автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Эффективность применения накопителей энергии в силовых установках автономных локомотивов

На правах рукописи

ЛОСЕВ ЕВГЕНИИ ПЕТРОВИЧ РГБ ОД

2 8 МОП 2000

/

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ В СИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ АВТОНОМНЫХ ЛОКОМОТИВОВ

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2000

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель - доктор технических наук, заслуженный

деятель науки и техники РФ, профессор Исаев Игорь Петрович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Киселев Валентин Иванович - кандидат технических наук Корнев Александр Николаевич

Ведущее предприятие - Октлбрьская железная дорога, г. Санкт-

Петербург.

Защита диссертации состоится («2-У 2000 г. в часов на

заседании диссертационного совета Д 114.01.02 при Государственном унитарном предприятии Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта по адресу: 129851, г. Москва, 3-я Мытищинская ул., 10, в малом конференц-зале.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке института.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу диссертационного совета института.

Автореферат разослан « $ЪШ) г.

Ученый секретарь диссертационного/^^

совета, доктор технических наук/^Н/П. Т. Гребенюк

От-0кио ОП5Л-044Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях новых методов хозяйствования и перехода железнодорожного транспорта на рыночные отношения основной целью модернизации существующих и создания новых серий локомотивов является повышение их производительности и энергетической эффективности, способствующее сокращению расхода энергетических ресурсов на тягу поездов, повышению массы и скорости движения поездов и снижению себестоимости перевозок.

Общепризнанным способом экономии электроэнергии при эксплуатации электровозов является рекуперативное торможение. Диссертация посвящена проблеме повышения технико-экономических показателей автономной тяги путем применения бортовых накопителей энергии на локомотивах, что позволяет:

- полезно использовать энергию торможения поезда на спусках и для снижения скорости движения и, благодаря этому, существенно сократить расход топлива;

- стабилизировать режим работы тепловых двигателей, за счет чего увеличить их моторесурс, а также дополнительно снизить количество потребляемого ими топлива;

- сократить число переходных режимов тепловых двигателей и, как следствие, уменьшить их дымление и улучшить экологические качества тепловозов;

- увеличить силу тяги на трудных участках пути при практически неизменной мощности теплового двигателя, повышая тем самым в определенной мере массу и скорость движения поездов и позволяя более полно использовать сцепную массу тепловоза.

Учитывая непрерывный рост цен на дизельное топливо, исследование путей применения устройств аккумулирования и рекуперации энергии на автономных локомотивах является актуальной задачей.

Цель работы. Целью диссертационной работы является научно-обоснованный выбор типа, параметров и режимов работы устройств рекуперации и накопления энергии автономных локомотивов, в наибольшей степени удовлетворяющих требованиям тяги поездов.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- выполнен анализ массогабаритных характеристик силовых установок локомотивов с накопителями энергии;

- предложены конструктивные решения применения маховиковых аккумуляторов энергии на тепловозах с электрической и гидравлической передачами и газотурбовозах;

- получены интегральные функции распределения энергии, выделяемой в течение тормозного цикла, на основании чего определена требуемая энергоемкость накопителя;

- разработаны обобщенные модели продольных профилей пути с учетом статистических взаимосвязей между последовательно расположенными уклонами элементов, имеющих место на реальных участках железных дорог;

- разработана методика расчета тягово-энергетических показателей работы локомотивов в различных условиях эксплуатации;

- выполнена оценка энергетической и технико-экономической эффективности применения систем рекуперации при автономной тяге.

Методы исследования. Решение поставленных задач выполнено с использованием экспериментальных и теоретических методов исследования. Обобщен опыт отечественных и зарубежных железных дорог в области

создания тягового подвижного состава с накопителями энергии. По результатам тягово-энергетических испытаний с динамометрическими вагонами и анализа реальных профилей пути железных дорог получены данные об энергетической эффективности динамического торможения локомотивов и режимах их работы, на основании чего предложены научно-обоснованные параметры накопителей энергии. При этом широко использованы методы теории вероятностей и математической статистики: корреляционный, регрессионный и спектральный анализы, а также математическое моделирование с использованием ЭВМ.

Для оценки эффективности применения накопителей энергии на автономных локомотивах проведены тягово-энергетические расчеты с использованием методов теории случайных функций и приближенных методов исследования динамики нелинейных систем.

