Electrotechnical complex of maglev rolling stock

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background: The development of work in the field of creating cargo maglev transport systems is associated with the development and study of the electro technical complex of the rolling stock for the operating range with long stretches in poorly developed territories.

Aim: The aim of the work is to substantiate the structure and parameters of the components of the electro technical complex of the rolling stock, to study the operating modes.

Methods: The main research methods are functional structural analysis and synthesis, computer modeling, computational studies, analysis of research results.

Results: As a result of the research, the factors that determine the appearance of the electrotechnical complex of the rolling stock have been identified. The basic requirements for the electrical complex are formulated. The structure was developed and the parameters of the components of the electrical complex for the transport platform with magnetic levitation were determined. A high-speed flat car model 13-6990 for the transportation of containers was chosen as the closest railway analogue. A computer model of a combined traction-levitation system based on a linear reluctance inductor motor has been developed. The results of computational studies, confirming the physical feasibility of the electrical complex of the rolling stock with linear reluctance inductor motors, are presented.

Conclusion: The practical significance lies in the fact that the proposed concept of constructing an electro technical complex of rolling stock provides for the creation of a maglev transport system with a low-cost infrastructure.

About the authors

Alexander V. Kireev

JSC "Scientific and Technical Center" PRIVOD-N"

Author for correspondence.
Email: akireev@privod-n.ru
ORCID iD: 0000-0003-1157-2402
SPIN-code: 9674-4388

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Russian Federation, Novocherkassk

Nikolay М. Kozhemyaka

JSC "Scientific and Technical Center" PRIVOD-N"

Email: nkozhemyaka@privod-n.ru
ORCID iD: 0000-0002-3976-7546
SPIN-code: 7921-4510

Candidate of Technical Sciences

Russian Federation, Novocherkassk

Gennady N. Kononov

JSC "Scientific and Technical Center" PRIVOD-N"

Email: gkononov@privod-n.ru
ORCID iD: 0000-0002-5511-9311
SPIN-code: 9565-6740
Russian Federation, Novocherkassk

References

  1. Киреев А.В., Кожемяка Н.М., Кононов Г.Н. Предпосылки создания высокоскоростной контейнерной транспортной системы // Транспортные системы и технологии. – 2017. – Т.ٔ 4. – № 10. – C. 4–41. [Kireev AV, Kozhemyaka NM, Kononov GN. Prerequisites for the creation of a high-speed container transport system. Transportation Systems and Technology. 2017;4(10):4-41. (In Russ., in Engl.)]. doi: 10.17816/transsyst2017345-41
  2. Антонов Ю.Ф., Никитин В.В., Хожаинов А.И. Технология HSST в проектах LINIMO и ROTEM / Труды I Международной научно-практической конференции «Магнитолевитационные транспортные системы и технологии» 29-31 октября 2013 года; СПб. Под общ. ред. Антонова Ю.Ф., СПб: ООО PUDRA, 2013 – С. 18–25. [Antonov JuF, Nikitin VV, Hozhainov AI. Tehnologija HSST v proektah LINIMO i ROTEM In: Antonov JuF, aditor. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference “Maglev Transportation Systems and Technologies”. 2013 October 29-31; St. Petersburg: LLC PUDRA, 2013. p. 18-25 (In Russ.)].
  3. Siemens RH. Propulsion System and Power Supply for TRANSRAPID Commercial Lines. [Internet]. [cited 2021 June 20]. Available from: https://www.semanticscholar.org/paper/Propulsion-System-and-Power-Supply-for-TRANSRAPID-Siemens/abd1b963bb9b821915107b0efcae3dccd7974523#citing-papers.
  4. Hellinger R, Mazur T, Nothhaft J. STATIONARY COMPONENTS OF THE LONG-STATOR PROPULSION SYSTEM FOR HIGH-SPEED MAGLEV SYSTEMS. [Internet]. [cited 2021 June 20]. Available from: https://www.semanticscholar.org/paper/STATIONARY-COMPONENTS-OF-THE-LONG-STATOR-PROPULSION-Hellinger-Mazur/ce40db8a9076af57e575f0ae33b751d6f08f09dd
  5. General Atomics. Maglev Technologies. [Internet]. Website Company General
  6. Atomics (GA); [cited 2021 June 20]. Available at: http://www.ga.com/urban-maglev
  7. James K, Rodriguez L, Hinds S. and Thicksten E. Maglev Freight Conveyor Systems. [Internet]. [cited 2021 June 20]. Available from: https://www.semanticscholar.org/paper/Maglev-Freight-Conveyor-Systems-No-.-121-James-Rodriguez/be38c36d90a80a8312968b4e42b1535b663a4033
  8. Зайцев А.А. Технология «Магтрансити» в проекте «Санкт-Петербургский Маглев» // Известия ПГУПС. – 2013. – № 4. – С. 5–17. [Zaitsev AA. Technology “Magtranscity” in the project “St. Petersburg Maglev”. Izvestia PGUPS. 2013;(4):5-17. (In Russ.)]. Доступно по: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-magtransiti-v-proekte-sankt-peterburgskiy-maglev Ссылка активна на: 20.06.2021.
  9. Зайцев А.А. Грузовая транспортная платформа на магнитолевитационной основе: опыт создания // Транспортные системы и технологии. – 2015. – Т. 2. – № 1. – C. 5–15. [Zaytsev AA. Gruzovaja transportnaja platforma na magnitolevitacionnoj osnove: opyt sozdanija . Transportation Systems and Technology. 2015;2(2):5-15. (In Russ.)]. Доступно по: https://transsyst.ru/transsyst/article/view/7592 Ссылка активна на: 20.06.2021.
  10. Зайцев А.А. Магнитолевитационный транспорт: ответ на вызовы времени // Транспортные системы и технологии. – 2017. – Т. 3. – №1. – C. 5–13. [Zaytsev AA. Magnetothevitational transport: response to time challenges. Transportation Systems and Technology. 2017;3(1):5-13. (In Russ.)]. 10.17816/transsyst2017315-13' target='_blank'>https://doi: 10.17816/transsyst2017315-13
  11. Реднов Ф.А. Трехфункциональный односторонний линейный индукторный двигатель: дис.…канд. техн. наук. – Новочеркасск, 1993. – 205 с. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30158921 Ссылка активна на: 20.06.2021. [Rednov FA. Trekhfunktsional'nyy odnostoronniy lineynyy induktornyy dvigatel' [dissertation]. Novocherkassk; 1993. 205 р. (In Russ.)]. [cited 2021 June 20]. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30158921
  12. Талья И.И., Серебряков В.И., Суслова К.Н. и др. Система линейного электропривода и магнитной подвески на базе линейного индукторного электродвигателя для вагона городского и пригородного сообщения // Электровозостроение. – 1990. – Т. 31. – С. 175–187. [Tal'ja II, Serebrjakov VI, Suslova KN, et al. Sistema linejnogo elektroprivoda i magnitnoj podveski na baze linejnogo induktornogo elektrodvigatelja dlja vagona gorodskogo i prigorodnogo soobshhenija. Elektrovozostroenie. 1990;(31):175-187. (In Russ.].
  13. ÜSTKOYUNCU, Nurettin & RAMU, Krishnan. (2015). A performance comparison of conventional and transverse flux linear switched reluctance motors. Turk J Elec Eng & Comp Sci. 2015;23: 974-986. 10.3906/elk-1305-214' target='_blank'>https://doi: 10.3906/elk-1305-214
  14. Prasad N, Jain S, Gupta S. Electrical Components of Maglev Systems: Emerging Trends. Urban Rail Transit. 2019;5:67-79. https://doi.org/10.1007/s40864-019-0104-1
  15. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А. Развитие теории и создание новых конструкций индукторных машин // Известия вузов. Электромеханика. – 2005. – № 2. – С. 6–10. [Kolomejcev LF, Pahomin SA. Razvitie teorii i sozdanie novyh konstrukcij induktornyh mashin . Izvestija vuzov. Jelektromehanika. 2005;2:6-10. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9144874. Ссылка активна на: 20.06.2021.
  16. Скоростная вагон-платформа для перевозки контейнеров модели 13-6990 [Skorostnaja vagon-platforma dlja perevozki kontejnerov modeli 13-6990. [Internet]. (In Russ.)]. Доступно по: http://www.vnikti-kolomna.ru/development/tech/skorostnaya-vagon-platforma-dlya-perevozki-konteynerov-modeli-13-6990.html. Ссылка активна на 20.06.2021.
  17. ПАО «Калужский двигатель» [PAO "Kaluzhskij dvigatel'" [Internet]. In Russ.)]. Доступно по: http://kadvi.ru/modul-dlya-gazoturbovozov/. Ссылка активна на: 20.06.2021.
  18. Литовченко В.В. 4q-S – четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока // Известия вузов. Электромеханика. – 2000. – № 3. – С.64–73. [Litovchenko VV. 4q-S – chetyrehkvadrantnyj preobrazovatel' jelektrovozov peremennogo toka. Izvestija vuzov. Jelektromehanika. 2000;(3):64-73. (In Russ.)].
  19. Магин В.В., Панасюк М.Б. Особенности конструкции высокоскоростных синхронных генераторов с постоянными магнитами, предназначенных для работы в составе системы электродвижения. Вопросы электромеханики. – Т. 149. – 2015. – С. 18–22. [Magin VV, Panasjuk MB. Osobennosti konstrukcii vysokoskorostnyh sinhronnyh generatorov s postojannymi magnitami, prednaznachennyh dlja raboty v sostave sistemy jelektrodvizhenija. Voprosy jelektromehaniki. 2015;(149):18-23. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28420546. Ссылка активна на: 20.06.2021.
  20. Каталог. Батареи для транспорта. ООО «Лиотех-Инновации». [Katalog. Batarei dlja transporta. LLC «Lioteh-Innovacii». [Internet]. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.liotech.ru/products/batarei-i-nakopiteli/#. Ссылка активна на 20.06.2021.
  21. Евстафьев А.М. Оценка энергоемкости бортового накопителя энергии для тягового подвижного состава // Бюллетень результатов научных исследований. – 2018. – № 2. – С. 7–17. [Evstaf'ev AM. Ocenka jenergoemkosti bortovogo nakopitelja jenergii dlja tjagovogo podvizhnogo sostava. Bjulleten' rezul'tatov nauchnyh issledovanij. 2018;(2):7-17. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35214018 Ссылка активна на 20.06.2021.
  22. Варакин И.Н., Менухов В.В., Самитин В.В. Применение электрохимических конденсаторов ЗАО «ЭЛТОН» в составе гибридных энергосиловых установок на карьерном автотранспорте // Горное оборудование и электромеханика. – 2007. – № 11. – С. 10–14. [Varakin IN, Menuhov VV, Samitin VV. Primenenie jelektrohimicheskih kondensatorov ZAO "ELTON" v sostave gibridnyh jenergosilovyh ustanovok na kar'ernom avtotransporte. Gornoe oborudovanie i elektromehanika. 2007;(11):10-14. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9604529 Ссылка активна на 20.06.2021.
  23. Евстафьев А. М. Выбор топологии схем тягового привода электрического подвижного составав // Изв. Петерб. ун-та путей сообщения. – СПб.: ПГУПС, 2010. – Вып. 3 (24). – С. 89–98. [Evstaf'ev AM. Vybor topologii shem tjagovogo privoda jelektricheskogo podvizhnogo sostava. Izvestija Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University. 2010;3(24):89-98. (In Russ.)]. Доступно по: https://elibrary.ru/item.asp?id=15548707 Ссылка активна на 20.06.2021.
  24. Бабак С.Ф., Васильев В.И., Ильясов Б.Г. и др. Основы теории многосвязных систем автоматического управления летательными аппаратами: Учеб. пособие / Под ред. Красилыцикова М.Н. – М.: Изд-во МАИ, 1995. – 288 с. [Babak SF, Vasil'ev VI, Il'jasov BG, et al. Fundamentals of the theory of multiply connected systems for automatic control of aircraft: schoolbook. Krasilycikova MN, editors. Moscow: MAI; 1995. 228 p. (In Russ.)].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Structural and functional diagram of the electrical complex

