vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putej soobŝeniâ0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2026_2_124vrgup-336Research ArticleПОДВИЖНОЙ СОСТАВ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯROLLING STOCK, TRAFFIC SAFETYСовершенствование тормозных характеристик современного отечественного электровоза серии «Ермак»Improving the braking characteristics of a modern domestic electric locomotive of the Ermak seriesСамойловаА. С.SamoilovaA. S.

Самойлова Анастасия Сергеевна, кафедра «Транспортное машиностроение», аспирант

Samoilova Anastasia Sergeevna, Chair “Transport Engineering”, Postgraduate Student

a.s.samoilova@mail.ruИркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС)РоссияIrkutsk State Transport University (ISTU)Russian Federation20262907202602124–133Copyright © Самойлова А.С., 20262026Самойлова А.С.Samoilova A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/336

Статья посвящена решению актуальной задачи повышения эффективности работы современного отечественного электровоза переменного тока серии «Ермак», представляющего собой основу тяжеловесного движения поездов на грузонапряжённых линиях железных дорог Восточного полигона (Транссиб и БАМ). В условиях сложного горноперевального рельефа с затяжными спусками на данных железнодорожных магистралях особую роль приобретает эффективность работы электровозов в режиме рекуперативного торможения.

В процессе исследования выявлена проблема, ограничивающая тормозные характеристики электровоза по каналу регулирования выпрямительно-инверторного преобразователя на уровне 3,5 зон ввиду конструкционной специфики построения электрических силовых цепей.

В качестве решения предлагается способ, позволяющий расширить область регулирования напряжения выпрямительно-инверторного преобразователя свыше принятого ограничения вплоть до полных четырёх зон.

Для подтверждения эффективности реализации предлагаемого способа выполнен расчёт его работы применительно к современному отечественному электровозу переменного тока 2ЭС5К серии «Ермак». В результате применения предлагаемого способа улучшатся тормозные характеристики электровоза, повысится его скорость по спуску и увеличится возврат электрической энергии в контактную сеть.

The article is devoted to the urgent task of improving the efficiency of a modern domestic AC electric locomotive of the “Ermak” series. This is the basis for heavy-haul train traffic on heavily loaded railway lines in the Eastern Polygon (Trans-Siberian Railway and Baikal-Amur Mainline). In conditions of difficult mountainous terrain and protracted descents, the efficiency of these electric locomotives during regenerative braking plays a special role.

In the course of the study, a problem was identified that limits the braking characteristics of an electric locomotive through the control channel of a rectifier-inverter converter at the level of 3.5 zones due to the design specifics of the construction of electrical power circuits. A proposed solution allows for expanding the voltage regulation range of a rectifier-inverter converter beyond the accepted limit, up to a full four zones.

To confirm the effectiveness of the proposed method's implementation, the calculation of its operation was carried out for a modern domestic AC electric locomotive of the 2ES5K “Ermak” series. The proposed method will improve the locomotive's braking performance, increase its downhill speed, and increase the return of electrical energy to the overhead contact system.

рекуперативное торможениетормозные характеристикиэлектровоз переменного токавыпрямительно-инверторный преобразовательблок балластных резисторовregenerative braking modebraking characteristicsalternating current electric locomotiverectifier-inverter converterblock of ballast resistorsReferencesПеревозки грузов транспортом в РФ за 2024 год выросли на 5,5% // Информационное агентство ТАСС : официальный сайт. – 2025. – URL: https://tass.ru/ekonomika/23084489 (дата обращения: 28.02.2026).Cargo transportation by transport in the Russian Federation increased by 5.5% in 2024 // TASS Information Agency : official website. – 2025. – URL: https://tass.ru/ekonomika/23084489 (date of access: 28.02.2026).РЖД в цифрах // ОАО «РЖД» : официальный сайт. – 2025. – URL: https://company.rzd.ru/ru/9377/page/1417901?id=17127#main-header (дата обращения: 28.02.2026).RZD in numbers // JSC Russian Railways : official website. – 2025. – URL: https://com-pany.rzd.ru/ru/9377/page/1417901?id=17127#main-header (date of access: 28.02.2026).Совещание по развитию Восточного полигона железных дорог // Президент России : официальный сайт. – 2025. – URL: http://www.kremlin.ru/events/president/transcripts/deliberations/73078 (дата обращения: 01.03.2026).Meeting on the development of the Eastern Railway Polygon // President of Russia : official website. – 2025. – URL: http://www.krem-lin.ru/events/president/transcripts/delibera-tions/73078 (date of access: 01.03.2026).Реализация III этапа развития Восточного полигона // Официальное представительство ОАО «РЖД» : официальный сайт. – 2025. – URL: https://cargo.rzd.ru/ru/9787/page/103290?id=19722#main-header (дата обращения: 01.03.2026).Implementation of Stage III of the Eastern Polygon Development // Official representative office of JSC Russian Railways : official web-site. – 2025. – URL: https://cargo.rzd.ru/ru/9787/page/103290?id=19722#main-header (date of access: 01.03.2026).Восточный полигон. Общая характеристика // Официальное представительство ОАО «РЖД» : официальный сайт. – 2025. – URL: https://cargo.rzd.ru/ru/9787/page/103290?id=19722#main-header (дата обращения: 01.03.2026).Eastern Polygon. General Characteristics // Official Representative Office of JSC Russian Railways : official website. – 2025. – URL: https://cargo.rzd.ru/ru/9787/page/103290?id=19722#main-header (date of access: 01.03.2026).Лисицын, А. И. Совершенствование системы технического обслуживания пути со сложными эксплуатационными условиями горно-перевальных участков : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 2.9.2 / Лисицын Андрей Иванович ; Российский университет транспорта (РУТ МИИТ). – Москва, 2022. – 149 с.Lisitsyn, A. I. Improvement of the track maintenance system with complex operating conditions of mountain-transshipment sections : dissertation for the degree of Candidate of Tech-nical Sciences : 2.9.2 / Lisitsyn Andrey Ivanovich ; Russian University of Transport (RUT MIIT). – Moscow, 2022. – 149 p.Утвержден третий этап модернизации БАМа и Транссиба на 3,7 трлн рублей // Сетевое издание Ведомости : официальный сайт. – 2024. – URL: https://www.vedomosti.ru/strana/siberian/articles/2024/05/02/1035157-modernizatsii-bam-transsiba (дата обращения: 04.03.2026).The third stage of the modernization of the Baikal – Amur Mainline and the Trans-Siberian Railway for 3.7 trillion rubles has been approved // Online edition of Vedomosti : official website. – 2024. – URL: https://www.ve-domosti.ru/strana/siberian/arti-cles/2024/05/02/1035157-modernizatsii-bam-transsiba (date of access: 04.03.2026).Системы интервального регулирования и управления движением поездов // АО «НИИАС» : официальный сайт. – 2025. – URL: https://niias.ru/projects/isuzht/ (дата обращения: 04.03.2026).Interval regulating and train traffic control systems // JSC NIIAS : official website. – 2025. – URL: https://niias.ru/projects/isuzht/ (date of access: 04.03.2026).Власьевский, С. В. Повышение эффективности выпрямительно-инверторных преобразователей электровозов однофазно-постоянного тока с рекуперативным торможением : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук : 05.09.03 / Власьевский Станислав Васильевич. – Москва, 2001. – 396 с.Vlasyevsky, S. V. Increasing the efficiency of rectifier-inverter converters of single-phase DC electric locomotives with regenerative braking : dissertation for the degree of Doctor of Tech-nical Sciences : 05.09.03 / Vlasyevsky Stanislav Vasilyevich. – Moscow, 2001. – 396 p.Линьков, А.О. Совершенствование выпрямительной установки возбуждения тяговых двигателей электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.22.07 / Линьков Алексей Олегович. – Иркутск, 2015. – 177 с.Linkov, A. O. Improving the rectifier exci-tation unit of AC electric locomotive traction motors in regenerative braking mode : dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences : 05.22.07 / Linkov Aleksey Ole-govich. – Irkutsk, 2015. – 177 p.Шрамко, С. Г. Повышение энергетической эффективности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения за счет изменения параметров балластных резисторов : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.09.03 / Шрамко Сергей Геннадьевич. – Комсомольск-на-Амуре, 2016. – 142 с.Shramko, S. G. Increasing the energy effi-ciency of AC electric locomotives in the regen-erative braking mode by changing the parameters of ballast resistors : dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences : 05.09.03 / Shramko, Sergey Gennadievich. – Komsomolsk-on-Amur, 2016. – 142 p.Способ повышения энергетической эффективности электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения / Е. В. Буняева, В. Г. Скорик, С. В. Власьевский, Д. С. Фокин // Электротехника. – 2016. – № 2. – С. 17–20. – ISSN 0013-5860.A method for increasing the energy efficiency of an alternating current electric locomotive in the mode of regenerative braking / E. V. Bunyaeva, V. G. Skorik, S. V. Vlasyevsky, D. S. Fokin // Russian Electrical Engineering. – 2016. – No. 2. – P. 17–20. – ISSN 0013-5860.Савоськин, А. Н. Анализ электромагнитных процессов в тяговой сети при взаимодействии электровозов в режимах рекуперации и тяги / А. Н. Савоськин, О. Е. Пудовиков, И. И. Гарбузов // Электротехника. – 2014. – № 5. – С. 47–52. – ISSN 0013-5860.Savoskin, A. N. Analysis of electromagnetic processes in the traction network during the interaction of electric locomotives in recovery and traction modes / A. N. Savoskin, O. E. Pu-dovikov, I. I. Garbuzov // Russian Electrical En-gineering. – 2014. – No. 5. – P. 47–52. – ISSN 0013-5860.Кучумов, В. А. О реализации рекуперативного торможения на электровозе переменного тока с однофазным обратимым преобразователем напряжения / В. А. Кучумов, И. Н. Никончук // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. – 2022. – Т. 81, № 1. – С. 31–37. – DOI 10.21780/2223-9731-2022-81-1-31-37.Kuchumov, V. A. On the implementation of regenerative braking on an AC electric locomotive with a single-phase reversible voltage converter / V. A. Kuchumov, I. N. Nikonchuk // Vestnik of the Railway research institute. – 2022. – Vol. 81, No. 1. – P. 31–37. – DOI 10.21780/2223-9731-2022-81-1-31-37.Мельниченко, О. В. Повышение энергетической эффективности электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения с помощью разнофазного управления инверторами на первой зоне регулирования / О. В. Мельниченко, С. В. Власьевский // Вестник ИрГТУ. – 2014. – № 7 (90). – С. 93–99. – ISSN 1814-3520.Melnichenko, O. V. Increasing the energy efficiency of an alternating current electric locomotive in the regenerative braking mode by means of multiphase control of inverters in the first control zone / O. V. Melnichenko, S. V. Vlasyevsky // The Bulletin of Irkutsk State University. – 2014. – No. 7 (90). – P. 93–99. – ISSN 1814-3520.Кулинич, Ю. М. Повышение качества электроэнергии, потребляемой электровозом однофазно-постоянного тока, на основе применения гибридного компенсатора реактивной мощности : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук : 05.09.03 / Кулинич Юрий Михайлович. – Москва, 2002. – 270 с.Kulinich, Ju. M. Improving the quality of electricity consumed by a single-phase DC electric locomotive, based on the use of a hybrid reactive power compensator : dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences : 05.09.03 / Kulinich Yuri Mikhailovich. – Moscow, 2002. – 270 p.Соловьёв, В. А. Выравнивание нагрузок в параллельных цепях тяговых двигателей, работающих в режиме генератора, и снижение энергетических потерь электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения / В. А. Соловьёв, А. И. Малюкова, С. В. Власьевский // Информатика и системы управления. – 2013. – № 3 (37). – С. 168–174. – ISSN 1814-2400.Soloviev, V. A. Load balancing in parallel circuits of traction motors operating in genera-tor mode and reducing energy losses of an AC electric locomotive in regenerative braking mode / V. A. Soloviev, A. I. Malyukova, S. V. Vlasyevsky // Computer Science and Con-trol Systems. – 2013. – No. 3 (37). – P. 168–174. – ISSN 1814-2400.Томилов, В. С. Повышение эффективности режима рекуперативного торможения электровоза переменного тока : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 2.9.3 / Томилов Вячеслав Станиславович. – Иркутск, 2022. – 154 с.Tomilov, V. S. Improving the efficiency of regenerative braking mode in AC electric locomotives : dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences : 2.9.3 / Vyacheslav Stanislavovich Tomilov. – Irkutsk, 2022. – 154 p.