Научная новизна диссертации заключается в разработке методов выбора параметров и определения технико-энергетических показателей использования комбинированных силовых установок автономных локомотивов на основании вероятностной оценки профиля пути и режимов работы существующих и перспективных тепловозов и газотурбовозов. Для этого:

- по результатам обработки экспериментальных данных получены законы распределения механической работы электрического торможения пассажирских и грузовых поездов;

- определены корреляционные связи и установлены регрессионные зависимости между эксплуатационными факторами, влияющими на энергетические показатели движения поезда, и механической работой электрического торможения; полученные зависимости использованы при имитационном моделировании работы накопителя энергии в составе комбинированной силовой установки тепловоза 2М62;

- получены теоретически обоснованные законы распределения крутизны уклонов и разработаны стохастические модели продольного профиля железных дорог как случайной функции пути, представленной в виде неканонических спектральных разложений;

- применен частотный метод исследования нелинейных динамических систем для определения тягово-энергетических показателей движения поезда и режимов работы локомотива с использованием гармонической линеаризации тяговых и тормозных характеристик.

Практическая ценность и реализация работы. В работе обоснованы требуемые для реальных условий эксплуатации параметры комбинированных силовых установок автономных локомотивов, применение которых позволит экономить от 4 до 30 и более процентов топлива. Выполнены конструкторские проработки комбинированных силовых установок с накопителями энергии для автономных локомотивов.

Разработанная методика определения тягово-энергетических показателей движения поезда позволяет решать широкий круг транспортных энергетических задач, а в данной работе она использована для определения эффективности применения накопителей энергии в условиях автономной тяги.

Разработаны технические требования к рекуперативным силовым установкам дизельного и газотурбинного подвижного состава.

Апробация. Материалы настоящей работы были доложены на конференции молодых ученых и специалистов (МИИТ, 1987 г.); научно-технической конференции "Совершенствование форм управления режимом топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте в новых условиях хозяйствования" (1988 г.), проведенной ЦП ВНТО железнодорожного транспорта, ЦТ МПС и МИИТ; на II международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития

железнодорожного транспорта" (1996 г.); на Первом Международном Симпозиуме "Энергосбережение, качество электроэнергии,

электромагнитная совместимость на железнодорожном транспорте" (МИИТ -РАПС, 1997 г.); обсуждены и одобрены на заседаниях секции перспективных разработок и стандартизации НТС ВНИТИ (1989 г.), НТС отделения тепловозов и локомотивного хозяйства ВНИИЖТ (1990 г.) и кафедры «Электрическая тяга» МИИТ (1999 г.).

Публикации. По проблемам, рассматриваемым в диссертации, автором опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 143 наименований, в т.ч. 34 иностранных источников, и шести приложений. Она содержит 174 стр. текста, 40 рисунков и 16 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, указаны методы ее решения.

В первой главе рассмотрены основные направления развития систем накопления энергии и показаны перспективы их применения для целей тяги поездов. Выполнен анализ существующих технических достижений в области накопителей энергии и рассмотрены возможные решения проблемы их применения на тяговом подвижном составе. Приведены основные параметры используемых и проектируемых накопителей различных типов, важнейшим из которых является энергоемкость. Этот показатель, по зарубежным данным, составляет у инерционных накопителей от 3 - 4,6 кВтч для электросекций (США) до 22 кВтч для автомотрис (Италия, проект). Созданные и проектируемые накопители энергии, предназначенные для работы в системах тягового электроснабжения, обладают энергоемкостью от

300 кВтч (сверхпроводящие индуктивные накопители энергии, Германия) до 0,8 - 11,5 МВтч (свинцовые аккумуляторные батареи и стальные маховики, Германия, Канада).

Большое значение имеют массогабаритные показатели накопителей энергии, в первую очередь величины удельных энергоемкостей на единицу массы и объема. Чтобы обеспечить приемлемые значения осевых нагрузок и вписаться в существующие габариты подвижного состава, накопители энергии, предназначенные для тяговых средств железных дорог, должны иметь удельную массовую энергоемкость не ниже 25 кВтч/т и высокий к.п.д. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют никель-цинковые и серно-натриевые аккумуляторы, а также инерционные накопители энергии, созданные на базе маховиков из высокопрочной стали и композиционных материалов. Основными недостатками электрохимических накопителей являются ограниченная мощность и малый срок службы. Первый недостаток менее ярко выражен у перспективных серно-литиевых аккумуляторов. При условии повышения их срока службы они могут стать реальными претендентами на использование в качестве тяговых накопителей энергии.

Инерционные накопители с маховиками специальных конструкций, обладая соизмеримыми .с электрохимическими аккумуляторами значениями удельной энергоемкости, имеют значительно больший срок службы, в пределах 105 циклов. Мощность таких накопителей, ограниченная лишь мощностью приводных устройств и прочностью материала, из которого изготовлены маховики, значительно выше, чем у электрохимических аккумуляторов, и не является лимитирующим параметром.

Определенную перспективу в качестве тяговых имеют емкостные и индуктивные накопители энергии при условии повышения их энергетических показателей и снижения стоимости.

Проведенный массогабаритный анализ силовых установок автономных локомотивов показал, что существующие тепловозы имеют высокую плотность компоновки и у них практически достигнуты предельно допустимые значения осевых нагрузок. Поэтому, чтобы разместить на них накопитель энергии, требуется переход к тепловым двигателям повышенной удельной мощности. Среди дизелей лучшими массогабаритными показателями обладают дизели типа ДМ-21 (ЧН21/21). Значительно лучшие показатели имеют трехвальные газотурбинные двигатели (ГТД).

Выполненный расчет показал, что инерционный накопитель энергоемкостью 150 кВтч с маховиками, изготовленными из стали Н8К18М14 и состоящими из группы предварительно напряженных тонкостенных цилиндрических колец, имеет следующие параметры:

- диапазон рабочих частот вращения маховиков - 6 - 13 тыс. об/мин;

- масса - 5,5 т;

- наружный диаметр - 1,4 м;

- высота- 1,6 м.

На базе перечисленных типов тепловых двигателей и инерционного накопителя с маховиками рассмотренной конструкции, разработанной Г.Г. Поповым, предложено несколько вариантов принципиальных силовых схем комбинированных силовых установок:

- для тепловозов типа М62 с электрической передачей и инерционным накопителем, жестко связанным с валом тягового генератора, или с приводом маховиков от собственной электрической машины, являющейся двигатель-генератором;

- для тепловозов с гидравлической передачей типа ТГ16, ТГ21, ТГ22;

- для пассажирских газотурбовозов мощностью 4416 кВт с трехвальным ГТД и механической передачей.

В предложенных конструкциях силовых установок обеспечена согласованная работа теплового двигателя и накопителя энергии во всех режимах работы локомотива: заряд накопителя энергией теплового двигателя и (или) рекуперативного торможения, тяга с использованием либо теплового двигателя, либо накопителя, либо того и другого одновременно.

Вторая глава посвящена анализу энергетических показателей электрического торможения пассажирских и грузовых электровозов, а также степени загрузки силового оборудования тепловозов по материалам опытных поездок с динамометрическими вагонами. Всего выполнено пять серий опытных поездок, из которых в четырех исследована работа электровозов в режиме электрического торможения.

Приведены результаты статистической обработки опытных данных. Получены законы распределения механической работы электрического торможения пассажирских и грузовых поездов, совершаемой локомотивом за одно торможение. Установлено, что для пассажирского движения - это гамма-распределение, для грузового - показательное распределение.

Проанализированы режимы работы тепловозов 2М62 на конкретных направлениях, в реальных условиях эксплуатации средней полосы России и на высокогорных- участках Монголии. Несмотря на различие этих условий, распределения используемых позиций контроллера по времени незначительно отличаются друг от друга. Это позволило принять некоторое обобщенное распределение режимов работы этих тепловозов в грузовом движении, по которому сделана оценка степени использования их мощности. Среднеэксплуатационная мощность дизеля составила около 1180 кВт, или 80% номинального значения. Получено также распределение мощности для тепловоза 2М62 при следовании с пригородным поездом.

На основании статистической обработки данных опытных поездок установлены корреляционные связи между величиной механической работы

электрического торможения, отнесенной к ободу колеса, и эксплуатационными факторами - скоростью движения, массой поезда, крутизной уклона и длиной пути, проходимого в тормозном режиме. Получены уравнения множественной регрессии, устанавливающие количественные зависимости между величиной механической работы, производимой тормозной силой в течение одного торможения, и упомянутыми переменными. Выявлены факторы, оказывающие наиболее существенное влияние на энергию торможения в грузовом и пассажирском движении. Так, для пассажирского движения наибольшее влияние оказывает скорость движения поезда, тогда как в грузовом движении наиболее значимой является длина пути, проходимого с торможением.

