[05-2012] Проект дизель-электровоза стоит внедрения

[Admin]

Проект дизель-электровоза стоит внедрения

В статье инж. Д.Н. Яцкова (г. Москва) «Для маневрово-вывозной работы нужен дизель-электровоз», опубликованной в журнале «Локомотив» № 4 за этот год, поднята очень важная для сбережения энергоресурсов тема. Сегодня, когда увеличиваются затраты железных дорог на дизельное топливо, снижаются мировые запасы нефти, все более остро ощущаются проблемы экономичной эксплуатации маневровых тепловозов. Особенно трудно мириться с непроизводительным расходом дизельного топлива, которое они потребляют на холостом ходу и работая под контактным проводом.

В свое время, впервые оказавшись за рубежом, меня удивило широкое распространение маневровых электровозов на железных дорогах Чехии, Словакии и других стран Европы. Компактные, экологически чистые, почти бесшумные локомотивы этого вида движения потребляют электроэнергию, в основном, на выполнение непосредственно маневровых передвижений. При подготовительных операциях и перерывах в работе энергия тратится только на работу компрессора, отопление кабины, освещение и питание радиостанции.

Непосредственно перенять европейский опыт в условиях нашей страны не получится. Несмотря на огромные успехи в деле электрификации, на российских дорогах многие станционные пути не имеют контактной сети. Да и сложившаяся технология в службе движения и в локомотивном хозяйстве рассчитана, в основном, на маневровые тепловозы, обладающие, как правило, большим резервом мощности.

Однако практика показала, что примерно половина дизельного топлива, потребляемого маневровым тепловозом, расходуется дизелем на холостом ходу. Ничего не поделаешь, такова специфика маневров. Да и в работе самые ходовые позиции — с первой по третью, т.е. мощный дизель значительную часть времени работает на холостом ходу либо на треть от его возможностей, что не экономично. Но перейти на маломощную силовую установку нельзя — для подачи вагонов на подъездной путь в гору или когда надо везти вагоны на другую станцию нужна большая мощность, хотя такие режимы для маневрового тепловоза редки.

В этих условиях, если подходить к делу разумно и взвешенно, внедрение маневровых дизель-электровозов сулит неплохие результаты. Прежде всего, надо отметить, что наибольший объем маневровой работы приходится на крупные узлы, электрифицированные в первую очередь. Чаще всего наибольшая мощность требуется маневровому локомотиву при движении по перегону, когда он выполняет не просто маневровую, а маневрово-вывозную работу.

В проекте, предложенном автором рассматриваемой статьи, маневрово-вывозной локомотив изготавливается на базе экипажной части хорошо зарекомендовавшего себя тепловоза ТЭМ7 (ТЭМ7А), а дизель-генераторная установка имеет меньшую мощность, чем у прототипа. Для выполнения маневровой работы этой мощности вполне хватит. А для следования с вагонами по перегону машинист поднимет токоприемник, и локомотив станет работать в режиме электровоза.

При этом от контактного провода будут питаться не только тяговые двигатели, но и компрессор, системы освещения, зарядки аккумуляторной батареи, отопления и обогрева систем дизеля. В таком режиме дизель можно заглушить, не опасаясь размораживания водяной системы и разрядки аккумуляторной батареи. Также, если путь электрифицирован, то отпадает необходимость в работе дизеля на холостом ходу при технологических перерывах и во время передачи смены.

Но даже когда требуется работа дизеля на холостом ходу, расход дизельного топлива будет ниже, чем у более мощной силовой установки. Так, у 12-цилиндрового дизеля типа Д49, устанавливаемого на тепловозе ТЭМ7, расход топлива на холостом ходу составляет 9 кг/ч, а у 8-цилиндрового дизеля того же типа — только 6,5 кг/ч.

Да и при осуществлении маневров в режиме тепловозной тяги у менее мощного дизеля из-за меньших механических потерь расход топлива будет ниже. Предположим, для движения состава требуется мощность тягового генератора 300 кВт. В этом режиме удельный расход топлива у дизеля 12ЧН26/26 тепловоза ТЭМ7 составляет 234 г/кВт-ч, а у 8-цилиндрового дизеля — 224 г/кВт-ч. Для мощности 400 кВт значения удельного расхода топлива составят, соответственно, 230 и 216 г/кВт ч.

