I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   2 3 8 ~ 2 49   I SS N:  2088 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 1 . p p 2 3 8 - 2 49           238       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Perf o rma nce  of h ig h - speed  train t r a ction mo tor sy st em in  a cceleratio   cru ise mo de:  theoret i ca l ana ly sis       T ri  Wido do 1 ,   Sy a m s ul K a m a r 1 ,   H ild a   L uthf iy a h 1 ,   E k o   Sy a m s ud din   H a s rit o 1 ,   So f wa n H ida y a t 1 M eiy a nn L e s t a ri 1 ,   H er u B a s uk i 2   1 R e s e a r c h   C e n t e r   f o r   Tr a n sp o r t a t i o n   T e c h n o l o g y ,   N a t i o n a l   R e se a r c h   I n n o v a t i o n   a n d   T e c h n o l o g y ,   S o u t h   T a n g e r a n g ,   I n d o n e s i a   2 R e s e a r c h   C e n t e r   f o r   B e h a v i o r a l   a n d   C i r c u l a r   E c o n o my ,   N a t i o n a l   R e se a r c h   I n n o v a t i o n   a n d   T e c h n o l o g y ,   S o u t h   T a n g e r a n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 7 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Feb   6 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   1 5 ,   2 0 2 6       Th is  re se a rc h   is  b a se d   o n   t h e   d e v e lo p m e n t   o a   4 8 0 - kW   trac ti o n   m o to f o r   h ig h - sp e e d   train   (HST )   a p p li c a ti o n s.   Th e   p e rfo rm a n c e   o f   th e   trac ti o n   m o t o r   sy ste m   will   b e   re v iew e d   t h e o re ti c a ll y   with   th e   f o c u o th e   re se a rc h   o n   o p e ra ti o n a m o d e s,  n a m e ly   a c c e lera ti o n   m o d e   a n d   c ru ise   m o d e .   M o t o r   p e rfo rm a n c e   will   b e   re v iew e d   m o re   in - d e p t h   re late d   t o   t h e   d e v e l o p m e n o f   m a th e m a ti c a m o d e ls f o to rq u e   f u n c ti o n   o t ime ,   p o we fu n c ti o n   o ti m e   a n d   e fficie n c y   fu n c ti o n   o sp e e d .   Th e   d a ta  u se d   in   t h is  stu d y   a re   re a d a ta  o f     4 8 0   k trac ti o n   m o to r   sp e c ifi c a ti o n a n d   sy n th e ti c   d a ta  o f   HST   o p e ra ti o n s.   Th e   re su lt s   o f   t h e   trac ti o n   m o t o p e rfo rm a n c e   a n a ly sis   sh o t h a i n   t h e   o p e ra ti o n a c o n d it io n o f   a c c e le ra ti o n   m o d e ,   t h e   trac ti o n   m o to r   re q u ires   p o we a n d   t o rq u e   a t h e   b e g in n in g   re a c h in g   4 , 8 3 8 . 1 3   Nm   t o   o v e rc o m e   in e rti a ,   fr ictio n ,   a e ro d y n a m ic  fo r c e   a n d   in c re a se   sp e e d .   In   c ru ise   m o d e ,   t h e   sp e e d   ten d to   b e   sta b le,  s o   t h e   p o we a n d   t o rq u e   d e c re a se   to   1 , 1 3 3 . 2 4   Nm .   Th e   re su lt o th e   trac ti o n   m o to p e rfo rm a n c e   t h e o re ti c a ll y   sh o th a t h e   trac ti o n   m o t o c a n   w o rk   we ll   fo v a riatio n in   s p e e d   a n d   trac k   p ro fi le.   K ey w o r d s :   Acc eler atio n   m o d e   C r u is m o d e   Hig h   s p ee d   tr ain   Per f o r m an ce   o f   tr ac tio n   m o to r   T r ac tio n   m o t o r   s y s tem   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hild L u th f iy ah   R esear ch   C en ter   f o r   T r an s p o r t atio n   T ec h n o lo g y ,   Natio n al  R esear ch   an d   I n n o v atio n   Ag e n c y   KST  B . J .   Hab ib ie  B R I Ser p o n g ,   So u th   T an g er an g ,   B an ten   1 5 3 1 4 ,   I n d o n esia   E m ail: h ild a. lu th f iy a h @ b r in . g o . id       1.   I NT RO D UCT I O N   Hig h - s p ee d   r ail  ( HST)   s y s tem s   ar d esig n ed   to   p r o v i d f ast,   r eliab le  an d   co m f o r ta b le  tr an s p o r tatio n ,   an d   ca n   s ig n if ican tly   r ed u ce   t r av el  tim b etwe en   m ajo r   citi es  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   HST  is   k n o wn   to   b m o r ef f icien in   en er g y   u s th an   o th er   air   a n d   l an d   tr an s p o r tatio n   o v e r   th s am d is tan ce   [ 3 ] .   I n   HST,   th tr ac tio n   tr an s m is s io n   s y s tem   co n v er ts   elec tr ical   e n er g y   s u p p lied   f r o m   th ele ctr icity   g r id   in to   m ec h a n ical  en er g y   f o r   tr ain   m o v em en b y   tr an s f er r i n g   t o r q u e,   th u s   p r o v id in g   s tab le  p o wer   s o u r ce   f o r   th tr ain   [ 4 ] .   T h p o wer   r eq u ir em e n ts   o f   HST  m ain ly   in clu d en er g y   f o r   th tr ac tio n   s y s tem   an d   s o m f o r   au x iliar y   f ac ilit ies.  T h au x iliar y   en er g y   is   g en er ally   c o n s tan t,  wh ile  th tr ac tio n   en er g y   will  v ar y   o v er   tim e,   b ec a u s it  i s   d eter m in ed   b y   th e   o p er atin g   co n d itio n s   o f   th e   tr ain   s u ch   as   ac ce ler atio n ,   wh e n   tr a v elin g   at  a   co n s ta n s p ee d ,   an d   wh e n   b r ak in g   wh e n   a p p r o ac h in g   a   s tatio n .   I n   ad d itio n ,   t h r ailway   tr ac k   p r o f ile   s u ch   as   th r ate  o f   ascen a n d   d escen t,  r ad iu s   o f   c u r v atu r e,   an d   r o llin g   r esis tan ce ,   as  well   as  th weig h o f   th tr ain   also   af f ec th p o wer   r eq u ir em e n ts   o f   th HST  tr a ctio n   m o to r   s y s tem   [ 5 ] .   Ae r o d y n am ics  p lay s   an   im p o r ta n r o le  in   th e n er g y   ef f icien cy ,   s tab ilit y ,   an d   co m f o r o f   HST,   esp ec ially   wh en   tr av elin g   at  v e r y   h ig h   s p ee d s .   At  h ig h   s p ee d s ,   ae r o d y n am ic  f o r ce s   s u ch   as  d r ag   ( air   r esis tan ce )   an d   lift  ( liftin g   f o r ce )   b ec o m cr itical  f ac to r s   th at  af f ec th en er g y   e f f icien cy   a n d   s tab ilit y   o f   th tr ai n   [ 6 ] .   C u r r en tly ,   HST  g en er ally   u s e s   elec tr ical  m u ltip le  u n its   ( E MU )   to   m ee t   en er g y   c o n s u m p tio n   to   b m o r ef f icien wh ile  p r o v i d in g   o p tim al   tr ac tio n   a n d   b r ak i n g   p er f o r m a n ce .   Fig u r 1   s h o ws  th lay o u o f   t h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   o f h ig h - s p ee d   tr a in   tr a ctio n   mo to r   s ystem  in   a cc elera tio n     cru is mo d e:     ( Tr i Wid o d o )   239   HST  u s ed   as  a   m o d el   in   th is   s tu d y .   T h tr ac tio n   d r iv e   s y s tem   in   HST  with   E MU   in v o l v es  co m p lex   in ter ac tio n s   b etwe en   elec tr ic al  co m p o n en ts   s u ch   as  tr ac ti o n   m o t o r s ,   in v er te r s ,   an d   c o n tr o s y s tem s   with   m ec h an ical  co m p o n en ts   s u ch   as  g ea r b o x es  an d   wh ee ls   [ 7 ] .   Sev er al  s tu d ies  h av b ee n   d ev elo p ed   to   r ed u ce   en er g y   c o n s u m p tio n   in   t r ain s   th r o u g h   en e r g y   ev alu atio n   o f   t h tr ain   tr ac tio n   d r iv e   s y s tem   [ 8 ] ,   m a n ag em e n o f   th tr ac tio n   p o wer   s u p p ly   s y s t em   [ 9 ] ,   elec tr o m ec h an ical  clu t ch   m o d els  [ 4 ] ,   co m b i n in g   m e ch an ical - elec tr ical - h y d r a u lic  d y n am ic  clu tc h   d r iv s y s tem s   ( ME H - DC D S)  [ 1 0 ] ,   an d   th r o u g h   t r ac tio n   tr an s m is s io n   s y s tem   co n tr o ( T T S)   [ 1 1 ] .   T h is   co n tr o tech n o lo g y   h as  also   b ee n   d ev elo p ed   u s in g   t h m o d el  p r ed ictiv co n tr o l   ( MPC ) ,   ad ap tiv co n tr o l,  an d   s lid in g   m o d c o n tr o ( SMC )   m eth o d s   [ 1 2 ] .   Var io u s   s tu d ies  o n   t h d esig n   an d   p e r f o r m an ce   a n aly s is   o f   tr ac tio n   m o to r s   in   u r b an   tr ain s ,   HST,   an d   m ag lev   tr ai n s   h av e   b ee n   c o n d u cted ,   in clu d i n g   Ham e d an i   et  a l.   [ 1 3 ]   b u ild   s im u latio n   o f   th e   m ec h an ical   m o v em en t   o f   DC   elec tr ic  tr ain s   in   th e   f o r m   o f   r eg en e r ativ b r a k in g   m o d el   an d   s teer in g   c o n tr o l   with   co asti n g   co n tr o l.  T h e n   th o p t im izatio n   m o d el  o f   th e   u r b an   t r ain   tr av el  c u r v i n   f ast  an d   s lo tr ain   m o d es  h as  also   b ee n   cr ea ted   [ 1 4 ] .   T h e   s im u latio n   ca lc u latio n   o f   th e   m ag lev   tr ain   tr ac tio n   is   d esig n e d   an d   th s im u latio n   s y s tem   is   d ev elo p ed   u s in g   th ac tu al  o p er atio n al  tr ain   tr ac k   [ 1 5 ] .   I n   ad d itio n ,   r esear ch   o n   d r iv in g   s tr ateg y   o p tim izatio n   an d   f ield   test   r esu lts   o n   th u r b a n   r ail  tr a n s p o r t atio n   s y s tem   h as  b ee n   ca r r ied   o u t   [ 1 6 ]   as  well  as  an   an aly s is   o f   th e f f icien cy   o f   1 8 0   k W   m o to r s   o n   u r b an   tr ai n s   [ 1 7 ] .   I n   I n d o n esia,  th er h as  b ee n   a   r ap id   in cr ea s in   elec tr ic - b ased   tr ain   d r iv s y s tem   tech n o lo g y .   Ur b a n   tr ain s   u s tr ac tio n   m o to r s   with   an   o u tp u p o wer   o f   1 0 0   k W   an d   1 8 0   k W   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   T h en   th er is   ty p o f   d iesel  elec tr ic  m u ltip le  u n it  ( DE MU )   th at  u s es  a   tr ac tio n   m o to r   with   an   o u tp u p o wer   o f   5 5 0   k W   [ 2 0 ] .   I n   ad d itio n ,   th HST  r o u te  J ak ar ta - B an d u n g   is   cu r r en tl y   o p e r atin g   with   m ax im u m   o p er atin g   s p ee d   o f   3 5 0   k m /h   [ 2 1 ] .   As  co m p ar is o n ,   HST  in   th wo r ld   wh ich   h as  s p ee d   o f   2 5 0 - 3 0 0   k m / h   g en er ally   u s es  tr ac tio n   m o to r s   with   s p ec if icatio n s   b et wee n   3 0 0 - 1 2 0 0   k W   [ 1 2 ] ,   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   I n   I n d o n esia  its elf ,   th e   HST  r o u te  J ak ar ta - Su r ab ay is   cu r r e n tly   b ein g   d ev elo p ed   with   s p ee d   o f   2 5 0 - 3 0 0   k m /h .   T o   b e   ab le  to   ac h iev th is   s p ee d ,   a   s q u ir r el  ca g in d u ctio n   m o to r   ( SC I M)   d esig n   h as  b ee n   d ev elo p ed   f o r   th 4 8 0   k W   E MU   [ 2 4 ] .   Ho wev e r ,   th e   480 - kW   m o to r   d esig n   h as n o s im u lated   th tr ac tio n   m o to r   s y s tem ,   wh ich   is   af f ec ted   b y   th tr ain ' s   o p er atio n al  tr av el  m o d e,   n am ely   d u r i n g   ac ce ler atio n   m o d e   an d   cr u is m o d e.   Mo s p r ev io u s   s tu d ies  h av p r im ar ily   f o c u s ed   o n   t o tal  en er g y   c o n s u m p tio n   an d   p o w er   co n tr o l   s tr ateg ies.  Ho wev er ,   lim ited   r esear ch   h as  b ee n   c o n d u cted   o n   th d etailed   f r ag m en tatio n   o f   o p er atio n al  m o d es   ( i.e . ,   ac ce ler atio n   an d   cr u is in g )   an d   th m o d elin g   o f   r esis tiv f o r ce s   in clu d in g   in er tia,   ae r o d y n a m ic  d r ag ,   a n d   g r ad ien r esis tan ce   with in   s im p lifie d   m ath em atica f r am ewo r k .   Su c h   a   f r am ewo r k   wo u ld   f ac ilit ate  in teg r atio n   with   d r iv tr ain   s im u latio n s   an d   r ea l - tim e   co n tr o p latf o r m s ,   p ar ticu lar ly   f o r   4 8 0   k W   tr ac tio n   m o to r s .   T h is   s tu d y   s ee k s   to   ad d r ess   th ese  g ap s   b y   p r o p o s in g   m o d el  th at  b alan ce s   co m p u tatio n al  ef f icien cy   an d   an aly tical  ac cu r ac y   f o r   th e   ea r ly - s tag p er f o r m a n ce   ev al u atio n   o f   tr ac tio n   m o to r s .   W p r esen s im u latio n   o f   a   480 - kW   h ig h - s p ee d   tr ain   t r a ctio n   m o t o r   o p er atin g   u n d er   two   m ain   co n d itio n s ac ce ler atio n   an d   cr u is in g   b ased   o n   th eo r etica an aly s is .   T h an aly s is   in clu d es  an   ex am in atio n   o f   th m o to r s   to r q u d y n am ics,   p o wer   co n s u m p tio n ,   an d   o p er atio n al  ef f icien cy   u n d er   v ar io u s   co n d itio n s ,   as  well  as a n   a s s es s m en t o f   h o s p ee d   v ar iatio n s   an d   tr ac k   p r o f iles   in f lu en ce   p o wer   r eq u ir e m en ts .   Alth o u g h   th is   s tu d y   f o c u s es  o n   th m o d elin g   o f   t h tr ac tio n   m o to r ,   th o v er all  p er f o r m an ce   o f   h ig h - s p ee d   tr ain   is   h ig h l y   d ep en d e n o n   th e   in teg r atio n   o f   th m o to r   with   th i n v er ter ,   p o wer   co n v er ter ,   an d   co n tr o s tr ateg y .   T h er ef o r e,   f u tu r r esear c h   s h o u l d   b d ir ec ted   to war d   i n v esti g atin g   t h m o to r in v e r ter   in ter f ac e   to   o p tim ize  en e r g y   co n s u m p tio n ,   en h a n ce   ef f icien cy ,   an d   en ab le  th e   in teg r atio n   o f   r eg e n er ativ en e r g y   r ec o v e r y   s y s tem s .           Fig u r 1 .   HST  lay o u t       2.   H ST   T R AVE L   O P E RA T I O NAL M O D E   T h ca lcu latio n   o f   tr ain   m o v em en is   b ased   o n   New to n ' s   laws  o f   m o tio n ,   co n s id er in g   g r ad ien ts ,   s p ee d   lim itatio n s ,   an d   o p er ati n g   m o d es   [ 2 5 ] .   I n   th is   s tu d y ,   th p er f o r m a n ce   o f   th e   tr ac tio n   m o to r   s y s tem   is   f o cu s ed   o n   th ac ce ler atio n   an d   cr u is m o d es.     2 . 1 .     Acc eler a t io n o de   A c c e l e r at i o n   m o d e   i s   a   m o d e   in   w h i c h   t h e   t r a i n   q u i c k l y   i n c r e a s es   i ts   s p e e d   f r o m   a   s t a n d s t il l   o r   i n i t i al  s p e e d   t o   c r u i s e   s p e e d .   W h e n   ac c e l e r a ti o n   m o d e   o c c u r s ,   H S T   r e q u i r e s   h i g h   t o r q u e   a t   t h e   s t ar t   o f   a c c e l e r a t i o n   t o   o v e r c o m e   i n e r t i a n d   a c c el e r at e   t h t r a i n .   A s   a   r es u l t ,   p o we r   c o n s u m p t i o n   r e ac h e s   a   m ax i m u m   b e c a u s t h m o t o r   w o r k s   h a r d e r   t o   p r o v i d a c c e l e r at i o n .   T h e   t o t a l   H S T   f o r c e   t h a t   a r i s es   i n   t h is   m o d e   is   a e r o d y n a m i c   f o r c e ,   w h e e l   f r i c ti o n ,   i n c l i n e   r e s i s t a n c e ,   a n d   a c c e l e r a ti o n   f o r c e .   A c c e l e r a ti o n   m o d e   h a s   a   s h o r t   d u r a t i o n   b e c a u s e   t h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   238 - 2 49   240   t r a i n   i s   o n l y   i n   t h i s   m o d e   u n t il   i t   r e a c h es   c r u is e   s p e e d .   I n   t h i s   s t u d y ,   t h e   s p e e d   o f   HS T   a cc e l e r a ti o n   m o d e   i s   l i m i t e d   f r o m   0   k m / h   t o   0 . 9 × v m ax .   I f   t h e   m a x i m u m   s p e e d   ( v ma x )   i s   5 5 . 5   m / s ,   t h e n   t h e   s p ee d   l i m it   i s   0 - 5 0   m /s .     2 . 1 . 1 .   Cruis m o de   C r u is m o d o cc u r s   wh en   t h tr ain   h as  r ea ch ed   a   co n s tan s p ee d   an d   n o   lo n g e r   e x p er ien ce s   s ig n if ican ac ce ler atio n   o r   d e ce ler atio n .   T h p o wer   in   th e   tr ac tio n   m o to r   is   u s ed   to   o v e r co m air   r esis tan ce   an d   f r ictio n .   C r u is m o d h as  lo wer   to r q u th a n   ac ce ler atio n   m o d b ec au s th m o to r   o n ly   n ee d s   to   m ain tain   s p ee d .   