По результатам экспериментального исследования энергетики электрического торможения поездов определен требуемый уровень энергоемкости накопителя для пассажирских и грузовых локомотивов. Рассматриваются два подхода к выбору необходимой энергоемкости, обеспечивающей наиболее полное использование энергетического потенциала силовой установки тепловоза. В данной работе, учитывая накладываемые ограничения на массу и объем накопителя, предложено выбирать его энергоемкость по величине механической работы торможения, а затем определять требуемую мощность дизеля, исходя из обеспечения необходимой мощности тяги на всем участке обращения. При гаком подходе энергоемкость накопителя выбиралась на основании полученных интегральных функций распределения механической работы электрического торможения поездов, представленных на рис. 1. Сделан вывод о целесообразности ограничения величины энергоемкости накопителя значениями 90 - 140 кВтч для пассажирских и 200 - 300 кВтч для грузовых локомотивов. При таких значениях энергоемкости обеспечивается степень приема тормозной энергии накопителем на уровне 0,94 - 1,0.

Рис. 1. Функция распределения механической работы электрического торможения поездов.

В третьей главе выполнен анализ продольного профиля пути железных дорог. Исследованы профили 205 участков 16 дорог России, Юго-Западной дороги Украины и Улан-Баторской дороги Монголии в каждом направлении. Общая длина участков составила более 33 тыс. км (в обоих направлениях 66,7 тыс. км). На основании анализа этих профилей получено аналитическое представление уклонов в форме разложений, удобной для практического использования в тягово-экергетических расчетах.

Рассмотрены существующие способы классификации продольного профиля пути, из которых наиболее распространенной является классификация ВНИИЖТ. Эта классификация, согласно которой все профили условно делятся на четыре типа, не учитывает длину и взаимное

расположение отдельных элементов профиля. Поэтому, в расчетах по типовым профилям не учитывается инерция поезда. В связи с этим Я.Б. Кудрявцев предложил рассматривать профиль как совокупность распределения уклонов и длин элементов относительно их общего количества, применив для их описания аппарат стационарных случайных функций. Им также предложена полумарковская модель профиля пути, учитывающая вероятность чередования последовательно расположенных элементов. Такой подход позволил моделировать любой реальный профиль пути численными методами Монте-Карло, а затем по полученному модельному профилю выполнять тяговые расчеты методом интегрирования уравнения движения поезда.

Автором диссертации предложено аналитическое представление продольного профиля пути как случайной функции вида:

со

1 = 1+ (Л)ехр(/Ах )с1Х, (1)

-СО

где г - математическое ожидание крутизны уклона;

С,(Д) - случайная функция параметра Я с равным нулю математическим ожиданием и некоррелированными значениями;

Использование такого представления позволяет установить влияние профиля пути как случайного воздействия на параметры движения поезда и прогнозировать режимы работы локомотива с заданными характеристиками, или определять требуемые характеристики локомотива для различных условий эксплуатации.

Выполненный статистический анализ существующих профилей пути показал, что на вероятность появления того или иного уклона влияют

топографические условия местности, подробно рассмотренные и описанные числовыми характеристиками М.М. Протодьяконовым. На основании этого установлены теоретические распределения уклонов профиля как функций топографических характеристик местности, по которой пролегает трасса железной дороги.

На основе полученных законов распределения разработаны стохастические модели реальных профилей пути, учитывающие взаимное расположение отдельных элементов и их вероятностные связи между собой. Получено два вида моделей: непараметрические и параметрические. Непараметрические модели основаны на спектральном представлении профиля пути (1). В работе представлены спектральные плотности различных типов профилей пути, разделенных на три группы - А, Б, В, различающиеся между собой частотным составом чередования отдельных элементов. Не параметрические модели использованы в дальнейшем для определения тягово-энергетических показателей движения поезда и эффективности применения автономных локомотивов с накопителями энергии. Непараметрические модели получены для наиболее часто встречающихся на полигоне дизельной тяги типов профиля с учетом спектрального состава и величины руководящего уклона. Такие же модели получены для обобщенных профилей важнейших направлений, расположенных в восьми регионах России.

Параметрические модели представляют собой случайные процессы типа авторегрессии (АР) - скользящего среднего (СС). В работе определены вид и параметры распределений некоррелированных случайных составляющих профиля, т.н. «белого шума», а также порядок и коэффициенты АР и СС. Этот вид представления профиля пути удобно использовать при имитационном моделировании случайного профиля методом Монте-Карло при традиционных методах тяговых расчетов, а также в случае

представления поезда как динамической системы, описываемой передаточными функциями.

Для использования непараметрических моделей в тягово-энергетических расчетах профиль пути удобно представить в форме неканонических спектральных разложений:

«(з^'о-кг^т/Ь + Т/собАТ), (2)

где ¡о - среднее значение уклонов, %а ;

а, - среднее квадратическое отклонение уклонов, %о;

Л - пространственная частота, рад/км, параметр спектральной плотности последовательности чередования элементов профиля;

V = ('-1оУсг<.

Полученное представление профиля позволяет выполнять расчет тягово-энергетических показателей движения поезда частотным методом, широко применяемым при анализе динамики линейных и нелинейных автоматических систем.

В четвертой главе разработана методика расчета скорости и тягово-энергетических показателей движения поезда с использованием непараметрических моделей профиля пути. Энергетические показатели тяги и динамического торможения локомотивов определяются при заданных вероятностных характеристиках профиля пути и известных распределениях поездных погонных нагрузок подвижного состава на конкретньгх направлениях железных дорог. Предлагаемый метод позволяет определять параметры движения поезда и энергетическую эффективность тягового подвижного состава, в том числе перспективного, при отсутствии конкретно заданных профилей в форме, регламентируемой Правилами тяговых расчетов.

В основу методики положена модель движения поезда как динамической системы, показанная на рис.2. При этом уравнение поезда представлено в виде:

(ТгО + 1)и = у-/, (3)

ГГ, Ут

где Т5 = ~ - постоянная времени поезда, ч;

О = — - оператор дифференцирования;

у„ - максимальная скорость следования полной тягой, км/ч;

и = у„ - V — отклонение фактической скорости от максимальной в режиме полной тяги, км/ч;

у = £/-/;,(>„), Е1/т;

£ = 9,81 м/с2;

г-уклон, %о;

^ - удельная ускоряющая сила, действующая на поезд, Н/т;

/ = /у- и--—иОи - существенно нелинейная составляющая удельной

ускоряющей силы, Н/т;

£= 12,24- ускорение поезда при действии силы, равной 1Н/т, км/ч2.

Поскольку отдельные реализации профиля представлены периодическими функциями вида (2), для анализа движения поезда использован частотный метод расчета, основанный на приближенном исследовании нелинейных динамических систем с применением гармонической линеаризации нелинейных характеристик локомотива и удельных ускоряющих сил. В результате определяются постоянная составляющая щ, = и0, а также амплитуды а и фазы у первой и высших гармоник скорости движения поезда по формулам:

Мч„)

У = 91-ЫУга)

1 и

Г Тзй + 1

Г(иРи)

Рис. 1. Структурная схема движения поезда как динамической системы

_1 + _

. Т^ + д'+Н,

у. =7г- агйап—---- ;

' \+q + Gl

Я_я

п2Т.2Я2 +1

=;г —агс1апиТ,Л ч-апЛап— + , п>2,

гп

где /о, £о, <7, Ни Сь г„, ,г„ — коэффициенты гармонической линеаризации

нелинейных характеристик;

Нелинейная составляющая удельной ускоряющей силы, действующей на поезд, представлена в виде суммы типовых нелинейностей: полиномиальных детекторов, характеристики с переменным коэффициентом усиления Р1 и характеристики типа одностороннего ограничения VI (рис. 3).

После того, как все составляющие скорости движения поезда определены, находим другие величины, входящие в уравнение движения

6?V

поезда, в частности ускорение поезда — = v— и силу, действующую на

Л

поезд, непосредственно по функциональным нелинейным зависимостям искомых величин от скорости движения поезда.

60

Скорость V, км/ч

1 - полиномиальная составляющая

2 - Р1

3 - Р2

Рис. 3. Нелинейные составляющие удельной ускоряющей силы

Далее определяется механическая работа тяги или торможения, а также реализованная мощность локомотива на конкретном отрезке пути.

