанні та утриманні електровозів, параметри номінального режиму яких розраховані згідно наведеної методики., Цель. На железных дорогах Украины эксплуатируются локомотивы, которые как морально, так и физически устарели. Поэтому для обеспечения конкурентоспособности железнодорожных перевозок необходимо обновлять локомотивный парк и, в первую очередь, парк электровозов, поскольку электрифицированные железные дороги обеспечивают преобладающую часть пассажирских и грузовых перевозок. В связи с этим особую актуальность приобретают задачи определения оптимальных параметров номинального режима электроподвижного состава. Целью работы является рассмотрение особенностей решения указанных задач относительно электровозов. Методика. Если допустить, что предельные значения силы тяги электровоза определяются по условиям сцепления колеса с рельсом, то мощность номинального режима можно представить, как произведение номинальной скорости движения, расчетного коэффициента сцепления, массы состава поезда и коэффициентов, которые представляют собой отношение расчетной (пусковой) силы тяги к силе тяги номинального режима и отношение массы локомотива к массе состава. Поскольку масса состава является величиной не постоянной, то в реальных условиях всегда существует избыточная мощность локомотивного парка, необходимого для освоения заданного объема перевозок. Снижение избыточной мощности парка можно получить за счет введения в эксплуатацию локомотивов разной мощности, предназначенных для вождения поездов разной массы, при этом возрастает полнота использования мощности, но возникают трудности подбора локомотивов для поездов в эксплуатации. В работе приведена методика расчета оптимальных значений мощности, скорости и силы тяги номинального режима. Приведены математические модели взаимосвязи кратности тяги, избыточной мощности и мощности тягового модуля. Результаты. Доказано, что мощность тягового модуля, суммарная потребная мощность парка и излишек этой мощности в абсолютных единицах пропорциональны скорости номинального режима. Для снижения суммарной мощности парка при выборе оптимальной мощности номинального режима тягового модуля нужно принять в расчет скорость номинального режима, определенную из условий минимизации расхода электроэнергии на тягу, то есть наименьшее значение, которое обеспечивает возможность реализации заданной ходовой скорости движения и необходимого для условий эксплуатации уровня резервирования мощности. Научная новизна. Уникальность работы состоит в разработке унифицированного алгоритма определения оптимальных значений параметров номинального режима пассажирских, грузовых и грузопассажирских электровозов. Практическая значимость. Авторами определена минимизация расходов при изготовлении, приобретении и содержании электровозов, параметры номинального режима которых рассчитаны согласно приведенной методике., Purpose.The railways of Ukraine have been operated the locomotives, which are both morally and physically obsolete. Therefore, to ensure the competitiveness of rail transport it is necessary to update the locomotive fleet, and first of all the fleet of electric locomotives, because electrified railways provide the greater part of passenger and freight traffic. In this connection it is of special importance to determine the optimum parameters of the nominal mode of electric rolling stock. The purpose of the work is to examine the features of solution of these problems with respect to electric locomotives. Methodology. Assuming that the limit values of traction force are determined by the conditions of wheel-rail grip, then the power of the nominal mode can be represented as the product of rated speed, estimated friction coefficient, train weight and the coefficients that represent the ratio of the estimated (starting) value of traction force to value of traction force the nominal mode and the ratio of the mass of the locomotive to the train weight. Since the mass of the train is not a constant value, there is always a surplus power of the locomotive fleet required for the mastering of a predetermined volume of transportations. Reduced overcapacity of the locomotive fleet can be achieved by introduction of the locomotives of different power, designed for driving trains of different weight that will result in increased completeness of the power use but also in difficulty in selecting of locomotives for trains in operation. The paper shows the method of calculating the optimum values of power, speed and traction force of the nominal mode. It presents the mathematical model of the relationship of traction rate, excessive capacity and power of the traction unit. Findings.It is proved that the power of the traction unit, the total fleet power requirement and the excess of power in absolute units are proportional to the speed of the nominal mode. To reduce the total power of the fleet when selecting the optimum power of the traction unit it is necessary to take into consideration the speed of the nominal mode, defined by the condition of minimization of power consumption for traction, i.e. the smallest value that enables the implementation of the given running speed and the powerredundancy level required for operation. Originality. It consists in the development of a unified algorithm for determining the optimal parameter values of the nominal mode of passenger, freight and freight-passenger electric locomotives. Practical value. The authors determined the minimization costs during production, acquisition and maintenance of electric locomotives, whose nominal mode parameters are designed according to the above procedure.