T h is   af f ec ts   th p o wer   co n s u m p tio n   i n   th HST  wh ich   is   lo wer   th an   in   ac ce ler atio n   m o d b ec a u s n o   ad d itio n al  en er g y   is   n ee d e d   to   in cr ea s s p ee d .   T h to tal  f o r ce   in   cr u is m o d c o m es f r o m   ae r o d y n am ic  f o r ce s ,   wh ee f r ictio n ,   an d   u p h ill  r esis tan ce   ( n o   ac ce ler atio n   f o r ce ) .   Ho wev er ,   th d u r atio n   o f   cr u is m o d is   lo n g er   th an   ac ce ler atio n   m o d b ec a u s th tr ain   ca n   r em ain   in   t h is   m o d f o r   lo n g   d is tan ce .   I n   t h is   s tu d y ,   th s p ee d   o f   cr u is m o d is   lim ited   f r o m   0 . 9 × v max   to   v max ,   s o   t h s p ee d   lim it  is   5 0   -   5 5 . 5   m /s .   c o m p ar is o n   o f   th ese  two   m o d es c an   b e   s ee n   in   T ab le  1.       T ab le  1 .   C h ar ac ter is tics   o f   ac c eler atio n   m o d e   an d   c r u is m o d e   P a r a me t e r   A c c e l e r a t i o n   m o d e   C r u i se  m o d e   S p e e d   I n c r e a se  ( v ↑)   C o n st a n t   ( v   f i x e d )   A c c e l e r a t i o n   ( a )   a   >   0     0   ( a p p r o a c h e 0 )   M o t o r   t o r q u e   Ta l l   Lo w e r   Th e   st y l e   a t   w o r k   I n e r t i a ,   a e r o d y n a mi c s ,   f r i c t i o n ,   sl o p e   A e r o d y n a m i c s ,   f r i c t i o n ,   r a mp   D u r a t i o n   S h o r t   Lo n g       3.      M E T H O DO L O G Y   3 . 1 .     H ST   t ra c t io n m o t o s pecif ica t io ns   B ased   o n   p er f o r m a n ce   r e q u ir em en ts   an d   f ield   c o n d itio n s ,   th g en e r al  tech n ical  s p ec i f icatio n s   o f   tr ac tio n   m o t o r s   f o r   HST  ca n   b s ee n   in   T ab le   2 .   T h e   d esig n   s p ec if icatio n s   o f   tr ac tio n   m o to r s   in   T ab le  2   ar e   s o u r ce d   f r o m   s im ilar   s tu d ies  a n d   in p u t   f r o m   tr ac tio n   m o to r   e n g in ee r in g   e x p er ts .   Sev e r al  f a cto r s   co n s id er e d   in   d esig n in g   tr ac tio n   m o to r s   ar th at  th m o to r   m u s h av ef f i cien cy   an d   p o wer   f ac to r   i n   ac co r d an ce   with   h ig h   in itial  to r q u r eq u ir e m en ts .   T ab le  3   c o n tain s   d ata   o n   s im ilar   HST  f ac ilit ies  with   th s am o r   s im ilar   s p ec if icatio n s   to   th HST  th at  we  d esig n ed   an d   h a v b ee n   d e v elo p ed   i n   o th e r   s tu d ies  o r   h a v b ee n   b u ilt  in   t h e   r ailway   in d u s tr y .   T h is   d ata  is   u s ed   to   d eter m in e   th e   p er f o r m an ce   o f   tr ac tio n   m o to r s   d u r i n g   HST  o p er atio n al   co n d itio n s ,   n a m ely   wh en   ac ce ler atio n   m o d e   an d   c r u is m o d ar r eq u ir ed .       T ab le  2 .   HST  tr ac tio n   m o to r   s p ec if icatio n s   P a r a me t e r   Ty p e / v a l u e   M o t o r   p o w e r   ( P )   4 8 0   k W   V o l t a g e   ( V )   2 3 0 0   V A C   F r e q u e n c y   ( f )   8 5   H z   S p e e d   ( N )   1 5 0 0   r p m   Ef f i c i e n c y   ( η )   9 5 %   W h e e l   S p o k e s   0 . 5   m       T ab le  3 .   Sy n t h etic  p ar am eter s   f o r   HST  in   d e v elo p m e n t   P a r a me t e r   V a l u e   N u mb e r   o f   t r a i n   se t s   s e r i e s   To t a l   mass   o f   t r a i n   ( m )   4 0 0 , 0 0 0   k g   A i r   r e si s t a n c e   c o e f f i c i e n t   ( C d )   0 . 2     0 . 3   F r o n t a l   c r o ss - sec t i o n a l   a r e a   ( A )   1 0     1 2     M a x i m u m   r a i l   g r a d i e n t   ( θ )     C o e f f i c i e n t   o f   f r i c t i o n   ( r )   0 . 0 0 2     0 . 0 0 5   G e a r   r a t i o   ( GR )   3   A i r   d e n s i t y   ( )   ~ 1 . 2 2 5   k g / m   3   G r a v i t y   ( g )   9 . 8 1   m/ s   2         3 . 2 .         M a t hem a t ic a l m o delin g   3 . 2 . 1 .   Ca lcula t io n o f   t he  f o rc es a ct ing   o n t he  H ST   T h f o r ce s   ac tin g   o n   HST  s tar t f r o m   New to n ' s   f o r ce   ( F acc )   in   ( 1 ) .    =       ( 1 )     T h en   th ae r o d y n am ic  d r ag   f o r ce   ( F aero ap p ea r s ,   in   ( 2 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   o f h ig h - s p ee d   tr a in   tr a ctio n   mo to r   s ystem  in   a cc elera tio n     cru is mo d e:     ( Tr i Wid o d o )   241   =             2 2   ( 2 )     I ad d itio n ,   in   th e   HST,   th er i s   also   f r ictio n al  r esis tan ce   f o r ce   ( F rolling )   ac co r d in g   to   ( 3 ) .      =           ( 3 )     W h en   th HST  o p er ates o n   an   u p h ill r o a d   ( θ  0 ) ,   a n   u p h ill r esis tan ce   f o r ce   ( F grade )   ap p ea r s   as sh o wn   in   ( 4 ) .      =           s in   ( 4 )     S o,   th to tal  f o r ce   th at  m u s t b e   co m p en s ated   b y   th t r ac tio n   m o to r   in   ( 5 ) .      =    +  +  +    ( 5 )     T h tr ac tio n   m o to r   to r q u v al u o cc u r s   b ased   o n   th r elatio n s h ip   b etwe en   th to tal  f o r ce   ac tin g   o n   th tr ain   an d   th r a d iu s   o f   th e   tr ain   wh ee ls .   T h e   ( 6 )   s h o ws  t h r elatio n s h ip   b etwe en   th tr ac tio n   m o to r   to r q u an d   th f o r ce   ac tin g   o n   th tr ai n ,   as in   ( 6 ) .     =           ( 6 )     W h er T m   is   th m o to r   to r q u e,   F total   is   th to tal  f o r ce   ( N) ,     is   t h r ad iu s   o f   th tr ain   wh ee l.     3 . 2 . 2 .   T ra ct io mo t o po wer   co ns um ptio n   C o n s u m p tio n   o n   HST  d u r in g   ac ce ler atio n   m o d e   is   ce r tain ly   d if f e r en f r o m   HST  in   cr u is m o d e.   W h en   HST  is   in   ac ce ler atio n   m o d e,   th to r q u e   th at  wo r k s   is   g r ea ter   wh e n   co m p ar ed   to   cr u is m o d e.   T h e   m o to r   p o wer   co n s u m p tio n   eq u atio n   is   as seen   in   ( 7 ) .       =       ( 7 )     W h er P motor   is   th m o to r   p o wer   ( watts),   ω   is   th an g u lar   v elo city   ( r ad /s ) .   T h e n   th an g u lar   v elo city   o f   th e   m o to r   is   f o u n d   as sh o w n   in   ( 8 ) .     =   2         60   ( 8 )     W h er N   is   th n u m b er   o f   r e v o lu tio n s   ( r p m ) .     3 . 2 . 3 .   Ana ly zing   t he  ef f icienc y   co m pa riso n o f   a cc eler a t io n a nd   cr uis m o des   I n   th ac tu al  s y s tem ,   th elec tr ical  p o wer   in p u to   th m o t o r   is   o b tain ed   f r o m   DC AC   co n v er ter - b ased   in v er te r .   T h in v er ter   e f f icien cy   η inv   an d   th e   co n t r o s t r ateg y   ( V/f )   will  af f ec t   th i n p u p o wer   v alu e   P in   in   ( 1 0 ) .   T h u s ,   th to tal  ef f icien cy   o f   th e   d r iv e   s y s tem   ca n   b d ef in ed   as ( 9 ) .       =         ( 9 )     T h e   ef f icien cy   o f   t h HST  tr ac tio n   m o to r   is   ca lcu lated   u s in g   ( 1 0 ) .      =      100%   ( 1 0 )     W h er P outt   is   o u tp u t p o wer ,   P in   is   in p u t p o wer .     3 . 3 .         T ra ct io n mo t o perf o r m a nce  a na ly s is   3 . 3 . 1 .   T he  re la t io ns hip   bet we en  m o t o t o rque  a nd   t im f u nct io n   I n   an   H S T   d r i v e   s y s te m ,   t r a c tio n   m o t o r   t o r q u e   i s   t h e   m a i n   f ac t o r   t h a t   d e t e r m i n e s   h o w   t h e   ac c e l e r a ti o n   a n d   s p e e d   o f   t h e   t r ai n   d e v e l o p   o v e r   t i m e .   M o t o r   t o r q u e   as   f u n c t i o n   o f   t i m d e s c r i b e s   h o w   t h e   f o r c e   p r o d u c e d   b y   t h e   m o t o r   c h a n g e s   i n   v a r i o u s   s t a g es   o f   t r a i n   o p e r a t i o n ,   f r o m   a c c e l e r a t i o n ,   c r u i s e ,   t o   d e c e l e r a t i o n .   