Удосконалення облiку та нормування витрат дизельного палива на тягу поiздiв

    При розрахунку коефіцієнта , який характеризує ступінь впливу на витрати енергії сил опору составу, рекомендовано враховувати наявність на дільниці безстикової колії, доля якої в останні роки збільшується, а для пасажирських поїздів доцільно враховувати наявність в составі пасажирських вагонів з кондиціонерами. При підрахунку величини сил опору, діючих на поїзд, рекомендовано враховувати особливості впливу опору локомотива на величину загального опору, котрий залежить від співвідношення мас состава і локомотива, а також від швидкості руху поїзда.

    Перетворивши  у відповідності з запропонованими  рекомендаціями вихідні формули, доопрацювання  методу розрахунку коефіцієнта  можна подати наступним чином 

           _,      (2) 

         де     і  .

    В представлених виразах:

     - коефіцієнт, що характеризує  зміну основного питомого опору  нормуючих вагонів по відношенню  до опору вихідних вагонів  при відсутності впливу опору локомотива;

      – коефіцієнт, що відображає  вплив опору локомотива на  опір поїзда (величина його залежить  від швидкості руху і співвідношення  мас состава і локомотива);

     ω^"_ох – основний питомий опір любого Х-го типу вагона з навантаженням на вісь q_o=17,5 т/вісь, Н/кН;

    ω^”_o – основний питомий опір вихідних (4-х вісних вагонів з роликовими буксовими підшипниками і навантаженням на вісь вагону q_o = 17,5 т/вісь) Н/кН;

    ω^’_o – основний питомий опір локомотива, Н/кН;

    Q^’ – відносна маса состава, що визначається відношенням Q^’ = Q/P , де Р – маса локомотива, т.

    При наявності в составі різних по значенню опору вагонів коефіцієнт К^’_сп запропоновано визначати виразом 

     ,         (3) 

    де  β_х – доля маси однотипних вагонів від маси всього составу, тобто,

                β_х =Q_x/Q;

    – коефіцієнти, що визначаються по формулі (2) для кожного типу вагонів.

    Питомий опір руху локомотивів і вагонів, з урахуванням наявності на дільниці безстикової колії і присутності в составі порожніх вагонів, рекомендовано визначати по наступним залежностям 

ω^'_o = 1,9 + 2_*10^-3 (5 - )_* V + 5_*10^-5  (6 - )_* V²;        (4)  ω^”_o = 0,871 + 0,57_*10^-3(10 + 16,4_* - _*(1 + 0,2_* ))_*V + 
+ 0,286_*10^-4 (5 – 2,12_* - _*(1 –0,04_* ))_*V²;        (5)

ω^”₀₈ = 0,7 + + _*(0,038 – 0,012_* ) + _*( 0,0021 –0,0004_* )     (6) 

ω^”_оп = 0,7 + + (0,18 – 0,02 ) + (0,003 – 0,0007 ) + ω_пг;     (7) 

               ω_пг = _*(2 + 9_* )_*   ,         (8) 

де  V – середня технічна швидкість, км/год;

      М_бп - доля безстикової колії, %;

          М_п  -  доля порожніх вагонів в составі, %;

      М_к    - доля пасажирських вагонів з кондиціонерами, %;

      q_o     -  навантаження на вісь вагона, т/вісь;

      ω_{пг  -}   додатковий питомий опір від підвагонного генератора;

         -  відносний час роботи кондиціонерів.     

    Для оцінки залежності питомих витрат палива від терміну служби вантажних  тепловозів серії 2М62, 2ТЕ10М і 2ТЕ116 були проведені випробування на Львівській, Одеській, Південній залізницях з  тепловозами різних вікових груп. На підставі проведених випробувань зроблено висновок про те, що для більш об'єктивного обліку і нормування витрати палива локомотивами необхідно диференціювати норми витрати, з урахуванням періоду експлуатації тепловозів, тобто їх віку. Основна розрахункова формула розробленої галузевої інструкції доповнена коефіцієнтом , який враховує зміни характеристик витрати палива в залежності від віку локомотива. Коефіцієнт   чисельно характеризує відносні зміни середніх витрат палива на показник 10000 ткм бр. до середнього значення витрати палива в період роботи тепловоза після побудови  з урахуванням умов експлуатації. В залежності від пробігу, строків проходження КР, особливостей експлуатації коефіцієнт змінюється в діапазоні 1,05-1,25.

