Naslov Optimiranje brzine i raspodjele snage hibridnog željezničkog vozila s gorivnim člancima
Naslov (engleski) Optimizing the speed and power distribution of a hybrid rail vehicle with fuel cells
Autor Mario Mišić
Mentor Marinko Stojkov (mentor) MBZ: 223066
Član povjerenstva Ivan Samardžić (predsjednik povjerenstva) MBZ: 165270
Član povjerenstva Dražen Kozak (član povjerenstva) MBZ: 190253
Član povjerenstva Marija Živić (član povjerenstva) MBZ: 176542
Član povjerenstva Tomislav Šarić (član povjerenstva) MBZ: 190264
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Slavonskom Brodu Slavonski Brod
Datum i država obrane 2024, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Strojarstvo
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 629 - Tehnika vozila
Sažetak Oko tri četvrtine pruga diljem svijeta nije elektrificirano te željeznička vozila pogonjena Dieselovim motorom usprkos većoj potražnji energije s povećanim cjelokupnim emisijama štetnih ispušnih plinova i dalje igraju važnu ulogu. Zbog vrlo velike cijene elektrifikacije pruga i male frekvencije vlakova na neelektrificiranim prugama, elektrifikacija se ne provodi zbog neisplativosti. Zbog sve strožih zakonskih propisa u pogledu smanjenja emisija štetnih ispušnih plinova primjenjuju se suvremeni sustavi prednabijanja zraka, izravnog ubrizgavanja goriva, suvremenog pročišćavanja ispušnih plinova tzv. DPF1 te najnovija selektivna katalitička redukcija tzv. SCR2 s ciljem smanjenja potrošnje goriva, odnosno smanjenja emisije štetnih ispušnih plinova. Možda svi ovi navedeni načini smanjenja emisija štetnih ispušnih plinova mogu biti dostatni za cestovna vozila, no željeznička vozila, posebno u teretnom prometu, ispuštaju višestruko veću količinu štetnih plinova, nego cestovna vozila. Shodno navedenom te kako vozila pogonjena samo baterijama imaju mali domet, hibridni vlak pogonjen gorivnim člancima, baterijama
superkondenzatorima može pružiti održivo pogonsko rješenje. Istraživanja u doktorskom radu usmjerena su na simulaciju vožnje željezničkog vozila programskim paketom Matlab/Simulink i na optimiranje sekvencijalnim kvadratnim programiranjem (SQP) vožnje vlaka i hibridizacije pogonskih uređaja. Cilj je najmanja potrošnja goriva (vodika) s namjerom unaprijeđenja pri razvoju željezničkog vozila.Upotrebom simulacije otklanjaju se pretpostavke održivosti hibridnog sustava i mogućnosti njegove ugradnje u željezničko vozilo. Simulacijski model je razvijen pomoćnu ulaznih parametara kao što su tehnička svojstva pojedinih odsjeka pruge, postojećih komponenti pogona vučnih vozila, gorivnog članka, baterije i superkondenzatora. Optimiranjem pomoću SQP prvo je optimirana brzina vožnje vlaka, a zatim je optimiran hibridizacijski omjer pogonskih uređaja. Na kraju simulacija prikazuje potrošnju goriva s popratnim svojstvima uređaja kao što su stanje napunjenosti skladišta energije, snaga, energija i masa uređaja. Optimiranjem ovakvog novog sustava daje se novi doprinos potpunim uklanjanjem emisija štetnih ispušnih plinova, izbjegava se korištenje fosilnih goriva, energija je racionalno iskorištena, a eksploatacija vozila je ekonomski opravdana.
Sažetak (engleski) About three-quarters of the railways around the world are not electrified, and despite the higher demand for energy with increased overall emissions of harmful exhaust gases, dieselpowered railway vehicles continue to play an important role. Due to the very high cost of electrifying railways and the low frequency of trains on non-electrified railways, electrification
is not carried out due to unprofitability. Due to increasingly strict legal regulations regardin the reduction of harmful exhaust gases emissions, modern systems of air precharging, gasoline direct injection, modern exhaust gas purification, DPF and the SCR with the aim of reducing fuel consumption, i.e. reducing the harmful exhaust gases emission. Perhaps all of these mentioned ways of reducing emissions of harmful exhaust gases may be sufficient for road vehicles, but railway vehicles, especially in freight traffic, emit a multiple amount of harmful gases than road vehicles. Accordingly, and as vehicles powered only by batteries have a short range, a hybrid fuel cell trains with batteries and supercapacitors can provide a sustainable propulsion solution. The research in the doctoral thesis is focused on the simulation of the driving of a railwa vehicle with the Matlab/Simulink software package and on the optimization of the train driving and the hybridization of power sources using sequential quadratic programming (SQP). The goal is the lowest consumption of fuel (hydrogen) with the greatest improvement during the development of the railway vehicle. The use of simulation eliminates the assumptions of the sustainability of the hybrid system and the possibility of its installation in a railway vehicle.The simulation model was developed with the help of input parameters such as the technical properties of individual sections of the railway, the existing drive train components of traction vehicles, the fuel cell, the battery and the supercapacitor. By optimizing with SQP, the speed of the train is first optimized, and then the hybridization ratio of the drive devices is optimized. Finally, the simulation shows the fuel consumption with accompanying properties of the power sources such as SOC, power and energy output and device mass. By optimizing such a new system, a new contribution is made by the complete removal of harmful exhaust gases emissions, the use of fossil fuels is avoided, energy is used rationally, and the exploitation of the vehicle is economically justified.
Ključne riječi
željezničko vozilo
optimalno upravljanje
gorivni članak
baterija
superkondenzator
hibridizacija
Ključne riječi (engleski)
railway vehicle
optimal control
fuel cell
battery
supercapacitor
hybridization
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:262:432603
Datum promocije 2024
Studijski program Naziv: Strojarstvo; smjerovi: Suvremeni proizvodni postupci, Suvremeni proizvodni menadžment, Konstruiranje i numeričko modeliranje proizvoda Smjer: Suvremeni proizvodni postupci Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje strojarstvo (dr.sc.)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Zatvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2024-03-11 13:21:37