Исследование эффективности использования локомотивов дизельной тяги в эксплуатации

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты исследования по обоснованию эффективности перевозочной работы локомотивов дизельной тяги – грузовых тепловозов на некоторых реальных участках железных дорог.

ABSTRACT

The results of a study on the substantiation of the efficiency of the transportation work of diesel traction locomotives - freight diesel locomotives on some real sections of the railways are presented.

Ключевые слова: исследование, нагрузка на ось, локомотив, показатель, производительность, перевозочная работа, оптимизация, число осей.

Keywords: research, axle load, locomotive, optimization, indicator, number of axles, performance, transportation work.

Полученная продукция и соответствующие затраты для конкретных условий перевозочной работы локомотивов зависят от мощности и совершенства технических средств организации движения и достигнутой технологии работы. Изменение материально - технической базы Мб транспорта происходит периодически за счёт соответствующих капитальных вложений, направленных на повышение установленной мощности, повышения коэффициента полезного действия, эксплуатационной надёжности и удобства.

При имеющейся материально - технической базе Мб, улучшение и совершенствование режимов перевозочной работы локомотивов являются предметом непрерывных забот предприятий железнодорожного транспорта.

В данном исследовании расчёты производились на основе соответствующих характеристик локомотивов и вагонов, приведённых в ПТР [5] и правилах технической эксплуатация соответствующих железных дорог [6]. Расчёты выполнялись по [2,4,5], а также на ЭВМ, при этом использовались данные для участков главного хода Казахской и Среднеазиатской железных дорог при самых разнообразных условиях работы.

В большинстве случаев изучалось влияние условий перевозочной работы локомотивов на ходовые показатели использования локомотивов, хотя ряд примеров сделан с показателями для эксплуатационного периода. Для конкретных условий на участках, показатели эффективности перевозочной работы локомотивов будут связаны с объёмом выполненной работы, то есть весом (массой) состава и длиной участка, а также затратами времени, энергии, рабочей силы а прочее.

Величина расходов периода хода определяется согласно (1) [1]. Величина Э_хн связана непосредственно с объёмом работы на участке, а величины Э_хк и Э_хв связаны со временем, зависящим от режима ведения поезда.

Слагаемая Э_хв пропорциональна общему времени хода поезда, а величина Э_хк зависит от упомянутого времени в сложной зависимости. Общее время движения на участке складывается из периодов t_р - рабочего хода, t_х -  холостого хода и t_т - торможений. Энергетические затраты каждого названного периода различны. Сочетания указанных периодов может быть самое различное, что и ведёт к большим колебаниям величины Э_хк. Периоды t_р, t_х и t_т будут, определяться принятым режимам ведения поезда, определяющим во многом и общее время хода поезда. Поэтому выбор оптимальных режимов ведения оказывает существенное влияние на величину Э_х, а также и на показатели использования локомотивов.

Таким образом, время хода и режим ведения поезда оказывают своё влияние и на слагаемые Э_гх и Э_гв, определяя во многом и величину Э_г. Всё сказанное указывает на огромное значение правильного выбора времени хода поезда по перегонам и соответствующего режима ведения его для конкретных условий организации работы на участках.

Для конкретных условий при определенном объёме работы, определённых Мб и Ор, выявление наивыгоднейшей технологии работы за период движения поезда является основой борьбы за повышение эффективности перевозочной работы локомотивов.

Отметим, что при изучении того или иного фактора в рассматриваемых случаях принималось изменение одного этого фактора при неизменных остальных, а оптимальное время хода и режим ведения поезда соответствовал принятым условиям работы.

Объём эксплуатационной работы локомотива за период хода определятся весом (массой) состава и длиной участка, при этом величина Э_х будет изменяться с изменением веса (массы) состава за счёт изменения всех вышеупомянутых трёх слагаемых.

В табл. 1 показано изменение показателей использования тепловозов ТЭ3 и 2ТЭ10Л при различных весах составов, при изменении числа осей и неизменной нагрузке на ось вагонов. Ограничения скоростей на участках приняты согласно приказам Н начальника дороги, а остановки поездов делались лишь на станциях смены локомотивных бригад.

Приведённые данные показывают, что изменение веса состава за счёт числа осей в пределах 10 – 15 процентов для тепловозной тяги приводит к незначительным изменениям ходовой денежной производительности (всего на 1-4 процента).

Таблица 1.

Показатели использования тепловозов 2ТЭ10Л на некоторых участках Среднеазиатской железной дороги в зависимости от веса состава и числа осей (q₀ = 15 т/ось, δ = 0,632)

Повышение веса за счёт числа осей приводит к соответствующему снижению скорости движения поезда при повышении силовой и энергетической производительности локомотива. Последнее может привести к снижению слагаемой Э_хк, а в это же время слагаемая Э_хв возрастёт также, как и слагаемая Э_хн, которая пропорциональная объёму эксплуатационной работы, обозначенной на рис. 1 и рис. 2.

В результате денежная производительность снижается. В некоторых случаях может снизиться и ходовая производительность за счёт увеличения и слагаемой Э_хк при увеличении веса за счёт роста числа осей в составе, что объясняется значительным повышением расхода энергии при наличии многочисленных ограничений скоростей движения на участке (см. табл. 1 для участка М - А, где величина Э_х увеличилась на 19 процентов при весе состава 4000 т, по сравнению с данными для веса состава Q = 3400 т).

Рисунок 1. Изменение величин Э_х, γ_x, ε_х на участке М – А в зависимости от числа осей в составе поезда при q₀ = 15 т/ось

Рисунок 2. Изменение величин Э_х, γ_x, ε_х на участке Х – Ч в зависимости от нагрузки на ось колёсной пары при m = 176 осей

Изменение ходовой производительности при увеличении длины участка с однотипным профилем не приводит к заметным изменениям показателей эффективности, хотя можно ожидать незначительное снижение удельной доли расходов периода хода в зависимости от общей величины приведённых народно - хозяйственных годовых затрат.

Влияние изменения веса состава на показатели использования тепловозов и электровозов является различной. Тепловозы реализуют почти неизменную мощность в широком диапазоне скоростей, в связи с чем, показатели производительности их работы мало меняются при изменении веса состава. Так на участке равнинного профиля при повышении веса на 30 - 35 процентов для тепловоза ТЭЗ силовая производительность повысилась на 2 - 5 процента (движение без остановок) и снизилась на 2 - 3 процента при движении с остановками на промежуточных раздельных пунктах. Значения ходовых коэффициентов силовой производительности были равны µ_x'' = 0,70 – 0,95 единиц без больших колебаний их при изменении веса состава. На участках горного профиля увеличились колебания значений силовой производительности в незначительной степени. Величина γ_x также колебалась в пределах ± 2 процента.

Для электрической тяги колебания величин µ_x'', η_x'', γ_x уже составляло 10 - 15 процентов при изменении веса на 15 - 20 процента, что объясняется большим изменением мощности электровозов при изменении скорости движения поезда.

Изменение объёма работы локомотива на участке за счёт изменения средней нагрузки на ось в составе (при неизменном числе осей) приводит к соответствующему изменению сопротивления движению, а это оказывает свое влияние на величину Э_х. Повышение веса поезда при увеличении q₀ приводит к увеличению величины Э_хв, а показатель γ_x при этом уменьшается.

В табл. 2.4 приведены результаты подсчётов, в том числе величины ε_х при соответствующих значениях q₀, которые показывают, что при увеличении q₀ с 5,65 т/ось до q₀ = 15т/ось величина ε_х снижается на 2,5 - 18,5 процентов, хотя имеется определенное увеличение показателей силовой и энергетической производительности, а также возрастание коэффициента β''.

Увеличение Э_х при таком увеличении объёма перевозочной работы является следствием роста слагаемых Э_хк и Э_хн в связи с ростом энергетических затрат и объёма перевозочной работы в большей степени, чем имеется соответствующее снижение Э_хк в связи с ростом µ_x'' и η_x''. Расходы Э_хк и Э_хн на единицу полезной механической работы (или на единицу условного ткм) при увеличении веса (массы) состава за счёт нагрузки на ось возрастают, что и приводит к снижению денежной производительности.

Таблица 2.

Показатели использования тепловозов ТЭ3 на участке Х - Ч Среднеазиатской железной дороги в зависимости от веса состава и нагрузки на ось вагонов при m = 176 осей в составе

Средняя нагрузка на ось в составе включает нагрузку от тары и самого груза. Поэтому, зная соотношение веса груза нетто к весу брутто , следует определять ходовую и приведённую эффективность процесса перевозочной работы локомотивов нетто на участке согласно выражениям (10) и (11) [1].

Величины ε_х и ε_п будут полностью отражать эффективность использования локомотивов в процессе перевозок, что даст окончательное представление об эффективности использования локомотивов в перевозочной работе для любых условий. Однако, рассмотрение вопроса оценки эффективности использования локомотивов по выполненному объёму перевозочной работы брутто не является окончательным.

Таким образом, при оценке результатов перевозочной работы локомотивов следует выделять показатели эффективности, учитывающие результаты выполнения заданного объёма грузопотока в тоннах нетто (Г, т. нетто/год). Поэтому лишь показатели, которые  включают продукцию в ткм нетто и расходы на выполнение заданного грузопотока в т нетто, могут полностью характеризовать эффективность перевозочной работы локомотивов на участках железных дорог.

Приведённые примеры по обоснованию показателей эффективности использования локомотивов при колебаниях объёма перевозочной работы за счёт изменения веса (массы) состава с учётом других проведённых расчётов по выявлению показателей эффективности перевозочной работы локомотивов при различных координатах [3] материально - технической базы Мб и организации работ Ор подтверждают сказанное и позволяют в дальнейшем перейти к выбору наиболее удобных параметров выигрыша.

Список литературы:

1. Аблялимов О. С. Экономические показатели эффективности локомотивов в условиях эксплуатации [Текст] / О. С. Аблялимов // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2020. № 9 (78). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10689 (дата обращения: 05.09.2020).
2. Аблялимов О. С. Основы управления локомотивов [Текст] / О. С. Аблялимов, Э. С. Ушаков // Учебник для профессиональных колледжей железнодорожного транспорта. – Ташкент: «Davr», 2012. – 392 с.
3. Аблялимов О. С. К методу решения задачи оптимизации перевозочной работы локомотивов [Текст] / О. С. Аблялимов // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2020. № 9 (78). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10675 (дата обращения: 30.08.2020).
4. Бабичков А. М. Тяга поездов и тяговые расчёты [Текст] / А. М. Бабичков, П. А. Гурский, А. П. Новиков // Учебник для студентов ж-д транспорта. – М.: Транспорт, 1971. – 280 с.
5. Правила тяговых расчётов для поездной работы [Текст] / Всесоюзный научно – исследовательский институт железнодорожного транспорта. – М.: Транспорт, 1985. – 287 с.
6. Правила технической эксплуатации железных дорог Союза ССР [Текст]. –М.: Транспорт. 1990. – 160 с.