Исследование энергоэффективности применения пневмоколесного транспорта с электроприводом при добыче ископаемых открытым способом

Проведение добычи полезных ископаемых открытым способом предполагает использование транспортных средств большой грузоподъемности и удовлетворительной мобильности. Как показывает практика, этим требованиям в полной мере удовлетворяют пневмоколесные самосвалы, тяговые приводы которых могут быть реализованы на тепловых либо на электрических машинах. Последние более предпочтительны в силу их экологичности. В отличие от самосвалов с тепловыми двигателями, работающими на топливе, на машинах с электроприводом возможна реализация различных вариантов электроснабжения: централизованное, автономное и комбинированное. Каждый из этих вариантов обладает своими достоинствами и недостатками, зависящими как от их схемотехнического решения, так и от параметров карьера. Для выявления влияния каждого из этих факторов на энергопотребление самосвала было необходимо проведение расчетов для всех вариантов электроснабжения. При этом изменение количественных показателей одного из факторов проводилось в условиях постоянства других. В качестве исследуемых факторов выступали крутизна подъема дороги в карьере и ее протяженность. Проведенные расчеты показали, что расход энергии на движение самосвала при всех вариантах электроснабжения практически неизменен. Другой группой факторов являлись источники электрической энергии, в качестве которых выступали аккумуляторы и конденсаторы двойного электрического слоя – ионисторы. Результаты исследований показали целесообразность использования аккумуляторов, поскольку они обладают меньшими массогабаритными показателями.

Бирюков В.В., Малозёмов Б.В., Щуров Н.И., Сингизин И.И., Латышев Р.Н. Исследование энергоэффективности применения пневмоколесного транспорта с электроприводом при добыче ископаемых открытым способом // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 12-1. – С. 301–315. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2024_121_0_301.

Бирюков Валерий Викторович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: vavib49@mail.ru, Scopus Author ID: 14043188600, РИНЦ Author ID: 726879,
Малозёмов Борис Витальевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: mbv5@mail.ru, Scopus Author ID: 10239844500, Researcher ID: J-1723-2016, РИНЦ Author ID: 176629 ORCID: 0000-0001-8686-9556,
Щуров Николай Иванович¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: shhurov@corp.nstu.ru, ORCID ID: 0000-0002-5459-9544,
Сингизин Игорь Иванович¹ — ассистент, e-mail: i.singizin@corp.nstu.ru, ORCID ID: 0000-0003-1135-4309,
Латышев Роман Николаевич¹ — ассистент, e-mail: latyshev@corp.nstu.ru, ORCID ID: 0000-0002-3920-8728,
¹ Новосибирский государственный технический университет.

Малозёмов Б.В., e-mail: mbv5@mail.ru.

1. Shchurov N. I., Dedov S. I., Malozyomov B. V., Shtang A. A., Klyuev R. V., Andriashin S. N. Degradation of lithium-ion batteries in an electric transport complex // Energies. 2021, vol. 14, article 8072. DOI: 10.3390/en14238072.

2. Саканцев Г. Г., Ческидов В. И., Зырянов И. В., Акишев А. Н. Обоснование параметров уклонов вскрывающих выработок при открытой разработке глубоко залегающих месторождений // ФТПРПИ. — 2018. — № 1. — С. 87—96. DOI: 10.15372/FTPRPI20180111.

3. Khalikov I. H., Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenk V. S., Tynchenko Y. A., Qi M. Review of methods for improving the energy efficiency of electrified ground transport by optimizing battery consumption // Energies. 2023, vol. 16, article 729. DOI: 10.3390/en16020729.

4. Саканцев М. Г. О влиянии уклонов капитальных съездов на средний коэффициент вскрыши // Энергосбережение на карьерном автомобильном транспорте. Материалы международного научно-технического семинара. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2003. — 270 с.

5. Чаадаев А. С., Акишев А. Н., Бахтин В. Л., Бабаскин С. Л. Схемы вскрытия и отработки глубоких горизонтов карьеров круто наклонными выработками // Горная промышленность. — 2008. — № 2. — С. 75—80.

6. Смирнов В. П., Лель Ю. И. Теория карьерного большегрузного автомобильного транспорта. — Екатеринбург: УрО РАН, 2002. — 355 с.

7. Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical modeling of the state of the battery of cargo electric vehicles // Mathematics. 2023, vol. 11, article 536. DOI: 10.3390/math11030536.

8. Кортелев О. Б., Ческидов В. И., Норри В. К. Влияние параметров рабочей зоны на режим горных работ и границы карьеров // ФТПРПИ. — 2011. — № 5. — С. 53—59.

9. Voitovich E. V., Kononenko R. V., Konyukhov V. Y., Tynchenko V., Kukartsev V. A., Tynchenko Y. A. Designing the optimal configuration of a small power system for autonomous power supply of weather station equipment // Energies. 2023, vol. 16, article 5046. DOI: 10.3390/en16135046.

10. Uno K., Imaie K., Maekawa K., Smith G., Suyama A., Hatori J. Development of mining machinery and future outlook for electrification // Hitachi Review. 2013, vol. 62, no. 2, pp. 99—106.

11. Martyushev N. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Qi M. Review models and methods for determining and predicting the reliability of technical systems and transport // Mathematics. 2023, vol. 11, article 3317. DOI: 10.3390/math11153317.

12. Хохряков В. С., Саканцев Г. Г. Исследование точности технико-экономических показателей при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом // Горный журнал. — 1968. — № 5. — С. 5—21.

13. Sorokova S. N., Qi M. Mathematical modeling of the state of the battery of cargo electric vehicles // Mathematics. 2023, vol. 11, article 536. DOI: 10.3390/math11030536.

14. Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenko S. V., Klyuev R. V., Zagorodnii N. A., Tynchenko Y. A. Study of supercapacitors built in the start-up system of the main diesel locomotiv // Energies. 2023, vol. 16, article 3909. DOI: 10.3390/en16093909.

15. Martyushev N. V., Malozyomov B. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Qi M. Review models and methods for determining and predicting the reliability of technical systems and transport // Mathematics. 2023, vol. 11, article 3317. DOI: 10.3390/math11153317.

16. Ertugrul N., Kani A. P., Davies M., Sbarbaro D., Morán L. Status of mine electrification and future potentials / SGES 2020. International Conference on Smart Grids and Energy Systems. 2020. DOI: 10.1109/SGES51519.2020.00034.

17. Kuan-Hung Chen, Min Ji Namkoong, Vishwas Goel, Chenglin Yang Efficient fast-charging of lithium-ion batteries enabled by laser-patterned three-dimensional graphite anode architectures // Journal of Power Sources. 2020, vol. 471. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.228475.

18. Gagandeep Sharma, Vijay K. Sood, Mohammad Saad Alam, Samir M. Shariff. Comparison of common DC and AC bus architectures for EV fast charging stations and impact on power quality // Transportation. 2020, vol. 5. DOI: 10.1016/j.etran.2020.100066.

19. Tingting He, Jianguo Zhu, Dylan Dah-Chuan Lu, Linfeng Zheng, Mahlagha Mahdavi Aghdam, Jianwei Zhang Comparison study of electric vehicles charging stations with AC and DC buses for bidirectional power flow in smart car parks / IECON 2017. 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2017. DOI: 10.1109/IECON.2017.8216794.

20. Dominic Savio A., Verma R., Kanagaraj L., Giri Thulasi Raman S. R., Rajamanickam N., Chokkalingam B., Sekar K. M., Mihet-Popa L. Electric vehicles charging stations’ architectures, criteria, power converters, and control strategies in microgrids // Electronics. 2021, vol. 10, no. 16. DOI: 10.3390/electronics10161895.

21. Ganta Naveen, Tony Ho-Tung Yip, Yuyu Xie Modeling and protection of electric vehicle charging station / PIICON 2014. 6th IEEE Power India International Conference. 2014. DOI: 10.1109/ POWERI.2014.7117733.