ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАСХОД ТОПЛИВА ЛОКОМОТИВОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

FACTORS AFFECTING FUEL CONSUMPTION OF LOCOMOTIVES UNDER OPERATING CONDITIONS

Aliyev Amantay

Master's student, Mukhamedzhan Tynyshpayev ALT University, Kazakhstan, Almaty

Zhursinbayev Nursat

Master's student, Mukhamedzhan Tynyshpayev ALT University, Kazakhstan, Almaty

Аннотация. Расход топлива тепловозов в эксплуатации определяется не только техническим состоянием силовой установки, но и режимами ведения поезда, профилем пути, организацией работы (простои/ожидания), климатом, качеством топлива и точностью измерений/нормирования. В статье систематизированы ключевые группы факторов, показано, какие из них наиболее управляемы на уровне депо и службы эксплуатации, и предложены практические меры снижения расхода без ухудшения безопасности и пропускной способности.

Abstract. The fuel consumption of diesel locomotives in operation is determined not only by the technical condition of the power plant, but also by the train operating modes, track profile, organization of work (downtime / waiting), climate, fuel quality and accuracy of measurements / rationing. The article systematizes key groups of factors, shows which of them are most manageable at the depot and maintenance service levels, and suggests practical measures to reduce consumption without compromising safety and throughput.

Ключевые слова: тепловоз, расход топлива, эксплуатационные факторы, профиль пути, масса поезда, режимы работы дизеля.

Keywords: diesel locomotive, fuel consumption, operational factors, track profile, train weight, diesel operating modes.

Железные дороги в целях сокращения расхода дизельного топлива на тягу поездов используют разные подходы - от поощрения связанного с этим вопросом персонала до изменения практики, принятой в повседневной эксплуатационной работе, и внедрения новых технологий. При этом иногда для того, чтобы уменьшить затраты на приобретение топлива, нужно вначале понести некоторые расходы.

Борьба с непродуктивными методами эксплуатационной работы является одним из путей, которыми железнодорожные компании стараются сократить расходы на дизельное топливо - эта статья по своим размерам занимает второе место среди всех затрат в отрасли (на первом месте остаются затраты на оплату труда). Для повышения эффективности использования топлива применяются самые разные технические решения - от сложного программного обеспечения до простых устройств для смазывания поверхности контакта гребней колес и боковых граней рельсов [1].

Отдельные технические решения дают небольшой эффект, но все вместе они приносят существенную выгоду. В условиях, когда цены на дизельное топливо растут, а штрафы за перерасход топлива сами по себе не позволяют железным дорогам компенсировать свои затраты, важна любая экономия.

Нормирование топливно-энергетического ресурса, расходуемого на тягу поездов, служит важным компонентом процесса обеспечения экономики. Методика определения нормы применительно к отдельному поезду отработана в достаточной степени [2, 3]. Установление нормативного значения расхода, которым оценивается совокупность поездов на участке железной дороги в заданный период времени, не производится в связи с отсутствием расчетного аппарата.

Появление научно обоснованной нормы расхода на участке дороги позволит оценивать качество управления потоком поездов со стороны диспетчерского центра. Детальный анализ даст возможность выделять компоненты показателя расхода, соответствующие вкладу локомотивных бригад, управленцев, путейцев. Результаты станут основой мероприятий по снижению потребления топливно-энергетического ресурса [4].

Прогнозирование расхода энергоресурсов на тягу поездов целесообразно проводить на основе статистических закономерностей с использованием корреляционного и регрессионного анализа для построения математической модели удельного расхода энергоресурсов.

Удобно делить факторы на 5 групп [5]:

- поездные, путевые;

- эксплуатационно-организационные;

- технические;

- топливо-климатические;

- измерительные.

Масса поезда и сопротивление движению. Чем выше масса (и сопротивления), тем больше требуемая тяговая мощность и тем выше расход. На расход также влияют [2, 5]:

- доля «порожних» вагонов/тип состава;

- состояние букс, тормозов, кривизна/волнистость пути (через сопротивление движению);

- выбор серии и секционности локомотива под заданную массу.

Модели и обзоры факторов энергопотребления поездов прямо выделяют нагрузку и маршрут (уклоны/кривые) как ключевые детерминанты.

Режим ведения: скорость, разгоны/торможения, «пилообразный» профиль. Расход резко растёт при:

- частых разгонах после ограничений/остановок;

- ведении с избыточной скоростью перед участками вынужденного торможения;

- неустойчивой работе по позициям контроллера (частые переходы).

Систематизация влияния эксплуатационных факторов на режимы работы тепловозов подчёркивает решающую роль условий движения и стиля управления в формировании режимов ДГУ.

Практика: даже без модернизации локомотива существенный эффект даёт «ровное» ведение (минимум разгонов/торможений при соблюдении графика) [6].

Путевые факторы (профиль и ограничения инфраструктуры). Подъёмы повышают требуемую мощность; расход растёт непропорционально, если приходится уходить в высокие позиции.

Кривые малого радиуса и участки с плохим состоянием пути увеличивают сопротивление.

«Рваный» профиль с чередованием подъёмов/спусков при жёстких ограничениях скорости ведёт к неэффективным режимам.

Методики моделирования расхода в рельсовом транспорте показывают высокую чувствительность топлива к профилю пути и режимам скорости/ускорения.

Ограничения скорости и пропускная способность. Вынужденные ограничения (ремонты, «узкие места», занятость перегонов) увеличивают [7]:

- число торможений/разгонов;

- ожидания на сигналах;

- долю холостого хода.

Эксплуатационно-организационные факторы. Длительный холостой ход – один из самых «дорогих» факторов, потому что топливо расходуется без полезной тяговой работы. Экологические руководства прямо указывают: сокращение продолжительного идлинга снижает и расход топлива, и выбросы.

Наиболее управляемые меры снижения расхода (практические шаги):

Снижение холостого хода: регламенты выключения/перезапуска, контроль простоев, планирование смен бригад.

Инструктаж по энергоэффективному ведению: минимизация лишних разгонов/торможений, «ровное» ведение при соблюдении графика.

Подбор тяги под массу и профиль (избегать работы в заведомо неэкономичных режимах из-за неправильного назначения локомотива).

Технические меры депо (средняя трудоёмкость)

Диагностика и настройка топливной аппаратуры/наддува/охлаждения.

Контроль работы вспомогательных агрегатов и утечек (воздух, топливо).

Верификация систем измерения расхода и методик нормирования.

Выводы

Главные «полевые» драйверы расхода: масса/сопротивления, профиль пути (уклоны/кривые), режим скорости и переходные процессы, простои и холостой ход.

На уровне эксплуатации чаще всего быстрее всего окупаются меры по сокращению идлинга и стандартизации энергоэффективного ведения.

Для управляемости необходима единая система: измерение → нормирование → анализ причин → корректирующие действия, иначе технические улучшения «теряются» в организационных потерях.