В статті розглянуті питання пошуку напрямків підвищення ефективності процесу функціонування тягових електроприводів з імпульсними системами регулювання напруги живлення тягових електродвигунів постійного струму в режимах гальмування двохосьових електровозів із мінімізацією проковзування коліс електровозу з рейками. Запропоновано багатофункціональний алгоритм роботи системи електричного гальмування, що ефективно діє до нульової швидкості електровозу з максимальним використанням гальмових властивостей тягового електропривода. Розроблено та рекомендовано для практичних досліджень математичну модель електричного гальмування, необхідну для оцінки рівня ефективності й доцільності застосування відповідної структури в конкретних умовах гальмування електрифікованого двохосьового транспортного засобу. Підтверджена шляхом моделювання ефективність пропонуємого варіанту розбудови структури тягового електропривода аналізуємого вида електропотяга. In the article the questions of increase of efficiency of work of hauling electric drives are considered with the impulsive systems of adjusting of tension of hauling electric engines of direct-current in the modes braking of electric locomotives with two axes during minimization of slipping of wheels of electric locomotive with rails. The algorithm of work of the system of the electric braking is offered, that effectively functions to a zero speed of electric locomotive with the maximal use of brake properties of hauling electric drive. It is worked out and recommended for practical researches mathematical model of the electric braking, necessary for the estimation of level of efficiency and expediency of application of corresponding structure in the concrete terms of braking of the electrified transport vehicle. Efficiency of the offered variant of development of structure of hauling electric drive is confirmed by a design. В статье рассмотренны вопросы поиска направлений повышения эффективности процесса функционирования тяговых электроприводов с импульсными системами регулирования напряжения питания тяговых электродвигателей постоянного тока в режимах торможения двухосных электровозов с минимизацией проскальзывания колес электровоза с рельсами. Предложен многофункциональный алгоритм работы системы электрического торможения, который эффективно функционирует до нулевой скорости электровоза с максимальным использованием тормозных свойств тягового электропривода. Разработано и рекомендовано для практических исследований математическую модель электрического торможения, необходимую для оценки уровня эффективности и целесообразности применения соответствующей структуры в конкретных условиях торможения электрифицированного двухосного транспортного средства. Подтверждена путем моделирования эффективность предложенного варианта развития структуры тягового электропривода анализируемого вида электропоезда.

В статті розроблено методику оптимізації режимів роботи мотор-вентилятора тягового асинхронного двигуна електровозу, що рухається ділянкою колії, яка основана на вирішенні задачі умовної мінімізації за критерієм економічної ефективності системи охолодження методом Вейля за узагальненим золотим перетином. The article describes a technique for optimizing the operating modes of the motor-fan of a traction asynchronous electric locomotive engine that moves along a section of the track based on solving the problem of conditional minimization by the criterion of the economic efficiency of the cooling system by the Weyl method over the generalized golden section.

The necessity of electric energy quality evaluation, consumed by electric rolling stock (ERS) in traction mode and generated in recuperative braking mode, is not discussed. If this task for the traction mode is solved sufficiently, then for the recuperative braking mode of DC ERS such investigations are unknown. I the paper the quality indices of recuperated electric energy are represented by the voltage deviation, the voltage oscillation, and also the voltage impulse and temporary overvoltage. The numerical evaluation of these indices is done and shown for recuperated (and further inverted) energy , which was generated by electric locomotives VL11M6 in the sections of Prydniprovsk railway. It is determined that the real values of all mentioned indices of quality are step outside the limits of admissible quantity. The quality of inverted electric energy is investigated for the section Volovets – Batiovo of Lviv railway at the moment of electric locomotive VL11M operation. Inverting was done on railway substation Volovets. It is established that the voltage after inverting almost sinusoidal (although has non-paired harmonics) and current which is unclean considerably, integral indicator THDI in 3,6 times increases the accepted value, that is 5 %. As to the research results, the conclusion is the recuperated electric energy is the energy of low quality., Необходимость оценки качества электроэнергии, как потребляемой электроподвижным составом (ЭПС) в режиме тяги, так и генерируемой в рекуперативном торможении, не дискутируется. И если эта задача для тяговых режимов решена вполне достаточно, то в режимах рекуперации ЭПС постоянного тока такие исследования неизвестны. В работе в качестве показателей качества рекуперированной электроэнергии введены и используются такие критерии как отклонение и колебание напряжения, а также импульс напряжения и временное перенапряжение. Выполнена и приведена численная оценка этих показателей рекуперированной энергии (и дальше не инвертированной) электровозами ВЛ11М6 при их ведении поездов на действующих участках Приднепровской железной дороги. Установлено, что фактические значения всех указанных показателей качества выходят за пределы гранично допустимых величин. Качество инвертированной электроэнергии исследовано для действующего участка Воловец-Батево Львовской железной дороги при движении по ней электровозов ВЛ11М; инвертирование осуществлялось на тяговой подстанции Воловец. Установлено, что напряжение после инвертирования почти синусоидальное (хотя и содержит нечетные гармоники), а ток искаженный существенно, интегральный его показатель THDI в 3,6 раз превышает допустимое значение, что составляет 5%. По результатам исследований делается вывод, что рекуперированная электроэнергия является энергией низкого качества., Необхідність оцінки якості електроенергії, як споживаної електрорухомим складом (ЕРС) в режимі тяги, так і генерованої при рекуперативному гальмуванні, не дискутується. І якщо ця задача для тягових режимів розв’язана цілком достатньо, то в режимах рекуперації ЕРС постійного струму такі дослідження невідомі. В роботі в якості показників якості рекуперованої електроенергії уведені і використані такі критерії як відхилення і коливання напруги, а також імпульс напруги і тимчасова перенапруга. Виконано і приведено чисельну оцінку цих показників енергії рекуперованої (і далі не інвертованої) електровозами ВЛ11М6 при їх веденні поїздів на діючих ділянках Придніпровської залізниці. Встановлено, що фактичні значення усіх зазначених показників якості виходять за межі гранично допустимих величин. Якість інвертованої електроенергії досліджено для діючої ділянки Воловець-Батьово Львівської залізниці при русі по ній електровозів ВЛ11М; інвертування здійснювалось на тяговій підстанції Воловець. Встановлено, що напруга після інвертування майже синусоїдна (хоча і містить непарні гармоніки), а струм спотворений суттєво, інтегральний його показник THDI у 3,6 разів перевищує допустиме значення, що складає 5%. За результатами досліджень робиться висновок, що рекуперована електроенергія являється енергією низької якості.