Принцип работы маневрово-вывозного локомотива от дизель-генераторной установки уменьшенной мощности уже использован на двух- и трехдизельных тепловозах, но они предназначены для работы на неэлектрифицированных участках. Дизель-электровоз также призван сократить расход дизельного топлива, но уже на участках с контактной сетью.

За счет уменьшения времени работы на холостом ходу и эксплуатации в режиме электровоза расход дизельного топлива маневрово-вывозным дизель-электровозом значительно сократится по сравнению с аналогичным показателем тепловоза. Конечно, это не изобретение вечного двигателя. В данном случае энергия, скрытая в дизельном топливе, замещается электрической энергией, черпаемой от энергосистемы через тяговую подстанцию и контактный провод.

Здесь возникает существенное обстоятельство. В последние годы и даже десятилетия идет много разговоров о замещении дефицитных нефтепродуктов альтернативными видами топлива. Вот уже 12 лет идут эксплуатационные испытания маневровых газотепловозов. Их газодизельные силовые установки на холостом ходу и малой мощности работают как обычные дизели, а на средней и большой мощности в цилиндры вместе с наддувочным воздухом подается природный газ (метан), для воспламенения которого требуется запальная порция дизельного топлива.

Важнейшим показателем работы газотепловоза является замещение дизельного топлива природным газом. Однако в реальной его эксплуатации величина замещения оказывается значительно ниже, чем она достигается при реостатных испытаниях. Дело в том, что силовая установка маневрового тепловоза работает на холостом ходу более половины от общей продолжительности смены. А на большинстве станций эта доля достигает 80 %. Соответственно, уменьшается время работы в газодизельном режиме.

Более высокие значения замещения дизельного топлива газом достигаются при напряженной работе, например, когда формируют поезда на крупных станциях, которые имеют сложный профиль. Но таких мест работы немного. К тому же, в этом случае запаса газа хватает не более чем на трое суток, т.е. значительно меньше, чем пробег между ТО-2. Каждая заправка газом — это отвлечение тепловоза от работы не менее чем на полтора часа. Еще есть обязательное условие — для заправки газом необходимо на станции или узле иметь площадку, отстоящую от ближайших зданий на безопасном расстоянии.

Возникают и другие вопросы, связанные, например, с безопасностью движения. Совсем недавно в журнале была опубликована статья «Убийственная статистика» (см. «Локомотив» № 2, 2012 г.). Только по официальным данным на сети дорог в 2011 г. зафиксировано 228 происшествий на железнодорожных переездах. Другими словами, каждое такое транспортное событие — это столкновение поездов с автотранспортом. Помещен красноречивый фотоснимок подобного происшествия. Приводятся характерные последствия такого столкновения для локомотива: повреждения редуктора привода скоростемера, подножки и обшивки.

А теперь представим; что будет, если в такое происшествие попадет газотепловоз? При столкновении с большегрузным автомобилем в наиболее повреждаемой зоне оказываются газовые баллоны, а также их арматура, которые расположены между тележками локомотива. Достаточно малейшей искры, что при соударении металлических частей неизбежно, и опасность более чем реальна. Не исключается также вероятность схода газотепловоза, например, на сбрасывающей стрелке. Последствия такого происшествия аналогичны.

Насколько безопасен заход газотепловоза в депо, где проводятся сварочные и другие пожароопасные работы? Каждый раз выпускать газ из баллонов и продувать их инертным газом? Но перед каждым ремонтом или техническим обслуживанием проводить эту процедуру — нереально. Возникает вопрос: стоит ли внедрять небезопасную и малоэффективную технологию непосредственно на локомотиве? Не лучше ли использовать энергию природного газа в стационарных условиях, на тепловой электростанции, где обеспечена безопасность применения этого вида топлива. Именно эта энергия и послужит для питания дизель-электровоза.

Таким образом, представленный в журнале Д.Н. Яцковым проект дизель-электровоза решает ту же задачу применения альтернативного топлива — природного газа, только осуществляется она более эффективно и безопасно.

Инж. А.Г. ИОФФЕ, г. Москва

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin