И В Сазонов - Двухосный маневровый тепловоз - страница 1

Страницы:
1 

Совокупность указанных факторов, подтверждённых результатами испытаний, позволяет считать созданный на основе богатого опыта и инноваций отечественный образец пожарного поезда конструкцией, перспективной для применения на железных дорог Российской Федерации и стран СНГ.

Constructed on the instructions of JSC "RZhD" a new fire train, in the design of which innova­tive solutions are combined with technologies passed through continuous operational control, provides high efficiency of fire fighting in the open space and in tunnels. Key words: new fire train, design, innovative solutions, technologies, high efficiency of fire fighting.

Коссов В.С. - д.т.н., профессор, ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна, Россия, E-mail: vnikti@kolomna.ru

Руденко В.Ф.- к.т.н., главный инженер,ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна, Россия, E-mail: vnikti@kolomna.ru

Сазонов И.В.- главный конструктор, ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна, Россия, E-mail: vnikti@kolomna.ru

Гусев В.Ю .-заведующий отделом, ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна, Россия, E-mail: vnikti@kolomna.ru

УДК 629.421

Сазонов И.В., Гусев В.Ю., Фролов Г.В.

г. Коломна

ДВУХОСНЫЙ МАНЕВРОВЫЙ ТЕПЛОВОЗ

ОАО «ВНИКТИ» разработан новый маневровый двухосный тепловоз ТЭМ31 для лёгкой маневровой и перевозочной работы. В конструкции использован ряд инно­вационных и перспективных решений. Приводятся краткое описание тепловоза, анализ особенностей, результаты испытаний, экономическая эффективность. Ключевые слова: новый маневровый двухосный тепловоз, конструкция, резуль­таты испытаний, экономическая эффективность.

Введение. Развивающаяся в России экономика рыночного типа в современных условиях требует новых акцентов и современных технических решений в области же­лезнодорожного транспорта, сохраняющего ведущие позиции в транспортной системе государства. Если грузовые перевозки потребовали мощных локомотивов для вожде­ния тяжеловесных составов (6000 тонн и выше), а пассажирские - скоростных и высо­коскоростных поездов, то развитие средних и мелких предприятий продиктовало по­требность в современных маневровых тепловозах ограниченной и малой мощности. (При этом мощные маневровые тепловозы типа ТЭМ7А, ТЭМ18ДМ остаются востре­бованными для предприятий и железных дорог, транспортирующих сырьё и продукты чёрной металлургии и ряда других отраслей).

В этой связи ОАО «ВНИКТИ» разработан новый маневровый тепловоз ТЭМ31 с силовой установкой мощностью 440 кВт, с конструкционной скоростью до 80 км/час, силой тяги до 10,5 тонн для лёгкой маневровой, перевозочной и хозяйствен­ной работы на предприятиях и железных дорогах Российской Федерации и стран СНГ с шириной колеи 1520 мм.

В конструкции тепловозов ТЭМ31 использован ряд инновационных, перспек­тивных решений. Ниже приводятся краткое описание тепловоза, анализ его особенно­стей, результаты испытаний.

Рис.1. Маневровій тепловоз ТЄМ32

Инновационные решения. Маневровый тепловоз ТЭМ31 является концепту­альным, инновационным проектом, отвечающим современным представлениям о тех­ническом и эстетическом уровне и мировых тенденциях развития железнодорожной техники.

В конструкции тепловоза реализованы следующие принципиальные положе­ния:

а) модульное исполнение основного комплектующего оборудования;

б) автоматизация управления тепловозом с применением многофункциональ­ной микропроцессорной системы управления, регулирования и диагностики;

в) оптимизация условий труда машиниста (при обслуживании в одно лицо), условий обслуживания и ремонта;

г) возможность совершенствования технико-экономических показателей теп­ловоза путем применения комплектующих узлов и агрегатов новых поколений по мере их разработки и освоения в производстве;

Впервые в отечественной практике маневрового тепловозостроения примене­ны:

- управление тяговыми электродвигателями постоянного тока с помощью ре­гуляторов на IGBT-транзисторах;

- локальная сеть управления открытой архитектуры с применением микро­процессорных устройств, объединяющая все системы управления, в том числе управ­ление тягой и торможением; причём предусмотрено дистанционное управление тепло­возом по радиоканалу;

- интеллектуальные пульты управления (основной и дополнительный) с собст­венными микропроцессорными устройствами;

-локомотивный вспомогательный тормоз с микропроцессорным дистанцион­ным управлением и автоматический стояночный тормоз с электрическим приводом.

