Универсальный тепловоз для малодеятельных линий

[Admin]

Универсальный тепловоз для малодеятельных линий

На полигоне отечественных железных дорог существует множество малодеятельных линий с небольшим грузо- и пассажиропотоком По таким участкам обычно сообщаются один-два сборных поезда и столько же местных, пригородных или грузопассажирских.

Актуальность темы снижения убытков от эксплуатации этих линий подтверждена многочисленными публикациями в журнале «Локомотив». В основном авторы придерживаются мнения о том, что для таких участков не требуется специальных пассажирских, грузовых и маневровых тепловозов, на них целесообразнее применять универсальные грузопассажирские локомотивы. Также нет необходимости круглые сутки содержать маневровые тепловозы на станциях, относящихся к малодеятельным линиям. Тепловоз, выполняющий магистральную работу, может сам до отправления или после прибытия совершать необходимые маневровые операции.

На практике для обслуживания поездов на малодеятельных линиях подчас используют либо отслужившие свое на магистралях мощные поездные тепловозы (часто двухсекционные), имеющие незначительный остаточный ресурс, либо маневровые локомотивы. Например, в отдельных случаях тепловозы ЧМЭЗ привлекают для работы с местными пассажирскими поездами. Но они абсолютно не предназначены по своим характеристикам для поездной работы. Иногда тепловозы ТЭП60 (большинство которых подлежит списанию) и тем более ТЭП70 работают с составами из 2 — 6 вагонов. Такой подход к выбору подвижного состава для малодеятельных линий неоправданно завышает и без того высокие расходы на их эксплуатацию.

Некоторую долю пассажирских перевозок на малодеятельных линиях выполняют дизель-поезда. Депо, имеющие их в своем парке, немногочисленны, причем только половина из них обладает приемлемой ремонтной базой. Из-за неудовлетворительного технического состояния и отсутствия запчастей зачастую дизель-поезда возят магистральными тепловозами, что повышает эксплуатационные расходы. Запчасти к двигателям, в том числе запчасти на мотоблок , закупают как правило оптом и централизованно, с учетом норм на ремонт техники.

При анализе существующих серий тепловозов было выяснено, что в полной мере условиям эксплуатации на таких участках они не отвечают. В табл. 1 приведены основные технические характеристики серийных и опытных отечественных тепловозов мощностью 552 — 2050 кВт, а также предполагаемые характеристики проектного тепловоза.

Так, на основании таблицы можно сделать вывод о том, что все маневрово-вывозные тепловозы, за исключением ТЭМ7, имеют недостаточные максимальную скорость поездного режима и мощность. У маневрово-вывозного тепловоза ТЭМ7 полная мощность дизеля используется до скорости 85 км/ч, так что эксплуатировать его в грузопассажирском движении в принципе возможно, но при движении вперед капотом с большой скоростью существенно ухудшается обзор пути (длина тепловоза по осям автосцепок 21,5 м), а при движении в обратном направлении машинист вынужден ехать спиной к пульту управления. То есть в полной мере быть универсальным данный тепловоз не может, помимо этого, он имеет значительную стоимость.

Мощность тепловоза ТЭ114 явно велика. На ТЭ127 использован неэкономичный быстроходный дизель 12ЧН21/21 с небольшим моторесурсом. Кроме того, эта машина имеет генератор для отопления пассажирских вагонов, а на малодеятельных линиях вагоны с электроотоплением отсутствуют. Значит, тепловоз будет возить «мертвый груз», а демонтаж генератора потребует либо снижения мощности дизеля, либо перенастройки силовой электросхемы.

Используемые во многих случаях на малодеятельных линиях тепловозы М62 спроектированы и построены в 60-х годах и, естественно, морально и физически устарели. Сейчас они не выпускаются, а имеющиеся рано или поздно выработают свой ресурс. Предлагаемая же в настоящее время модернизация данной серии относится лишь к двухсекционному исполнению 2М62К(УК) и рассматривается только как вариант продления ресурса.

Автор данной статьи предлагает, как вариант, проект тепловоза, который при возможно меньших капитальных затратах при его создании отвечал бы требованиям эксплуатации на малодеятельных линиях. Этот локомотив средней мощности (1470 кВт по дизелю) универсальный именно для таких участков (рис. 1), т.е. он способен работать с грузовыми и пассажирскими поездами, а также выполнять маневры благодаря специальной конструкции гидропередачи.

Для минимизации капитальных затрат при постройке служат следующие решения. Тепловоз предлагается как четырехосная секция капотного типа с одной кабиной высокого расположения (для обеспечения кругового обзора), расположенной с одного из краев секции. Применение гидропередачи позволяет экономить значительное количество цветных металлов и снизить общую материалоемкость. Групповой привод колесных пар обеспечит высокий коэффициент использования сцепного веса при четырехосном экипаже.

Большинство предусмотренных для применения на тепловозе узлов и агрегатов выпускаются серийно, следовательно, не должно быть особых проблем с обслуживанием и запчастями Наличие гидропередачи, естественно, в некоторой мере усложнит обслуживание, однако опыт эксплуатации тепловозов ТГМ4 и ТГМ6 в промышленности показывает, что при грамотном и своевременном уходе возможна ее длительная и безотказная работа.

Очень важным вопросом при проектировании явился выбор расчетной скорости движения тепловоза с составом, которая принята равной 20 км/ч, при этом предусмотрен режим длительного движения со скоростью 16 км/ч. Это позволит сделать тепловоз средней мощности. При обслуживании поездов повышенной массы локомотив может работать по системе многих единиц (СМЕ).

