Admin

Система РПРТ тепловозов

Функциональные возможности, комплектующие блоки и оборудование

Сегодня в депо учитывают и анализируют расход топлива тепловозами на основе данных, которые вносят машинисты в маршрутный лист. В начале и конце рабочей смены они визуально определяют количество топлива по топливной рейке или мерному стеклу на его топливном баке. Объемный расход рассчитывают по разности данных измерений, а расход по массе вычисляют, исходя из объемного расхода и заданной плотности топлива, определяемой причастными работниками депо в пункте экипировки.

При этом задаваемая плотность может не меняться в течение продолжительного срока и отличаться от реального значения того топлива, которое находится в баке тепловоза. Таким образом, существующий метод измерения уровня и массы топлива имеет недостаточно высокую точность, что сказывается на результатах его учета, анализа и нормирования при эксплуатации тепловозов.

С 2004 г. более 200 локомотивов ЧМЭЗ на Московской, Горьковской и Северной магистралях ОАО «РЖД» (по программе ресурсосбережения), а также на Белорусской дороге оборудованы регистратором параметров работы тепловоза (РПРТ). Бортовая система позволяет в автоматическом режиме измерять и регистрировать параметры топлива, а также работы тепловоза и его основного оборудования. Все зарегистрированные параметры сохраняются в съемном блоке накопления информации (картридже). Расшифровку записей на картридже осуществляют, используя автоматизированное рабочее место (АРМ РПРТ), входящее в комплект поставки регистратора.

В результате обработки зарегистрированных данных в АРМ РПРТ получают учетные и отчетные формы со следующими показателями:

время работы тепловоза в часах (общее, в движении, на стоянке);

У время эксплуатации дизеля в часах (общее, на холостом ходу); пробег тепловоза в км (общий, линейный); количество электроэнергии, выработанное тяговым генератором, в кВт-ч;

расход топлива (фактический и расчетный) в кг; удельный расход топлива (фактический и расчетный) в кг на измеритель;

набор топлива в кг;

расход топлива не по назначению в кг. АРМ РПРТ позволяет определять расход топлива тепловозом, а также параметры его работы за любой запрашиваемый период времени: смену, декаду, месяц, квартал и год. Также имеется возможность получать аналогичную информацию по участкам работ депо, номерам локомотивов, фамилиям машинистов.

Регистратор РПРТ совместно разработали специалисты ЗАО «Отраслевой центр внедрения новой техники и технологий» (ЗАО «ОЦВ») и сотрудники Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ). Функционально устройство представляет собой комплекс аппаратных и программных средств, установленных на борту тепловоза и в депо. Структурная схема РПРТ представлена на рис. 1. Как видно из него, регистратор содержит топливно-измерительную подсистему (СИТ), бортовой регистратор маневрового тепловоза (РП-МТ), датчик пути и скорости (ДПС), АРМ РПРТ.

Топливо-измерительная подсистема СИ состоит из двух взаимозаменяемых датчиков, которые обладают высокой точностью измерения уровня (до 10 — 12 л), плотности и температуры топлива, отвечают требованиям эксплуатации на тепловозах. Каждый датчик располагается рядом со штатным уровнемером топливного бака, имеет термоизоляцию, закрывается специальным кожухом, защищающим его от механических повреждений. Такая конструкция обеспечивает поддержание температуры топлива в датчике, близкой к температуре топлива в топливном баке тепловоза, эксплуатируемого в зимних условиях.

Опыт эксплуатации РПРТ в прошедшую зиму показал, что при отрицательных температурах наружного воздуха до минус 20 °С и работе на летнем дизельном топливе не происходит парафинирования топлива в датчиках. Показания регистратора соответствуют уровню топлива в топливном баке по топливомерному стеклу. Реальный объем топлива в баке определяется как среднее значение показаний топливных датчиков, расположенных по диагонали топливного бака.

Масса израсходованного топлива автоматически рассчитывается РПРТ умножением измеренного расхода топлива в литрах на установленную плотность топлива. При выбранном способе измерения уровня топлива изменение уклона пути и наклона тепловоза при стоянке практически не влияет на среднее значение данного параметра. Анализ результатов измерений объема топлива, которые получили с помощью РПРТ и визуально по шкале мерных стекол бака тепловоза, показывает, что погрешность визуального способа, в сравнении с инструментальным, может достигать 100 л.


