Моделювання процесу буксування колісної пари електровоза
| dc.contributor.author | Афанасов, Андрій Михайлович | uk_UA |
| dc.contributor.author | Кончанін, Станіслав Вадимович | |
| dc.contributor.author | Головко, Роман Дмитрович | |
| dc.date.accessioned | 2026-04-12T11:37:39Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description | А. Афанасов: ORCID 0000-0003-4609-2361; С. Кончанін: ORCID 0009-0009-7273-1893; Р. Головко: ORCID 0009-0002-7917-6756 | |
| dc.description.abstract | UKR: Мета. Своєчасне виявлення та припинення буксування колісних пар електровозів завжди було однією з найбільш актуальних задач залізничного транспорту. Буксування колісних пар електровозів збільшує знос бандажів колісних пар та рейок, підвищує імовірність виходу з ладу тягових електродвигунів, створює аварійні ситуації в експлуатації. Метою даного наукового дослідження є визначення закономірностей розвитку процесу буксування колісної пари електровоза в різних умовах експлуатації шляхом імітаційного моделювання процесу буксування. Методика. Методологічною основою дослідження є загальні принципи системного аналізу, математичного аналізу, моделювання електромеханічних систем, теоретичної механіки та теорії електричної тяги. Комп’ютерне імітаційне моделювання процесу розвитку буксування колісної пари виконувалося за допомогою середовища «Simulink». Результати. В результаті наукового дослідження створено математичну модель процесу буксування колісної пари електровоза, в якій враховано тягову характеристику електроприводу, характеристику зчеплення, фізико-хімічний стан контакту колесо – рейка, моменти інерції складових тягового електроприводу та часові параметри процесу втрати зчіпних якостей. Отримано апроксимуючий вираз, якій з досить високою точністю описує характеристику зчеплення, яку представлено у вигляді залежності безрозмірного коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання поверхні колеса по рейці. Створено імітаційну модель, яка дозволяє моделювати процес буксування колісної пари електровоза в різних умовах експлуатації. В результаті моделювання отримані характеристики трьох варіантів розвитку буксування для реальних параметрів тягового електроприводу та умов експлуатації. Визначені співвідношення, при яких тимчасова втрата зчіпних якостей електровоза приводить до розносного буксування. Наукова новизна. Запропоновано аналітичний вираз та визначені коефіцієнти апроксимації для залежності коефіцієнта зчеплення коліс з рейками від швидкості ковзання поверхонь коліс по рейках. Сформульовані умови, що визначають характер розвитку буксування колісної пари, які можуть бути використанні при розробці принципів автоматичного керування тяговим електроприводом з високою стійкістю проти буксування. Практична значимість. Створена модель дозволяє проводити теоретичні дослідження процесу розвитку буксування колісних пар електровозів в різних умовах експлуатації. Результати таких досліджень можуть бути використані для створення системи автоматичного керування тяговим електроприводом, яка забезпечує підвищення стійкості електровоза проти буксування. | |
| dc.description.abstract | ENG: Purpose. Timely detection and prevention of wheel slip in electric locomotives has always been one of the most pressing issues in rail transport. Wheel slip in electric locomotives increases wear on wheel tyres and rails, increases the likelihood of traction motor failure, and creates emergency situations during operation. The purpose of this scientific research is to determine the patterns of wheel slip development in electric locomotives under various operating conditions through simulation modeling of the wheel slip process. Methodology. The methodological basis of the study is the general principles of system analysis, mathematical analysis, modeling of electromechanical systems, theoretical mechanics, and the theory of electric traction. Computer simulation modeling of the wheel pair slip development process was performed using the «Simulink» environment. Finding. As a result of scientific research, a mathematical model of the wheel pair slip process of an electric locomotive was created, which takes into account the traction characteristics of the electric drive, the characteristics of adhesion, the physical and chemical state of the wheel-rail contact, the moments of inertia of the components of the traction electric drive, and the time parameters of the process of loss of adhesion qualities. An approximate expression was obtained, which describes the traction characteristics with a high degree of accuracy and is presented as a dependence of the dimensionless traction coefficient on the relative slip of the wheel surface on the rail. A simulation model was created that allows modeling the wheel slip process of an electric locomotive under various operating conditions. As a result of modeling, several variants of slip development were obtained for real parameters of the traction electric drive and operating conditions. The ratios were determined at which the temporary loss of traction qualities of the electric locomotive leads to differential slip. Originality. An analytical expression is proposed and approximation coefficients are determined for the dependence of the wheel-rail adhesion coefficient on the sliding speed of the wheel surfaces on the rails. Conditions are formulated that determine the nature of wheel pair slip development, which can be used in the development of principles for automatic control of traction electric drives with high resistance to slip. Practical value. The model created allows theoretical research into the process of wheel slip in electric locomotives under various operating conditions. The results of such research can be used to create an automatic traction electric drive control system that improves the electric locomotive's resistance to wheel slip. | en |
| dc.identifier.citation | Афанасов А. М., Кончанін С. В., Головко Р. Д. Моделювання процесу буксування колісної пари електровоза. Наука та прогрес транспорту. 2026. № 1(113). С. 52–63. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2026/353436. | |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.15802/stp2026/353436 | |
| dc.identifier.issn | 2307–3489 (Print) | |
| dc.identifier.issn | 2307–6666 (Online) | |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/22031 | |
| dc.identifier.uri | https://stp.ust.edu.ua/ | |
| dc.identifier.uri | https://stp.ust.edu.ua/article/view/353436 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.publisher | Український державний університет науки і технологій, Дніпро | |
| dc.rights | Creative Commons Attribution 4.0 International License | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | електровоз | |
| dc.subject | тяговий електропривід | |
| dc.subject | колісна пара | |
| dc.subject | тягове зусилля | |
| dc.subject | характеристика зчеплення | |
| dc.subject | буксування | |
| dc.subject | математичне моделювання | |
| dc.subject | electric locomotive | |
| dc.subject | traction electric drive | |
| dc.subject | tractive effort | |
| dc.subject | traction characteristics | |
| dc.subject | wheel slip | |
| dc.subject | mathematical modeling | |
| dc.subject | wheel set | |
| dc.subject | КЕРС | |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY | en |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY::Electrical engineering, electronics and photonics | en |
| dc.title | Моделювання процесу буксування колісної пари електровоза | |
| dc.title.alternative | Simulation of the Wheel Pair Slip Process in an Electric Locomotive | |
| dc.type | Article |