Materiały seminarium dotyczącego prac wykonywanych w ramach grantów
i projektów celowych oraz zamawianych KBN z zakresu trakcji elektrycznej

Organizacja Seminarium, wydanie materiałów oraz prowadzenie strony internetowej zostały dofinansowane ze środków Komitetu Badań Naukowych. Materiały dotyczące projektów badawczych powielono z oryginałów dostarczonych przez autorów i rozprowadzono pomiędzy uczestników Seminarium.

Seminarium zostało zorganizowane przez:

Sekcję Trakcji Elektrycznej Komitetu Elektrotechniki PAN

Zakład Trakcji Elektrycznej Politechniki Warszawskiej

Informacje:

Zakład Trakcji Elektrycznej, Instytut Maszyn Elektrycznych PW

00-661 Warszawa, Pl. Politechniki 1

tel: (0-22) 660 7616; fax: (0-22) 660 7551

e-mail: aszelag@nov.iem.pw.edu.pl

Strona internetowa: http://ztu.ime.pw.edu.pl

Wstęp

W dniu 15 listopada 2000r odbyło się w Politechnice Warszawskiej pierwsze seminarium poświęcone omówieniu projektów badawczych w zakresie Trakcji Elektrycznej. Seminarium było dofinansowane przez Komitet Badań Naukowych. Uczestnikami Seminarium byli Członkowie Sekcji Trakcji Elektrycznej Komitetu Elektrotechniki Polskiej Akademii Nauk oraz wykonawcy tych projektów. Komitet Badań Naukowych reprezentował prof. dr inż. Marian Kaźmierkowski. Seminarium prowadził prof. dr inż. Wiesław Seruga, przewodniczący Sekcji Trakcji Elektrycznej PAN.

Prof. Kaźmierkowski poinformował, że Seminarium ma służyć wzajemnemu poznaniu się wykonawców grantów i projektów celowych oraz poinformowaniu o prowadzonych pracach dla uniknięcia nakładania się tematów, wzajemnej informacji o realizowanych zagadnieniach i wymianie poglądów oraz doświadczeń.. Przewiduje się, że konferencje takie będą przyjęte jako zasada również w następnych latach.

Wykaz projektów badawczych

WYKAZ PROJEKTÓW BADAWCZYCH - GRANTÓW FINANSOWANYCH PRZEZ KBN

WYKAZ PROJEKTÓW BADAWCZYCH CELOWYCH
DOFINANSOWANYCH PRZEZ KBN

WYKAZ PROJEKTÓW BADAWCZYCH ZAMAWIANYCH:

Omówienie grantów i projektów celowych

Prezentacji prac dokonano zgodnie z wykazem grantów, projektów badawczych i projektów celowych i zamawianych finansowanych przez Komitet Badań Naukowych dołączonym do zaproszenia na Seminarium.

W pierwszej części seminarium autorzy zreferowali przebieg projektów badawczych, uzyskane wyniki i ich ocenę:

Prof. dr inż. R. Matusiak omówił następujące tematy:

- “Uniwersalne systemy pojazdów trakcyjnych dla ruchu towarowego i pasażerskiego o elastycznych charakterystykach trakcyjnych”

oraz Projekt Badawczy Zamawiany

- “Racjonalizacja zużycia energii w trakcji”. Obydwa tematy realizowane są w Politechnice Warszawskiej.

Dr inż. A. Szeląg omówił temat “Systemy trakcji elektrycznej prądu stałego dla dużych prędkości jazdy” wykonywany w Politechnice Warszawskiej.

Prof. dr hab. inż. P. Pazdro omówił trzy tematy wykonywane w Politechnice Gdańskiej, a mianowicie:

- “Mikrokomputerowy system sterowania pojazdów trakcyjnych”,

- “Mikrokomputerowe sterowanie i diagnostyka trakcyjnych napędów przekształtnikowych dużej mocy – metody badań i urządzenia do badań”,

- “Diagnostyka techniczna trakcyjnych odbieraków prądu – metody i układy pomiarowe”.

Doc. dr inż. J. Zamojski przedstawił dwa tematy opracowane w Instytucie Elektrotechniki:

- “Metody i kryteria projektowania asynchronicznych silników napędów głównych pojazdów trakcji elektrycznej i spalinowo-elektrycznej”

oraz

- “Analiza wpływu chłodzenia wodnego na parametry napędowe tramwajowego silnika asynchronicznego”.

Dr inż. L. Mierzejewski omówił temat “Niezawodność, dyspozycyjność i oszczędność energii w systemach trakcji elektrycznej dużych aglomeracji miejskich” prowadzony w Politechnice Warszawskiej.

Doc. dr inż. F. Szczucki omówił grant “Opracowanie metody szybkiego ładowania akumulatorów trakcyjnych” oraz projekt celowy “Automatyczne stacje przekształtnikowe przeznaczone do zasilania trakcji kopalnianej”. Obydwie prace realizuje Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa.

Prof. dr hab. inż. T. Glinka przedstawił “Badania właściwości trakcyjnego układu napędowego składającego się z silnika szeregowego prądu stałego i łącznika tranzystorowego” realizowane przez Politechnikę Śląską.

Prof. Dr hab. inż. E. Kałuża zaprezentował “System cyfrowego układu sterowania wydatkiem powietrza w układzie wentylacyjnym indukcyjnego silnika trakcyjnego” opracowany w Politechnice Śląskiej.

Dr inż. M. Lewandowski z Politechniki Warszawskiej omówił “Sprawność układu napędowego elektrycznych pojazdów trakcyjnych” jako porównanie układów z silnikami prądu stałego i przemiennego.

Prof. dr hab. inż. E. Popławski przedstawił “Analizę stanu hamowania odzyskowego falownikowego napędu trakcyjnego z silnikiem indukcyjnym” wykonywaną przez Politechnikę Świętokrzyską.

Dr inż. Lewandowski z Politechniki Warszawskiej omówił dwa granty realizowane w tej uczelni:

- “Systemy sterowania i dynamika pojazdów trakcyjnych wyposażonych w komputery pokładowe”,

- “Struktura regulatora tłumiącego oscylacje momentu w układzie mechanicznym przenoszenia momentu z silnika asynchronicznego na koła lokomotywy elektrycznej”.

Z zakresu projektów celowych omówiono następujące tematy:

Prof. dr hab. inż. M. Bartosik z Politechniki Łódzkiej przedstawił trzy projekty związane z rodziną ultraszybkich wyłączników próżniowych prądu stałego dla potrzeb trakcyjnych, a mianowicie:

• wyłączniki DCV dla elektrycznych jednostek pociągowych,
• - wyłączniki DCH dla komunikacji miejskiej,
• -wyłączniki DCL dla lokomotyw elektrycznych.

Projekty te są realizowane wspólnie z firmami ABB ZWAR S. A. Warszawa oraz ZAE WOLTAN Łódź.

Doc dr inż. F. Szczucki w zastępstwie wykonawców przedstawił informację o projekcie “Przewoźny przemiennik częstotliwości o mocy 20 kVA przeznaczony do prac pomocniczych w trakcji kopalnianej”. Projekt realizowany jest przez Przedsiębiorstwo Elektrotechniki Górniczej PEG S.A. Czeladź oraz Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa EMAG Katowice.

Dr inż. K. Żochowski z Instytutu Elektrotechniki omówił projekt “Uruchomienie produkcji trakcyjnych napędów z silnikami bezszczotkowymi zasilanych z akumulatorów”

Prof. dr inż. W. Dziuba z Instytutu Elektrotechniki przedstawił prace realizowane przez Instytut wspólnie z Metrem Warszawskim.

Prof. dr hab. inż. Z. Giziński omówił realizowany przez Instytut Elektrotechniki projekt pt. “Falownikowy układ napędowy dla tramwajów 105N”.

Szczegółowe omówienie projektów badawczych zawarte jest w punkcie 5 niniejszych materiałów.

Drugą część seminarium poświęcono dyskusji.

W wyniku dyskusji jaka rozwinęła się na tle wygłoszonych referatów, stwierdzono celowość przedyskutowania na spotkaniu w przyszłym roku zagadnień rozwoju i modernizacji wyposażenia trakcji elektrycznej zarówno taboru jak i urządzeń stacjonarnych.

W tym obszarze nauki i techniki dokonuje się bardzo duży postęp wywołany rosnącymi wymaganiami związanymi ze zwiększeniem prędkości elektrycznych pojazdów trakcyjnych, komfortem podróżowania, koniecznością obniżenia kosztów, tworzeniem jednolitych międzynarodowych systemów transportowych oraz globalizacją gospodarki światowej obejmującej również produkcje drogich i skomplikowanych elektrycznych urządzeń trakcyjnych. Rozwiązanie tych problemów wymaga olbrzymich nakładów finansowych na badania i rozwój. Polska stanowiąca duży rynek transportu w ogóle, w tym kolejowego, przemysłowego i miejskiego, nie może znajdować się poza nawiasem tego rozwoju i musi w ramach istniejących skromnych możliwości brać aktywny udział w tworzeniu postępu naukowego i technicznego w tym obszarze. Powinniśmy znajdować ,,obszary - nisze", w których mamy perspektywy uzyskania interesujących wyników. Opracowane w kraju rozwiązania mają szansę na ich wykorzystanie przede wszystkim przy modernizacji olbrzymiego parku elektrycznego taboru trakcyjnego i urządzeń stacjonarnych, głownie zasilania na PKP, w komunikacji miejskiej i trakcji przemysłowej. Dostępność elementów i materiałów zagranicznych i także krajowych sprzyja poszukiwaniu nowych rozwiązań. Cechują je znacznie niższe koszty wytwarzania, a następnie eksploatacji.

Biorąc powyższe pod uwagę formułuje się następujące tematy badawcze:

• Kompatybilność elektromagnetyczna zarówno na PKP jak i w komunikacji miejskiej.

• Wpływ przekształceń prądu w podstacjach trakcyjnych i na taborze na zakłócenia w systemach elektroenergetycznych.

• Nowoczesne systemy sterowania ruchem kolejowym i bezpieczeństwo ruchu. Dotyczy to również metra.

• Technika przetwarzania prądu sta tego na przemienny z tranzystorami IGBT, zwiększająca sprawność układu i eliminująca stany nieustalone lub je łagodząca.

• Układy falownikowe z tranzystorami IGBT.

• Silniki asynchroniczne wchodzące w skład falownikowych układów napędowych w aspekcie obniżenia ich gabarytów i masy miedzy innymi przez zastosowanie chłodzenia silników czynnikami cieczowymi.

• Poprawianie parametrów silników prądu sta tego eksploatowanych w istniejącym taborze.

• Doskonalenie rozwiązań dławików, filtrów, transformatorów wielkiej częstotliwości.

• Dostosowywanie falowników na podstacjach do zwrotu energii z sieci trakcyjnej.

• Zastosowanie silnika liniowego do napędu elektrycznych wybranych pojazdów trakcyjnych.

• Bezpośrednia przemiana energii elektrycznej na ruch liniowy bez pośrednictwa przekładni zębatej.

• Współpraca systemu zasilania pojazdów trakcyjnych z krajowym (europejskim) systemem energetycznym, nowoczesne metody monitorowania systemu zasilania, przewidywanie chwilowych i okresowych obciążeń energetycznych zasilających linie kolejowe, a następnie określanie sterowania pojazdami. Wykorzystanie do tych celów nowych osiągnięć w zakresie informatyki i matematyki, a zwłaszcza metod programowania z zastosowaniem algorytmów genetycznych i sterowania rozmytego.

• Doskonalenie ochrony przed prądami błądzącymi.

• Obniżenie hałasu wywołanego przez tabor elektryczny.

• Zabezpieczenie przeciwporażeniowe.

• Elektryczne pojazdy trakcyjne bezobsługowe.

• Układy zasilania dla bardzo dużych prędkości pojazdów.

• Zwiększenie niezawodności i bezpieczeństwa urządzeń elektrotrakcyjnych oraz metody ich określania.

Podsumowanie

Ta seminaryjna forma omówienia wyników projektów badawczych spotkała się z dużym zainteresowaniem zebranych. Nastąpiła dość duża wymiana informacji pomiędzy wykonawcami jak również specjalistami trakcji elektrycznej. Należy rozważyć, czy nie należałoby w przyszłości rozszerzyć grono uczestników Seminarium o wybranych przedstawicieli zarówno produkcji jak i eksploatacji: kolejowej, miejskiej i przemysłowej.