Бортовой регистратор маневрового тепловоза (РП-МТ) выполнен на базе серийно выпускаемых блоков универсального комплекса автоматизированного управления, безопасности движения и диагностирования (КАУД), используемых в системе автоведения электровозов и электропоездов. При разработке блоков и датчиков использованы современные технологии, передача сигналов производится по CAN-интерфейсу. Питание бортового регистратора осуществляется от цепи управления тепловоза. Сигналы о параметрах топлива, измеренных левым и правым датчиками подсистемы СИТ, поступают в РП-МТ.

Датчик пути и скорости движения тепло-установлен на буксе колесной пары. Он преобразует угловые перемещения колесной пары тепловоза в дискретные электрические сигналы и передает их в подсистему регистрации. Электрические сигналы о работе дизеля, тягового генератора, тормозного компрессора, позициях контроллера машиниста и положении реверсора поступают в бортовой регистратор с соответствующих реле и шунта, которые расположены в высоковольтной камере. Также используются сигналы ослабления поля тяговых двигателей, включения вентиляторов 1 -го и 2-го контуров охлаждения дизеля и др.

Все измеренные параметры работы тепловоза передаются в блок регистрации (рис. 2), установленный в кабине машиниста, где записываются на съемный блок накопления информации (картридж). Объем памяти картриджа составляет 64 Мб, что позволяет непрерывно регистрировать параметры работы тепловоза в течение 22 дней. На передней панели этого блока имеется цифровой индикатор и кнопочная клавиатура. Индикатор предназначен для просмотра машинистом некоторых параметров, зарегистрированных в момент запроса. Клавиатура служит для ввода сведений о локомотивной бригаде, участке работ и режиме движения, а также для вывода на индикатор зарегистрированных данных.

Перед началом рабочей смены машинист с помощью кнопочной клавиатуры вводит в а блок регистрации свой табельный номер, код участка обслуживания (когда тепловоз переводят на другой участок, код изменяют), а также делает отметку о режиме передвижения (маневры или поездной). В период работы машинист может просмотреть на индикаторе блока регистрации следующие параметры: текущую дату и время, бортовой номер тепловоза, код участка работ, текущие объем и массу топлива в баке, значение тока и напряжения тягового генератора, частоты вращения коленчатого вала дизеля, свободный объем памяти картриджа.

При использовании блока регистрации в режиме индикации решается задача контроля количества топлива на тепловозе в текущий момент времени. Такой контроль осуществляется по уровню топлива в баке, измеренному левым и правым датчиками. По запросу машиниста на экране бортового регистратора индицируется каждое измеренное значение объема топлива. Проверить выполнение РПРТ данной функции можно в любой момент времени сравнением показания цифрового индикатора со значением объема топлива, определенным визуально по шкале штатного уровнемера тепловоза. Признаком окончания смены является ввод в блок регистрации табельного номера машинистом-сменщиком. Машинист должен передать картридж с записанной в нем информацией для дальнейшей расшифровки в стационарной подсистеме АРМ РПРТ.


Стационарная подсистема обработки зарегистрированных данных (АРМ РПРТ) представляет собой автоматизированное рабочее место оператора — как правило, теплотехника депо. В состав АРМ входят персональный компьютер с монитором и струйным цветным принтером, а также адаптер, предназначенный для считывания информации из памяти картриджа и передачи ее в АРМ. Последний осуществляет обработку зарегистрированных данных, результаты которой представляются в виде учетных и отчетных таблиц, утверждаемых Департаментом локомотивного хозяйства ОАО «РЖД».

Оператор АРМ РПРТ может также провести анализ зарегистрированных параметров работы тепловоза просмотром их в графическом виде на мониторе персонального компьютера. Примеры графиков детальной информации представлены на рис. 3. Вверху графиков приведены данные о зарегистрированном файле, включая дату расшифровки и номер картриджа. По горизонтальной оси графика отложено время работы локомотива, в рассматриваемом случае — полная рабочая смена (рис. 3,а) и неполная (рис. 3,6). В верхнем левом углу графика указаны фамилия машиниста (или его табельный номер) и участок (или его код), где работал локомотив. Сверху слева и справа даны шкала объема (в л) и массы (в т) топлива в баке, а между ними показано изменение данного параметра в течение рабочей смены.