Впровадження в Україні швидкісного руху поїздів з підвищеним їх рухом до 200 км/год вимагає застосування більш потужних, ніж при звичайному русі, видів електрорухомого складу змінного струму, зокрема електровозів. А більш потужні електровози, як відомо, являються і більш потужними генераторами реактивної потужності, транзит якої в системі електричної тяги являється однією із проблем, яку до цього часу не вдалось розв’язати. Тому проектування нових швидкісних ділянок чи перехід існуючих із системи постійного струму на змінний повинні здійснюватись з урахуванням генерування і транзиту в системі електротяги реактивної потужності. Навіть до цього часу в електротехніці існує проблема оцінки реактивної потужності та енергетичних показників нелінійних, тим більше нестаціонарних, споживачів електроенергії. Тому перевагу віддають тій теорії, яка, по-перше, відображає максимум інформації про енергетичний процес і, по-друге, дозволяє оперувати з миттєвими характеристиками системи. В роботі встановлено, що існує певний зв’язок між ВАХ і спектральним складом кіл з несинусоїдними напругою та струмом в колі двополюсника. За результатами досліджень виконано чисельний аналіз зазначеного зв’язку для швидкісного електровоза ДС 3М, Внедрения в Украине скоростного движения поездов с повышенным их движением до 200 км/ч требует применения более мощных, чем при обычном движении, видов электроподвижного состава переменного тока, в частности электровозов. А более мощные электровозы, как известно, являются и более мощными генераторами реактивной мощности, транзит которой в системе электрической тяги является одной из проблем, которую до сих пор не удалось решить. Поэтому проектирование новых скоростных участков или переход существующих из системы постоянного тока в переменный должны осуществляться с учетом генерирования и транзита в системе электротяги реактивной мощности. До сих пор в электротехнике существует проблема оценки реактивной мощности и энергетических показателей нелинейных, тем более нестационарных, потребителей электроэнергии. Поэтому предпочтение отдают той теории, которая, во-первых, отражает максимум информации об энергетическом процесс и, во-вторых, позволяет оперировать с мгновенными характеристиками системы. В работе установлено, что существует определенная связь между ВАХ и спектральным составом кругов с несинусоидальных напряжением и током в цепи двухполюсника. По результатам исследований выполнен численный анализ указанного связи для скоростного электровоза ДС 3М, The introduction in Ukraine of high-speed trains with increased of their traffic up to 200 km/h requires the more powerful than the normal movement of types of alternating current electric rolling stock, in particular, electric locomotives. It is known that the more powerful electric locomotives are the more powerful generators of reactive power, in which the transit system of AC electric traction is one of the problems that are still not resolved. Therefore the design of new special stages or the transition of the existing ones from the DC system to AC should be done taken into account the generation and transit in system of the electric drive train of the reactive power. Even to this day there is a problem in electrical engineering of reactive power estimation and energy performance of the non-linear, or even the more unsteady, consumers. Therefore, preference is given to the theory, which, firstly, reflects the maximum information about the energy process and, secondly, allows to operate with the instant system characteristics. The paper found that there is some connection between CVC and spectral composition circles with non-sinusoidal voltage and current in the two-terminal circuit. According to the research the numerical analysis of the specified connection is performed for high-speed electric locomotive DS 3M

Purpose. Development and substantiation of a new method of structural identification of electrical devices of electric traction systems for both DC and AC current. Methodology. To solve this problem the following methods are used: the methods and techniques of the linear electrical engineering, in particular, the Laplace operator method; the numerical method for solving the integral equation, which is based on the representation of the Wiener-Hopf linear equations system (this allows forming the solutions of the problem in a mathematical form of the correlation and weight functions); the factorization method, which provides certain partition of the correlation functions of the stochastic processes. Findings. It was developed the method of weight function of the electrical devices identification, which can be fully used in the systems of electric traction. As the use example of the developed method it was considered a feeder section of DC electric traction with the single power supply. On this section move two electric locomotives of the type DE 1, they have been identified by the weighting functions. The required currents and voltages of electric locomotives are also formulated in the electric traction network in probabilistic and statistical form, that is, the functions of mathematical expectation and the correlation functions are determined. At this, it is taken into account that the correlation function of the sum of random functions is equal to the sum of the correlation functions of additives, and the correlation function of the integral of a random function is defined as the double integral of the correlation function of the output of a random function. Originality. Firstly, originality consists of the adaption of the developed method of structural identification for the devices of electric traction system. Secondly, it lies in the proper development of the new method of weight function. And finally, it lies in the solution of the Wiener-Hopf equation using the correlation method of factorization. Practical value. The developed method and the technique that is based on it, allow predicting electric traction loadings of the traction network, as well as the other devices of the traction energy systems and the electric motive power in the different modes of operation and, in particular, during the high-speed train traffic. The method takes into account the load influence (and its mode of operation) of the adjacent feeder zones on the electromagnetic processes in the studied intersubstation area. Thus, it is important that the required voltages and currents are considered as the random functions., Цель. Разработка и обоснование нового метода структурной идентификации электротехнических устройств систем электрической тяги как постоянного, так и переменного токов. Методика. Для решения поставленной задачи используются: методы и методики линейной электротехники, в частности, операторный метод по Лапласу; численный метод решения интегрального уравнения, который базируется на представлении уравнения Винера-Хопфа системой линейных уравнений, что позволяет формировать решения поставленной задачи в математическом виде корреляционной и весовой функций; метод факторизации, который предусматривает определенное разбиение корреляционных функций случайных процессов. Результаты. Разработан метод весовой функции идентификации электротехнических устройств, который в полной мере может использоваться в системах электрической тяги. В качестве примера применения разработанного метода рассмотрен фидерный участок электрической тяги постоянного тока с односторонним питанием, по которому двигается два электровоза типа ДЭ 1, которые и были идентифицированы весовыми функциями. Искомые токи и напряжения электровозов и тяговой сети сформулированы в вероятностно-статистическом виде, то есть, определены функции математического ожидания и корреляционных функций. При этом учтено, что корреляционная функция суммы случайных функций равна сумме корреляционных функций слагаемых, а корреляционная функция от интеграла случайной функции определяется как двойной интеграл от корреляционной функции выходной случайной функции. Научная новизна. Заключается, во-первых, в адаптации разработанного метода структурной идентификации к устройствам систем электрической тяги. Во-вторых, собственно в разработке нового метода весовой функции. И, наконец, в решении уравнения Винера-Хопфа корреляционным методом факторизации. Практическая значимость. Разработанный метод и методика, которая на нем базируется, позволяют прогнозировать электротяговые нагрузки тяговой сети, а также других устройств систем тягового электроснабжения и электроподвижного состава в разных режимах их работы и, в частности, при скоростном движении поездов. Метод позволяет учитывать влияние нагрузки (и её режим работы) соседних фидерных зон на электромагнитные процессы в исследуемой межподстанционной зоне. При этом важно то, что искомые напряжения и токи рассматриваются как случайные функции., Мета. Розробка та обґрунтування нового методу структурної ідентифікації електротехнічних пристроїв систем електричної тяги як постійного, так і змінного струмів. Методика. Для розв’язання поставленої задачі використовуються: методи і методики лінійної електротехніки, зокрема, операторний метод за Лапласом; чисельний метод розв’язання інтегрального рівняння, що базується на представленні рівняння Вінера-Хопфа системою лінійних рівнянь, що дозволяє формувати розв’язання поставленої задачі в математичному вигляді кореляційної і вагової функцій; метод факторизації, що передбачає певне розбивання кореляційних функцій випадкових процесів. Результати. Розроблено метод вагової функції ідентифікації електротехнічних пристроїв, який у повній мірі може використовуватись у системах електричної тяги. В якості прикладу застосування розробленого методу розглянуто фідерну ділянку електричної тяги постійного струму з одностороннім живленням, по якій рухаються два електровози типу ДЕ 1, які й були ідентифіковані ваговими функціями. Шукані струми і напруги електровозів та тягової мережі сформульовано в імовірнісно-статистичному вигляді, тобто, визначені функції математичного сподівання та кореляційних функцій. При цьому враховано, що кореляційна функція суми випадкових функцій дорівнює сумі кореляційних функцій доданків, а кореляційна функція від інтегралу випадкової функції визначається як подвійний інтеграл від кореляційної функції вихідної випадкової функції. Наукова новизна. Полягає, по-перше, в адаптації розробленого методу структурної ідентифікації до пристроїв систем електричної тяги. По-друге, власне в розробці нового методу вагової функції. І, нарешті, в розв’язанні рівняння Вінера-Хопфа кореляційним методом факторизації. Практична значимість. Запропонований метод і методика, що на ньому базується, дозволяють прогнозувати електротягові навантаження тягової мережі, а також інших пристроїв систем тягового лектропостачання та електрорухомого складу в різних режимах їх роботи і, зокрема, при швидкісному русі поїздів. Метод дозволяє враховувати вплив навантаження (і його режим роботи) сусідніх фідерних зон на електромагнітні процеси в досліджуваній міжпідстанційній зоні. При цьому важливо те, що шукані напруги і струми розглядаються як випадкові функції.

Study of emergency short circuit in the system of electronic electric traction and DC relevant today. For this regime is characterized by a leak overcurrents and therefore it is very dangerous for such a powerful system. The aim of the work is the determination of the conditions and mechanism of occurrence of the generator current, and as a consequence of the development of the means of reducing their impact on the flow of accidention process. It is Important to assess the value and duration of the generator of the currents in a variety of modes of electric rolling stock permanent strength of the current. This especially concerns the mode of the weakening of the field, because in shunting branches of the field there is an inductive element. This element is able to accumulate a large amount of electromagnetic energy. During the transition process of this energy is released through the point of a short circuit. This increases the heating elements of the contact network. Study of the short circuit in traction network in the presence of electric locomotives on the feeder zone was performed mathematical modeling. For this scheme was set up replacement of the system and for it is written system of equations of the electromagnetic with standing. The simulation results have shown that in the case of a train when attenuation of excitation of the amount of electricity and heat, which flow through the point of the short-circuit not only heats the contact wire, but may even cause it to mechanical destruction. To prevent this, it is necessary to reduce the influence of inductive element shunting branches. For realization of this equipment offered to the use of barrier diode in this branch. This tool allows you to reduce to the duration and the maximum value of the generator current, which allocates the electric locomotive of direct current. Thus, the reduced damage the contact network., Исследование аварийных режимов короткого замыкания в системе электрической тяги постоянного тока и сегодня актуально. Для этого режима характерно протекание сверхтоков и поэтому он является очень опасным для такой мощной системы. Целью работы является определение условий и механизма возникновения генераторных токов и как следствие разработка средств уменьшения их влияния на протекание аварийного процесса. Важно оценить значение и продолжительность генераторных токов в различных режимах ведения электроподвижного состава постоянного тока. Особенно это касается режимов ослабления поля, поскольку в шунтирующей ветви обмотки возбуждения присутствует индуктивный элемент. Этот элемент способен накапливать большое количество электромагнитной энергии. Во время переходного процесса эта энергия высвобождается через точку короткого замыкания. При этом увеличивается нагрев элементов контактной сети. Исследование короткого замыкания в тяговой сети при наличии электровозов на фидерной зоне было выполнено математическим моделированием. Для этого была создана схема замещения рассматриваемой системы и для нее записана система уравнений электромагнитного состояния. Результаты моделирования показали, что в случае ведения поезда при ослаблении возбуждения количество электричества и теплоты, которые протекают через точку короткого замыкания, не только нагревает контактный провод, но может даже вызвать его механическое разрушение. Чтобы не допустить этого, необходимо уменьшить влияние индуктивного элемента шунтирующей ветви. Для реализации этого средства предложено использовать запирающий диод в этой ветви. Это средство позволяет уменьшить продолжительность и максимальное значение генераторного тока, который выделяет электровоз постоянного тока. Таким образом, уменьшаются повреждения контактной сети., Дослідження аварійних режимів короткого замикання в системі електричної тяги постійного струму і до сьогодні є актуальною задачею. Цей режим супроводжується протіканням надструмів і є надзвичайно небезпечним в такій потужній системі. Метою роботи є виявлення умов та механізму виникнення генераторних струмів і відповідно розробка заходів щодо зменшення їх впливу на протікання цього аварійного режиму. Дуже важливо оцінити величину і тривалість генераторних струмів в усіх режимах ведення електрорухомого складу постійного струму. Особливо це стосується режимів ослаблення поля, оскільки в шунтуючій вітці обмотки збудження присутній індуктивний елемент який накопичує велику кількість електромагнітної енергії. Під час перехідного процесу ця енергія вивільняється через точку короткого замикання. При цьому збільшується нагрів елементів контактної мережі. Дослідження короткого замикання в тяговій мережі при наявності електровозів на фідерній зоні було виконано шляхом математичного моделювання. Для цього було створено схему заміщення розглядуваної системи і для неї записано систему рівнянь електромагнітного стану. За результатами моделювання було встановлено, що у випадку ведення поїзда при послабленому збуджені кількість електрики і теплоти, що протікає через точку короткого замикання, не просто спричинить нагрів контактного проводу, а викличе його механічне руйнування. Для уникнення такого негативного явища необхідно зменшити вплив індуктивного елементу шунтуючої вітки. Для вирішення цієї проблеми автором запропоновано використання запираючого діода в цій вітці. Використання такого заходу дозволяє значно зменшити тривалість і максимальне значення генераторного струму що виділяє електровоз постійного струму. Отже зменшуються пошкодження елементів контактної мережі.

Descriptions of electric locomotives of Vl10 and Vl11m are in-process analyzed, which are exploited on the Lvov ferrous road. The estimation of charts of forming of trains is given with these electric locomotives in a head and tail of train on the mountain pass of Carpathians depending on his weight. The prospect of replace-ment of old electric locomotives modern Russian mobile composition of the third generation is considered 2ǭǹ6 and 2ǭǹ10. A remark to co-operation of electric locomotives is resulted 2ǭǹ6 and 2ǭǹ10 with a contact network on the area of Lions – Mukachevo – Chop during operating tests on the Lvov ferrous road. Formed recommen dation in relation to the removal of failings during exploitation of new pantographs and power chart of electric locomotives on flat and mountain areas in the modes of traction and braking., В работе проанализированы характеристики электровозов ВЛ10 и ВЛ11м, которые эксплуатируются на Львовской железной дороге. Дана оценка схем формирования поездов с этими электровозами в голове и хвосте поезда на Карпатском перевале в зависимости от его веса. Рассмотрена перспектива замены старых электровозов современным российским подвижным составом третьего поколения 2ЕС6 и 2ЕС10. Приведено замечание к взаимодействию электровозов 2ЕС6 и 2ЕС10 с контактной сетью на участке Львов – Мукачево – Чоп во время эксплуатационных испытаний на Львовской железной дороге. Сформированы рекомендации относительно устранения недостатков при эксплуатации новых токоприемников и силовой схемы электровозов на равнинных и горных участках в режиме тяги и рекуперативного торможения., У роботі проаналізовано характеристики електровозів ВЛ10 та ВЛ11м, які експлуатуються на Львівській залізниці. Дана оцінка схем формування поїздів з цими електровозами в голові та хвості поїзда на Карпатському перевалі в залежності від його ваги. Розглянуто перспективу заміни старих електровозів сучасним російським рухомим складом третього покоління 2ЕС6 та 2ЕС10. Наведено зауваження до взаємодії електровозів 2ЕС6 та 2ЕС10 з контактною мережею на ділянці Львів – Мукачево – Чоп під час експлуатаційних випробовувань на Львівській залізниці. Сформовано рекомендації щодо усунення недоліків при експлуатації нових струмоприймачів та силової схеми електровозів на рівнинних та гірських ділянках у режимі тяги та рекуперативного гальмування.

The paper presents an analysis of mathematical models of AC systems, which are gradually connected to traction network elements of the "traction substation - a device cross-compensation - Power train - electric DC3" and the inclusion of a power transformer at idle, depending on the feeder voltage and the distance from the electric substation. Numerical calculations and analysis of transformer magnetizing current, voltage and current in the electricity system., В статье приведен анализ математических моделей систем переменного тока, в которые постепенно подключаются элементы тяговой сети "тяговая подстанция - устройство поперечной компенсации - тяговая сеть - электровоз ДС3" и включение силового трансформатора в режиме холостого хода, в зависимости от фидерного напряжения и расстояния электровоза от тяговой подстанции. Выполнены численные расчеты и анализ тока намагничивания трансформатора, напряжения и токов в системе электроснабжения., В статті приведено аналіз математичних моделей систем змінного струму,в які поступово підключаються елементи тягової мережі, «тягова підстанція – пристрій поперечної компенсації – тягова мережа – електровоз ДС3» та вмикання силового трансформатора в режимі холостого ходу, в залежності від фідерної напруги та відстані електровоза від тягової підстанції. Виконані чисельні розрахунки та аналіз струму намагнічування трансформатора, напруги та струмів в системі електропостачання.

The article deals with ways of modeling static converters using the methods of simulation in MatLab and the classical methods of mathematical modeling. Created a simulation model of traction transmission of long-term multi-system locomotives for the investigation of steady-state and transient operating conditions., В статье рассмотрены способы моделирования статических преобразователей с помощью методов имитационного моделирования в среде MatLab и классических методов математического моделирования. Создана имитационная модель тяговой передачи перспективного многосистемного электровоза для исследования стационарных и переходных режимов работы., У статті розглянуто способи моделювання статичних перетворювачів за допомогою методів імітаційного моделювання в середовищі MatLab та класичних методів математичного моделювання. Створено імітаційну модель тягової передачі перспективного багатосистемного електровозу для дослідження стаціонарних і перехідних режимів роботи.

Purpose. To define the characteristics of numerical calculations of mathematical model with one or more cyclic current voltage characteristics (CVC). This is an urgent problem, since any electric traction system device and electrified track in general, like non-linear passive or active two-terminal network in the present operating mode is described by current-voltage characteristic (CVC), which is based on the given input voltage and input current. Me-thodology. The electromagnetic process calculation in the power circuits of traction electric energy supply is the probabilistic task with solving nonlinear stochastic differential equations requiring for the development of special methods. Given the calculation difficulty, it is reasonable to perform them either by real CVC graph bypass or initially by applying its equivalent replacement with, for example, an ellipse. Findings. Numerical calculations of the mathematical model with one or more cyclic CVC can be performed by “real” CVC bypass or by "idealization" i. e. approximate replacement of real cyclic CVC. Originality. This paper presents the dynamic CVC of the DS3 and 2ES5K electric locomotives at different currents of electric locomotives. Practical value. Cyclic CVC normally and definitely can be applied in the system of electromagnetic state equations while transient state calculating in the traction system. Therefore while calculating the experimentally obtained CVC for the most “difficult and complex” (or/and the “easiest”) mode is applied., Цель. Определить особенности численных расчетов математической модели с одним или несколькими циклическими вольт-амперных характеристик (ВАХ). Это актуально, так как любое устройство системы электрической тяги, да и вообще электрифицированного участка, как нелинейный пассивный или активный двухполюсник, однозначно в данном режиме его работы описывается (характеризуется) вольт-амперной характеристикой (ВАХ), построенной по данным входных напряжений и тока. Методика. Задача расчета электромагнитных процессов в силовых цепях тягового электроснабжения является вероятностной задачей с решением нелинейных стохастических дифференциальных уравнений, потому нуждается в разработке специального метода. Учитывая сложность расчетов, их целесообразно осуществлять или с обходом графика реальной ВАХ, или прибегать сначала к ее эквивалентной приближенной замене, например, эллипсом. Результаты. Численные расчеты математической модели с одной или несколькими циклическими ВАХ осуществляют или обходом «реальной» ВАХ, или прибегают к «идеализации», то есть приближенной замене реальной циклической ВАХ. Научная новизна. В работе представлено динамические ВАХ электровозов соответственно ДС3 и 2ЕС5К при разных токах их нагрузки. Практическая значимость. Циклическая ВАХ может быть закономерно и однозначно использована в системе уравнений электромагнитного состояния при расчете переходных режимов в системе тяги для наиболее «тяжелого и сложного» (наиболее «легкого») режима., Мета. Визначити особливості чисельних розрахунків математичної моделі з однією чи декількома циклічними вольт-амперними характеристиками (ВАХ). Це є актуальним, бо будь-який пристрій системи електричної тяги та і взагалі електрифікованої ділянки, як нелінійний пасивний або активний двополюсник, однозначно в даному режимі його роботи описується (характеризується) ВАХ, побудованою за заданими вхідними напругою та струмом. Методика. Задача розрахунку електромагнітних процесів в силових колах тягового електропостачання є імовірнісною задачею з розв’язанням нелінійних стохастичних диференціальних рівнянь, тому потребує розробки спеціального метода. Враховуючи складність розрахунків, їх доцільно здійснювати або з обходом графіка реальної ВАХ, або удаватися спершу до її еквівалентної наближеної заміни, наприклад, еліпсом. Результати. Чисельні розрахунки математичної моделі з однією чи декількома циклічними ВАХ можливо здійснювати або обходом «реальної» ВАХ, або удатися до «ідеалізації», тобто наближеної заміни реальної циклічної ВАХ. Наукова новизна. В роботі представлено динамічні ВАХ електровозів відповідно ДС3 і 2ЕС5К при різних струмах їх навантаження. Практична значимість. Циклічна ВАХ може бути закономірно і однозначно використана в системі рівнянь електромагнітного стану при розрахунку перехідних режимів в системі тяги для найбільш «важкого та складного» (чи (та) найбільш «легкого») режиму.

Стаття є продовженням аналізу електричної схеми заміщення змінного струму «тягова підстанція − пристрій поперечної компенсації− тягова мережа − електровоз ДС 3» та впливу на силовий трансформатор, який знаходиться в режимі холостого ходу, в залежності від фідерної напруги та відстані електровоза від тягової підстанції. Виконано чисельні розрахунки та проаналізовано значення напруги та струмів у системі електропостачання., Статья является продолжением анализа электрической схемы замещения переменного тока «тяговая подстанция − устройство поперечной компенсации − тяговая сеть − электровоз ДС 3» и влияния на силовой трансформатор, который находится в режиме холостого хода, в зависимости от фидерного напряжения и расстояния электровоза от тяговой подстанции. Выполнены численные расчеты и проанализированы значения напряжения и токов в системе электроснабжения., The article is a continuation of analysis of the electric equivalent AC circuit «traction substation − device of transversal compensation − electric-traction network − electric locomotive DS 3» and the influence on a power transformer in the idle mode, depending on the feeder voltage and the distance of an electric locomotive from a traction substation. The numeral calculations are performed and the voltage and current values in the electric power supply system are analyzed.

The article is a continuation of analysis of mathematical models for AC systems, in which the elements of electric-traction network and switch-on of power transformer in an idling mode are gradually connected. The numerical calculations and analysis of current of transformer magnetization are executed., Статья является продолжением анализа математических моделей систем переменного тока, в которые постепенно подключаются элементы тяговой сети и включение силового трансформатора в режиме холостого хода. Выполнены численные расчеты и анализ тока намагничивания трансформатора., Стаття є продовженням аналізу математичних моделей систем змінного струму, в які поступово підключаються елементи тягової мережи та вмикання силового трансформатора в режимі холостого ходу. Виконано чисельні розрахунки та аналіз струму намагнічування трансформатора.

In the article the structured schemes of steady-state converter are offered for traction drive of promising multisystem electric locomotives with traction engines of direct current and their comparative analysis is conducted., В статье предложены структурные схемы статического преобразователя для тягового привода перспективных многосистемных электровозов с тяговыми двигателями постоянного тока и проведен их сравнительный анализ., У статті запропоновано структурні схеми статичного перетворювача для тягового приводу перспективних багатосистемних електровозів з тяговими двигунами постійного струму та проведено їх порівняльний аналіз.

The article briefly expounds the upgrading of а functional chart of automatic control system of recuperative braking for DC electric locomotives with power supply of excitation windings coming from a static activator., Кратко изложена модернизация функциональной схемы системы автоматического управления рекуперативным торможением для электровозов постоянного тока при питании обмоток возбуждения от статического возбудителя., Коротко викладено модернізацію функціональної схеми системи автоматичного керування рекуперативним гальмуванням для електровозів постійного струму у разі живлення обмоток збудження від статичного збуджувача.

The authors have performed the probability forecasting of parametrical reliability of wheelset axlebox frames of electric locomotives according to criterion of wear. The law of distribution of the frame diameter value D at an arbitrary value of the locomotive run l has been found. A probability forecast of axlebox frames failure in different types of electric locomotives has been performed for the run value of up to TR 3, that is Lk-L0. The calculations have been made for new frames, restored by surfacing and iron plating., Выполнено вероятностное прогнозирование параметрической надежности корпусов букс колесных пар электровозов по критерию износа. Найден закон распределения величины диаметра D корпуса при произвольном значении пробега l электровоза. Выполнено прогнозирование вероятности отказа корпусов букс разных типов электровозов за пробег до ТР 3, то есть Lk – L0. При этом расчеты выполнены для новых корпусов, восстановленных наплавкой и железнением., Виконано імовірнісне прогнозування параметричної надійності корпусів букс колісних пар електровозів за критерієм зносу. Знайдено закон розподілу величини діаметра D корпуса при будь-якому значенні пробігу l електровоза. Виконано прогнозування величини імовірності відмови корпусів букс різних типів електровозів за пробіг до ПР 3, тобто за Lk – L0. При цьому розрахунки виконано для нових корпусів, відновлених наплавкою і залізненням.