<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" dtd-version="1.4" article-type="research-article">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="issn">2411-3336</journal-id>
      <journal-id journal-id-type="eissn">2541-9404</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title xml:lang="ru">Записки Горного института</journal-title>
        <journal-title xml:lang="en">Journal of Mining Institute</journal-title>
      </journal-title-group>
      <publisher>
        <publisher-name xml:lang="ru">Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ</publisher-name>
        <publisher-name xml:lang="en">Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.31897/PMI.2021.1.12</article-id>
      <article-id custom-type="pmi" pub-id-type="custom">pmi-13360</article-id>
      <article-id pub-id-type="uri">https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13360</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru">
          <subject>Электромеханика и машиностроение</subject>
        </subj-group>
        <subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en">
          <subject>Electromechanics and mechanical engineering</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title xml:lang="en">Traction asynchronous electric drive of mine electric locomotivesimulation model structure improvement</article-title>
        <trans-title-group xml:lang="ru">
          <trans-title>Совершенствование структуры имитационной модели  тягового асинхронного электропривода рудничного электровоза</trans-title>
        </trans-title-group>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="eastern">
            <surname>Borisov</surname>
            <given-names>Stanislav V.</given-names>
          </name>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Борисов</surname>
              <given-names>С. В.</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Borisov</surname>
              <given-names>Stanislav V.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>atlet014@gmail.com</email>
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0002-8716-7772</contrib-id>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
        </contrib>
        <aff-alternatives id="aff1">
          <aff>
            <institution xml:lang="ru">Национальный Исследовательский Томский Политехнический Университет (Томск, Россия)</institution>
          </aff>
          <aff>
            <institution xml:lang="en">National Research Tomsk Polytechnic University (Tomsk, Russia)</institution>
          </aff>
        </aff-alternatives>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name name-style="eastern">
            <surname>Koltunova</surname>
            <given-names>Ekaterina A.</given-names>
          </name>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Колтунова</surname>
              <given-names>Е. А.</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Koltunova</surname>
              <given-names>Ekaterina A.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>ea.koltunovaa@gmail.com</email>
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0003-1112-874X</contrib-id>
          <xref ref-type="aff" rid="aff2"/>
        </contrib>
        <aff-alternatives id="aff2">
          <aff>
            <institution xml:lang="ru">Национальный Исследовательский Томский Политехнический Университет (Томск, Россия)</institution>
          </aff>
          <aff>
            <institution xml:lang="en">National Research Tomsk Polytechnic University (Tomsk, Russia)</institution>
          </aff>
        </aff-alternatives>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="eastern">
            <surname>Kladiev</surname>
            <given-names>Sergei N.</given-names>
          </name>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Кладиев</surname>
              <given-names>С. Н.</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Kladiev</surname>
              <given-names>Sergei N.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>kladiev@tpu.ru</email>
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0001-9432-0176</contrib-id>
          <xref ref-type="aff" rid="aff3"/>
        </contrib>
        <aff-alternatives id="aff3">
          <aff>
            <institution xml:lang="ru">Национальный Исследовательский Томский Политехнический Университет (Томск, Россия)</institution>
          </aff>
          <aff>
            <institution xml:lang="en">National Research Tomsk Polytechnic University (Tomsk, Russia)</institution>
          </aff>
        </aff-alternatives>
      </contrib-group>
      <pub-date pub-type="epub" iso-8601-date="2021-04-26">
        <day>26</day>
        <month>04</month>
        <year>2021</year>
      </pub-date>
      <pub-date date-type="collection">
        <year>2021</year>
      </pub-date>
      <volume>247</volume>
      <fpage>114</fpage>
      <lpage>121</lpage>
      <history>
        <date date-type="received" iso-8601-date="2020-05-18">
          <day>18</day>
          <month>05</month>
          <year>2020</year>
        </date>
        <date date-type="accepted" iso-8601-date="2020-06-16">
          <day>16</day>
          <month>06</month>
          <year>2020</year>
        </date>
        <date date-type="rev-recd" iso-8601-date="2021-04-26">
          <day>26</day>
          <month>04</month>
          <year>2021</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement xml:lang="ru">© 2021 С. В. Борисов, Е. А. Колтунова, С. Н. Кладиев</copyright-statement>
        <copyright-statement xml:lang="en">© 2021 Stanislav V. Borisov, Ekaterina A. Koltunova, Sergei N. Kladiev</copyright-statement>
        <copyright-year>2021</copyright-year>
        <copyright-holder xml:lang="ru">С. В. Борисов, Е. А. Колтунова, С. Н. Кладиев</copyright-holder>
        <copyright-holder xml:lang="en">Stanislav V. Borisov, Ekaterina A. Koltunova, Sergei N. Kladiev</copyright-holder>
        <license license-type="open-access" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0" xml:lang="ru">
          <license-p>Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)</license-p>
        </license>
        <license license-type="open-access" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0" xml:lang="en">
          <license-p>This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)</license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri xlink:type="simple" xlink:href="https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13360">https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13360</self-uri>
      <abstract xml:lang="ru">
        <p>В статье рассматривается решение проблемы буксования подземного железнодорожного транспорта в динамических режимах, возникающее при значительной разнице скоростей ведущих и ведомых пар колес. Состояние рельсовых покрытий в значительной мере определяет коэффициент сцепления, поэтому при помощи математической модели выбирается условие зависимости величины скольжения и тягового усилия. Для эффективного разгона и торможения электровоза необходимо контролировать коэффициент сцепления на определенном уровне. Создана имитационная модель подвижного состава, в которой впервые учтена механическая система с распределенными параметрами. В структурной схеме системы автоматического управления тяговых электроприводов с частотным регулированием приняты в расчет такие факторы как объем перемещаемых грузов, трение качения, уровни уклона (подъема) и состояние рельсового пути. Результаты моделирования показывают особенности движения и остановок грузового состава не только по диаграммам скорости и усилий в режимах разгона-торможения и равномерного движения, а также позиций плунжеров и тяговых усилий на сцепках электровоза и всех вагонеток, участвующих в перемещении грузов. Практическое применение предлагаемого способа заключается в возможности трогания тяжело груженного состава с места на участке подъема в условиях недостаточного коэффициента сцепления при загрязненных путях.</p>
      </abstract>
      <abstract xml:lang="en">
        <p>The article discusses the solution to the problem of underground railway transport slipping in dynamic modes, which occurs when there is a significant difference in the speeds of the driving and driven pairs of wheels. The state of the rail surfaces largely determines the coefficient of adhesion, therefore, using a mathematical model, the condition for the dependence of the magnitude of slipping and tractive effort is selected. For effective acceleration and deceleration of an electric locomotive, it is necessary to control the coefficient of adhesion at a certain level. A simulation model of rolling stock has been created, which for the first time takes into account a mechanical system with distributed parameters. In the structural diagram of the automatic control system of traction electric drives with frequency regulation, such factors as the volume of goods being moved, rolling friction, slope (rise) levels and the state of the rail track are taken into account. The simulation results show the features of the movement and stops of the freight train not only by the diagrams of speed and forces in the modes of acceleration-deceleration and uniform movement, but also the positions of the plungers and tractive forces on the couplings of the electric locomotive and all trolleys involved in the movement of goods. The practical application of the proposed method lies in the possibility of starting a heavily laden train from its place on the ascent section in conditions of insufficient adhesion coefficient with contaminated roads.</p>
      </abstract>
      <kwd-group xml:lang="ru">
        <title>Ключевые слова</title>
        <kwd>шахтный электровоз</kwd>
        <kwd>тяговый электропривод</kwd>
        <kwd>коэффициент трения</kwd>
        <kwd>скольжение</kwd>
        <kwd>скорость скольжения</kwd>
        <kwd>векторное управление</kwd>
      </kwd-group>
      <kwd-group xml:lang="en">
        <title>Keywords</title>
        <kwd>mine electric locomotive</kwd>
        <kwd>traction electric drive</kwd>
        <kwd>friction coefficient</kwd>
        <kwd>slip</kwd>
        <kwd>slipping speed</kwd>
        <kwd>vector control</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body/>
  <back>
    <ref-list>
      <ref id="ref1">
        <label>1</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Артеменко Ю.П. Модель асинхронного двигателя в составе канала бортовой системы электроснабжения переменного тока / Ю.П.Артеменко, А.Г.Демченко // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2017. Т. 20. № 01. С. 141-151.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">ArtemenkoYu.P., DemchenkoA.G. Model of an asynchronous motor as part of the channel of the on-board AC power supply system. Nauchnyi vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta grazhdanskoi aviatsii. 2017. Vol. 20. N 01, p. 141-151 (in Russian).</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref2">
        <label>2</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Волков Д.В. Асинхронный частотно-регулируемый привод шахтного электровоза с автоматическим выравниванием нагрузок тяговых двигателей: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Новочеркасск: Южно-Российский государственный техни-ческий университет, 2010. 38 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">VolkovD.V. Asynchronous variable frequency drive of a mine electric locomotive with automatic load balancing of traction motors: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Novocherkassk: Yuzhno-Rossiiskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet, 2010, p. 38 (in Russian).</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref3">
        <label>3</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Ишлинский А.Ю. Прикладные задачи механики. Книга 1: Механика вязкопластичных и не вполне упругих тел. М.: Наука, 1986. 360 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">IshlinskiiA.Yu. Applied problems of mechanics. Book 1: The Mechanics of Viscoplastic and Not Fully Elastic Bodies. Moscow: Nauka, 1986, p. 360 (inRussian).</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref4">
        <label>4</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Керопян А.М. Связь температуры в зоне контакта системы колесо – рельс с уклоном рельсового пути промышленного железнодорожного транспорта / А.М.Керопян, А.А.Герасимова // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2017. Т. 60. №. 5. С. 355-363. DOI: 10.17073/0368-0797-2017-5-355-363</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Keropyan A.M., Gerasimova A.A. Connection of the temperature in contact area of the wheel – rail system with the railway slope of industrial railway transport. Izvestiya Ferrous Metallurgy. 2017. Vol. 60(5), p. 355-363. DOI:10.17073/0368-0797-2017-5-355-363</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref5">
        <label>5</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Конашинский А.Ю. Влияние электрических видов коррекции электромеханических характеристик асинхронных тя-говых двигателей на их энергетические показатели // Вестник Всероссийского научно-исследовательского проектно-конструкторского института электровозостроения. Электровозостроение. 2002. № 42. С. 228-241.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Konashinskii A.Yu. Influence of electrical types of correction of electromechanical characteristics of asynchronous traction motors on their energy performance. Vestnik Vserossiiskogo nauchno-issledovatelskogo proektno-konstruktorskogo instituta elektrovozostroeniya. Elektrovozostroenie. 2002. N 42, p. 228-241 (in Russian).</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref6">
        <label>6</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Кутовой Ю.Н. Повышение тяговых свойств рудничного электровоза средствами электропривода: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Харьков: Харьковский политехнический институт, 1984. 34 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">KutovoiYu.N. Increasing the traction properties of a mine electric locomotive by means of an electric drive: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Kharkov: Kharkovskii politekhnicheskii institut, 1984, p. 34 (in Russian).</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref7">
        <label>7</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Ренгевич А.А. Исследование эксплуатационных режимов рудничной электровозной откатки: Автореф. дис. … канд. техн. наук. М.: Институт горного дела им. А.А.Скочинского, 1962. 42 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">RengevichA.A. Study of operational modes of mine electric locomotive haulage: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Moscow: Institut gornogo dela im. A.A.Skochinskogo, 1962, p. 42(in Russian).</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref8">
        <label>8</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Оценочные исследования тягового асинхронного электродвигателя с пониженным напряжением питания для руд-ничного электровоза / О.В.Арсентьев, П.Р.Баранов, А.Д.Вильнин, С.Н.Кладиев // Известия Томского политехнического уни-верситета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 11. С. 126-138.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Arsentiev O. V., Baranov P. R., Vilnin A. D., Kladiev S. N. Evaluative research of induction traction electric motor with low-level power supply for mine locomotive. IzvestiyaTomskogopolitekhnicheskogouniversiteta. Inzhiniring georesursov. 2017. Vol. 328(11), p. 126-138.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref9">
        <label>9</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Boisvert M. Estimators of wheel slip for electric vehicles using torque and encoder measurements / M.Boisvert, P.Micheau // Mechаnic System and Signal Processing. 2016. Vol. 76-77. P. 665-676. DOI: 10.1016/j.ymssp.2016.02.017</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Boisvert M., Micheau P. Estimators of wheel slip for electric vehicles using torque and encoder measurements. Mechаnic System and Signal Processing. 2016. Vol. 76-77, p. 665-676. DOI: 10.1016/j.ymssp.2016.02.017</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref10">
        <label>10</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Chen H. Double 7.5-kW three-phase switched reluctance motors parallel drive system for electric locomotive traction / H.Chen, G. Xie // 14th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, 10-13 June 2008, Victoria, BC, Canada. IEEE, 2008. P. 459-464. DOI:10.1109/ELT.2008.98</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Chen H., XieG. Double 7.5-kW three-phase switched reluctance motors parallel drive system for electric locomotive traction. 14th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, 10-13 June, 2008, Victoria, BC, Canada. IEEE, 2008, p. 459-464. DOI:10.1109/ELT.2008.98</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref11">
        <label>11</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Djukić M. A fuzzy model for an increase in locomotive traction force / M.Djukić, S.Rusov, Z.Mitrovic // Transport. 2010. Vol. 25. Iss. 1. P. 36-45. DOI: 10.3846/transport.2010.06</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">DjukićM.,Rusov S., Mitrovic Z.A fuzzy model for an increase in locomotive traction force. Transport. 2010. Vol. 25. Iss. 1, p. 36-45. DOI: 10.3846/transport.2010.06</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref12">
        <label>12</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">On wheel rolling along the rail regime with longitudinal load /V.P.Franchuk, Ziborov, V.V.Krivda, S.O.Fedoriachenko// Науковий вісник Національного гірничого університету. 2017. № 3. P. 62-64.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Franchuk V.P., Ziborov K.A., Krivda V.V., Fedoriachenko S.O. On wheel rolling along the rail regime with longitudinal load. Naukovii vіsnik Natsіonalnogo gіrnichogo unіversitetu. 2017. N 3, p. 62-64.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref13">
        <label>13</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Kladiev S. Mathematical model of traction electric drive for mine electric train / S. Kladiev, B. Pyakillya, A. Vilnin // MATEC Web of Conferences: The 2nd International Youth Forum «Smart Grids», 6-10 October, 2014, Tomsk, Russia. EDP Sciences, 2014. Vol. 19. P. 3. DOI: 10.1051/matecconf/20141901040</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Kladiev S., Pyakillya B., Vilnin A. Mathematical model of traction electric drive for mineelectric train. MATEC Web of Conferences: The 2nd International Youth Forum “Smart Grids”, 6-10 October, 2014, Tomsk, Russia. EDP Sciences, 2014. Vol. 19, p. 3. DOI: 10.1051/matecconf/20141901040</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref14">
        <label>14</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Li Y. Speed sensorless control of permanent magnet synchronous motors in mine electric locomotive drive / Y.Li, X.Yang, T.Zhang // Sensors and Transducers. 2014. Vol. 169. Iss. 4. P. 9-17.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Li Y., Yang X., Zhang T. Speedsensorless control of permanent magnet synchronous motors in mine electric locomotive drive. Sensors and Transducers. 2014. Vol. 169. Iss. 4, p. 9-17.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref15">
        <label>15</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Onat A. Particle swarm optimization based parametrization of adhesion and creep force models for simulation and modelling of railway vehicle systems with traction / A.Onat, P.Voltr // Simulation Modelling Practice and Theory. 2020. Vol. 99. DOI:10.1016/j.simpat.2019.102026</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Onat A., Voltr P. Particle swarm optimization based parametrization of adhesion and creep force models for simulation and modelling of railway vehicle systems with traction. Simulation Modelling Practice and Theory. 2020. Vol. 99. DOI:10.1016/j.simpat.2019.102026</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref16">
        <label>16</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Pasillas-Lépine W. Design and experimental validation of a nonlinear wheel slip control algorithm / W.Pasillas-Lépine, A.Loría, M.Gerard // Automatica. 2012. Vol. 48. Iss. 8. P. 1852-1859. DOI: 10.1016/j.automatica.2012.05.073</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Pasillas-Lépine W., Loría A., Gerard M. Design and experimental validation of a nonlinear wheel slip control algorithm. Automatica. 2012. Vol. 48. Iss. 8, p. 1852-1859. DOI: 10.1016/j.automatica.2012.05.073</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref17">
        <label>17</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Polach O. Influence of locomotive tractive effort on the forces between wheel and rail // Vehicle System Dynamics. 2001. Vol. 35. Iss. 1. P. 7-22.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Polach O. Influence of locomotive tractive effort on the forces between wheel and rail. Vehicle System Dynamics. 2001. Vol. 35. Iss. 1, p. 7-22.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref18">
        <label>18</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Quang N.P. Vector Control of Three-Phase AC Machines / N.P.Quang, J.-A.Dittrich. Springer, 2015. 332 p.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Quang N.P., Dittrich J.-A. Vector Control of Three-Phase AC Machines. Springer, 2015, p. 332.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref19">
        <label>19</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Wang S. Locomotive wheel slip detection based on multi-rate state identification of motor load torque // Journal of the Franklin Institute. 2016. Vol. 353. № 2. P. 521-540. DOI: 10.1016/j.jfranklin.2015.11.012</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Wang S. Locomotive wheel slip detection based on multi-rate state identification of motor load torque. Journal of the Franklin Institute. 2016. Vol. 353. N 2, p. 521-540. DOI: 10.1016/j.jfranklin.2015.11.012</mixed-citation>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>
