Оцінка можливого застосування накопичувача енергії для plug-in гібридної тягової системи рейкового рухомого складу

Автор(и)

  • Артем Сергійович Маслій Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-0554-8150
  • Сергій Геннадійович Буряковський Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0003-2469-7431
  • Роман Миколайович Антоненко Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0009-0001-9241-5857
  • Валентин Анатолійович Геврасьов Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0009-0000-8910-5172
  • Андрій Сергійович Маслій Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0001-7188-3638

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337731

Ключові слова:

plug-in гібридні тягові системи, накопичувачі енергії, функція бажаності Харрінгтона

Анотація

Об’єктом дослідження є рейковий рухомий склад, на якому використовуються або можуть бути впроваджені plug-in гібридні тягові системи.

Існуючі методики вибору накопичувачів енергії здебільшого обмежують сферу застосування, що накладає певні обмеження на можливість їх використання при виборі накопичувача енергії для гібридних тягових систем.

В результаті проведеного дослідження зроблено обґрунтований первинний вибір накопичувача енергії за допомогою експертного оцінювання та визначення загальної бажаності за функцією Харрінгтона.

Залучення експертів у відповідних галузях дозволяє отримувати актуальну інформацію про стан розвитку технологій і встановлювати відповідність параметрів тим чи іншим вимогам. Оцінка узгодженості думок експертів дає підґрунтя для подальшого застосування отриманих результатів.

Функція бажаності Харрінгтона дозволяє об’єднувати параметри з різними одиницями виміру та іншими відмінностями для отримання одного значення, що може полегшувати прийняття рішення.

Використовуючи оцінки, отримані від експертів, для різних параметрів були розраховані вагові коефіцієнти відповідно до визначених типів рухомого складу.

В проведеному дослідженні для локомотивів та моторвагонного рухомого складу було вибрано три типи накопичувачів енергії, які відповідають поставленим умовам. Це батарейні накопичувачі, накопичувачі на базі EDLC та інерційні накопичувачі з маховиками, значення загальної бажаності яких без вагових коефіцієнтів 0,638, 0,636, 0,573 відповідно.

Зміна набору параметрів, введення додаткових обмежень та вагових коефіцієнтів у поєднанні з задачами оптимізації руху дозволяє адаптувати методику до вимог конкретних проєктів з побудови або модернізації рухомого складу з plug-in гібридними тяговими системами

Біографії авторів

Артем Сергійович Маслій, Український державний університет залізничного транспорту

Кандидат технічних наук

Кафедра електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Сергій Геннадійович Буряковський, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Доктор технічних наук

Науково-дослідний та проєктно-конструкторський інститут «Молнія»

Роман Миколайович Антоненко, Український державний університет залізничного транспорту

Аспірант

Кафедра електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Валентин Анатолійович Геврасьов, Український державний університет залізничного транспорту

Аспірант

Кафедра електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Андрій Сергійович Маслій, Український державний університет залізничного транспорту

Кандидат технічних наук

Кафедра електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Посилання

  1. Pal, P., Gopal, P. R. C., Ramkumar, M. (2023). Impact of transportation on climate change: An ecological modernization theoretical perspective. Transport Policy, 130, 167–183. https://doi.org/10.1016/j.tranpol.2022.11.008
  2. Railway Handbook (2017). IEA. Available at: https://www.iea.org/reports/railway-handbook-2017
  3. Domínguez, M., Fernández-Cardador, A., Fernández-Rodríguez, A., Cucala, A. P., Pecharromán, R. R., Urosa Sánchez, P., Vadillo Cortázar, I. (2025). Review on the use of energy storage systems in railway applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 207, 114904. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114904
  4. Mitali, J., Dhinakaran, S., Mohamad, A. A. (2022). Energy storage systems: a review. Energy Storage and Saving, 1 (3), 166–216. https://doi.org/10.1016/j.enss.2022.07.002
  5. Fedele, E., Iannuzzi, D., Del Pizzo, A. (2021). Onboard energy storage in rail transport: Review of real applications and techno‐economic assessments. IET Electrical Systems in Transportation, 11 (4), 279–309. https://doi.org/10.1049/els2.12026
  6. Saeed, M., Briz, F., Guerrero, J. M., Larrazabal, I., Ortega, D., Lopez, V., Valera, J. J. (2023). Onboard Energy Storage Systems for Railway: Present and Trends. IEEE Open Journal of Industry Applications, 4, 238–259. https://doi.org/10.1109/ojia.2023.3293059
  7. Knibbe, R., Harding, D., Burton, J., Cooper, E., Amir Zadeh, Z., Sagulenko, M. et al. (2023). Optimal battery and hydrogen fuel cell sizing in heavy-haul locomotives. Journal of Energy Storage, 71, 108090. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108090
  8. Chang, A. S., Kalawsky, R. S. (2025). Retrofitting existing rolling stock for wire-free travel: Exploring energy storage solutions for partial catenary-free light rail vehicle. Transportation Engineering, 19, 100291. https://doi.org/10.1016/j.treng.2024.100291
  9. Liu, X., Li, K. (2020). Energy storage devices in electrified railway systems: A review. Transportation Safety and Environment, 2 (3), 183–201. https://doi.org/10.1093/tse/tdaa016
  10. Riabov, I., Overianova, L., Iakunin, D., Neshcheret, V., Ivanov, K. (2025). Equipping suburban diesel–electric multiple unit with a hybrid power unit. E-Prime - Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy, 11, 100949. https://doi.org/10.1016/j.prime.2025.100949
  11. Zubiria, A., Menéndez, Á., Grande, H.-J., Meneses, P., Fernández, G. (2022). Multi-Criteria Decision-Making Problem for Energy Storage Technology Selection for Different Grid Applications. Energies, 15 (20), 7612. https://doi.org/10.3390/en15207612
  12. Qie, X., Zhang, R., Hu, Y., Sun, X., Chen, X. (2021). A Multi-Criteria Decision-Making Approach for Energy Storage Technology Selection Based on Demand. Energies, 14 (20), 6592. https://doi.org/10.3390/en14206592
  13. Buriakovskiy, S., Maslii, A., Pomazan, D., Panchenko, V., Overianova, L., Omelianenko, H. (2020). Multi-criteria Quality Evaluation of Energy Storage Devices for Rolling Stock Using Harrington’s Desirability Function. 2020 IEEE 7th International Conference on Energy Smart Systems (ESS), 158–163. https://doi.org/10.1109/ess50319.2020.9160105
  14. Shrout, P. E., Fleiss, J. L. (1979). Intraclass correlations: Uses in assessing rater reliability. Psychological Bulletin, 86 (2), 420–428. https://doi.org/10.1037/0033-2909.86.2.420
  15. McGraw, K. O., Wong, S. P. (1996). Forming inferences about some intraclass correlation coefficients. Psychological Methods, 1 (1), 30–46. https://doi.org/10.1037/1082-989x.1.1.30
  16. Vallat, R. (2018). Pingouin: statistics in Python. Journal of Open Source Software, 3 (31), 1026. https://doi.org/10.21105/joss.01026
  17. Harrington, E. C., Jr. (1965). The Desirability Function. Industrial Quality Control, 21 (10), 494–498.
  18. Schöberl, J., Ank, M., Schreiber, M., Wassiliadis, N., Lienkamp, M. (2024). Thermal runaway propagation in automotive lithium-ion batteries with NMC-811 and LFP cathodes: Safety requirements and impact on system integration. ETransportation, 19, 100305. https://doi.org/10.1016/j.etran.2023.100305
  19. Ciccarelli, F., Iannuzzi, D., Tricoli, P. (2012). Control of metro-trains equipped with onboard supercapacitors for energy saving and reduction of power peak demand. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 24, 36–49. https://doi.org/10.1016/j.trc.2012.02.001
  20. Xu, K., Guo, Y., Lei, G., Zhu, J. (2023). A Review of Flywheel Energy Storage System Technologies. Energies, 16 (18), 6462. https://doi.org/10.3390/en16186462
  21. Khodaparastan, M., Mohamed, A. (2019). Flywheel vs. Supercapacitor as Wayside Energy Storage for Electric Rail Transit Systems. Inventions, 4 (4), 62. https://doi.org/10.3390/inventions4040062
  22. Dindorf, R., Takosoglu, J., Wos, P. (2023). Review of Compressed Air Receiver Tanks for Improved Energy Efficiency of Various Pneumatic Systems. Energies, 16 (10), 4153. https://doi.org/10.3390/en16104153
  23. Leon-Quiroga, J., Newell, B., Krishnamurthy, M., Gonzalez-Mancera, A., Garcia-Bravo, J. (2020). Energy Efficiency Comparison of Hydraulic Accumulators and Ultracapacitors. Energies, 13 (7), 1632. https://doi.org/10.3390/en13071632
  24. Pro zatverdzhennia Tekhnichnoho rehlamentu bezpeky rukhomoho skladu zaliznychnoho transportu (2015). Postanova Kabinetu Ministriv Ukrainy No. 1194. 30.12.2015. Redaktsiya vid 18.12.2019. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1194-2015-%D0%BF#Text
  25. Riabov, I., Goolak, S., Neduzha, L. (2024). An Estimation of the Energy Savings of a Mainline Diesel Locomotive Equipped with an Energy Storage Device. Vehicles, 6 (2), 611–631. https://doi.org/10.3390/vehicles6020028
  26. Kondratieva, L., Bogdanovs, A., Overianova, L., Riabov, I., Goolak, S. (2023). Determination of the working energy capacity of the on-board energy storage system of an electric locomotive for quarry railway transport during working with a limitation of consumed power. Archives of Transport, 65 (1), 119–136. https://doi.org/10.5604/01.3001.0016.2631
Оцінка можливого застосування накопичувача енергії для plug-in гібридної тягової системи рейкового рухомого складу

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-30

Як цитувати

Маслій, А. С., Буряковський, С. Г., Антоненко, Р. М., Геврасьов, В. А., & Маслій, А. С. (2025). Оцінка можливого застосування накопичувача енергії для plug-in гібридної тягової системи рейкового рухомого складу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(1 (136), 22–31. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337731

Номер

Том 4 № 1 (136) (2025): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Artem Maslii, Serhii Buriakovskyi, Roman Antonenko, Valentyn Gevrasov, Andrii Maslii

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.