Purpose. The analysis of the existing studies showed that the increasing of energy efficiency of metro rolling stock becomes especially important and requires timely solutions. It is known that the implementation of regenerative braking systems on rolling stock will allow significantly solving this problem. It was proved that one of the key issues regarding the introduction of the above-mentioned systems is research on efficient use of electric energy of regenerative braking. The purpose of the work is to evaluate the amount of excessive electric power of regenerative braking under normal operation conditions of the rolling stock with regenerative braking systems for the analysis of the energy saving reserves. Methodology. Quantifiable values of electrical energy consumed for traction, returned to the contact line and dissipated in braking resistors (excessive energy) are determined using results of experimental studies of energy exchange processes under normal operating conditions of metro rolling stock with regenerative systems. Statistical methods of data processing were applied as well. Findings. Results of the studies analysis of metro rolling stock operation under specified conditions in Sviatoshinsko-Brovarskaia line of KP «Kyiv Metro system» stipulate the following: 1) introduction of regenerative braking systems into the rolling stock allows to return about 17.9-23.2% of electrical energy consumed for traction to the contact line; 2) there are reserves for improving of energy efficiency of rolling stock with regenerative systems at the level of 20.2–29.9 % of electrical energy consumed for traction. Originality. For the first time, it is proved that the most significant factor that influences the quantifiable values of the electrical energy regeneration is a track profile. It is suggested to use coefficients which indicate the amount and reserves of unused (excessive) electrical energy for quantitative evaluation. Studies on determination of the quantifiable values of electricity recovery for analysis of energy saving reserve showed prospects for further development. Practical value. The obtained qualified values of excessive electric energy of regenerative braking can be applicable to construction of new or upgrading of the existing metro rolling stock provided that energy efficient technical solution for the utilization, preservation and storage of such electrical energy is developed.

    Цель. По результатам анализа существующих исследований установлено, что в данное время проблема повышения энергоэффективности подвижного состава метрополитена становится особенно актуальной и требует своевременного решения. Известно, что внедрение систем рекуперативного торможения на подвижном составе позволит в значительной мере решить эту проблему. Обосновано, что одним из ключевых вопросов при внедрении вышеобозначенных систем остаются исследования по эффективности использования электроэнергии рекуперативного торможения. Цель работы – оценка количества избыточной электроэнергии рекуперативного торможения при штатных условиях эксплуатации подвижного состава с системами рекуперации для анализа резерва энергосбережения. Методика. Используя результаты экспериментальных исследований энергообменных процессов при штатных условиях эксплуатации подвижного состава метрополитена с системами рекуперации, а также применяя статистические методы обработки данных, определены количественные показатели электроэнергии, потребляемой на тягу, рекуперируемой в контактную сеть и выделяемой на тормозных резисторах (избыточной). Результаты. По результатам анализа исследований при заданных штатных условиях эксплуатации подвижного состава метрополитена на Святошинско-Броварской линии КП «Киевский метрополитен» установлено следующее: 1) внедрение систем рекуперации на подвижном составе позволяет возвратить в контактную сеть на уровне 17,9–23,2 % электроэнергии, потребляемой на тягу; 2) существуют резервы повышения энергоэффективности подвижного состава с системами рекуперации на уровне 20,2–29,9 % электроэнергии, потребляемой на тягу. Научная новизна. Впервые обосновано, что наиболее весомым фактором, который влияет на количественные показатели электроэнергии рекуперации, является профиль пути. Предложено в качестве количественной оценки использовать коэффициенты, которые показывают количество и резервы неиспользованной (избыточной) электроэнергии. Получили дальнейшее развитие исследования по определению количественных показателей электроэнергии рекуперации для анализа резервов энергосбережения. Практическая значимость. Полученные количественные показатели избыточной электроэнергии рекуперативного торможения могут быть использованы при создании нового или модернизации существующего подвижного состава метрополитена в случае разработки энергоэффективного технического решения для утилизации, сохранения и аккумулирования этой электроэнергии.

    Мета. За результатами аналізу існуючих досліджень установлено, що на даний час проблема підвищення енергоефективності рухомого складу метрополітену стає особливо актуальною та потребує своєчасного вирішення. Відомо, що впровадження систем рекуперативного гальмування на рухомому складі дозволить в значній мірі вирішити цю проблему. Обґрунтовано, що одним із ключових питань при впровадженні вищезазначених систем залишаються дослідження з ефективності використання електроенергії рекуперативного гальмування. Мета роботи – оцінка кількості надлишкової електроенергії рекуперативного гальмування під час штатних умов експлуатації рухомого складу з системами рекуперації для аналізу резерву енергозбереження. Методика. Використовуючи результати експериментальних досліджень енергообмінних процесів під час штатних умов експлуатації рухомого складу метрополітену з системами рекуперації, а також застосовуючи статистичні методи обробки даних, визначено кількісні показники електроенергії, спожитої на тягу, рекуперованої до контактної мережі та виділеної на гальмівних резисторах (надлишкової). Результати. За аналізом результатів досліджень під час заданих штатних умов експлуатації рухомого складу метрополітену на Святошинсько-Броварській лінії КП «Київський метрополітен» встановлено наступне: 1) впровадження систем рекуперації на рухомому складі дозволяє повернути в контактну мережу на рівні 17,9–23,2 % електроенергії, що споживається на тягу; 2) існують резерви підвищення енергоефективності рухомого складу з системами рекуперації на рівні 20,2–29,9 % електроенергії, що споживається на тягу. Наукова новизна. Вперше обґрунтовано, що найбільш вагомим фактором, який здійснює вплив на кількісні показники електроенергії рекуперації, є профіль колії. Запропоновано в якості кількісної оцінки застосовувати коефіцієнти, які показують кількість та резерви невикористаної (надлишкової) електроенергії. Дістали подальшого розвитку дослідження з визначення кількісних показників електроенергії рекуперації для аналізу резервів енергозбереження. Практична значимість. Отримані кількісні показники надлишкової електроенергії рекуперативного гальмування можуть бути використані під час створення нового або модернізації існуючого рухомого складу метрополітену у випадку розробки енергоефективного технічного рішення для утилізації, збереження та акумулювання цієї електроенергії.


    Access

    Download


    Export, share and cite



    Title :

    STUDY ON ENERGY EXCHANGE PROCESSES IN NORMAL OPERATION OF METRO ROLLING STOCK WITH REGENERATIVE BRAKING SYSTEMS.
    ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ШТАТНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА МЕТРОПОЛИТЕНА С СИСТЕМАМИ РЕКУПЕРАЦИИ.
    ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГООБМІННИХ ПРОЦЕСІВ ПІД ЧАС ШТАТНИХ УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ РУХОМОГО СКЛАДУ МЕТРОПОЛІТЕНУ З СИСТЕМАМИ РЕКУПЕРАЦІЇ


    Contributors:


    Publication date :

    2017-10-27


    Remarks:

    Science and Transport Progress ; No. 5(71) (2017); 28-47



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    Ukrainian