АНАЛІЗ ПЕРСПЕКТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ТЯГИ ВАГОНІВ МЕТРОПОЛІТЕНУ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2313-8890.2025.11.04Ключові слова:
вагон метро, рекуперація, оптимальна траєкторія руху поїзда метро, двигуни з PMSM, пристрої накопичення енергіїАнотація
Анотація. У роботі проведення комплексного аналізу перспективних технологій підвищення ефективності системи електричної тяги метрополітенів. Зазначено, що впровадження енергоефективний систем на рухомому складі метрополітену може значно зменшити споживання електроенергії на тягу – до 40 % з використанням систем рекуперації та ще 10-20 % з використанням систем накопичення енергії. Мікропроцесорні системи управління також можуть допомогти скоротити споживання електроенергії на 10 %. Застосування таких систем є перспективним напрямом енергозбереження на рухомому складі метрополітену за рахунок менших капіталовкладень. Такі системи можуть бути встановлені на різних типах рухомого складу та допоможуть покращити безпеку руху, стабілізувати графік руху та полегшити керування поїздом машиністам.
Посилання
Su S., Li X., Tang T., Gao Z. Y. (2013). A subway train timetable optimization approach based on energy-efficient operation strategy. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 14(2), 883–893. https://doi.org/10.1109/TITS.2013.2246190
Su S., Tang T., Li X., Gao Z. Y. (2014). Optimization on multitrain operation in subway system. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 15(2), 673–684. https://doi.org/10.1109/TITS.2013.2289332
Goolak S., Kondratieva L., Riabov I., Keršys A., Makaras R. (2023). Research and optimization of hybrid on-board energy storage system of an electric locomotive for quarry rail transport. Energies, 16(7), Article 3293. https://doi.org/10.3390/en16073293
Rohani A., Lee F. C. (2019). Design considerations for high-efficiency power converters using wide-bandgap devices. IEEE Transactions on Power Electronics, 34(6), 5895–5907. https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2897063
Siemens AG. (2021, May 18). Siemens presents Mireo Plus platform for sustainable rail transport [Press release]. https://www.mobility.siemens.com/global/en/portfolio/rolling-stock/commuter-and-regional-trains/mireo/mireo-plus.html
CRRC Corporation Limited. (2022). Application of SiC power modules in rail transit. https://www.crrcgc.cc/en/g7389/s12350/t312237.aspx
Yang X., Li X., Ning B., Tang T. (2016). A survey on energy-efficient train operation for urban rail transit. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 17(1), 2–13. https://doi.org/10.1109/TITS.2015.2447507
Siemens Mobility. (2023). Train operation solutions (TOS). https://www.mobility.siemens.com/global/en/portfolio/rail/automation/railway-automation/train-operations-solutions.html
East Japan Railway Company. (2022). Energy management ATO system. https://www.jreast.co.jp/e/development/tech/energy_management.html
Brenna M., Foiadelli F., Zaninelli D. (2018). Electrical railway transportation systems. IEEE Press.
Siemens AG. (n.d.). Reversible substations for Munich’s subways. https://press.siemens.com/global/en/pressrelease/reversible-substations-munichs-subways
Toshiba Corporation. (n.d.). Energy systems. https://www.global.toshiba/ww/company/energy.html
Barrero R., Tackoen X., Van Mierlo J. (2010). Stationary or onboard energy storage systems for energy consumption reduction in a metro network. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 224(3), 207–225. https://doi.org/10.1243/09544097JRRT292
Shift2Rail Joint Undertaking. (n.d.). EDDY project. https://projects.shift2rail.org/s2r_ipcc_n.aspx?p=EDDY
Siemens AG. (n.d.). Siemens and Samsung SDI provide one of the world’s most powerful battery storage systems. https://press.siemens.com/global/en/pressrelease/siemens-and-samsung-sdi-provide-one-worlds-most-powerful-battery-storage-systems
Iannuzzi D., Tricoli P. (2012). Speed-based state-of-charge tracking control for metro trains with onboard supercapacitors. IEEE Transactions on Power Electronics, 27(4), 2129–2140. https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2167633
Skeleton Technologies. (n.d.). Skeleton supplies ultracapacitors for Lisbon metro energy efficiency project. https://www.skeletontech.com/press-releases/skeleton-supplies-ultracapacitors-for-lisbon-metro-energy-efficiency-project
Okazaki K., Nishiyama K., Yamano Y. (2002). Feasibility study of the power storage system by using lithium-ion batteries for the electric railway. IEE Japan Technical Report (TER-02-34), 31–36.
Taguchi Y., Ogasa M. (2013). SOC estimation method of lithium-ion battery for contact wire and battery hybrid electric railway vehicle. Quarterly Report of RTRI, 54(3), 145–151.
Doki T., Takahara E., Yamada J. (2003). A study for electric double layer capacitor series connection for railway traction. In Proceedings of the IEE Japan Industry Applications Society Conference (Vol. 3, pp. 179–182).
Konishi, T., & Nakamichi, Y. (2004). Energy storage system for DC electrified railway using EDLC. Quarterly Report of RTRI, 45(2), 53–58.
Kawaguchi K., Ogasa M., Kondou H., Takakado Y., Matsumura H. (2003). Epitome of sliding bearing type of flywheel energy storage equipment for hybrid vehicle. In Proceedings of the IEE Japan Industry Applications Society Conference (Vol. 2, pp. 523–526).
Overianova, L. V. (2012). Elektromekhanichnyi peretvoriuvach inertsiinoho nakopychuvacha enerhii dlia elektrorukhomoho skladu prymiskoho spoluchennia. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu “Kharkivskyi politekhnichnyi instytut”, (20), 84–90.
Liu X., Li K. (2020). Energy storage devices in electrified railway systems: A review. Transportation Safety and Environment, 2, Article tdaa016. https://doi.org/10.1093/tse/tdaa016
Shtompel O., Khvorost M. (2025). Determination of the energy-optimal trajectory of a metro car based on solving a conditional minimization problem. Energy Saving. Power Engineering. Energy Audit, 9(212), 57–73. https://doi.org/10.20998/2313-8890.2025.09.05
Sasaki T. T., Ohkubo T., Hono K. (2016). Structure and chemical compositions of the grain boundary phase in Nd–Fe–B sintered magnets. Acta Materialia, 115, 269–277. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.05.035
Vlachou V. I., Sakkas G. K., Xintaropoulos F. P., Pechlivanidou M. S. C., Kefalas T. D., Tsili M. A., Kladas A. G. (2023). Overview on permanent magnet motor trends and developments. Preprints. https://doi.org/10.20944/preprints202312.1678.v1
Siemens Mobility. (n.d.). Siemens Mobility to supply Inspiro trains for Warsaw metro. https://press.siemens.com/global/en/pressrelease/siemens-mobility-supply-24-inspiro-trains-warsaw-metro
Siemens Mobility. (n.d.). Siemens Mobility to supply Inspiro trains for Warsaw metro. https://press.siemens.com/global/en/pressrelease/siemens-mobility-supply-24-inspiro-trains-warsaw-metro
Zhang C., Wu G., He J., Feng J., Zhao K. (2017). Fault-tolerant predictive control for demagnetization faults in permanent magnet synchronous machine. Transactions of China Electrotechnical Society, 32, 100–110. https://doi.org/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.L70059
Bu B., Qin G., Li L., Li G. (2018). An energy efficient train dispatch and control integrated method in urban rail transit. Energies, 11(5), Article 1248. https://doi.org/10.3390/en11051248
Liubarskyi B., Iakunin D., Nikonov O., Liubarskyi D., Yeritsyan B. (2022). Optimizing geometric parameters for the rotor of a traction synchronous reluctance motor assisted by partitioned permanent magnets. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8(116)), 38–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254373
Liubarskyi B., Iakunin D., Nikonov O., Liubarskyi D., Vasenko V., Gasanov M. (2021). Procedure for selecting optimal geometric parameters of the rotor for a traction non-partitioned permanent magnet-assisted synchronous reluctance motor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8(114)), 27–33. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247208
Stipetic S., Zarko D., Kovacic M. (2016). Optimised design of permanent magnet assisted synchronous reluctance motor series using combined analytical–finite element analysis based approach. IET Electric Power Applications, 10(5), 330–338. https://doi.org/10.1049/iet-epa.2015.0341
Trancho E., Ibarra E., Arias A., Kortabarria I., Jurgens J., Marengo L., Fricasse A., Gragger J. (n.d.). PM-assisted synchronous reluctance machine flux weakening control for EV and HEV applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через [6 місяців] з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).