T h e   t o r q u e   ( T m )   p r o d u c e d   b y   t h e   e l e c t r ic   m o t o r   c a n   b e   d e s c r i b e d   as   a   f u n c t i o n   o f   t i m e   u s i n g   ( 1 1 ) .     =      ( )         ( 1 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   238 - 2 49   242   W h er GR   is   th Gea r   R atio ,   V ( t)   is   th s p ee d   at  tim t.     3 . 3 . 2 .   T he  re la t io ns hip   bet we en  po wer   a nd   t im f un ct io n   I n   h ig h - s p ee d   r ail   s y s tem s ,   p o wer   as  a   f u n ctio n   o f   tim p lay s   m ajo r   r o le  in   u n d er s ta n d in g   th ef f icien cy   a n d   p er f o r m an ce   o f   tr ain   o p er atio n   in   ac ce ler atio n   m o d e   an d   cr u is m o d e.   T h e   ( 1 2 )   s h o ws  th to tal   p o wer   o u tp u t b y   th m o to r ,   an d   ( 13 )   s h o ws th to tal  f o r ce   ap p ea r in g   in   th m o t o r   af f ec ted   b y   tim e .     ( ) =   ( )     ( )   ( 12 )     ( ) = . ( ) +    +   ( 13 )     W h er P ( t)   is   th to tal   p o wer   f u n ctio n   o f   tim e,   is   F ( t)   is   th t o tal  f o r ce   f u n ctio n   o f   tim e.   T h h ig h er   th s p ee d ,   th g r ea ter   th e   p o wer   r eq u ir e d   b ec au s th ae r o d y n am ic  d r a g   in cr ea s es e x p o n en tially   in   ( 14 ) .       2   ( 14 )     3 . 3 . 3 .   Rela t io ns hip   bet wee ef f iciency   a nd   s peed  f un ct io n   I n   HST  tr an s p o r tatio n   s y s tem s ,   en er g y   ef f icien cy   as  f u n c tio n   o f   s p ee d   p la y s   an   im p o r t an r o le  in   o p tim izin g   p er f o r m an ce   an d   p o wer   c o n s u m p tio n .   T h is   ef f i cien cy   d e p en d s   o n   t h o p er at in g   s p ee d ,   ex ter n al  d r ag   f o r ce ,   a n d   tr ac tio n   m o t o r   ch ar ac ter is tics .   T h r elatio n s h ip   b etwe en   e f f icien cy   ( η )   an d   s p ee d   ( v )   is   b ased   o n   th p r in cip les o f   elec tr ic  v e h icle  p h y s ics an d   e n g in ee r in g   in   ( 15 ) .     =    ( 15 )     W h er P out   is   th m ec h an ical  p o wer   u s ed   to   d r iv th tr ain ,   P in   is   th e lectr ical  p o wer   s u p p lied   to   th tr ac tio n   m o to r   f r o m   t h elec tr ical  s y s tem ,   η   is   th E f f icien c y   o f   th e   m o to r   v ar ies  d ep e n d in g   o n   t h r esis tan ce   f ac to r   wh ich   ch an g es with   s p ee d .   I n   ad d itio n   to   n u m er ical   an al y s is ,   s im u latio n   r esu lts   ar e   v is u alize d   g r ap h ically   to   f ac ili tate  tr en d   in ter p r etatio n .   I n clu d ed   p l o ts   in clu d to r q u v er s u s   tim e,   p o wer   v er s u s   tim e,   p o wer   v er s u s   s p ee d ,   an d   ef f icien cy   v er s u s   s p ee d .   T h ese  g r ap h s   ar u s ed   to   id en tify   cr itical  o p er atin g   p o in ts   an d   p ea k   m o to r   d em a n d ,   an d   to   a p p ly   th ese  to   m o to r   s izin g ,   co o lin g   s y s tem s ,   an d   e n er g y   m an a g em en t.     3 . 4 .       Sens it iv it y   a nd   un ce rt a inty   a na ly s is   3 . 4 . 1 .   L o ca s ens it iv it y   a na ly s is   L o ca s en s itiv ity   an aly s is   is   c o n d u cte d   to   ass ess   th ef f ec o f   s m all  ch an g es  in   in p u p ar am eter s   o n   m o d el  o u t p u t,  s p ec if ically   tr ac tio n   m o to r   to r q u e.   T h is   ap p r o ac h   u s es  n u m er ical  d if f er en tiatio n   m eth o d   ( f in ite  d if f er en ce   m eth o d )   ar o u n d   th n o m i n al  p ar am eter   v alu es  [ 2 6 ] .   Par am eter   ch an g es   ar m ad o n at  a   tim with   v ar iatio n s   o f   ±   Δ y   a n d   ±   Δ p ,   wh ile  o th er   p ar am ete r s   ar k ep co n s tan t.  T h s en s itiv ity   co ef f icien is   ca lcu lated   as a   n o r m alize d   s en s itiv ity   in   ( 16 ) .     = ( ) ( )   ( 16 )     W h er S p   in d icate s   th r elativ e   r ate  o f   c h an g i n   o u t p u t ( y )   r e lativ to   th r elativ ch a n g in   p ar am eter   ( p ).   T h p ar am ete r s   an aly ze d   in cl u d th tr ac k   g r ad ien ( θ ) ,   t h r o llin g   c o ef f icien ( f r ) ,   an d   th d r a g   co ef f icien t ( C d ) .   T h is   an aly s is   p r o v id es a n   in itial u n d er s tan d i n g   o f   th s y s tem 's s en s itiv ity   a r o u n d   th n o m in al   o p er atin g   p o i n an d   s er v es  as  b asis   f o r   d eter m in i n g   t h p a r am eter   v a r iatio n   r an g e   f o r   th g lo b al   s en s itiv ity   an aly s is .     3 . 4 . 2 Sens it iv it y   a na ly s is   a nd   g lo ba l uncer t a inty   g lo b al   s en s itiv ity   an aly s is   is   u s ed   to   e v alu ate  th e   s im u l tan eo u s   in f l u en ce   o f   all  p ar a m eter s   o n   m o d el  o u tp u t,   as  well  as   th e   in ter ac tio n s   b etwe en   p ar a m eter s .   T h e   ap p r o ac h   u s ed   is   m o n te  C ar lo   s am p lin g   ( MCS )   with   s am p le   s ize  o f   N= 5 , 0 0 0   [ 2 7 ] .   Fiv m ain   p ar am eter s   ar u s ed   as   r an d o m   v ar iab les:   tr ajec to r y   g r ad ien ( θ ) ,   r o llin g   co ef f icie n ( f r ) ,   d r a g   co ef f icien ( C d ) ,   to tal  m ass   ( m ) ,   an d   f r o n tal  ar ea   ( A ) .   Par am eter s   with   f ix ed   v alu b o u n d ar ies  ar ass u m ed   to   h av e   u n if o r m   d is tr ib u tio n ,   w h ile  p ar am eter s   with   n atu r al  v ar iatio n   a r o u n d   t h eir   n o m in al  v alu es  ar e   ass u m ed   t o   b e   n o r m al.   At  ea ch   iter atio n ,   s et  o f   p ar am eter s   is   r an d o m l y   d r awn   f r o m   p r e d eter m in ed   d is tr ib u tio n   to   ca lc u late  m o d el  o u tp u ts   ( to r q u e,   p o wer ,   ef f icien cy ) .   T h is   p r o ce s s   is   r ep ea ted   th o u s an d s   o f   tim es to   f o r m   s tatis tical  d is tr ib u tio n   o f   th r esu lts .   T h m ea n ,   s tan d ar d   d ev iatio n ,   m e d ian ,   a n d   5 9 5 %   co n f id e n ce   in ter v al  is   ca lcu lat ed   to   d escr ib m o d el  u n ce r tain ty .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   o f h ig h - s p ee d   tr a in   tr a ctio n   mo to r   s ystem  in   a cc elera tio n     cru is mo d e:     ( Tr i Wid o d o )   243   T o   ass ess   th r elatio n s h ip   b etwe en   in p u an d   o u tp u t   p ar am eter s ,   th p ar tial  r a n k   co r r elatio n   co ef f icien ( PR C C )   is   u s ed ,   wh ich   ca lcu lates  th p ar tial  c o r r elatio n   b etwe en   v a r iab les  wh ile  co n tr o llin g   f o r   th in f lu e n ce   o f   o t h er   p ar am et er s .   PR C C   v alu es  r an g e   f r o m   −1   to   + 1 ,   with   lar g er   ab s o lu te  v alu es  in d icatin g   a   p ar am eter ' s   g r ea ter   in f lu en ce   o n   m o d el  o u tp u v ar iatio n .   T h PR C C   m eth o d   is   ef f ec tiv f o r   id en tify i n g   g lo b al   s en s itiv ity   in   n o n lin ea r   s y s tem s   an d   h as  b ee n   wid ely   a p p li ed   in   u n ce r tain t y   s tu d ies  [ 2 8 ] .   T h c o m b in atio n   o f   th MCS   an d   PR C C   ap p r o ac h es  allo ws  f o r   a   m o r e   c o m p r eh e n s iv s en s itiv ity   an aly s is   th an   s im p le  d eter m in is tic  m eth o d s .   Simu la tio n s   wer co n d u cted   u s in g   Py th o n   3 . 8 .   I n   ad d itio n   to   s en s itiv ity ,   r ea l - wo r ld   lim itatio n s   m u s b co n s id er ed .   Mo to r   tr ac tio n   p e r f o r m an ce   is   lim ited   b y   win d in g   tem p er at u r an d   c o o lin g   ca p ac ity ,   s o   th co n tin u o u s   to r q u r atin g   is   lo wer   t h an   t h th eo r etica p ea k   to r q u e.   Similar ly ,   in v er ter   d y n am ics  ( s witch in g   l o s s es,  cu r r en t h ar m o n ics)  ca n   r ed u ce   s y s tem   ef f icien cy   b y   s ev er al  p er ce n co m p ar ed   to   id ea esti m ates.  T h ese  f ac to r s   m u s b tak en   i n to   ac co u n d u r in g   d esig n ,   p ar ticu lar l y   f o r   lo n g - te r m   o p e r atio n   an d   h ig h - g r ad ien t tr ac k   co n d itio n s .       4.   T E ST   R E SU L T S AN AN A L YS I S   B ased   o n   th tr ac tio n   m o t o r   s p ec if icatio n   d ata   in   T ab le   2   a n d   th d escr ip tio n   o f   th e   HST  o p er atio n al  co n d itio n s   in   T ab le   3 ,   a n   an aly s is   o f   th to tal  f o r ce ,   HST  tr ac tio n   m o to r   to r q u e,   a n d   HST  tr ac tio n   m o to r   p o wer   co n s u m p tio n   th at  o cc u r s   o n   th HST  in   ac ce ler atio n   m o d an d   cr u is m o d is   ca r r ied   o u t,  wh ich   ca n   b s ee n   in   T ab le   4.   T ab le   4   s h o ws  th at   th s p ee d   g r a d u ally   in c r ea s es  lin ea r ly   wit h   in cr ea s in g   tim e.   C o n v er s ely ,   th e   in cr ea s in g   s p ee d   th en   at  a   ce r tain   p o in t   th ac ce ler atio n   d ec r ea s es  u n til  it  ap p r o ac h es  ze r o .   Fro m   th e   tab le  s h o ws  th ac c eler atio n   m o d s tar tin g   f r o m   s till   m o v in g   t o   a   s p ee d   a p p r o ac h in g   5 0   m /s ,   in   cr u is m o d t h s p ee d   h as  s tar ted   to   s tab ilize  s tar tin g   f r o m   s p ee d   o f   5 0   m /s   to   5 5   m /s .   I n   HST  o p er atio n s ,   s p ee d   as a   f u n ctio n   o f   tim as seen   in   Fig u r 2 .       T ab le  4 .   C alcu latio n   o f   f o r ce ,   to r q u a n d   p o wer   o f   HST  tr ac tio n   m o to r   t   ( s)   V   ( m/ s)   a   ( m/ s²)   F   (N)   T m   ( N m)   P   (W)   1   1 . 3 7   2 . 7 1   5 4 1 , 8 7 0 . 8 9   4 , 8 3 8 . 1 3   4 6 , 5 0 3 . 9 5   10   2 1 . 0 2   1 . 7 3   3 4 5 , 3 5 6 . 5 3   3 , 0 8 3 . 5 4   4 5 3 , 8 0 9 . 0 8   20   3 4 . 6 2   1 . 0 5   2 0 9 , 3 6 4 . 5 1   1 , 8 6 9 . 3 3   4 5 3 , 0 6 0 . 0 4   30   4 2 . 8 7   0 . 6 3   1 2 6 , 9 2 2 . 4 5   1 , 1 3 3 . 2 4   3 4 0 , 0 5 5 . 4 6   40   4 7 . 8 7   0 . 3 8   7 6 , 9 4 3 . 8 4   6 8 7 . 0 0   2 3 0 , 1 8 5 . 4 2   50   5 0 . 9 0   0 . 2 3   4 6 , 6 4 5 . 4 5   4 1 6 . 4 8   1 4 8 , 3 7 7 . 6 3   60   5 2 . 7 3   0 . 1 4   2 8 , 2 7 7 . 7 4   2 5 2 . 4 8   9 3 , 1 9 6 . 7 7   70   5 3 . 8 5   0 . 0 9   1 7 , 1 4 2 . 7 3   1 5 3 . 0 6   5 7 , 6 9 1 . 4 4   80   5 4 . 5 2   0 . 0 5   1 0 , 3 9 2 . 3 9   9 2 . 7 9   3 5 , 4 1 2 . 5 7   90   5 4 . 9 3   0 . 0 3   6 , 3 0 0 . 1 5   5 6 . 2 5   2 1 , 6 2 9 . 1 9   1 0 0   5 5 . 1 8   0 . 0 2   3 , 8 1 9 . 3 2   3 4 . 1 0   1 3 , 1 7 1 . 4 2           Fig u r 2 .   HST  o p er atio n al  s p e ed   with   tim f u n ctio n   v a r iatio n       4 . 1 .     Rela t io ns hip   bet wee n m o t o t o rque  a nd   t im f un ct io n   T h to r q u with   f u n ctio n   o f   tim p r o d u ce d   b y   th tr ac ti o n   m o to r   is   af f ec ted   b y   t h tr ain ' s   o p er atin g   m o d e,   n a m ely   ac ce ler atio n   m o d an d   c r u is m o d e.   Fig u r 3 ( a)   s h o ws  th p er f o r m a n ce   o f   th tr ac tio n   m o t o r   v er s u s   th f u n ctio n   o f   tim b a s ed   o n   t h d ata   in   T a b le  4 .   I n   ac ce ler atio n   m o d e,   t h er is   an   in cr ea s in   t o r q u e   at  th b eg in n in g   o f   tim e.   T h is   is   b ec au s th tr ac tio n   m o to r   m u s t p r o v id lar g th r u s t to   o v er co m t h tr ain ' s   in er tia,   wh ee f r ictio n ,   ae r o d y n am ic  f o r ce   an d   in cr ea s ed   s p ee d .   I f   th e   ac ce ler atio n   r e m ain s   co n s tan t,  th e   to r q u e   r em ain s   at  a   h ig h   v al u b ef o r s tar tin g   to   d ec r ea s e   as  th s p ee d   in cr ea s es.  I n   c r u is m o d e,   af ter   th s p ee d   is   s tab le,   th ac ce ler atio n   ap p r o ac h es  ze r o   ( a     0 )   th en   th to r q u ten d s   to   d e cr ea s an d   ten d s   to   s tab ilize  at  lo wer   v alu e.   T o r q u is   u s ed   to   co u n ter ac r esis tan ce   s u ch   as  wh ee f r ictio n ,   air   r esis tan ce ,   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   238 - 2 49   244   tr ac k   p r o f ile.   T h e   to r q u i n   cr u is m o d e   is   co n s tan an d   lo w er   th an   in   ac ce ler atio n   m o d e,   b ec au s it  f u n ctio n s   to   m ain tain   s p ee d .   Fu r th er m o r e ,   th e   in itial  to r q u ( 4 , 8 3 8   Nm )   is   o b s er v e d   d u r in g   ac ce ler atio n ,   wh ich   t h e n   d ec r ea s es  an d   s tab ilizes at  ar o u n d   1 , 1 0 0   Nm   in   cr u is m o d e.   T h is   u n d e r s co r es th im p o r tan ce   o f   d esi g n in g   m o to r   with   h ig h   in itial  to r q u ca p ab ilit y   t o   o v er c o m th in er tia  an d   r esis tiv f o r ce s   o f   th HST.   T h m o to r   p er f o r m a n ce   d escr ib ed   h er is   clo s ely   r elat ed   to   t h c o n v er te r   co n tr o s tr ateg y .   T h u s e   o f   f ield - o r ien te d   co n t r o ( FOC )   o r   m o d el  p r ed ictiv e   co n tr o ( MPC )   ca n   m ain tain   o p tim al  to r q u wh ile   m in im izin g   s witch in g   l o s s es.  Fu r th er m o r e ,   th in teg r atio n   o f   r eg en er ativ b r ak in g   allo ws  en er g y   r ec o v er y   o n   d o wn h ill  s lo p es,  th u s   r ed u cin g   to tal  e n er g y   co n s u m p tio n .   T h d ev elo p ed   m o d el  ca n   b e   in ter f ac e d   with   t h co n tr o s y s tem   to   tr an s m it m o to r   r esp o n s es in   r e al - tim s ce n ar io s .     4 . 2 .     T he  re la t io ns hip   bet wee n po wer   a nd   t im f un ct io n   T h p o wer   co n s u m e d   b y   th t r ac tio n   m o t o r   is   h ig h l y   d ep e n d en o n   th s p ee d   a n d   to r q u e   p r o d u ce d .   Po wer   in   t h f u n ctio n   o f   tim e   in   th is   s tu d y   is   u s ef u l   f o r   k n o win g   th e   am o u n o f   p o wer   co n s u m p tio n   is s u ed   at   ea ch   tim c h an g e   in   o r d e r   to   p r e d ict  th p er f o r m an ce   o f   th e   tr ac tio n   m o to r   b ei n g   d ev elo p ed .   I n   its   im p lem en tatio n ,   p o wer   o n   th HST  o cc u r s   wh en   th ch ar ac ter is tics   o f   ac ce ler atio n   m o d an d   cr u is m o d e .   Fig u r 3 ( b )   s h o ws  th at  in   ac ce ler atio n   m o d t h er is   p o wer   s u r g at  th b eg i n n in g   o f   tim b ec au s th tr ac tio n   m o t o r   r e q u ir es  lar g p o wer   to   o v e r co m v eh icle  in er tia,   f r ictio n al  r esis tan ce ,   ae r o d y n a m ic  r esis tan ce   b ased   o n   T ab le  4 .   I t c an   b s ee n   in   th e   ac ce ler atio n   m o d e   p h ase  th at  if   th e   ac ce ler atio n   is   h ig h ,   t h p o wer   will   ju m p   s h ar p l y   an d   last   f o r   s h o r tim e,   wh ile  if   th ac ce ler at io n   is   lo w,   th e   p o wer   will  in cr ea s g r ad u ally   an d   last   lo n g er .   I n   th is   m o d e ,   th HST  tr ac tio n   m o to r   r eq u ir es  h ig h   p o we r   to   ac ce ler ate  th t r ain   q u ick ly .   Po wer   co n s u m p tio n   in cr ea s es  with   v eh icle  in er tia,   tr ac k   p r o f ile,   an d   air   r esis tan ce .   W h en   in   c r u is m o d e,   p o wer   co n s u m p tio n   ten d s   to   b s tab le.   T h is   is   b ec au s th m o to r   o n ly   n ee d s   to   o v er c o m ae r o d y n am ic  r esis tan ce   an d   f r ictio n al  r esis tan ce ,   with o u th n ee d   t o   in cr ea s s p ee d   f u r th e r .   W h en   t h HST  cr u is in g   s p ee d   is   lo to   m ed iu m ,   p o wer   co n s u m p tio n   is   r elativ ely   s m all  a n d   s tab le.   