На тепловозе предполагается применить среднебыстроходный дизель 2-2Д49 (12ЧН26/26) мощностью 1470 кВт. Использовавшиеся на большинстве опытных и серийных локомотивов с гидропередачей быстроходные дизели М756Б требуют замены, как правило, уже на TP-2. Ремонт же их сложен и дорог, так как приходится заменять большинство деталей на новые. Кроме того, эксплуатационный расход топлива и масла у легких быстроходных дизелей оказывается всегда выше, чем у среднебыстроходных. Умеренная форсировка дизеля 2-2Д49 обеспечит ему хороший моторесурс.

Гидропередача тепловоза оригинальной конструкции. Она позволяет при наличии двух гидротрансформаторов обеспечить на поездном режиме скоростной диапазон от 20 до 100 км/ч с возможностью длительного движения со скоростью 16 км/ч (допускает соответствующее исполнение холодильника). Наличие режима гидроторможения будет эффективно при работе на затяжных спусках На маневровом режиме гидропередача обеспечивает гидрореверсирование, что значительно экономит как время маневров, так и тормозные колодки.

Учитывая специфику работы на малодеятельных линиях, можно предположить, что данный тепловоз сможет сам формировать и расформировывать поезда, которые обслуживает. Скоростной режим на маневрах обеспечивается работой одного гидротрансформатора в каждом направлении.

Тепловоз оборудуется регулируемым электрическим приводом тормозного компрессора, что позволит повысить ресурс последнего, исключив его работу на холостом ходу, и ликвидировать зависимость его производительности от режима работы дизеля. Привод вентилятора холодильника — с гидромуфтой постоянного заполнения и изменяемым углом наклона лопастей рабочего колеса вентилятора. Этот тип привода, имея один из наиболее высоких к.п.д., отличается простотой и надежностью.

Применение одной кабины, обеспечивающей круговой обзор и оборудованной двумя пультами управления для движения в прямом и обратном направлениях, помимо снижения материалоемкости, обеспечит более удобную работу локомотивной бригаде и составителю при выполнении маневров. Предложенное расположение кабины по предварительным расчетам удовлетворяет требованиям ГОСТ 12.2.056—81 по необходимой обзорности. Двери кабины обеспечивают проход в обе стороны, а также переход на другую секцию при работе по системе многих единиц. В компоновке кабина была сдвинута ближе к середине тепловоза по сравнению с традиционной капотной схемой. Это стало возможно за счет размещения тормозного компрессора с электроприводом рядом с отсеком аккумуляторной батареи.

Предложенная схема трансмиссии (рис. 2) (двухступенчатые внутренние осевые редукторы с сосредоточением передаточного отношения в конической зубчатой паре и одноступенчатые внешние осевые редукторы с конической парой) позволит расположить тележечный карданный вал на уровне оси колесной пары и ниже расположить шкворень. Это обеспечит уменьшение перераспределения нагрузок на колесные пары, что вместе с групповым приводом снизит возможность боксования тепловоза.

Расчетное значение коэффициента затрат мощности на вспомогательное оборудование оказалось довольно небольшим (0,09). В этом одно из преимуществ гидропередачи, так как помимо вентилятора холодильника к вспомогательному оборудованию будет относиться только стартер-генератор (тормозной компрессор приводится от электродвигателя постоянного тока, запитываемого от стартер-генератора).

При предварительном технико-экономическом сравнении проектного тепловоза с гидропередачей и серийного аналогичной мощности с электропередачей (М62) были подтверждены основные достоинства гидропередачи (более высокие тяговые качества и меньшая металлоемкость конструкции) и ее недостатки (несколько худшее использование мощности дизеля на тягу). Проектный тепловоз при четырех осях и скорости движения 16 км/ч позволяет реализовать практически такую же силу тяги, как тепловоз М62 при расчетной скорости 20 км/ч и наличии шести осей. Разница составляет 10 кН, или 5 %.

Расчетные экономические и тяговая характеристики проектного тепловоза приведены на рис. 3. То есть при значительно меньших капитальных затратах (удельная масса по расчету меньше на 27,6 %) можно получить практически аналогичные тяговые качества, учитывая то, что для малодеятельных линий большее значение имеет не скорость движения по расчетному подъему, а меньшие капитальные затраты и приведенные затраты на эксплуатацию.

Отметим, что максимальная скорость для тепловоза с гидропередачей ограничивается критической частотой вращения карданных валов трансмиссии, а при расчете его экономических характеристик, кроме того, и диапазоном эффективной работы гидроаппаратов. Поэтому для повышения экономичности и увеличения силы тяги тепловоза в зоне малых скоростей возможно изменить передаточные отношения в механической части гидропередачи, снизив максимальную скорость.

Тяговая характеристика на маневровом режиме такая же, как и на поездном, так как тепловоз для малодеятельных линий будет выполнять маневры с теми же составами, которые и перевозит. Основные технические характеристики проектного тепловоза приведены в табл. 2.

в заключение представим интересный факт: на немецких железных дорогах для замены устаревшего тепловозного парка фирма VSFT предлагает аналогичный рассматриваемому в данной статье тепловоз с гидропередачей серии G 1700 ВВ, имеющий похожие основные характеристики (1500 кВт, 87 т, 100 км/ч).

Нельзя не отметить, что необходимость создания тепловоза мощностью 1500 кВт для хозяйственной (вывозной) работы была поставлена на расширенном заседании Президиума Научно-технического совета МПС в июне 2002 г. Предлагаемый в проекте тепловоз для малодеятельных линий можно рассматривать как один из вариантов решения поставленной задачи. Универсальность тепловоза позволит повысить эффективность перевозок на малодеятельных участках сети железных дорог.

Инж. К.М. ПОПОВ, ВНИИЖТ

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin