УДК 629.4.016.12.001.573
Нерубацький В.П.
ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РУХУ ЕЛЕКТРОВОЗА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ПРИ РІЗНИХ РЕЖИМАХ ЙОГО РОБОТИ
Українська державна академія залізничного транспорту
В роботі розглядається питання розробки імітаційної моделі руху електровоза постійного струму з метою дослідження енергетичних режимів його роботи під час тяги та електричного гальмування.
Ключові слова: рекуперативне гальмування,імітаційна модель, режими роботи електровоза.
The question of development of simulation model of motion of electric locomotive of direct-current is in-process examined with the purpose of research of power his work hours during traction and electric braking.
Key words: regenerative braking, simulation model, modes of operations of electric locomotive.
Досвід застосування рекуперативного гальмування на залізницях України і країн СНД свідчить про те, що можливості рекуперації електровозів використовуються далеко не в повній мірі. При цьому відомо, що електричне гальмування в сукупності з механічним підвищує безпеку руху поїздів, особливо при високих швидкостях руху. Здійснивши низку технічних і організаційних заходів (зокрема, підвищивши рівень кваліфікації машиністів, матеріально стимулюючи їх за рахунок частини заощаджених грошових коштів від рекуперації), можна без додаткових фінансових і матеріальних витрат значно збільшити повернення енергії на багатьох ділянках. Для кожної ділянки, де працюють електровози з рекуперативним гальмуванням, доцільно шляхом застосування тягових розрахунків і експериментальним шляхом встановити відповідно можливі теоретичні і практичні долі рекуперації. При цьому треба звернути увагу на такий чинник, як рівень напруги в контактній мережі. Його збільшення може приводити до почастішання випадків боксування в режимі пуску при швидкостях, близьких до виходу на природну характеристику. Автоматичне керування процесом рекуперативного гальмування дозволяє забезпечити більш точне визначення початку процесу юза і, отже, менші витрати електроенергії, збільшити її частку, що повертається в контактну мережу. Використання комплексних математичних моделей в процесі розробки електрорухомого складу дозволяє вирішувати завдання аналізу взаємодії електричної і механічної підсистем тягового електроприводу, дослідження динамічних процесів в окремих елементах електровоза і всієї системи в цілому. Однією з найбільш важливих проблем є розробка і оптимізація системи керування. Для цього особливо ефективним є застосування електромеханічних моделей тягового електроприводу на етапі проектування.
При розробці імітаційної моделі за основу було прийнято рівняння руху поїзда, записане в класичному вигляді. Імітаційна модель руху електровоза була реалізована за допомогою математичного пакету MATLAB. Дана модель призначена для дослідження енергетичних режимів роботи магістральних електровозів, обладнаних традиційним тяговим електроприводом з двигунами послідовного збудження і приводом з обмеженням швидкості руху на шкідливих ухилах рейкового шляху шляхом стабілізації магнітного потоку двигунів з автоматичним переходом в режим рекуперативного гальмування.
Розроблена імітаційна модель дозволяє вирішувати широкий круг завдань, спрямованих на дослідження енергетичних режимів роботи магістральних електровозів, як в умовах реальних профілів шляху, так і отриманих з використанням генератора випадкових чисел із заданими статистичними характеристиками. Крім того, отримана імітаційна модель руху електровоза при різних режимах роботи дає можливість аналогічно режимам тяги та рекуперації проводити регулювання струму збудження в режимі електродинамічного гальмування, що в реальних умовах руху поїзда дозволить в значній мірі зменшити поштовхи гальмівної сили при регулюванні швидкості руху.