T h is   is   b ec a u s n o   en e r g y   is   u s ed   t o   in cr ea s e   s p ee d .   Me an wh ile,   i f   th HS T   cr u is in g   s p ee d   is   h ig h ,   p o wer   co n s u m p tio n   is   g r ea ter   b ec au s ae r o d y n am ic   r esis tan ce   in cr ea s es.  Af ter   th p o wer   r ea ch es its   p ea k ,   th en   th p o wer   b eg in s   to   s tab ilize  o r   b eg in s   to   d ec r ea s b ec au s th ac ce ler atio n   d ec r ea s es.  E n er g y   co n s u m p tio n   t en d s   to   in cr ea s with   s p ee d   d u to   th ef f ec o f   ae r o d y n am ic  r esis tan ce .           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r 3 .   Dy n am ic  p e r f o r m an ce   ch ar ac ter is tics   o f   th tr ac tio n   m o to r ( a)   to r q u m o to r   -   ti m f u n ctio n ,     ( b )   p o wer   m o t o r     tim e   f u n cti o n ,   an d   ( c)   ef f icien cy   m o to r     tim f u n ctio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   o f h ig h - s p ee d   tr a in   tr a ctio n   mo to r   s ystem  in   a cc elera tio n     cru is mo d e:     ( Tr i Wid o d o )   245   4 . 3 .     Rela t io ns hip   bet wee n e f f iciency   a nd   s peed   E f f icien cy   ( η )   in   th HST  p r o p u ls io n   s y s tem   d escr ib es  h o w   ef f ec tiv ely   th en e r g y   u s ed   t o   g en e r ate  tr ac tio n   p o wer   is   co m p ar e d   to   th to tal  en er g y   co n s u m ed   f r o m   th p o wer   s o u r ce .   T h is   ef f icien cy   v ar ies  as  a   f u n c t i o n   o f   t i m d u e   t o   c h a n g es   i n   o p e r a t i o n a m o d e ,   t r a ct i o n   f o r c e ,   a n d   t h i n f l u e n c o f   a e r o d y n a m i c   d r a g   a n d   w h e e l   f r i c ti o n   o n   t h e   r a i l .   F i g u r e   3 ( c )   i s   a   g r a p h   o f   t h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   m o t o r   e f f i c ien c y   a n d   H S T   s p e e d   b a s e d   o n   t h d a t i n   T a b l e   4 ,   al s o   c a n   b e   s e e n   t h a t   e f f i c i e n c y   ( η )   c h a n g e s   n o n - l i n e a r l y   w i t h   s p e e d   ( v ) .   W h e n   t h a c c e l e r a ti o n   m o d e   i s   l o w ,   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   HS T   t r a ct i o n   m o t o r   i s   l o w   w h e n   t h e   t r a i n   s ta r t s   m o v i n g   u p   t o   s p e e d   o f   1 3 . 8 9   m / s   b e c a u s e   a t   t h e   b e g i n n i n g   t h e   i n e r t i a   f a c t o r   a f f e c t s   it   t o   o v e r c o m e   t h e   i n i t ia l   r e s is t a n ce   f o r c e .   T h v alu e   o f   elec tr ical  lo s s es  in   th m o to r   is   h ig h   d u to   th lar g cu r r en at   h ig h   in itial  to r q u e.   T h is   en er g y   i s   m o s tly   u s ed   f o r   ac ce ler atio n   r ath er   th an   to   m ain tain   s p ee d .   E f f icien cy   in c r ea s es with   in cr ea s in g   s p ee d .   T h en   in   cr u is in g   m o d at  m ed iu m   s p ee d   ( 1 3 . 9   m /s     3 3 . 3   m /s )   ef f icien cy   co n tin u es  to   in c r ea s with   in cr ea s in g   s p ee d   b ec au s th tr ac tio n   m o to r   g r ad u ally   wo r k s   m o r o p tim ally   wh er p o wer   lo s s es  ar m in im al  an d   th e   en e r g y   p r o d u ce d   is   g r ea ter .   At  h i g h   s p ee d s   ( 3 3 . 4   m / s 5 5 . 5   k m /h )   ae r o d y n am ic  lo s s es  in cr ea s s o   th at  th m o to r   w o r k s   to   m ai n tain   s p ee d .   I n   a d d itio n ,   elec tr ical  lo s s es  f r o m   th tr ac tio n   m o to r   also   in cr ea s e   s ig n if ican tly   r esu ltin g   in   d ec r ea s ed   ef f icien cy .   L o en er g y   lo s s es,  b ec au s th m o to r   wo r k s   at  th h ig h est  ef f icien cy   r an g ( ~8 5 % - 9 5 %),   an d   m in im al  p o wer   co n v er s io n   lo s s es  an d   o p tim al  m o to r   to r q u e,   b u th er is   e x p o n e n t i a l l y   i n c r e as i n g   ae r o d y n a m i c   r e s is ta n c e   (   2 ) ,   r e q u i r i n g   m o r e   p o w e r .   W h e n   t h e   HS T   t r a c t i o n   m o t o r   s t a r ts   t o   e x i t   t h e   o p t i m a l   e f f i c i e n c y   r a n g e ,   i t   c a u s e s   e l e c t r ic a l   l o s s es   t o   i n c r e as e .   T h e   e f f e c t   i s   t h a t   t h i n t e r n a l   r e s i s t a n c e   o f   t h e   t r a n s m i s s i o n   s y s t e m   a n d   f r i c t i o n   i n c r e a s e .   At   n e a r   m a x i m u m   s p ee d   ( v max )   th in p u t   p o wer   in cr ea s es  m u ch   f aster   t h an   th e   o u tp u p o wer ,   ca u s in g   d r asti d r o p   i n   ef f icien c y   d u to   ae r o d y n am ic   an d   elec tr ical  lo s s es.  T h is   tr en d   in d icate s   th at  th m o s ef f ici en o p er atio n   is   ac h iev ed   in   th m id - s p ee d   r an g e.   I s h o u ld   b e   n o te d   th at   th t h eo r etica ef f icie n cy   o b tain ed   in   a   m o to r   m a y   d i f f er   f r o m   ac tu al  co n d itio n s ,   b ec au s th e   in v er ter   s y s tem   a d d s   s witch in g   lo s s es  an d   h a r m o n ics.  I n v er ter   co n tr o s tr ateg i es  s u ch   as  PW o r   MPC   ca n   b u s ed   to   s u p p r ess   th ese  lo s s es a n d   in cr ea s en er g y   r ec o v e r y   th r o u g h   r e g en er ati v b r ak i n g .     4 . 4 .     Rela t io ns hip   bet wee s peed  v a ria t io ns   a nd   pa t h pro f ile  a f f ec t ing   t o rque  a nd   po wer   re qu irem ent s   T h p o wer   r eq u ir e m en o f   th tr ac tio n   m o to r   is   a f f ec ted   b y   th e   tr ain   s p ee d   an d   th e   tr a ck   p r o f ile.   Fig u r 4   s h o ws  th p o we r   v er s u s   s p ee d   ch ar ac ter is tics ,   wh er p ea k   p o wer   co n s u m p tio n   e x ce ed s   4 5 0   k W   a t   m ed iu m   s p ee d s   ( 2 0 3 5   m /s )   b ef o r s tab ilizin g   at  ap p r o x im a tely   1 5 0 2 0 0   k W   d u r i n g   c r u is in g   co n d itio n s .   At   lo s p ee d s ,   th p o wer   c o n s u m p tio n   is   g r ea ter   b ec a u s th m o to r   ef f icien c y   is   lo wer   an d   r e q u ir es lar g to r q u e.   At  m ed iu m   s p ee d s   ( 3 0 - 5 0   m /s ) ,   th p o wer   co n s u m p tio n   b e g in s   to   s tab ilize  b ec au s th e f f icien cy   in cr ea s es.   T h is   p atter n   in d icate s   th at  tr a ctio n   m o to r   s izin g   s h o u ld   n o t   b b ased   s o lely   o n   m ax im u m   s p ee d   co n d itio n s ,   b u t m u s t a ls o   co n s id er   th s ig n if ican t p o wer   d em an d   o cc u r r in g   at  m ed iu m - s p ee d   o p er atio n .   T h ef f ec o f   th r o ad   p r o f i le,   esp ec ially   o n   f lat  tr ac k s   ( θ  0 ) ,   th en   th p o wer   is   u s ed   f o r   ae r o d y n am ic  r esis tan ce   an d   f r ictio n .   W h ile  if   th tr ac k   is   u p h ill  ( θ  0 )   r esu lts   in   ad d itio n al  f o r ce   F grade   ap p ea r in g ,   s o   th at  t h p o wer   in cr ea s es.  W h en   th e   tr ac k   is   d o wn h ill   ( θ   0 ) ,   th m o t o r   ca n   o p er ate   in   r eg en er ativ m o d e,   c o n v e r tin g   k in etic  en er g y   in to   elec tr ic ity .   Fu r th er   an aly s is   s h o ws  th at  wh en   th tr ac k   g r ad ien in cr ea s es  f r o m   2 °  to   4 °,  th to r q u r eq u ir em en in cr ea s es  s ig n if ican tly   b y   ~1 5     2 0 co m p ar e d   to   f lat  tr ac k s .   T h is   co n d itio n   ca u s es  th m o to r   to   wo r k   h ar d er   an d   in cr ea s es  p o wer   co n s u m p tio n ,   esp ec ially   d u r in g   th e   ac ce ler atio n   p h ase.   