доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
Цель: разработка и верификация комплексной имитационной компьютерной модели пассажирского поезда, предназначенной для комплексного исследования тяговых, тормозных и энергетических процессов на основе данных реальной эксплуатации. Методы: предложена структура имитационной модели, объединяющая механическую подсистему поезда, тяговый привод и тормозное оборудование. Использованы комплексы «Универсальный механизм» и MATLAB/Simulink, обеспечивающие совместное моделирование движения поезда по заданному профилю пути и процессов электромеханического преобразования энергии на основе данных регистрации параметров локомотива. Результаты: создана комплексная модель, позволяющая воспроизводить движение реального поезда, рассчитывать силы тяги и торможения, скорость, ускорение, динамический рывок, расход электроэнергии на тягу и возврат рекуперируемой энергии в контактную сеть. Получены зависимости тормозной силы от давления в тормозных цилиндрах для колодочных и дисковых тормозов. Проверка адекватности модели выполнена путем сопоставления результатов моделирования с данными натурных экспериментов. Установлено, что погрешность расчета скорости, расхода и возврата электроэнергии не превышает 2 %. Практическая значимость: возможность использования разработанной модели для анализа моделей ведения поездов, применяемых локомотивными бригадами и автоматизированными системами, оценки энергоэффективности, повышения безопасности движения и совершенствования технологий эксплуатации тягового подвижного состава.
Objective: the purpose of the study is to develop and verify a comprehensive computer simulation model of a passenger train intended for the investigation of electromechanical processes during train movement, as well as for the assessment of energy efficiency, longitudinal dynamics, traction, coasting, regenerative braking and electropneumatic braking modes. Methods: the study applies computer simulation modeling using the Universal Mechanism and MATLAB/Simulink software packages. The integrated model combines the mechanical, electrical, and braking subsystems of a passenger train consisting of an EP1M electric locomotive and a 16-car trainset. The initial data include technical characteristics of the rolling stock, railway track layout and profile parameters, as well as information obtained from train movement parameter recording and automatic train operation systems. Results: a comprehensive model has been developed that makes it possible to reproduce the movement of a real train and calculate traction and braking forces, speed, acceleration, dynamic jerk, electric energy consumption for traction and the return of regenerated energy to the overhead contact system. Dependencies of braking force on pressure in brake cylinders have been obtained for tread and disc brakes. Verification of the model was carried out by comparing simulation results with full-scale experimental data; it was established that the error in calculating speed, energy consumption and energy recovery does not exceed 2 %. Practical significance: the developed model can be used to analyze train handling patterns applied by locomotive crews and automated systems, assess energy efficiency, improve traffic safety and enhance the operation technologies of traction rolling stock.