Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время развитие пассажирского сообщения имеет две четко выраженные общемировые тенденции -увеличение скоростей движения и повышение комфорта пассажиров. Одним из путей повышения уровня обслуживания пассажиров на железнодорожном транспорте является введение электроотопления пассажирских поездов. Система централизованного электроотопления пассажирских поездов (СЭС) широко применяется на полигоне электрической тяги железных дорог Российской Федерации. Внедрение электроотопления пассажирских составов на участках тепловозной тяги сдерживается отсутствием тепловозов, оборудованных источником питания СЭС. В настоящее время все пассажирские вагоны, обращающиеся на участках электрической и автономной тяги, оборудованы СЭС, причем подавляющее большинство составляют вагоны с комбинированной системой отопления.
Спецификой применения СЭС на участках автономной тяги является ограниченность мощности силовой установки тепловоза, что накладывает соответствующие ограничения на суммарную мощность, реализуемую на тягу и электроотопление. Очевидно, что дополнительный отбор мощности от дизеля в СЭС, приведет к значительному повышению расхода топлива тепловозом. Поэтому актуальны меры по снижению расхода топлива тепловозами с СЭС. Дополнительный отбор мощности силовой установки на отопление приводит к существенному снижению мощности на тягу. Однако, тепловоз незначительную часть времени работает на номинальной мощности. Поэтому целесообразно использовать для отопления состава резервы дизеля, повысив коэффициент использования его мощности.
Повышение коэффициента использования мощности благотворно скажется на топливной экономичности силовой установки тепловоза.
Цель диссертационной работы: согласовать параметры энергетической цепи тепловоза с системой электроотопления по критерию наименьшего .расхода топлива, при условии выполнения графика движения и сохранения веса поезда.
Для достижения указанной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:
произведен анализ отечественного и зарубежного опыта в постройке тепловозов с системой электроотопления, и на его основании определены способы электроотопления пассажирских поездов на участках автономной тяги, наиболее целесообразные для условий Российской Федерации;
статистическими методами проведен анализ климатических условий на участках тепловозной тяги, а также составности пассажирских поездов и мощности, необходимой на их отопление за отопительный период;
определен темп снижения температуры в вагонах в зависимости от внешних условий;
разработана математическая модель работы пассажирского тепловоза с отоплением поезда;
' - на основании результатов исследования выбраны рациональные режимы работы силовой установки тепловоза оборудованного СЭС, позволяющие обеспечить существующий график движения и отопление состава за счет использования резервов мощности дизеля, снизить расход топлива тепловозом за счет увеличения времени работы дизеля в зоне с меньшим удельным расходом топлива;
- проведена оценка технико-экономической эффективности
предлагаемых мероприятий системы и сделаны предложения по их
реализации.
Методы исследования. Поставленные задачи были решены с использованием методов математического моделирования процесса отопления при движении пассажирских поездов. При оценке климатических особенностей полигона автономной тяги использовались методы теории вероятностей.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложены вероятностные методы оценки мощности, требуемой на отопление пассажирских поездов на участках тепловозной тяги;
разработана математическая модель работы пассажирского тепловоза с системой отопления пассажирского поезда;
с помощью разработанной модели произведено сравнение эффективности различных методов регулирования силовой установки тепловозов;
обоснована целесообразность снижения минимальной частоты вращения вала дизеля, с которой может работать генератор электроотопления;
предложена методика перераспределения энергии дизеля между тягой и отоплением пассажирского поезда, позволяющая снизить расход топлива тепловозом за счет увеличения времени работы дизеля в зоне с меньшим удельным расходом топлива.
Практическая ценность. Разработаны методы, позволяющие снизить удельный расход топлива тепловозом при применении электроотопления пассажирского поезда.
Показано, что снижение минимальной частоты вращения вала дизеля, на которой работает генератор электроотопления с 720 до 500 об/мин
позволит снизить расход топлива на режимах тяги на 1,5-2%, а на стоянке на 6-6,5%. Использование на тепловозах с СЭС системы перераспределения энергии силовой установки между тягой и отоплением поезда, позволит снизить средний годовой расход топлива тепловозом на 1,5%. Показано, что на тепловозах с СЭС целесообразно повысить тепловозную характеристику дизеля до уровня ограничительной характеристики установившегося режима, используя для переходных процессов, связанных с увеличением частоты вращения вала дизеля, кратковременное снижение мощности системы отопления. Это позволит снизить средний годовой расход топлива тепловозом на 5-5,5%.
Реализация разработанных в диссертационной работе рекомендаций, позволит снизить годовой расход дизельного топлива тепловозом с системой электроотопления пассажирского поезда на 6-8%.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции "Совершенствование подвижного состава и его обслуживание". (Санкт-Петербург, 1999) и международной научно-технической конференции "Проблемы развития рельсового транспорта" (Крым, Алушта, 1999).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано четыре научных статьи.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти основных разделов, заключения, списка использованных источников и приложений.
Работа изложена на 194 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 12 таблиц и четыре приложения. Список использованных источников включает 88 работ.