Оценка энергетической эффективности электровозов 3ЭС5К при использовании технологии интервального регулирования движения по типу «виртуальная сцепка» / С. В. Власьевский, О. А. Малышева, Н. Г. Шабалин, В. В. Семченко // Вестник ВНИИЖТ. – 2020. – Т. 79, № 1. – С. 17–25. – DOI 10.21780/2223-9731-2020-79-1-17-25.Energy efficiency assessment of the 3ES5K electric locomotives when using interval traffic control technology in the form of “virtual coupling” / S. V. Vlasyevsky, O. A. Malysheva, N. G. Shabalin, V. V. Semchenko // Vestnik of the Railway Research Institute. – 2020. – Vol. 79, No. 1. – P. 17–25. – DOI 10.21780/2223-9731-2020-79-1-17-25.Трахтман, Л. М. Электрическое торможение электроподвижного состава / Л. М. Трахтман. – Москва : Транспорт, 1965. – 204 с.Trakhtman, L. M. Electric braking of electric rolling stock / L. M. Trakhtman. – Moscow : Transport, 1965. – 204 p.Мельниченко, О. В. Повышение эффективности работы рекуперативного торможения электровозов переменного тока в зоне высоких скоростей движения / О. В. Мельниченко // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2011. – № 1 (29). – С. 174–179. – ISBN 978-5-98710-157-5.Melnichenko, O. V. Improving the efficiency of regenerative braking of AC electric locomotives in the high-speed zone / O. V. Melnichenko // Modern Technologies. System Analysis. Modeling. – 2011 – No. 1 (29) – P. 174–179. – ISBN 978-5-98710-157-5.Мельниченко, О. В. Повышение энергетической эффективности тяговых электроприводов электровозов переменного тока : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук : 05.09.03 / Мельниченко Олег Валерьевич. – Хабаровск, 2015. – 392 с.Melnichenko, O. V. Improving the energy efficiency of traction electric drives of AC electric locomotives : dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences : 09/05/03 / Melnichenko Oleg Valerievich. – Khabarovsk, 2015. – 392 p.Самойлова, А. С. Проблема негативного влияния ББР на эффективность работы электровоза переменного тока серии 2(3)ЭС5К в режиме рекуперативного торможения и способ её решения / А. С. Самойлова // Молодежная наука : Труды XXVII Всероссийской студенческой научно-практической конференции, Красноярск, 20 апреля 2023 года. – Красноярск : ФГБОУ ВО ИрГУПС, 2023. – С. 227–231. – ISBN 978-5-903293-88-9.Samoilova, A. S. The problem of the negative impact of the regenerative braking system on the efficiency of the 2(3) ES5K Series AC electric locomotive in regenerative braking mode and a method for solving it / A. S. Samoilova // Youth Science : proceedings of the XXVII All-Russian student scientific and practical conference, Krasnoyarsk, April 20, 2023. – Krasnoyarsk : ISTU, 2023. – P. 227–231. – ISBN 978-5-903293-88-9.Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К). Руководство по эксплуатации. Книга 1. Описание и работа. Электрические схемы : ИДМБ.661142.009-05РЭ1 (3ТС.001.012-05РЭ1) / разработчик и изготовитель – НЭВЗ. – Новочеркасск, 2015. – 348 с.Mainline electric locomotive 2ES5K (3ES5K). User manual. Book 1. Description and operation. Electrical circuits : IDMB. 661142.009-05RE1 (3TS.001.012-05RE1). – NEVZ. – Novocherkassk, 2015. – 348 p.Самойлова, А. С. Разработка способа повышения эффективности работы электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения / А. С. Самойлова, О. В. Мельниченко, П. В. Григоренко // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. –2025. – № 3 (67). – С. 72–79. – DOI 10.20291/2079-0392-2025-3-72-79.Samoilova, A. S. Development of a method to increase the efficiency of AC electric locomotives in regenerative braking mode / A. S. Samoilova, O. V. Melnichenko, P. V. Grigorenko // Herald of the Ural State University of Railway Transport. – 2025. – No. 3 (67). – P. 72–79. – DOI 10.20291/2079-0392-2025-3-72-79.Самойлова, А. С. Повышение энергоэффективности работы современного отечественного электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения / А. С. Самойлова, О. В. Мельниченко // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2023. – № 1 (77). – С. 136–143. – DOI 10.26731/1813-9108.2023.1(77).136-143.Samoilova, A. S. Improving the energy efficiency of a modern domestic AC electric locomotive in the regenerative braking mode / A.S. Samoilova, O.V. Melnichenko // Modern Technologies. System Analysis. Modeling. – 2023. – No. 1 (77). – P. 136–143. – DOI 10.26731/1813-9108.2023.1(77).136-143.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.