Download (50KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Types of linear reluctance motors

Download (15KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Functional diagram of the electrical complex

Download (46KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. General view of the engine

Download (17KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Main engine dimensions

Download (14KB)
Indexing metadata
7. Sketch

Download (49KB)
Indexing metadata
8. Fig. 6. Results of magnetostatic calculations

Download (37KB)
Indexing metadata
9. Fig. 7. Magnetic system options.

Download (17KB)
Indexing metadata
10. Fig. 8. Lift versus linear displacement graph

Download (26KB)
Indexing metadata
11. Fig. 9. Force interaction diagram

Download (13KB)
Indexing metadata
12. Fig. 10. Lift plots Fz1 (θ), Fz2 (θ), Fz (θ)

Download (48KB)
Indexing metadata
13. Fig. 11. Oscillograms of processes in the stator winding

Download (30KB)
Indexing metadata
14. Fig. 12. Subsystem of the Simulink-model of the electromagnetic circuit of the stator

Download (36KB)
Indexing metadata
15. Fig. 13. Oscillograms of currents and lifting forces in the phases of the module

Download (70KB)
Indexing metadata
16. Fig. 14. Oscillograms of currents and traction forces in the phases of the module

Download (321KB)
Indexing metadata
17. Fig. 15 Monoblock GTD-1250 with high-frequency generator

Download (63KB)
Indexing metadata
18. Fig. 16. Generator set power circuit diagram

Download (42KB)
Indexing metadata
19. Fig. 17. The graph of the dependence of the speed of movement on time

Download (21KB)
Indexing metadata
20. Fig. 18. The structure of the power supply system of the transport platform

Download (35KB)
Indexing metadata
21. Fig. 19. Mechanical connections between points of application of forces

Download (23KB)
Indexing metadata
22. Fig. 20. Block diagram of the control system of the electrical complex

Download (65KB)
Indexing metadata
23. Fig. 21. Structural diagram of ACS

Download (22KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Kireev A.V., Kozhemyaka N.М., Kononov G.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

link to the archive of the previous title

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».