    Додатково до коефіцієнтів впливу, що входять  в формулу (1) рекомендується упроваджувати  коефіцієнт, котрий характеризуватиме  особливості руху поїзда, ступінь  досконалості його управління, зміни  швидкості руху. Показником досконалості траєкторії швидкості може стати відношення середньозваженої від шляху швидкості на ділянці L кілометрів до середньої технічної швидкості V_Т 

           .                                    (9)

    При визначенні середня швидкість V_C находиться в інтервалі 10 км/год на відповідному інтервалі шляху ∆S при розшифровці кривої V(S), отриманої при прийнятому варіанті руху.

    Одним з перспективних шляхів економії енергоресурсів є впровадження енергооптимальних режимних карт ведення поїздів на головних напрямках залізниць України. У процесі проведення науково-дослідних робіт було розроблено програмно-обчислювальний комплекс для розрахунків енергооптимальних режимних карт, в основі алгоритму якого використана математична модель поїзда (гнучка нитка) і метод оптимізації (динамічне програмування в дискретній формі) режимів ведення поїздів між пунктами зупинки, при заданому (графіковому) часі ходу.

    У четвертому розділі приводяться відомості про розроблену автоматизовану систему обліку і контролю кількості дизельного палива в паливному баці тепловоза і результати її використання. Розроблена електронна система контролю наявності дизельного палива (“БІС-Р”) призначена для беззупинного контролю кількості дизельного палива в паливному баці тепловоза, в тому числі коли його рівень знаходиться в межах перемичок паливомірного скла, а також здійснення наступних облікових операцій:

• контроль об'єму відпуску дизельного палива і часу заправки;
• облік реальних витрат дизельного палива в процесі моніторингу на всіх режимах роботи тепловоза;
• фіксація об'єму, кількості і часу можливих зливів палива, визначення наявності води в паливному баці тепловоза.

    Система здійснює безупинний контроль наявності  палива і його температури в часі як при працюючому двигуні тепловоза, так і при зупиненому. Структурна схема системи контролю наявності і витрат дизельного палива тепловоза наведена на рис. 2. 

    

      Рис. 2.  Структурна схема системи контролю наявності і витрат

      дизельного  палива тепловоза

    1 – блоки перетворювачів (2 од.);  2 – датчики рівня палива  (2 од.); 3 – датчики температури  (2 од.); 4 – датчики підтоварної  води  (2 од.); 5 – кабель живлення  та зв’язку 

    Спеціальне  програмне забезпечення дозволяє зчитати архів із модуля пам'яті і вивести його на екран у виді графіка. Приклад графіка приведений на рис. 3. Якщо на протязі часу, за який двигун тепловоза не запускався, відбудеться зменшення кількості палива в баці система видає сигнал «тривоги» із фіксацією часу в архіві подій (рис. 4). Система “БІС-Р” дозволяє визначити завантаженість локомотива в роботі та час простою в режимі холостого ходу та холодному стані, що в свою чергу дає можливість об’єктивно нормувати локомотивним бригадам право витрат дизпалива на фактично виконану роботу. Використання даної системи дозволяє визначати витрати дизельного палива по елементам нормування при виконанні тепловозом змішаної роботи за зміну (наприклад – маневри, резервний пробіг, робота із колійною технікою та інше). Інформація про витрату палива може накопичуватися, архівуватися і використовуватися при упорядкуванні звітів за зміну, добу, місяць, рік за допомогою ЕОМ.

    Рис. 3.   Данні системи “БІС-Р”,  зчитані ЕОМ 
 

    

Рис. 4.   Дані роботи системи „БІС-Р” з позначками необґрунтованого зменшення рівня палива в баці тепловозу

    Порівняльний  аналіз витрат дизпалива тепловозами, обладнаними системою “БІС-Р” проводився із тепловозами локомотивних депо Харків-Сортувальний Південної залізниці і Дарниця  Південно-Західної залізниці, що експлуатуються приблизно в однакових умовах.

    Враховуючи  позитивні результати дослідної  експлуатації системи “БІС-Р” в  депо Харків-Сортувальний і Дарниця  та проведених комісійних випробувань, Головне управління локомотивного  господарства Укрзалізниці постановило впровадити дослідну партію вказаної системи в локомотивному господарстві.

    У п’ятому розділі  проведено аналіз ефективності використання удосконаленого метода нормування витрат дизельного палива, а також його обліку та контролю в процесі експлуатації локомотивів.

    Економічний ефект від запропонованих заходів  одержано за рахунок збільшення наукової обґрунтованості основних положень метода, розширення його можливостей, забезпечення підвищеної точності та універсальності.

      Впровадження системи „БІС-Р” в локомотивних депо Південної залізниці забезпечило економічний ефект, що складає 4,4 -4,7% від витрат паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР) на тягу поїздів.

      Річний  економічний ефект від впровадження системи „БІС-Р” складає 6,2 тис. грн. на один тепловоз. 
 

    ВИСНОВКИ 

    Дисертаційна  робота містить отримані автором  результати, які у сукупності вирішують  наукову задачу удосконалення системи  нормування витрат дизельного палива на тягу поїздів, а також його обліку і контролю, тобто поставлена мета і задачі вирішені. Виконані в дисертації дослідження дозволяють зробити наступні висновки та пропозиції.

1. Виконаний аналіз показників роботи Укрзалізниці за час її існування показує, що зменшення обсягів перевезень, яке мало місце особливо у 1992-1996 рр. негативно вплинуло на питомі витрати дизельного палива і електроенергії. Особливо збільшилися питомі витрати дизельного палива на вимірник виконаної роботи тепловозами (в 1,1-1,2 рази). Зміна показників перевізного процесу, структури експлуатаційного парку локомотивів, їх технічного стану і умов експлуатації вимагають здійснити комплексний підхід до дослідження проблем ефективного використання енергоресурсів на тягу поїздів, у першу чергу за рахунок удосконалення методів нормування витрат енергії, а також обліку та контролю за її використанням.
2. Сучасні методи нормування і оцінки витрат палива і електроенергії не можуть бути визнані достатньо точними, оскільки в повній мірі не враховують всіх різноманітних факторів, що впливають на економічність локомотивів, дуже рідко використовують високоточні засоби вимірювання і контролю і вимагають подальшого удосконалення.
3. На основі проведеного аналізу вірогідності сучасних методів нормування витрат дизельного палива науково обґрунтовано метод нормування, який дозволяє враховувати усі основні експлуатаційні фактори і забезпечує методологічно точну і обґрунтовану можливість визначення кількісних характеристик кожного нормоутворюючого фактора.
4. Розглянуто вплив найважливіших експлуатаційних факторів на витрати енергії на тягу поїздів і рекомендовані умови науково-обґрунтованого їх обліку в розробленому методі. В тому числі вперше введено коефіцієнт технічного стану К_тс, який змінюється в діапазоні 1,05-1,25 в залежності від серії тепловозу, його пробігу, особливостей експлуатації, строків проходження КР, а також коефіцієнт К_тр, котрий характеризуватиме режим руху поїзда, ступінь досконалості його управління, зміну швидкості руху.
5. Розроблено алгоритм і програмне забезпечення, що має більшу швидкодію, які можуть застосовуватись як самостійний програмно-обчислювальний комплекс для розрахунку енергооптимальних режимних карт, так і в бортових комп’ютерних енергозберігаючих системах.
6. В результаті проведених досліджень досягнута найбільша вірогідність використовуваного метода шляхом розширення кількості факторів, що обліковуються і встановлено надійний функціональний і статистичний зв’язок між розмірами споживання дизельного палива тепловозами і основними параметрами перевізного процесу.
7. Обґрунтована можливість і реалізовано спосіб застосування послідовного аналізу і технології контролю за витратами палива тепловозами у процесі експлуатації.
8. Впроваджена технології оперативного моніторингу  енергетичної ефективності експлуатуємого парку тепловозів з використанням персональних ЕОМ.
9. Результати дослідження і розробок впроваджено на всіх залізницях України (“Інструкція по технічному нормуванню витрат електричної енергії і палива локомотивами на тягу поїздів” ЦТ-0059), а також в локомотивних депо Південної, Південно-Західної залізниць (система “БІС-Р”)
10. Впровадження системи „БІС-Р” в локомотивних депо Південної залізниці забезпечило економічний ефект, що складає 4,4-4,7% від витрат ПЕР на тягу поїздів.

