Исследование условий и режимов работы маневровых тепловозов



Поиски путей и оценка эффективности эксплуатации маневровых тепловозов, режимов работы и топливной экономичности возможна только при тщательном изучении, анализе их эксплуатации, параметров режимов нагрузки дизель-генераторных установок (ДГУ), системы технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР). Условия эксплуатации и режимы работы маневровых локомотивов существенно отличаются от режимов работы магистральных тепловозов. Это объясняется множеством дополнительных специфических факторов, присущих только маневровой работе. К таким факторам относятся: состояние пути, вид выполняемой работы, низкие скорости движения, частое изменение массы поездов, большое число переключений позиций контроллера и реверсирования локомотива, малые радиусы кривых, множество стрелочных переводов; ограниченная видимость сигналов и ряд других факторов, влияющих непосредственно на режимы нагрузки ДГУ и топливную экономичность в процессе их эксплуатации [1].

Обобщение и анализ результатов исследований показывают, что режимы работы ДГУ тепловозов в эксплуатации достаточно полно оцениваются следующими основными показателями: мощностью N_e, коэффициентами реализуемой мощности, учитывающими работу дизель-генератора (ДГ) в режиме нагрузки и на холостом ходу , числом переключений позиций контроллера К_к.м., числом пусков дизеля , временем работы ДГУ в режиме полной нагрузки и на холостом ходу ,расходом топлива в режиме холостого хода В_хх, числом включений ДГ в режиме нагрузки , частотой вращения коленчатого вала дизеля n_д, температурой охлаждающей воды t_в и дизельного масла t_м на выходе из дизеля.

Для оценки эффективности использования маневровых тепловозов на полигоне железных дорог ОАО «РЖД» (МПС) и промышленных предприятиях проводились длительные эксплуатационные испытания тепловозов ТЭМ2, ТЭМ18, ЧМЭ3, ТЭМ7.

Маневровая работа на станциях ОАО «РЖД» выполняется, в основном, тепловозами серии ТЭМ2, ТЭМ18, ЧМЭ3, а промышленных предприятий железнодорожного транспорта (ППЖТ) — ТЭМ2 и ТЭМ7 [2].

Анализ работы тепловозов показывает, что до 75 % локомотивов ОАО «РЖД» используется на выполнении маневровых операций по формированию поездов, остальные находятся в хозяйственном движении и на вспомогательных работах, не входящих в перевозочный процесс.

При эксплуатации тепловозов значения параметров ДГУ даже на одной позиции контроллера имеют значительные отклонения, поэтому оценивать числовые значения параметров необходимо во всем диапазоне нагрузок.

Обобщенные значения и диапазон изменения параметров режимов работы маневровых тепловозов в системе ОАО «РЖД» и ППЖТ приведены в таблице.1.

У локомотивов, работающих в маневровом движении, режим холостого хода составляет от 52 до 67 %. При этом от 15 до 26 % времени ДГУ тепловозов работают в режиме выбега.

Следует отметить, что при производстве маневровых операций с грузовыми поездами отсутствует возможность экономии топлива за счет остановки дизеля тепловоза, так как продолжительность стоянки локомотива составляет от 2 до 23 минут, что не позволяет останавливать дизель [3].

Тепловозы, используемые на хозяйственных и вспомогательных работах, основное время (более 96 %) эксплуатируются в режиме холостого хода и малых нагрузок. Время работы ДГУ в режиме холостого хода составляет от 70 до 82 %, при этом непроизводительный расход топлива достигает 25 % от общих его затрат на вспомогательную работу тепловоза. Режим номинальной мощности используется до 1 % суммарного времени эксплуатации тепловоза.

Время работы тепловозов на холостом ходу в условиях ППЖТ изменяется от 65 до 84 % от суммарного времени их эксплуатации при этом непроизводительный расход топлива составляет от 26 до 42 % от общего расхода на выполненную работу.

Таблица 1

Параметры режимов работы тепловозов вэксплуатации

Наименование параметра	Значения параметров
	ОАО «РЖД»			ППЖТ
	ТЭМ2	ЧМЭ3	ТЭМ18	ТЭМ2	ТЭМ7
	0,21–0,24	0,23–0,27	0,20–0,26	0,20–0,26	0,18–0,24
	0,07–0,10	0,09–0,12	0,09–0,11	0,03–0,08	0,10–0,12
, %	61,0–73,0	53,0–69,0	56,0–70,0	72,0–84,0	64,7–76,9
, %	18,4–24,3	16,4–21,7	17,6–23,4	40,0–46,0	38,4–42,6
, %	0,01–0,04	0,02–0,04	0,02–0,05	0,05–0,18	0,14–0,20
, ед/ч	33– 56	30–58	34–60	34–48	26–42
, ед/ч	0,06–0,14	0,08–0,15	0,06–0,09	0,17–0,26	0,09–0,17
, ед/ч	172–198	167–189	160–190	183–289	154–176

При проектировании локомотивов, совершенствовании системы их эксплуатации и оценке топливной экономичности недостаточно знать только один параметр — время работы локомотива Т в интервале мощности, так как на каждой позиции контроллера даже у дизель-генератора одного типа, установленного на тепловозе, развивается различная мощность, а для ДГУ различного типа не представляется возможным построить обобщенную характеристику [4]. Поэтому для анализа режимов нагрузки и оценки топливной экономичности ДГУ маневровых тепловозов в условиях реальной эксплуатации предложены комплекс энергетических параметров: выработанная дизель-генератором энергия А_е, кВтч и расход топлива В_е, кг/ч. По абсолютным значениям Т, А_е, В_е рассчитываются параметры спектра режимов нагрузки ДГУ тепловозов в относительных единицах (таблица 2).

В режиме нагрузки ДГУ тепловозов ОАО «РЖД» наибольшее время (16 %) работают на 1–4-й позициях контроллера, соответствующих мощности от 25 до 230 кВт на тепловозах ТЭМ2, ТЭМ18 и 20–290 кВт — ЧМЭ3. Номинальная мощность, при которой регламентируются все параметры ДГУ, используется менее 1,5 % суммарного времени работы тепловоза, причем выработанная энергия ДГ в этом режиме не превышает 5 %. Следовательно, значение удельного эффективного расхода топлива на номинальном режиме не всегда может служить достаточно объективным показателем эксплуатационной экономичности тепловозов.

Таблица 2

Обобщенные значения параметров спектра режимов нагрузки ДГУ маневровых тепловозов вэксплуатации

Режим нагрузки	Значения параметров нагрузки,%
	Т	Ае	Ве
Холостой ход	69,10 / 79,80	12,4 / 21,7	21,7 / 46,0
	26,53 / 16,00	52,6 / 38,1	49,2 / 30,2
	4,12 / 3,10	27,2 /27,8	23,4 / 17,1
	0,19 / 0,60	6,7 / 6,5	4,8 / 3,5
	0,06 / 0,50	1,1 / 5,9	0,9 / 3,2
В том числе	0,02 / 0,20	0,4 / 4,6	0,1 / 2,6

В режиме тяги грузовых поездов преимущественным режимом работы ДГУ маневровых тепловозов по времени, выполненной эффективной работе и расходу топлива является режим до , который соответствует 1–6-й позициям контроллера. Таким образом, в указанных режимах имеются основные резервы снижения расхода топлива ДГУ тепловозов на стадии их создания и в условиях эксплуатации [5].

Одним из путей повышения эффективности работы маневровых тепловозов является правильная и качественная настройка характеристик ДГУ с учетом реальных условий эксплуатации.

Опыт эксплуатации тепловозов показывает, что снижение мощности ДГУ на тяговых позициях на 50 кВт повышает расход топлива тепловозами ТЭМ2, ТЭМ18 на 1,3–1,5 %; ЧМЭ3 на 1,1–1,4 %.

При выполнении вывозной работы с поездами повышенной массы часто используются маневровые тепловозы в режиме двойной тяги. Обследование технологического процесса и режима ведения поезда повышенной массы и длины показывает, что имеется возможность останавливать дизель тепловоза в летний период и получить экономию топлива до 20–25 кг за смену, а также продлить ресурс дизель-генератора.

Тепловые параметры дизелей как в зимний, так и в летний периоды совпадают с нижним диапазоном температуры, рекомендованным инструкцией по эксплуатации, имеется возможность повышения температуры воды и масла на 10–12^оС, что будет способствовать снижению расхода топлива дизелем в процессе эксплуатации тепловоза. Так, повышение температуры моторного масла на 10^оС приводит к снижению расхода топлива на тепловозах ТЭМ2, ТЭМ18 от 0,8 до 1,0 %, ЧМЭ3 от 0,9–1,1 %.

Литература:

1. Чулков А. В. Оценка параметров режимов работы тепловозов ТЭМ2 в условиях промышленных предприятий / А. В. Чулков, Л. К. Пойлов, А. А. Казинский, А. Г. Логинов // Межвузовский сборник научных трудов / ОмИИТ. Омск, 1991. с. 61–64.
2. Молчанов В. В. Оценка интенсивности использования тепловозов в маневровом движении / В. В. Молчанов, В. О. Носков, А. В. Чулков, Л. В. Милютина // Сборник трудов IV международной научно-технической конференции / Санкт-Петербург, 2016. с. 176–179.
3. Чулков А.В Повышение эффективности использования топлива на тягу поездов и маневровую работу / А. В. Чулков, А. С. Космодамианский, М. А. Коркин // Межвузовский сборник научных трудов / ОмГУПС. Омск, 2007. с. 52–55.
4. Володин А. И. Топливная экономичность силовых установок тепловозов / А. И. Володин, Г. А. Фофанов. М.: Транспорт, 1979. 126 с.
5. Хомич А. З. Топливная экономичность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей / А. З. Хомич. М.: Транспорт, 1987. 271 с.