Ozulu A. Electromechanical system of regulation of oscillations of a body of a high-speed electric train with an inclination of a body

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U002616

Applicant for

Specialization

  • 141 - Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

28-08-2024

Specialized Academic Board

ДФ 64.050.163-6607

National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Essay

The purpose of the dissertation is the development of theoretical provisions and practical solutions for the implementation of an electromechanical system for regulating body vibrations of a high-speed electric train with a body tilting mechanism. The object of research is the process of electromechanical conversion of energy in the system of tilting the body during damping of vibrations of the body. The subject of research is an electromechanical system for regulating body vibrations of a high-speed electric train with a body tilt. Scientific novelty of the results: 1. For the first time, the use of an electromechanical shock absorber as part of the chassis of a high-speed electric train for body tilting systems is proposed, which allows simultaneously performing the functions of body tilting and vibration energy recovery, replacing traditional pneumatic shock absorbers. Without a shock absorber, the angle of inclination of the body varies from -0.45° to +0.38°, and with its use, this range is reduced to -0.2° to +0.2°, that is, half as much. The electromechanical shock absorber is able to recover 84 W/h during oscillations with an amplitude of 5 mm and a frequency of 2 Hz. 2. For the first time, an algorithm for controlling body inclination and recuperation of cascade-type oscillations, an algorithm for switching modes of operation of the electromechanical system for regulating oscillations of a high-speed electric train with an inclination of the body is proposed for the first time. It is proposed to measure the inclination angle using MEMS-type accelerometer and gyroscope sensors. In addition, a technique for calculating angles has been developed, which ensures high accuracy and stability of measurements in dynamic conditions. 3. For the first time, a conceptual application solution has been developed for the implementation of the driver electronics unit for controlling the electromechanical body vibration control system of a high-speed electric train with body inclination and the tilt angle sensor electronics unit, which includes the integration of modern microcontrollers for signal processing and the development of specialized software that provides adaptive control of the electric drive of the electromechanical control system oscillations of the body of a high-speed electric train with body inclination in real time. The practical significance of the results obtained is as follows: the development and implementation of an electromechanical shock absorber in the tilting system of the body of a high-speed electric train allows to significantly improve stability and comfort during movement. This ensures a smoother body tilt, reducing the impact of vibrations on passengers by 2 times, which is especially important for high-speed trains; the integration of the generalized simulation model of the body oscillation regulation system of the high-speed electric train with body inclination into the design and modeling process ensures the accuracy and reliability of the development of new body inclination systems; a conceptual diagram of the body tilt control system and vibration recovery based on the use of the STM32F407 microcontroller and MPU-9250 MEMS gyroscope was created, which contributes to the implementation of innovative solutions in the transport industry. This opens up opportunities for further research and development in the field of high-speed electric trains. The results of the dissertation work were implemented in the Research and Production Enterprise LLC SPE "SPETSELEKTROMASH" from 04.05.2024, as well as in the educational process of the Department of Electric Transport and Locomotive Construction of NTU "KhPI" from 04.29.2024.

Research papers

Ozulu A., Liubarskyi B., Iakunin D., Dubinina O. Synthesis of an electromechanical system of body tilt and recuperation of vibration energy for a high-speed electric train. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023. №5(1 (125). P. 6–14.

Озулу А.Б., Любарський Б.Г. Перспективні електромеханічні амортизатори. Збірник наукових праць ДУІТ. Серія: «Транспортні системи і технології». 2021. Вип. 38. С.133-140.

Ozulu A., Lyubarsky B. Calculation of the parameters of the electromechanical shock absorber of the high-speed electric train. Collection of scientific works of the State University of Infrastructure and Technologies. Series «Transport systems and technologies». Kyiv, 2023. № 41. P.24–34.

Озулу А. Б. Алгоритм керування нахилу кузова та рекуперації коливань швидкісного електропоїзду з електромеханічним амортизатором. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. Харків, 2023. № 3 (15). С. 47-51.

Озулу А. Б., Любарський Б. Г. Електромеханічна система регулювання коливань кузова швидкісного електропоїзду з нахилом кузова Теоретичні та практичні дослідження молодих вчених: зб. тез доп. 14-ї Міжнар. наук.-практ. конф. магістрантів та аспірантів, 1-4 грудня 2020 р. – Харків : НТУ "ХПІ". 2020. С. 167-168.

Озулу А.Б., Любарський Б.Г. Електромеханічний амортизатор швидкісного електропоїзду з рекуперацією коливань кузова. Наукові підсумки 2020 року: збірка наукових праць ІX Наукової конференції (м. Харків, 29 грудня 2020 р.). – Харків : Технологічний центр, 2021. – С. 23.

Озулу А. Б., Любарський Б. Г. Побудова 3D моделі секції електропоїзду з люлечним підвішуванням та системою рекуперації коливань. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я (MicroCAD): тези доповідей ХXІХ міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2021. (м. Харків, 18-20 травня 2021 р.). – Харків : Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2021. – С. 36.

Озулу А. Б., Любарський Б. Г. Математичне моделювання механічної частини візку електровоза з системою нахилу кузова та рекуперацією коливань. Теоретичні та практичні дослідження молодих вчених: тези доповідей 15-ї Міжнародної науково-практичної конференції магістрантів та аспірантів (м. Харків, 1-3 грудня 2021 р.). – Харків : Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2021. – С. 159.

Озулу А.Б., Любарський Б.Г. Моделювання механічної частини візку люлькового типу підвішування з системою нахилу кузова та рекуперацією коливань. Наукові підсумки 2021 року: збірка наукових праць X Наукової конференції (м. Харків, 21 грудня 2021 р.). – Харків: Технологічний центр, 2021. – С. 37.

Озулу А. Б., Любарський Б. Г. Аналіз результатів математичного моделювання нахилу кузова швидкісного електропоїзду. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я (MicroCAD): тези доповідей ХXХ Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2022 (м. Харків, 19–21 жовтня 2022 p.). – Харків : Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2022. – С. 51.

Озулу А. Б., Любарський Б. Г. Обговорення результатів математичного моделювання рекуперації коливань кузова електропоїзда. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я (MicroCAD): тези доповідей ХXХІ Міжнародна науково-практичної конференції MicroCAD-2023 (м. Харків, 17-20 травня 2023 р.) – Харків : Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2023. – С. 68.

Files

Similar theses