C o n v er s ely ,   o n   d o wn h ill  tr ac k s ,   th m o to r   ca n   o p er ate   in   r eg en er ativ m o d e,   r esu ltin g   in   r ed u ce d   p o wer   co n s u m p tio n   an d   en er g y   r ec o v e r y   o p p o r tu n ities .   Mo to r   lo a d in g   d u e   to   v ar iatio n s   in   tr ain   m ass   ( e. g . ,   ±   1 0 o f   t o tal  weig h t)   also   h as  an   im p ac o n   in c r ea s in g   th e   in itial  to r q u r eq u ir em en t   an d   s h if tin g   th e   o p e r atin g   ef f icien cy   p o in t.  T h is   s h o ws  th at  t r ac k   g r a d ien a n d   tr ain   l o ad   ar i m p o r tan t   p ar am ete r s   th at  af f ec t m o to r   p er f o r m a n ce .           Fig u r 4 .   Po wer   as a   f u n ctio n   o f   s p ee d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   238 - 2 49   246   4 . 5 .     Sens it iv it y   re s ults   T h r esu lts   o f   th lo ca s en s itiv ity   an aly s is   in d icate   th at  tr ac k   g r ad ien ( )   is   th m o s d o m in an t   f ac to r   in f lu en ci n g   tr ac tio n   m o to r   to r q u r e q u ir em en ts .   E v er y   1 °  (   0 . 0 1 7   r a d )   in cr ea s in   tr ac k   an g le  ca u s es  an   in cr ea s in   T m   o f   ap p r o x im ately   7 1 3 . 4   Nm   p er   m o t o r ,   o r   ap p r o x im ately   6 2 . 9 % o f   th e   b aselin to r q u e   v alu e   u n d e r   c r u i s c o n d i t i o n s .   T h is   in d i c a t e s   t h at   s m a l c h a n g e s   i n   r o a d   g r a d i e n t   h a v a   s i g n i f ic an t   i m p a c o n   m o t o r   l o a d .   C o n v e r s e l y ,   a   0 . 0 0 1   i n c r e a s e   i n   f r   o n l y   i n c r e as es   t o r q u e   b y   a p p r o x i m a t e l y   4 0 . 9   N m ,   o r   3 . 6 %   o f   t h e   b a s e l i n e ,   w h i le   a   0 . 0 5   i n c r e as e   i n     o n l y   a d d s   a p p r o x i m a t e l y   6 . 5   N m ,   o r   0 . 6 %   o f   t h e   b as e l i n e .   T h i s   c o m p a r is o n   clar if ies th at  ae r o d y n am ic  r esis tan ce   an d   f r ictio n   co n tr i b u te  r elativ ely   litt le  to   th in f lu en ce   o f   g r a d ien t.   g lo b al   s en s itiv ity   an aly s is   was  p er f o r m e d   u s in g   MCS   with   5 , 0 0 0   iter atio n s   to   ev alu ate  th e   s im u ltan eo u s   in f lu en ce   o f   all  p ar am eter s   o n   t o r q u v ar iatio n .   Simu latio n   r esu lts   in d icate   th at  th m ed ian   T m   u n d er   cr u is co n d itio n s   is   ap p r o x im ately   1 , 5 8 5 . 9   Nm   p er   m o to r ,   with   5 9 5 co n f id en c in ter v al  o f   3 1 9 . 1 2 , 8 9 7 . 0   Nm ,   o r   ap p r o x im ately   ± 8 2 . 7 o f   th m ed ian   v alu e .   T h is   r elativ ely   wid r an g o f   v ar iatio n   in d icate s   th at  u n ce r tain ty   in   th in p u p ar am eter s   s ig n if ican tly   in f lu e n ce s   th d is tr ib u tio n   o f   o u tp u t   to r q u e,   p a r ticu lar ly   d u to   ch a n g es in   g r ad ien t a n d   to tal  m ass .   T h is   v ar iab ilit y   in d icate s   th at  th tr ac tio n   s y s tem   is   h ig h ly   s en s itiv to   ex ter n al  co n d itio n s   s u ch   as  tr ac k   g r a d ien t a n d   tr ain   lo a d .   T h r esu lts   o f   th p ar tial  co r r e latio n   an aly s is   u s in g   Sp ea r m a n   r an k   co r r elatio n   ( as  PR C C   ap p r o ac h )   s h o th at    0 . 9 9 4 ,   th e   h ig h est  co r r elatio n   co e f f icien t .   I is   in d icate s     h as  a   v e r y   s tr o n g   p o s itiv r elatio n s h ip   with   T m .   T h is   m ea n s   th at  th g r ea ter   th p ath   g r ad ien t,  th h ig h e r   th to r q u r eq u ir ed   to   m ai n tain   s p ee d .   T h   h as  a   m o d e r ate  p o s itiv co r r elatio n   o f   0 . 1 0 5 ,   wh ile  f r   an d     s h o lo c o r r elatio n   v al u es  o f   0 . 0 4 0   an d   0 . 0 1 1 ,   r esp ec tiv ely .   T h   h as a lm o s t n o   e f f ec with   v alu o f   −0 . 0 0 2 .     4 . 6 .     Dis cus s io n   T h im p licatio n s   o f   t h s im u l atio n   r esu lts   in d icate   t h at  tr ac tio n   m o t o r   d esig n   n ee d s   to   ac co u n f o r   h ig h   s tar tin g   to r q u ca p ac ity   to   h an d le  tr an s ien lo ad s   d u r in g   th ac ce ler atio n   p h ase.   T h is   r eq u ir es   ad ju s tm en ts   to   th m o to r   d ia m eter ,   g ea r   r atio ,   a n d   in v er te r   cu r r en r ati n g   to   en s u r t h e   s y s tem   ca n   d eliv er   p ea k   to r q u co n s is ten tly   with o u p er f o r m a n ce   d eg r ad ati o n .   Fu r th er m o r e,   t h in cr ea s in   p ea k   p o wer   co n s u m p tio n   d u r in g   th e   ac ce ler atio n   p h ase  in d icate s   th n ee d   f o r   an   ef f icien c o o lin g   s y s tem   to   p r ev e n ex ce s s iv win d in g   tem p e r atu r r is ( o v e r h ea tin g ) .   I m p le m en tin g   liq u id - b ased   ac tiv co o lin g   s y s tem   o r   tr an s ien t - b ased   d y n am ic  th er m al  m an ag em en c o u ld   b ef f ec tiv s o lu tio n s   f o r   m ai n tain in g   s tab le  o p er atin g   tem p er atu r es.   Fro m   an   en er g y   m an a g em en t   p er s p ec tiv e,   in teg r atio n   with   r e g en er ativ e   b r ak in g   s tr ateg y   h as  th e   p o ten tial  to   b alan ce   e n er g y   c o n s u m p tio n   an d   im p r o v o v e r all  ef f icien cy ,   p a r ticu lar ly   u n d er   tr ac k   c o n d itio n s   with   v ar y in g   g r ad ien ts   an d   d y n am ic  s p ee d   p atter n s .   Alth o u g h   th is   r esear ch   f o c u s es  o n   m o d elin g   tr ac tio n   m o to r   p er f o r m a n ce ,   th o v e r all  p er f o r m a n ce   o f   an   HST  tr ac tio n   s y s tem   is   h ig h ly   d ep en d en t o n   th in teg r atio n   o f   th m o to r ,   in v e r ter ,   p o wer   co n v er ter ,   an d   c o n tr o s tr ateg y .   T h er ef o r e,   f u r th er   r esear ch   co u ld   b d ir ec ted   at  d ev elo p in g   m o to r - in v e r ter   co - s im u latio n   m o d el  to   o p tim ize  en er g y   e f f icien cy ,   im p r o v d y n am ic   p er f o r m an ce ,   a n d   im p lem en t a   r eg en er ativ e   en er g y   r ec o v er y   s y s tem .       5.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   m o d els  an d   a n aly ze s   th p er f o r m an ce   o f   t r ac tio n   m o t o r s   o n   h ig h - s p ee d   tr ai n s   ( HST)   u n d er   two   m ain   o p er atin g   c o n d itio n s ac ce ler atio n   an d   cr u is in g .   Simu latio n   r esu lts   s h o th at  d u r in g   th e   in itial  ac ce ler atio n   p h ase,   th e   m o to r   r e q u ir es  u p   to   ± 4 5 3   k W   o f   p o wer   an d   p ea k   to r q u o f   ± 4 , 8 3 8   Nm   to   o v er co m e   in er tial  f o r ce s ,   f r i ctio n ,   an d   ae r o d y n a m ic  d r a g .   Af ter   th s p ee d   s tab ilizes  ( >3 0   s ) ,   t h to r q u e   d ec r ea s es  to   ap p r o x im ately   1 , 1 3 3   Nm ,   with   p ea k   ef f icie n cy   at  m o d er ate   s p ee d s   ( ~4 0 1 6 0   k m /h ) .   T h is   em p h asizes  th im p o r tan ce   o f   to r q u e   co n t r o a n d   p o wer   m an ag e m en d u r in g   th e   ac ce ler atio n   p h ase  to   m ain tain   en er g y   ef f icien cy .   P r ac tical  im p licatio n s   o f   th is   s tu d y   in clu d id e n tify in g   th ef f icien o p er atin g   p o in t,  p r o v i d in g   b asis   f o r   s elec tin g   m o to r   s ize  an d   co o lin g   ca p ac ity ,   an d   s u p p o r tin g   i n v er ter   c o n tr o an d   en er g y   r eg en er atio n   s tr ateg ies.  T h is   m o d el  also   h as  th p o ten tial  to   b d ev elo p ed   f o r   m u lti - m o to r   co n f ig u r atio n s   an d   m o to r - in v e r ter   in teg r atio n   to   im p r o v e   th e   ef f icien cy   o f   elec tr ic  tr ac tio n   s y s tem s   in   m o d er n   r ail  tr an s p o r tatio n   a p p licatio n s .   T h is   s tu d y   h as  s ev er al  lim ita tio n s   th at  r eq u ir atten tio n .   First,  th d ev elo p ed   m o d el  s til ass u m es   id ea co n d itio n s ,   n am ely   c o n s tan g ea r   r atio ,   n o   wh ee s l ip p ag e,   a n d   c o n s tan m o to r   e f f icien cy .   Seco n d ,   ex p er im en tal  v alid atio n   o r   r e al - tim s im u latio n   h av n o b ee n   co n d u cted ,   s o   th r esu lts   o b tain ed   ar s till   co n ce p tu al  an d   r eq u ir f u r th er   v er if icatio n .   T h ir d ,   th s co p e   o f   th s tu d y   d o es  n o in clu d e   co m p ar is o n s   with   o th er   m o to r   tr ac tio n   m o d els  o r   wid ely   u s ed   in v er ter   co n tr o l   s tr ateg ies,  s u ch   as  f ield - o r ien ted   co n tr o ( FOC ) ,   MPC ,   an d   d ir ec to r q u c o n tr o ( DT C ) .   Fu r th e r m o r e,   alt h o u g h   s en s itiv ity   an d   u n ce r tain ty   an aly s es  ar e   in clu d ed ,   th is   m o d el  d o es  n o co n s id er   n o n lin ea r   d y n am ic s   th at  ca n   ar is f r o m   wh ee s lip p ag o r   cr ee p ,   v ar iatio n s   in   in v er ter   lo s s es,  o r   th in f l u en ce   o f   s o p h is ticated   co n tr o s y s tem s .   Fo r   f u t u r r esear ch ,   th is   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   o f h ig h - s p ee d   tr a in   tr a ctio n   mo to r   s ystem  in   a cc elera tio n     cru is mo d e:     ( Tr i Wid o d o )   247   ca n   b d ev elo p ed   th r o u g h   in teg r atio n   with   th m o to r - in v e r ter   s y s tem   an d   test ed   o n   r ea l - tim s im u latio n   p latf o r m   t o   o b tain   m o r r ep r esen tativ d y n am ic  p er f o r m an ce   v alid atio n .   Fu r th e r   s tu d ies  ar also   r ec o m m en d ed   to   i n co r p o r ate   m o r e   co m p lex   g r a d ien v a r iatio n s ,   co ef f icien t   d e g r ad ati o n   d u e   to   wea th e r   co n d itio n s ,   an d   ch an g es  in   d y n am ic  ae r o d y n am ic  p r o f iles   to   f u r th e r   alig n   th m o d el  with   ac tu al  o p er atio n al   co n d itio n s   o n   r ea l - wo r ld   tr ac k s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   T r i Wi d o d o                               Sy am s u l K am ar                               Hild L u th f iy ah                               E k o   Sy am s u d d in   Hasr ito                               So f wan   Hid ay at                               Me iy an n L estar i                               Her u   B asu k i                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  th at  s u p p o r th f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar av aila b le  o n   r eq u est  f r o m   th co r r esp o n d in g   au th o r ,   [ T W ] .   T h d ata,   w h ich   co n tain   in f o r m atio n   th at  co u ld   co m p r o m is th e   p r iv ac y   o f   r esear ch   p ar ticip an ts ,   ar n o t p u b licly   a v ailab le  d u to   ce r tain   r estrictio n s .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   P .   C h e n r r i a n d   S .   R e l v a s ,   A   d a t a   e n v e l o p me n t   a n a l y si a p p r o a c h   f o r   e v a l u a t i n g   h i g h - sp e e d   f r e i g h t   t r a n sp o r t a t i o n   e f f i c i e n c y ,   T ra n s p o rt a t i o n   Re s e a r c h   I n t e r d i s c i p l i n a r y   P e rs p e c t i v e s ,   v o l .   2 9 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . t r i p . 2 0 2 5 . 1 0 1 3 3 8 .   [ 2 ]   S .   X u ,   C .   C h e n ,   Z.   L i n ,   X .   Zh a n g ,   J .   D a i ,   a n d   L .   Li u ,   R e v i e w   a n d   p r o s p e c t   o f   m a i n t e n a n c e   t e c h n o l o g y   f o r   t r a c t i o n   s y st e o f   h i g h - s p e e d   t r a i n ,   T ra n s p o r t a t i o n   S a f e t y   a n d   E n v i ro n m e n t ,   v o l .   3 ,   n o .   3 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 9 3 / t se / t d a b 0 1 7 .   [ 3 ]   I .   W a t so n ,   A .   A l i ,   a n d   A .   B a y y a t i ,   En e r g y   e f f i c i e n c y   o f   h i g h - s p e e d   r a i l w a y s ,”  A d v a n c e i n   E n v i ro n m e n t a l   a n d   E n g i n e e ri n g   Re se a rc h ,   v o l .   3 ,   n o .   4 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 2 1 9 2 6 / a e e r . 2 2 0 4 0 5 5 .   [ 4 ]   K .   Z h a n g ,   J.   Y a n g ,   C .   Li u ,   J.   W a n g ,   a n d   D .   Y a o ,   D y n a m i c   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   a   t r a c t i o n   d r i v e   sy s t e m   i n   h i g h - s p e e d   t r a i n   b a se d   o n   e l e c t r o me c h a n i c a l   c o u p l i n g   mo d e l i n g   u n d e r   v a r i a b l e   c o n d i t i o n s ,”  En e r g i e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   3 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 0 3 1 2 0 2 .   [ 5 ]   A .   M .   E l a g a b   a n d   I .   M .   E l - A m i n ,   T h e   i m p a c t   o f   e l e c t r i c a l   t r a c t i o n   d r i v e s   o n   p o w e r   s y s t e m   q u a l i t y   u n d e r   d i f f e r e n t   l o a d i n g   c o n d i t i o n s ,   A r a b i a n   J o u r n a l   f o r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   4 7 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 4 6 9 5 1 4 7 1 0 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 3 3 6 9 - 022 - 06774 - w.   [ 6 ]   D .   W e i d n e r ,   D .   S t o l l ,   T.   K u t h a d a ,   a n d   A .   W a g n e r ,   A e r o d y n a m i c o f   h i g h - s p e e d   t r a i n s   w i t h   r e sp e c t   t o   g r o u n d   si m u l a t i o n ,   F l u i d s v o l .   7 ,   n o .   7 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / f l u i d s7 0 7 0 2 2 8 .   [ 7 ]   I .   A .   Ta s i u ,   Z.   L i u ,   S .   W u ,   W .   Y u ,   M .   A l - B a r a s h i ,   a n d   J.   O .   O j o ,   R e v i e w   o f   r e c e n t   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   f o r   t h e   t r a c t i o n   c o n v e r t e r s   i n   h i g h - s p e e d   t r a i n ,   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   T ra n s p o rt a t i o n   El e c t ri f i c a t i o n ,   v o l .   8 ,   n o .   2 ,   p p .   2 3 1 1 2 3 3 3 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TT E. 2 0 2 2 . 3 1 4 0 4 7 0 .   [ 8 ]   Z.   W u ,   C .   G a o ,   a n d   T.   Ta n g ,   A n   o p t i mal   t r a i n   s p e e d   p r o f i l e   p l a n n i n g   m e t h o d   f o r   i n d u c t i o n   m o t o r   t r a c t i o n   s y st e m,”   E n e r g i e s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 6 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 4 1 6 5 1 5 3 .   [ 9 ]   H .   Y a n g   e t   a l . ,   C o o r d i n a t e d   d e ma n d   r e sp o n se  o f   r a i l   t r a n si t   l o a d   a n d   e n e r g y   st o r a g e   s y s t e c o n s i d e r i n g   d r i v i n g   c o mf o r t ,   C S EE  J o u rn a l   o f   Po w e r   a n d   E n e r g y   S y st e m s ,   v o l .   6 ,   n o .   4 ,   p p .   7 4 9 7 5 9 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 7 7 7 5 / C S EEJPES . 2 0 2 0 . 0 2 5 9 0 .   [ 1 0 ]   J.  Y a n g ,   T .   Z h a n g ,   H .   Z h a n g ,   J .   H o n g ,   a n d   Z.   M e n g ,   R e se a r c h   o n   t h e   s t a r t i n g   a c c e l e r a t i o n   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   a   n e w   m e c h a n i c a l e l e c t r i c h y d r a u l i c   p o w e r   c o u p l i n g   e l e c t r i c   v e h i c l e ,   En e r g i e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 3 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 3 2 3 6 2 7 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.