К ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОВОЗОВ 3ТЭ10М НА ХОЛМИСТОМ УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

АННОТАЦИЯ

Представлены результаты расчёта кинематических параметров движения грузового поезда графическим методом на виртуальном холмистом участке железной дороги при движении без остановок и с остановками на промежуточной и конечной станции. Получены значения энергетических показателей эффективности использования тепловозов 3ТЭ10М в количественном и денежном исчислении при вождении грузового поезда унифицированной массы состава. Результаты исследований представлены в виде табличных данных и могут быть реализованы специалистами локомотивного комплекса при обосновании эффективности перевозочной работы тепловозов 3ТЭ10М в реальных условиях эксплуатации.

ABSTRACT

The results of the calculation of the kinematic parameters of the movement of a freight train by a graphical method on a virtual hilly section of a railway when moving without stops and with stops at an intermediate and final station are presented. The values of energy indicators of the efficiency of the use of 3TE10M diesel locomotives in quantitative and monetary terms when driving a freight train of a unified mass of the composition are obtained. The research results are presented in the form of tabular data and сan will be implemented by specialists of the locomotive complex in substantiating the efficiency of 3TE10M diesel locomotives in real operating conditions.

Ключевые слова: исследование, грузовой поезд, тепловоз, железная дорога, параметр, путь, станция, время, скорость, холмистый, виртуальный.

Keywords: study, freight train, diesel locomotive, railroad, parameter, way, station, time, speed, hilly, virtual.

Введение. Железнодорожные перевозки грузов на разных по трудности участках узбекских железных дорог, организованные тепловозами 3ТЭ10М, в том числе и на электрифицированных участках, дополнительно обеспечивают немалый вклад для повышения эффективности использования всего локомотивного парка АО «Узбекистон темир йуллари».

Теоретические исследования [1-3 и другие], которые проводились с магистральными локомотивами дизельной и электрической тяги, подтверждают сказанное.

Таким образом, обоснование параметров основных показателей перевозочной работы тепловозов 3ТЭ10М на разных по трудности участках железных дорог с разработкой комплексных мероприятий, направленных на изыскание путей и возможностей повышения эффективности их использования является актуальной задачей железнодорожного транспорта.

Постановка задачи и методы исследования. Современные транспортные системы в зависимости от назначения, технологии использования, принципа работы и конструктивных особенностей силовой энергетической установки разделяются на аэрокосмические, воздушные, водные и наземные транспортные системы.

Одним из объектов наземных транспортных систем являются локомотивы, которые представляют собой сложный технический объект и относятся к наземному колёсному железнодорожному транспорту.

Анализ исследований [4-8] учёных дальнего зарубежья с учётом [9], выявил неоднозначные выводы и решения по разработке различных мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности использования авиационного и железнодорожного транспорта в условиях эксплуатации.

Цель данного исследования заключается в теоретическом обосновании основных кинематических параметров движения грузовых поездов и показателей энергетической эффективности использования магистральных (поездных) грузовых локомотивов дизельной тяги с учётом реальных условий организации железнодорожных перевозок грузов на виртуальном холмистом участке железной дороги.

Для реализации поставленной цели исследований автор использует разработанный обобщённый алгоритм [3] и методику [10] выполнения тяговых расчётов для локомотивов дизельной тяги, принятые объект и предмет исследований, и спрямлённый профиль пути [11] виртуального холмистого участка железной дороги.

Объект исследования - грузовые поезда с унифицированной массой состава (Q = 3000 т) и постоянным числом осей (m = 200 осей) в составе, трёхсекционные магистральные (поездные) грузовые тепловозы серии 3ТЭ10М и виртуальный холмистый участок железной дороги со вторым типом трудности профиля железнодорожного пути.

Предмет исследования - кинематические параметры движения грузового поезда унифицированной массы и постоянного числа осей состава, а также параметры основных энергетических показателей перевозочной работы исследуемых тепловозов 3ТЭ10М в количественном и денежном исчислении на принятом виртуальном холмистом участке железной дороги.

Поэлементная характеристика спрямлённого профиля пути виртуального холмистого участка железной дороги и принятые ограничения скоростей движения грузовых поездов на главных путях станций и указанном участке обозначены в исследовании [3], а тягово – энергетические характеристики с техническими параметрами и конструктивные особенности исследуемого грузового тепловоза 3ТЭ10М приведены в [1].

Поставленная цель исследования реализуется в такой последовательности [1,3] - составляется математическая модель ведения грузового поезда тепловозами 3ТЭ10М, рассчитывается таблица и осуществляется построение диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих (равнодействующих) сил поезда с последующим графическим построением кривых скорости движения и времени хода поезда на заданном виртуальном холмистом участке счёта.

Результаты исследования и их анализ. В табл. 1 приведены численные значения удельных равнодействующих (ускоряющих и замеляющих) сил грузового поезда c унифицированной массой Q =3000 т и числом осей m = 200 осей состава в режимах тяги, холостого хода и торможения.

Таблица 1.

Удельные ускоряющие и замедляющие (равнодействующие) силы поезда, Q = 3000 т, m = 200 осей, тепловоз 3ТЭ10М

По данным табл. 1 и рекомендациям [3], на миллиметровой бумаге, выполняются построения диаграммы упомянутых равнодействующих сил поезда для исследуемых трёхсекционных магистральных (поездных) грузовых тепловозов 3ТЭ10М c учётом строго выбранных и выверенных между собой масштабов графического построения.

На рис. 1 - рис. 3 приведены фрагменты зависимостей V(s) и t(s), построенные в результате тягового расчёта для грузового поезда унифицированной массы состава с учётом принятых в расчётах условий организации перевозочной работы тепловозов 3ТЭ10М на заданном виртуальном холмистом участке железной дороги.

Рисунок 1. Фрагмент тягового расчёта для тепловоза 3ТЭ10М на станции отправления виртуального холмистого участка железной дороги

На рис. 1 - рис. 3 приняты следующие условные обозначения: D,E,F – соответственно, станции отправления, промежуточная и прибытия (конечная); V'(S) и t'(S) – кривые скорости движения и времени хода поезда на проход, без остановки на промежуточной станции E; V''(S) и t''(S) – кривые скорости движения и времени хода поезда за период его разгона при трогании с места по промежуточной станции E; S^E_з и ∆t^Е_з – путь и время замедления при торможении на промежуточной станции E; S^E_р и ∆t^E_р – путь и время разгона в процессе трогания поезда с места на промежуточной станции E; S^F_з и ∆t^F_з – путь и время замедления при торможении на станции прибытия F; t₁ и t₂ – соответственно, время проследования промежуточной станции E поездом на проход, без остановки и после остановки; ТД и ТО – соответственно, тормоза действуют и тормоза отпущены.

Путь замедления S^E_з, S^F_з и разгона S^E_р, а также время замедления ∆t^E_з, ∆t^F_з и разгона ∆t^E_р для грузового поезда на промежуточной и конечной станциях виртуального холмистого участка железной дороги определяются графическим способом, как это обозначено на рис. 2 и рис. 3 для времени хода поезда на замедление или как показано в [11] для времени хода поезда на разгон. Другой способ аналитический - путём вычитания безостановочного времени хода поезда из времени хода поезда с остановками, например, по несложной формуле (см. рис. 2 - ∆t^E_р = t₂ - t₁).

Рисунок 2. Фрагмент тягового расчёта для тепловоза 3ТЭ10М на промежуточной станции виртуального холмистого участка железной дороги

Рисунок 3 Фрагмент тягового расчёта для тепловоза 3ТЭ10М на конечной станции виртуального холмистого участка железной дороги

В табл. 2 и табл. 3 приведены численные значения некоторых кинематических параметров движения грузовых поездов с унифицированной массой состава на каждом перегоне виртуального холмистого участка железной дороги при реализации железнодорожных перевозок грузов с учётов времени на замедление и разгон. Усреднённые значения указанных параметров по двум (обоим) видам движения определяются, как среднеарифметическая величина, при движении грузового поезда без остановок и с остановками на промежуточной и конечной станции виртуального холмистого участка железной дороги.

В табл. 4 приведены численные значения некоторых основных показателей эффективности локомотивов дизельной тяги в количественном и денежном исчислении для движения грузового поезда с остановками и без остановок в пути следования по перегонам виртуального холмистого участка железной дороги.

Таблица 2.

Время хода грузового поезда на виртуальном холмистом участке железной дороги

Таблица 3.

Распределение кинематических параметров движения грузового поезда на виртуальном холмистом участке железной дороги, тепловозы 3ТЭ10М

Таблица 4.

Показатели эффективности использования тепловозов 3ТЭ10М на виртуальном холмистом участке железной дороги

Анализ данных табл. 3 и табл. 4 показал, что движение исследуемых грузовых поездов без остановок на промежуточной станции обеспечивает:

- уменьшение общего времени хода поезда на 5,85 мин с увеличением технической скорости движения на 12,78 км/ч при среднем расчётном значении общего времени хода поезда на разгон - замедление в 3,77 минуты;

- уменьшение общего и удельного расхода натурного дизельного топлива в количественном и денежном исчислении среднем на 7,49 процента.

Кроме этого, были получены следующие численные значения показателей эффективности исследуемых тепловозов 3ТЭ10М:

- расход натурного дизельного топлива для одной остановки на промежуточной станции составляет 49,98 кг, а на один разгон – замедление - 57,71 кг;

- удельный расход натурного дизельного топлива для одной остановки на промежуточной станции составляет 3,62 кг / 10⁴ ткм брутто, а на один разгон – замедление - приблизительно 1,81 кг / 10⁴ ткм брутто;

- расход удельных денежных затрат для одной остановки на промежуточной станции составляет 1927,8 сўм / км, а на один разгон – замедление - 963,9 сўм / км;

- среднее значение величины расхода удельных денежных ресурсов для двух видов движения равняется 24764,14 сўм / км.

Список литературы:

1. Aблялимов O. С. Исследование эффективности перевозочной работы тепловозов UzTE16M3 и тяговые качества профиля пути участка Мароканд – Навои Узбекской железной дороги // Современные проблемы транспортного комплекса России. 2021. Т. 11. № 1. С. 18-28.
2. Aблялимов O. С. Оценка эффективности использования тепловозов 3ТЭ10М на участке Мароканд – Каттакурган Узбекской железной дороги // Современные проблемы транспортного комплекса России. 2016, Т. 6, № 2 С. 16-22 DOI: 10.18503/2222-9396-2016-6-2-16-22
3. Aблялимов O. С. Анализ эффективности перевозочной работы электровозов 3ВЛ80^С на участке Каттакурган - Навои Узбекской железной дороги. Журнал "Современные технологии. Системный анализ. Mоделирование". 2018, № 4(60) С. 70-79 DOI: 10.26731/1813-9108.2018.4(60).7.
4. Zhu Sh-P, Liu Q, Lei Q [et al.] (2018) Probabilistic fatigue life prediction and reliability assessment of a high-pressure turbine disc considering load variations. International Journal of Damage Mechanics 27(10):1569–1588. https://doi.10.1177/1056789517737132.
5. Ikpe AE, Owunna I, Ebunilo PO [et al.] (2016) Material Selection for High Pressure (HP) Turbine Blade of Conventional Turbojet Engines. American Journal of Mechanical and Industrial Engineering 1(1):1–9. https://doi.10.11648/j.ajmie.20160101.11.
6. Michal G, Huynh N, Shukla N, Munoz A, Barthelemy J (2017) RailNet: A simulation model for operational planning  of rail freight. Transportation  Research Procedia 25: рр. 461-473.
7. Jiang X., He Z., Hu H., Zhang Y. (2013) Analysis of the Electric Locomotives Neutral-section Passing  Harmonic Resonance // Energy and Power Engineering. 2013. Vol. 5. No. 4B. рр. 546-551.  https://www.doi.org/10.4236/epe.2013.54B104.
8. Liu Y. J., Chang G. W., Huang H. M. (2010) “Mayr’s Equation-Based Model for Pantograph Arcof High-Speed Railway Traction System,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 25, No. 3, 2010, pp. 2025-2027．
9. Aблялимов O. С. К оценки эффективности тепловозов 3ТЭ10М на холмистом участке железной дороги. Журнал " Universum: технические науки". 2022, Т. 1, № 4(97) С. 69-77.
10. Aблялимов O. С. Анализ энергетической эффективности тягового подвижного состава железных дорог. Журнал " Universum: технические науки". 2020, Т. 1, № 9(78) С. 85-87 DOI: 10.32743/UniTech.2020.78.9-1
11. Aблялимов O. С. К эксплуатации электровозов 3ВЛ80^С на равнинном участке железной дороги. Журнал " Universum: технические науки". 2020, Т. 1, №  7(76) С. 59-67 DOI: 10.32743/UniTech.2020.76.7-1