Из графика на рис. 3,6 видно, что в середине смены локомотив прошел экипировку топливом. Ниже приведены параметры по току (в А) и напряжению (в В) тягового генератора, частоте вращения коленчатого вала дизеля (шкала справа в мин-1). Затем отмечены позиции контроллера машиниста (по порядковому номеру), а внизу показана скорость движения тепловоза (в км/ч). В рассмотренном примере (рис. 3,а) тепловоз выполнял маневровую работу на ст. Люберцы II, а в примере рис. 3,6 локомотив выполнял маневры на ст. Ожерелье для заезда в пункт экипировки депо с последующим движением в обратном направлении.

Накопленные в течение длительного периода данные о параметрах работы тепловозов позволяют анализировать работу и расход топлива локомотивами при выполнении разных видов маневровой работы. Для примера на рис. 4 приводятся данные, полученные на тепловозах ЧМЭЗ, которые оборудованы РПРТ, в депо Москва-Сортировочная-Рязанская Московской дороги. Как видно из рисунка, маневровые тепловозы используются в движении от 26,1 до 43,7 %, в том числе в режиме тяги они работают 14 — 30 % времени в течение смены. Оставшееся время локомотивы простаивают.

Среднее время работы двигателей внутреннего сгораниия характеризуется следующими значениями. Под нагрузкой (в тяге) они находятся 24 — 30 % времени при выполнении горочной работы и вытяжки составов на ст. Перово. Загрузка дизелей от 11 до 20 % времени отмечена при маневрах на станциях Люберцы II и Гжель, вывозной работе с грузовыми составами по узлу и пассажирскими составами на станции Москва-Казанская — Николаевка. Силовые установки тепловозов на этих участках большую часть времени (80 — 86 %) работают на режимах холостого хода.


Анализ расхода топлива дизелями маневровых тепловозов на режимах холостого хода и под нагрузкой (рис. 5) показывает, что расход под нагрузкой изменяется от 37 до 67 % от общего расхода за смену. Расход топлива на режимах холостого хода находится в пределах от 33 до 63 %. Таким образом, одной из характерных особенностей маневровой работы тепловозов на указанных участках является большая доля времени эксплуатации дизеля на режимах холостого хода. Расход топлива дизелем на режимах работы под нагрузкой и холостого хода усредненно делится примерно на равные части.

Приведенный анализ работы и расхода дизельного топлива маневровыми тепловозами позволяет выявить резервы его снижения в эксплуатации. Прежде всего, следует обратить внимание на возможность увеличения продолжительности остановок дизеля при длительной стоянке тепловоза и его прогреве в отстое. Время остановок дизеля практически на всех станциях можно увеличить на 3 — 4 %. Это позволит сэкономить от 1 до 3 % расхода топлива тепловозом.

Также имеются резервы снижения расхода топлива за счет устранения отклонений в настройке частоты вращения коленчатого вала и мощности дизель-генераторной установки. Опыт эксплуатации маневровых тепловозов ЧМЭЗ показывает, что в ряде случаев они работают с завышенной частотой вращения коленчатого вала на режиме холостого хода дизеля. Так, при увеличении частоты вращения до 380 мин-1 на нулевой позиции контроллера вместо нормативного значения 350 ± 5 мин расход топлива локомотивом за смену увеличивается примерно на 4 — 4,5 %.

Применение регистратора РПРТ позволяет выявить в эксплуатации этот недостаток, а также возможное снижение мощности тягового генератора по позициям контроллера, отклонение от нормативных значений параметров работы вспомогательного оборудования локомотива. В результате в депо появляется возможность принимать меры по своевременной регулировке параметров силовой установки с приведением их к норме и, как следствие, снижать расход топлива тепловозами в эксплуатации.

На основе положительного опыта эксплуатации регистраторов РПРТ в текущем и последующем годах намечено продолжить оборудование локомотивов ЧМЭЗ, а также расширить область применения РПРТ на другие серии маневровых и магистральных тепловозов.

А.Л. ДОНСКОЙ, заместитель генерального директора ЗАО «Отраслевой центр внедрения новой техники и технологий»,
И.В. НАЗАРОВ, начальник отдела ООО «АВП-Технология», А.И. МОЛЧАНОВ, И.Л. ПОВАРКОВ, К.М. ПОПОВ, научные сотрудники ВНИИЖТа,
М.В. Холяпин, начальник службы локомотивного хозяйства Московской дороги

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin