Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 119594 10.20295/2223-9987-2026-1-99-111 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Analysis of traction battery performance in urban electric transport Анализ технических характеристик тяговых аккумуляторных батарей городского наземного электрического транспорта Сычугов Антон Николаевич Sychugov Anton Nikolaevich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Быльцева Василиса Дмитриевна Byl'ceva Vasilisa Dmitrievna vasilisa7887@bk.ru Курков Александр Валентинович Kurkov Aleksandr Valentinovich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint Petersburg Russian Federation 03 04 2026 03 04 2026 2026 1 99 111 05 02 2026 04 03 2026 https://atjournal.ru/en/nauka/article/119594/view

Цель: исследование технических характеристик накопителей электрической энергии, используемых на городском наземном электрическом транспорте Санкт-Петербурга, направленное на выявление инновационных решений для повышения производительности и стабильности функционирования транспортных систем города. Методы: использован комплексный подход, включающий проведение сравнительного анализа ключевых показателей трех типов тяговых аккумуляторных батарей, которые эксплуатируются на городском наземном электрическом транспорте: никель-марганецкобальтовые (NMC), литийжелезо-фосфатные (LiFePO4) и литий-титанатные (LTO). Оценивались основные характеристики, такие как продолжительность эксплуатации накопителей, объем запасенной энергии, количество возможных циклов заряда-разряда, скорость восполнения и расходования электроэнергии, устойчивость к пожарам и экономические факторы. Особое внимание было уделено перспективам внедрения троллейбусов с увеличенным автономным ходом (ТУАХ) на улицах города Санкт-Петербурга. Результаты: доказано превосходство литийжелезо-фосфатных тяговых аккумуляторных батарей над остальными видами накопителей, обусловленное их длительным сроком службы, стабильностью рабочих характеристик и оптимальным балансом цены и качества. Были определены приоритетные направления дальнейшей разработки накопителей электрической энергии, включающие рост удельной энергоемкости, минимизацию теплоотвода при заряде, повышение пожаростойкости материалов, соблюдение принципов экологически безопасной переработки отходов и уменьшение расходов на эксплуатацию накопителей. Практическое значение: выводы данного исследования служат основой для принятия обоснованных решений относительно выбора конкретного типа тяговой аккумуляторной батареи для последующего оснащения ими городского наземного электрического транспорта города Санкт-Петербурга. Накопители электрической энергии также содействуют формированию стратегии модернизации существующей транспортной инфраструктуры города, способствуя снижению энергопотребления, улучшению экологической обстановки и устойчивого развития города.

Objective: to investigate the performance of battery energy storage systems deployed in St. Petersburg’s urban ground electric transport, aimed at identifying innovative measures to improve system performance and operational reliability of the city transport systems. Methods: a comprehensive comparative analysis was undertaken, focusing on the key performance parameters of three traction battery types employed in urban electric transport: nickel-manganese-cobalt (NMC), lithium-iron-phosphate (LiFePO4), and lithium- titanate (LTO). Key parameters were assessed, including service life of the storage systems, energy storage capacity, cycle life (number of charge-discharge cycles), charge and discharge rates, fire safety attributes, and economic factors. Special emphasis was placed on the prospects for deploying trolleybuses with an extended off-wire (autonomous) range (ERTs) on the streets of St. Petersburg. Results: the findings have demonstrated the superiority of lithium-iron-phosphate (LiFePO4) traction batteries relative to other types of batteries due to their prolonged service life, stable operational characteristics, and an advantageous balance of cost and performance. Priority areas for further development of electrical energy storage devices have been identified, including increased specific energy density, reduced heat generation during charging, improved thermal and fire resistance of materials, ensuring environmentally responsible recycling of end-of-life units, and lowering lifecycle operating costs of the storage systems. Practical significance: the findings of this study provide a basis for informed decision-making regarding the selection of a particular traction-battery type for equipping urban electric transport in St. Petersburg. Energy storage systems likewise support the formulation of a modernization strategy for the city’s existing transport infrastructure, facilitating reduced energy consumption, improved environmental quality, and advancement toward sustainable development.

 городской наземный электрический транспорт троллейбусы трамвайные вагоны накопители электрической энергии городская инфраструктура urban electric transport trolleybuses street tram cars electric energy storage systems urban infrastructure

Козлов С. В., Киндряшов А. Н., Соломин Е. В. Анализ эффективности систем накопления энергии. Южно-Уральский государственный университет // Основные проблемы энергетики и альтернативной энергии. 2015. С. 29–34. Kozlov S. V., Kindryashov A. N., Solomin E. V. Analiz effektivnosti sistem nakopleniya energii. Yuzhno-Ural'skiy gosudarstvennyy universitet // Osnovnye problemy energetiki i al'ternativnoy energii. 2015. S. 29–34. Эволюция конструкции подвижного состава легкорельсового транспорта в Санкт- Петербурге / А. А. Воробьев [и др.] // Известия ПГУПС. 2020. Т. 17, № 1. С. 62–70. Evolyuciya konstrukcii podvizhnogo sostava legkorel'sovogo transporta v Sankt- Peterburge / A. A. Vorob'ev [i dr.] // Izvestiya PGUPS. 2020. T. 17, № 1. S. 62–70. Викулов И. П., Быльцева В. Д. Целесообразность применения рельсового транспорта в инфраструктуре городов // III Бетанкуровский международный инженерный форум: сб. трудов. Т. 1. СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2021. 84–86 с. Vikulov I. P., Byl'ceva V. D. Celesoobraznost' primeneniya rel'sovogo transporta v infrastrukture gorodov // III Betankurovskiy mezhdunarodnyy inzhenernyy forum: sb. trudov. T. 1. SPb.: FGBOU VO PGUPS, 2021. 84–86 s. Быльцева В. Д., Изварин М. Ю., Ким К. К. Системы автономного хода городского электрического транспорта // Инновационные транспортные системы и технологии. 2024. Т. 10.№ 3. С. 300–319. DOI: 10.17816/transsyst634812 Byl'ceva V. D., Izvarin M. Yu., Kim K. K. Sistemy avtonomnogo hoda gorodskogo elektricheskogo transporta // Innovacionnye transportnye sistemy i tehnologii. 2024. T. 10.№ 3. S. 300–319. DOI: 10.17816/transsyst634812 Евстафьев А. М. Применение гибридных технологий в тяговом подвижном составе // Бюллетень результатов научных исследований. 2018. Вып. 3. С. 27–38. Evstaf'ev A. M. Primenenie gibridnyh tehnologiy v tyagovom podvizhnom sostave // Byulleten' rezul'tatov nauchnyh issledovaniy. 2018. Vyp. 3. S. 27–38. Евстафьев А. М. Оценка энергоемкости бортового накопителя энергии для тягового подвижного состава // Бюллетень результатов научных исследований. 2018. Вып. 2. С. 7–17. Evstaf'ev A. M. Ocenka energoemkosti bortovogo nakopitelya energii dlya tyagovogo podvizhnogo sostava // Byulleten' rezul'tatov nauchnyh issledovaniy. 2018. Vyp. 2. S. 7–17. Быльцева В. Д., Изварин М. Ю., Ким К. К. Системы автономного хода городского электрического транспорта // Инновационные транспортные системы и технологии. 2024. Т. 10, № 3. С. 300–319. DOI: 10.17816/transsyst634812. Byl'ceva V. D., Izvarin M. Yu., Kim K. K. Sistemy avtonomnogo hoda gorodskogo elektricheskogo transporta // Innovacionnye transportnye sistemy i tehnologii. 2024. T. 10, № 3. S. 300–319. DOI: 10.17816/transsyst634812. Евстафьев А. М. Повышение энергетической эффективности электрического подвижного состава: дисс. … д-ра техн. наук. СПб., 2018. EDN ZCZMUV. Evstaf'ev A. M. Povyshenie energeticheskoy effektivnosti elektricheskogo podvizhnogo sostava: diss. … d-ra tehn. nauk. SPb., 2018. EDN ZCZMUV. Евстафьев А. М. Применение гибридных технологий в тяговом подвижном составе // Бюллетень результатов научных исследований. 2018. Вып. 2. С. 27–38. Evstaf'ev A. M. Primenenie gibridnyh tehnologiy v tyagovom podvizhnom sostave // Byulleten' rezul'tatov nauchnyh issledovaniy. 2018. Vyp. 2. S. 27–38. Парфенов С. И. Троллейбус с автономным ходом // Транспорт Российской Федерации. 2012. № 3–4. С. 40–41. EDN PBZHYR. Parfenov S. I. Trolleybus s avtonomnym hodom // Transport Rossiyskoy Federacii. 2012. № 3–4. S. 40–41. EDN PBZHYR.