Investigation of locomotive electrodynamic braking

Abstract

The dissertation analyzes techniques, methods and means that would allow reduce losses of electric power and fuel for traditional structure electric locomotives to the maximum, when such losses are incurred during freight and passenger transportation by railway transport. Therefore, the paper provides integrated means for reduction of losses in those areas. The first chapter analyzes last years’ scientific works related to improvement of locomotive frictional and electrodynamic braking systems, structure and control of electric machines and static converters. Analyzes locomotives introduced electrodynamic braking systems there in are presented defects in their kinetic power control, theoretic and practical problems, and limitations of characteristics of electric machines are highlighted. The second chapter analyzes existing electrodynamic braking systems in traditional structure electric locomotives that predominate on railways around the globe. The third chapter presents empirical research of effectiveness of electrodynamic braking systems in EJ-575 two-stored trains and ER-20 CF locomotive and conclusions made. The fourth chapter presents theoretical assumptions and practical solutions for formation of electrodynamic braking systems in new structure locomotives. New locomotive electrodynamic braking structure systems that allow significantly reducing electric power and fuel expenditure are provided. The fifth chapter is dedicated to creation of a mathematical model for kinetic energy control in non-traditional structure electric train. The mathematical model created in the fifth chapter allows optimizing parameters of power equipment in non-traditional structure locomotive. The final part of the dissertation provides general conclusions. The author have published 13 scientific articles for the topic of the dissertation: 5 articles in ISI WEB of Science magazines; 1 article in other magazines referred to in international data bases; 4 articles in reviewed science magazines; 3 articles in reviewed materials of international conference.

Disertacijoje nagrinėjami būdai, metodai ir priemonės, kurie leistų tradicinės sandaros lokomotyvams su elektros pavara maksimaliai sumažinti elektros energijos, degalų sanaudas, patiriamas vežant krovinius ir keleivius geležinkelių transportu. Todėl darbe pateikiamos kompleksinės priemonės nuostoliams šioje srityje mažinti. Pirmajame skyriuje išanalizuoti pastarųjų metų moksliniai darbai, susiję su lokomotyvų frikcinio ir elektrodinaminio stabdymo sistemų tobulinimu, elektros mašinų, statinių keitiklių sandara ir valdymu. Analizuojamos lokomotyvuose įdiegtos elektrodinaminio stabdymo sistemos, išryškinami jų kinetinės energijos valdymo trūkumai, teorinės ir praktinės problemos, elektros mašinų charakteristikų apribojimai. Antrajame skyriuje analizuojamos esamos tradicinės sandaros lokomotyvų su elektros pavara elektrodinaminio stabdymo sistemos, kurios vyrauja pasaulio geležinkeliuose. Trečiajame skyriuje pateikiami praktiniai dviaukščių traukinių EJ-575, šilumvežių ER-20 CF elektrodinaminio stabdymo sistemų efektyvumo eksperimentiniai tyrimai ir gautos išvados. Ketvirtajame skyriuje pateikiamos netradicinių sandarų lokomotyvų elektrodinaminio stabdymo sistemų sudarymo teorinės prielaidos ir praktiniai sprendimai. Nagrinėjamos naujos lokomotyvų elektrodinaminio stabdymo sandaros sistemos, leidžiančios gerokai sumažinti elektros energijos, degalų sąnaudas. Penktasis skyrius skirtas netradicinės sandaros elektrinio traukinio kinetinės energijos valdymo matematiniam modeliui sudaryti. Penktajame skyriuje sudarytas matematinis modelis leidžia optimizuoti netradicinės sandaros lokomotyvo jėgainės parametrus. Disertacijos pabaigoje pateikiamos bendrosios išvados. Disertacijos tema autorius paskelbė 13 mokslinių straipsnių: 5 straipsniai paskelbti ISI WEB of Science mokslo žurnaluose; 1 straipsnis – kitose tarptautinėse duomenų bazėse referuojamame žurnale; 4 straipsniai – recenzuojamuose mokslo žurnaluose; 3 straipsniai – recenzuojamose tarptautinių konferencijų medžiagoje.