Development of eddy-current decelerators for uST transport complexes of the “second level”

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In case of emergency situations and when a uPod (an unmanned electric rail vehicle on steel wheels) approaches the areas of stopping, parking and enters sharp turns at high speeds, mechanical braking cannot always guarantee a safe stop of the electric rail vehicle under such weather conditions as rain, icing of the track, as well as wear of components in the braking system. The eddy-current decelerators (ECD) developed by the authors make it possible to solve this problem by minimizing the number of wear products, since the braking force arises due to the interaction of magnetic fields, while there is no mechanical contact in such a braking system.

Aim: Development of a non-volatile ECD, the design of which ensures stable operation without imposing increased requirements on the accuracy of vehicle positioning.

Materials and Methods: The article presents studies of samples of eddy current moderators with tires made of various materials and the layout of magnets. Confirmation of the experimental data was carried out using the ANSYS Maxwell computer model - the finite element method.

Results: The article presents ECDs with an optimal relative arrangement and orientation of magnets in combination with magnetic cores, developed and confirmed by mathematical modeling, confirmed by field tests and experiments.

The designed ECD (option No. 2) develops the required force and, unlike the ECD (option No. 1) with the classical layout of the magnetic system, is capable to operate at inaccurate positioning of a uPod in both horizontal and vertical planes.

Conclusion: The developed prototypes of ECD sections will be used in passive safety systems as an energy-independent rolling stock retarder in urban, as well as in high-speed and hyper-speed transport and infrastructure complexes uST in relation to any natural and climatic conditions of our planet.

About the authors

Anatoli E. Unitsky

Astroengineering Technologies LLC; String Technologies Inc

Author for correspondence.
Email: a@unitsky.com
ORCID iD: 0000-0003-1574-3539

Chairman of the Board of Directors, General Designer of Astroengineering Technology LLC and Unitsky String Technologies Inc.

Belarus, Minsk; Minsk

Igor A. Kuzmin

String Technologies Inc

Email: i.kuzmin@unitsky.com
ORCID iD: 0000-0002-7521-9184

Leader Design Engineer

Belarus, Minsk

Sergey S. Popko

String Technologies Inc

Email: s.popko@unitsky.com
ORCID iD: 0009-0007-1997-6838

Engineer

Belarus, Minsk

Iryna E. Lobazava

Astroengineering Technologies LLC

Email: i.lobazova@aet.space
ORCID iD: 0000-0002-2796-3582

PhD (Chemistry), Head of R&D

Belarus, Minsk

References

  1. Юницкий А.Э. Транспортные системы «второго уровня»: современное состояние и перспективы развития / А. Э. Юницкий, С. В. Артюшевский, Д. И. Бочкарев // Горная механика и машиностроение. – 2022. − № 4. – С. 39 – 56.
  2. Юницкий А.Э. Струнные транспортные системы: на Земле и в Космосе: / под.ред. А.Э. Юницкого. – Силагрос: ПНБ, 2019. [Unitsky AE. Strunnye transportnye sistemy: na Zemle i v Kosmose. Unitsky AE. editor. Silagros:PNB; 2019. 576 p. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 14.06.2023. Доступно по: https://unitsky.engineer/assets/files/shares/2019/2019_26ru.pdf
  3. Karakoc K, Park EJ, Suleman A. Improved braking torque generation capacity of an eddy current brake with time varying magnetic fields: a numerical study. FiniteElem.Anal.Des. 2012;(59):66-75. doi: 10.1016/j.finel.2012.05.005
  4. Sinha G, Prabhu SS. Analytical model for estimation of eddy current and power loss in conducting plate and its application. Phys.Rev.Spec.Top.:Accel.Beams. 2011;14(6):062401-1-10. doi: 10.1103/physrevstab.14.062401
  5. Karakoc K, Sauleman A, Park JE. Analytical modeling of eddy current brakes with the application of the time varying magnetic fields. Applied Mathematical Modelling. 2016;(40):1168-1179. doi: 10.1016/j.apm.2015.07.006
  6. Niu B, Wang D, Pan P. Multi-objective optimal design of permanent magnet eddy current retarder based on NSGA-II algorithm. Energy Reports. 2022;(8):1448-1456. doi: 10.1016/j.egyr.2021.11.165
  7. Eddy-current brakes of rail transport [Internet]. [cited 2021 August 9]. Available from: http://www.ipem.ru/files/files/tzd_web_versions/tzd_32_web_full.pdf
  8. Forrister, T. Eddy current braking systems as a way to get rid of friction in rail transport [Internet]. [cited 2021 August 16]. Available from: https://www.comsol.ru/blogs/how-eddy-current-braking-technology-is-freeing-us-from-friction/
  9. Озолин А.Ю. Торможение машин системами с постоянными магнитами: дис. канд. техн. наук. – СПб; 2009. – 19 с. [Ozolin AYu. Tormozhenie mashin sistemami s postoyannymi magnitami [dissertation]. St. Petersburg; 2009. 19 p. (In Russ.)].
  10. Simeu E, Georges D. Modeling and control of an eddy current brake Control Engineering Practice. 1996;4(1):19-26. doi.org:10.1016/0967-0661(95)00202-4
  11. Canova A, Vusini B. Analytical modeling of rotating eddy-current couplers, IEEE Transactions on Magnetics. 2005;41(1):24-35. doi.org: 10.1109/tmag.2004.839730
  12. Shin K.-H, Park H.-I, Cho H.-W, Choi J.-Y. Semi-three-dimensional analytical torque calculation and experimental testing of an eddy current brake with permanent magnets, IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2018;28(3):1-5. doi: 10/1109/tasc.2018.2795010
  13. Linear Magnetic Brakes [Internet]. [cited 2022 September 16]. Available from: https://www.h2wtech.com/page/linear-magnetic-brakes
  14. Lu X, Li Y, Wu M, et al. Rail temperature rise characteristics caused by linear eddy current brake of higt-speed train. J of Traffic and Transportation Eng. 2014;1(6):448-456. doi: 10.1016/s2095-7564(15)30295-6
  15. User’s guide – Maxwell 3D, 2005, Ansoft Corporation. [cited 2023 June 6]. Available from: http://ansoft-maxwell.narod.ru/en/CompleteMaxwell3D_V11.pdf

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1

Download (250KB)
3. Fig. 2

Download (46KB)
4. Fig. 2-2

Download (105KB)
5. Fig. 2-3

Download (114KB)
6. Fig. 2-4

Download (111KB)
7. Fig. 3

Download (1MB)
8. Рис. 4. Распределение электромагнитной индукции (в Тл)

Download (500KB)
9. Fig. 5

Download (553KB)
10. Fig. 6

Download (399KB)
11. Fig. 7

Download (75KB)
12. Fig. 8

Download (262KB)

Copyright (c) 2023 Unitsky A.E., Kuzmin I.A., Popko S.S., Lobazava I.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

link to the archive of the previous title

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».