Современному уровню, требованиям МСЖД и перспективным тенденциям соответствуют:

- центральная кабина управления с круговым обзором;

- система удаленного контроля, сбора и хранения информации АСК;

- дисплейный модуль отечественного производства;

- система автоматического поддержания температуры воздуха в кабине маши­ниста;

- электронное управление уровнем освещения кабины машиниста;

- винтовой компрессор с системой плавного пуска;

- автоматический тормоз с электронным управлением;

- возможность дистанционного управления тепловозом по радиоканалу;

- возможность использования навигационной системы GLONAS-GPS.

Базовые элементы конструкции. Тепловоз вписан в габарит подвижного со­става 02-ВМ ГОСТ9238-83, имеет длину по осям автосцепок 11000 мм, ширину по бо­ковым частям рамы 3000мм. Несущая главная рама тепловоза из листового проката, образующего силовую конструкцию коробчатого сечения, упруго опирается на два колёсно-моторных блока проверенной в эксплуатации современной конструкции, силы тяги передаются на раму системой буксовых поводков. Конструкционная скорость экипажа - 80 км/час. В концевых секциях рамы установлены автосцепные устройства с автосцепками СА-3 и поглощающими аппаратами класса Т1.

Топливные баки, аккумуляторы, воздушные резервуары, вентилятор охлажде­ния ТЭД размещены в нишах рамы тепловоза. Передний и задний капоты обеспечива­ют защиту и доступность оборудования, размещённого на раме.

Центральное положение кабины управления, рациональное обогреваемое ос­текление, и размещение двух пультов управления создают оптимальные условия рабо­ты машиниста при движении в обоих направлениях.

Кабина и пульты управления. Кабина управления тепловоза оборудована двумя диагонально расположенными пультами управления. На пультах расположены: контроллеры КМТ, тормозные краны, органы управления, средства отображения ин­формации.

Каждый пульт оборудован собственным микропроцессорным блоком управления, связанным с блоком управления тепловозом по CAN-интерфейсу, что позволило упростить схему тепловоза.

Для машиниста и его помощника установлены унифицированные кресла типа КЛ7500, имеющие сертификат соответствия Регистра сертификации на федеральном железнодорожном транспорте. Сидения кресел вращаются вокруг своей оси, переме­щаются в продольном направлении и по вертикали. Положение сиденья и спинки кресла, положение и угол наклона подлокотников регулируются.

Лобовые окна оснащены электрообогреваемыми стеклами и стекло- очистителя­ми с электроприводом. Параметры видимости и обзорности из кабины управления обес­печены согласно требованиям ГОСТа и СН и ЭТ ЦУВСС-6/35.

Боковые окна кабины имеют устройство, позволяющее обеспечить герметич­ность кабины при закрытых окнах.

Обогрев лобовых и неподвижных боковых стекол осуществляется системой электрического отопления, оснащенной автоматическим регулятором, исключающим перегрев стекол. На наружных стенах кабины с обеих сторон помещены электрообог-реваемые зеркала обратного вида.

Кабина оборудована системой местного, рабочего и аварийного освещения. Параметры освещенности, яркость шкал измерительных приборов, коэффициент не­равномерности освещения шкал соответствуют требованиям государственного стан­дарта. Схема предусматривает возможность включения света, обеспечивающего номи­нальную освещенность, и тусклого света, обеспечивающего от 10 до 15% номинальной освещенности.

Система кондиционирования обеспечивает необходимые параметры микро­климата. Кабина оснащена эффективной шумоизоляцией.

Энергетический модуль. На тепловозе применена дизель-генераторная уста­новка АД400 с дизелем ЯМЗ8502-10 (12ЧН14/14) Ярославского завода мощностью 440 кВт. Дизель упруго установлен на раме и вращает синхронный генератор. Топливнаяэкономичность дизеля (удельный расход топлива на режиме полной мощности 205 -215 г/кВт. час.) находится на одном уровне с современными дизелями известных фирм MTU, Caterpillar и др.

В комплект ДГУ входят:

- пульт управления с системой контроля параметров;

- система выпуска с глушителями и искрогасителем;

- воздухозаборники с фильтрами;

- система топливоподачи с фильтрами тонкой очистки;

- система охлаждения с жидкостным радиатором и гидромуфтой привода вентилятора.

Дизель-генераторная установка тепловоза может быть использована как пере­движная электростанция мощностью 440 кВт с трёхфазным напряжением 380 В.

Электрическая передача мощности является передачей переменно-постоянного тока. Двухканальный регулятор тока РТ2-01 преобразует трёхфазное на­пряжение генератора в регулируемое напряжение постоянного тока для питания тяго­вых электродвигателей. При работе дизельгенератора трёхфазный ток напряжением 400 В подаётся на вход трёхфазного мостового выпрямителя. Выпрямленное напряже­ние 540 В подводится к обмоткам тяговых электродвигателей, включённым последова­тельно с транзисторами IGBT - модулей. В конструкцию модулей входят разрядные диоды, подключённые параллельно обмоткам ТЭД для защиты от бросков напряжения.

Управление электропередачей осуществляется микропроцессорной системой управления (МПСУ РТ), связанной с блоком управления тепловозом по CAN - интер­фейсу. Для исключения влияния электромагнитных помех в системе управления ис­пользуются волоконно-оптические линии связи. МПСУ осуществляет также управле­ние вентилятором воздушного принудительного охлаждения РТ.

Системы контроля и диагностики. Контроль и диагностика параметров теп­ловоза осуществляются автоматизированной системой АСК, дополнительно снабжён­ной собственной системой электропитания. АСК фиксирует параметры режима работы тепловоза и экономичности силовой установки, передаёт их по беспроводным каналам связи, сигнализирует машинисту о выходе контролируемых параметров за установлен­ные пределы. Информация отображается на дисплейном локомотивном модуле МДЛ-10, установленном на пульте управления.

Тормозная система тепловоза комплектуется модульным винтовым компрес­сорным агрегатом АКВ 1,7/1 ПУ2 с асинхронным приводом и циклонным фильтром очистки воздуха и стояночным тормозом. Управление работой тормоза осуществляет­ся системой управления тепловоза.

Вспомогательные системы тепловоза включают закрытую жидкостно-воздушную систему охлаждения дизеля с механическим приводом вентилятора, кало­рифер отопления кабины машиниста, центробежный вентилятор охлаждения ТЭД, электроподогреватели топливной системы и др.

Результаты испытаний головного образца тепловоза ТЭМ31. Наладочные и эксплуатационные испытания первого образца тепловоза ТЭМ31, проведенные в 2010 - 2011 г. г., подтвердили его соответствие всем основным требованиям техниче­ского задания на тепловоз. (Зафиксированные отклонения по коэффициенту теплопе­редачи ограждающих конструкций кабины (1,9 при норме 1,7) и уровню вибрации на одной из частот (25 Гц) устранены при дальнейшей работе).

Максимальная реализованная сила тяги составила 10500 кГ. Подтверждена возможность работы тепловоза с составами весом до 1 000 тонн.

Достигнута конструкционная скорость, равная 80 км/час.

Величина коэффициента полезного использования мощности дизеля на тягу при реализации полной мощности составляет 0,778.

Показатели расхода топлива соответствуют требованиям ТЗ и ТУ на дизельге-

нератор.

Теплотехнические испытания подтвердили расчёты системы охлаждения ди­зеля.

Производительность тормозного компрессора равна 1,8 м3/мин, алгоритм ра­боты компрессорного агрегата соответствует требованиям технического задания.

Нормируемые экологические показатели тепловоза опережают требования нормативных документов, введённых в действие с 2011 г.

Испытания главной рамы на прочность на стенде и при ходовых испытаниях тепловоза показали превышение фактических запасов прочности над допускаемыми значениями.

Динамические показатели тепловоза и показатели воздействия на путь суще­ственно ниже допускаемых значений.

Тепловоз и его оборудование соответствуют требованиям пожарной безопас­ности.

Технико-экономический расчёт, выполненный на основании полученных ре­зультатов, показал, что при использовании тепловоза ТЭМ31 вместо серийного тепло­воза ЧМЭ3 годовая экономия эксплуатационных расходов составит свыше 900 000 рублей.

Выводы

1. Разработана перспективная конструкция нового маневрового тепловоза. Испытания головного образца подтвердили высокую экономическую эффективность тепловоза при выполнении маневровых, вывозных, хозяйственных работ с составами весом до 1 000 тонн.

2. Предприятиям и организациям РФ и других стран СНГ рекомендуется рас­смотреть вопрос применения тепловозов типа ТЭМ 31 (и его возможных модифика­ций) для экономии транспортных расходов и улучшения условий труда локомотивных бригад.

JSC VNIKTI developed a new two-axle switch diesel locomotive ТЭМ 31 for light shunting and hauling operations. In its design some innovative and promising solutions are used. A brief description of the diesel locomotive, the analysis of its characteristics, test results and cost effi­ciency are presented in the article.

Key words: new two-axle switch diesel locomotive, design, test results, cost efficiency.

Сазонов И.В.- главный конструктор, ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна, Россия, E-mail: vnikti@kolomna.ru

Гусев В.Ю .-заведующий отделом, ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна, Россия, E-mail: vnikti@kolomna.ru

Фролов Г.В. - инженер-конструктор I категории, ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна, Россия, E-mail: vnikti@kolomna.ru

Рецензент: д.т.н., проф. Коссов В.С.

Вісник СНУ ім. В. Даля - № 4 (158) - Частина 1 - 2011

Страницы:
1 


Похожие статьи

И В Сазонов - Двухосный маневровый тепловоз