      Річний  економічний ефект від впровадження системи „БІС-Р” складає 6,2 тис. грн. на один тепловоз. 

СПИСОК  ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ 

      1. Дробаха В.І. Вплив віку локомотива і його загального напрацювання на енергетичні показники // Збірн. наук. праць ХарДАЗТ, 2002.- Вип. 49.- С. 57-60.

      2. Блохин Е.П., Евдомаха Г.В.,Скалозуб  В.В., Дробаха В.И. Модель оптимального регулятора для управления движением пассажирских поездов // Транспорт. Збірн. наук. праць ДІІТу.- Д: Наука і освіта, 2002.- Вип.10.–С.58-65.

      3. Дробаха В.І. Удосконалення системи  нормування витрат електроенергії  і палива локомотивами на тягу  поїздів // Транспортні системи  і технології. Збірн. наук. праць  КУЕТТ.- К: КУЕТТ, 2003. – Вип. 1-2. –  С. 51-53.

      4. Сергієнко М.І., Дробаха В.І., Котов  В.В. Проблеми нормування витрат енергоносіїв на тягу поїздів // Залізнич. транспорт України. 2003. -№ 2.– С.11-13.

      5. Дробаха В.І., Котов В.В. Вірогідність  методик нормування витрати дизельного  палива на тягу поїздів // Збірн.  наук. праць УкрДАЗТ, 2003.- Вип. 56. – С.16–26.

      6. Скалозуб В.В., Євдомаха Г.В., Дробаха В.И. Исследование режимов ведения поездов с учетом переменных тарифов оплаты электроэнергии // Системні технології. Регіональн. міжвуз. збірн. наук. праць.- Вип. 3 (26). – Д: ДНВП, 2003. – С. 142 –150.

7. Дробаха В.І. Шляхи зменшення витрат дизельного палива на тягу // Залізнич. транспорт України. 2004.- №1.- С. 28 –30.

 

          Список робіт, додатково  опублікованих за темою дисертації:

            8. Дробаха В.И., Котов  В.В. Оценка влияния некоторых особенностей эксплуатации тепловозов на удельный расход топлива / Депонирована в ЦНИИТЭИ МПС № 5516 от 15.02.1991.-5с.

      9. Котов В.В., Дробаха В.И. Телиман  Н.А. Оценка влияния технического  состояния колесных пар локомотивов на удельный расход топлива / Депонирована в ЦНИИТЭИ МПС № 5629 от 20.09.1991.-4с.

        10. Інструкція по технічному нормуванню  витрат електричної енергії і  палива локомотивами на тягу  поїздів (ЦТ-0059) / Е.Д.Тартаковський,  В.В. Котов, М.І.Сергієнко, В.І.Дробаха.- К.: Укрзалізниця, 2003.- 85 с. 

АНОТАЦІЯ