This thesis aims to develop a comprehensive MATLAB Simulink model to simulate the behaviour of various electromechanical components within the rolling stock traction chain. The simulation process focuses on optimizing the sizing of critical components, including contactors, disconnectors, high-speed circuit breakers, brake resistors, pre-charge circuits, motors, and inverters. The model is built up based on extensive data gathered from literature reviews, encompassing IEC & BSI standards and a database of state-of-the-art trains and their electromechanical components. The analysis is prepared based on more than 25 trains to ensure comprehensive coverage. The research includes a detailed case study of the train Hitachi Caravaggio ETR521, wherein the electromechanical components are simulated, and their performance evaluated. The results obtained for various electrical and mechanical parameters are validated against the actual parameters of the train, enhancing the reliability of the simulation model. Furthermore, the thesis culminates in a final simulation study of the Ansaldo Breda V250 High-speed train. Leveraging the insights gained from the company's portfolio, the study predicts the most suitable electromechanical components for the V250 train from the company product catalogue, optimizing its performance and efficiency. In conclusion, this thesis offers a comprehensive approach to the sizing and analysis of rolling stock traction chain electromechanical components. Through the development of a MATLAB Simulink model and the examination of multiple trains, it provides valuable insights that can guide the selection and optimization of components, improving the efficiency and reliability of rail systems.

Questa tesi mira a sviluppare un modello MATLAB Simulink completo per simulare il comportamento di vari componenti elettromeccanici all'interno della catena di trazione del materiale rotabile. Il processo di simulazione si concentra sull'ottimizzazione del dimensionamento dei componenti critici, tra cui contattori, sezionatori, interruttori extrarapidi, resistori di frenatura, circuiti di precarica, motori e inverter. Il modello è basato su un’ampia raccolta dati ottenuti dalla letteratura, dagli standard IEC e BSI e dai dati tecnici di treni in servizio e dei loro componenti elettromeccanici. La ricerca include uno studio dettagliato del treno Hitachi Caravaggio ETR521, in cui vengono simulati i componenti elettromeccanici e valutate le loro prestazioni. I risultati ottenuti per vari parametri elettrici e meccanici vengono convalidati rispetto ai parametri reali del treno, migliorando l'affidabilità del modello di simulazione. Inoltre, la tesi termina con uno studio del treno ad alta velocità Ansaldo Breda V250. Sfruttando le conoscenze acquisite dal portafoglio aziendale, lo studio definisce i componenti elettromeccanici più adatti per il treno V250 dal catalogo prodotti dell'azienda, ottimizzandone le prestazioni e l'efficienza. In conclusione, questa tesi offre un approccio completo al dimensionamento e all'analisi dei componenti elettromeccanici esaminati nelle catene di trazione del materiale rotabile. Attraverso lo sviluppo di un modello MATLAB Simulink e l'esame di più treni, fornisce preziose informazioni che possono guidare la selezione e l'ottimizzazione dei componenti, migliorando l'efficienza e l'affidabilità dei sistemi ferroviari.

Rolling stock traction chain electromechanical components sizing and analysis

Amith Subhash
2022/2023

Abstract

This thesis aims to develop a comprehensive MATLAB Simulink model to simulate the behaviour of various electromechanical components within the rolling stock traction chain. The simulation process focuses on optimizing the sizing of critical components, including contactors, disconnectors, high-speed circuit breakers, brake resistors, pre-charge circuits, motors, and inverters. The model is built up based on extensive data gathered from literature reviews, encompassing IEC & BSI standards and a database of state-of-the-art trains and their electromechanical components. The analysis is prepared based on more than 25 trains to ensure comprehensive coverage. The research includes a detailed case study of the train Hitachi Caravaggio ETR521, wherein the electromechanical components are simulated, and their performance evaluated. The results obtained for various electrical and mechanical parameters are validated against the actual parameters of the train, enhancing the reliability of the simulation model. Furthermore, the thesis culminates in a final simulation study of the Ansaldo Breda V250 High-speed train. Leveraging the insights gained from the company's portfolio, the study predicts the most suitable electromechanical components for the V250 train from the company product catalogue, optimizing its performance and efficiency. In conclusion, this thesis offers a comprehensive approach to the sizing and analysis of rolling stock traction chain electromechanical components. Through the development of a MATLAB Simulink model and the examination of multiple trains, it provides valuable insights that can guide the selection and optimization of components, improving the efficiency and reliability of rail systems.
GIANNETTI, ALESSANDRO
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
19-dic-2023
2022/2023
Questa tesi mira a sviluppare un modello MATLAB Simulink completo per simulare il comportamento di vari componenti elettromeccanici all'interno della catena di trazione del materiale rotabile. Il processo di simulazione si concentra sull'ottimizzazione del dimensionamento dei componenti critici, tra cui contattori, sezionatori, interruttori extrarapidi, resistori di frenatura, circuiti di precarica, motori e inverter. Il modello è basato su un’ampia raccolta dati ottenuti dalla letteratura, dagli standard IEC e BSI e dai dati tecnici di treni in servizio e dei loro componenti elettromeccanici. La ricerca include uno studio dettagliato del treno Hitachi Caravaggio ETR521, in cui vengono simulati i componenti elettromeccanici e valutate le loro prestazioni. I risultati ottenuti per vari parametri elettrici e meccanici vengono convalidati rispetto ai parametri reali del treno, migliorando l'affidabilità del modello di simulazione. Inoltre, la tesi termina con uno studio del treno ad alta velocità Ansaldo Breda V250. Sfruttando le conoscenze acquisite dal portafoglio aziendale, lo studio definisce i componenti elettromeccanici più adatti per il treno V250 dal catalogo prodotti dell'azienda, ottimizzandone le prestazioni e l'efficienza. In conclusione, questa tesi offre un approccio completo al dimensionamento e all'analisi dei componenti elettromeccanici esaminati nelle catene di trazione del materiale rotabile. Attraverso lo sviluppo di un modello MATLAB Simulink e l'esame di più treni, fornisce preziose informazioni che possono guidare la selezione e l'ottimizzazione dei componenti, migliorando l'efficienza e l'affidabilità dei sistemi ferroviari.
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Descrizione: A comprehensive MATLAB model is developed to simulate the behaviour of various electromechanical components within the rolling stock traction chain. The simulation process focuses on optimizing the sizing of critical components, including contactors, disconnectors, high-speed circuit breakers, brake resistors, pre-charge circuits, motors, and inverters.
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