По изложенной методике в качестве примера выполнен расчет скорости движения поезда и энергетических показателей тепловоза серии 2ТЭ116. Расчет проведен для участков северного региона России (Октябрьская и Северная ж.д.). Значения руководящих уклонов участков колебались в пределах от 7 до 17%о. Приняты следующие исходные данные, отражающие условия эксплуатации локомотивов на рассматриваемом полигоне:

максимально допустимая скорость 80 км/ч, состав на роликовых подшипниках, средняя масса одного погонного метра подвижного состава 4,6 т при среднем квадратическом отклонении 0,6 т и гауссовом распределении. Длина приемо-отправочных путей 850 м. Масса состава ограничивалась либо длиной станционных путей, либо мощностью локомотива.

В результате определены вероятностные характеристики массы составов, степени использования мощности тепловоза с учетом режимов холостого хода, а также расхода топлива.

Полученные данные были сопоставлены с результатами испытаний тепловозов серии 2ТЭ10Л на Северной дороге. Расчетные значения исследованных показателей практически укладываются в диапазон их изменения, определенный по результатам эксперимента.

Пятая глава посвящена технико-экономической оценке эффективности применения накопителей энергии на автономных локомотивах.

Разработаны математические модели комбинированных силовых установок для различных схем их реализации. В качестве исходной информации использовались:

- скорость движения поезда в функции пути, определенная аналитическим расчетом, и зависимости силы тяги и динамического торможения для конкретных локомотивов;

- режим ведения поезда, полученный по результатам опытных поездок с тепловозами.

Укрупненная схема математических моделей представлена на рис. 4. На ней показано шесть блоков.

В первом блоке рассчитывается тяговая мощность локомотива на ободе колеса по известным зависимостям скорости от пути и тяговой (тормозной) характеристике, либо по заданному режиму ведения поезда (позиции контроллера, положению тормозного крана машиниста).

Рис. 4. Структурная схема математической модели работы колгбнинрованной силовой установки

Второй блок служит для определения мощности теплового двигателя, где учитываются потери в силовой передаче и затраты мощности на вспомогательные нагрузки.

Блок определения требуемой мощности теплового двигателя используется при отсутствии жесткой связи между валами двигателя и маховиков. Так как он используется не всегда, то он обведен пунктирной линией. Если этот блок отсутствует, то сразу осуществляется переход к блоку определения состояния накопителя (степень заряда, энергия, частота вращения маховиков).

Блок сравнения служит для согласования энергетических параметров всех компонентов силовой установки локомотива. В этом блоке содержатся все ограничения на параметры тепловых двигателей и накопителя энергии. В зависимости от мощности на ободе колеса и своего состояния (степени заряженности) накопитель либо накапливает, либо отдает энергию.

Далее производится оптимизация режимов работы силовой установки тепловоза по минимуму расхода топлива, которая осуществляется в блоке выбора оптимальной мощности дизеля и режимов его работы. Этот блок связан с блоком определения расхода топлива, в котором использованы аналитические зависимости расхода топлива от мощности и частоты вращения вала теплового двигателя.

Использование моделей позволило оценить требуемые значения мощности теплового двигателя и энергоемкости накопителя и определить ожидаемую экономию топлива от использования рекуперативных силовых установок. Моделирование по данным аналитических расчетов, выполненных для участков различных регионов России и на некоторых типовых профилях, показало, что в зависимости от трудности профиля при максимально допустимой скорости движения грузовых поездов 80 км/ч экономия топлива может составлять в среднем 30 - 40%,. причем часть экономии достигается за счет применения дизелей типа ДМ-21. Удельный расход топлива этими дизелями, особенно в режимах частичной мощности, ниже, чем у дизелей типа Д49. При этом на большинстве участков тепловоз 2М62 с дизелями мощностью 1765 кВт и энергоемкостью накопителя 150 кВтч на секцию может освоить те же массы составов и с теми же скоростями, что и более мощный тепловоз 2ТЭ116 без накопителя.

В результате имитационного моделирования, выполненного с учетом фактических режимов эксплуатации тепловозов 2М62 на участках Московской и Улан-Баторской дорог и действующих ограничений скорости движения, установлено, что применение накопителей с теми же параметрами при сохранении существующего дизеля 14Д40 обеспечивает экономию топлива в пределах 4 - 37% в грузовом и 31 - 35% пригородном движении.

Оценка экономического эффекта модернизации тепловозов типа М62 путем их оборудования инерционными накопителями энергии выполнена с

использованием укрупненных показателей, применяемых для расчета эффективности капитальных вложений и новой техники на железнодорожном транспорте.

При расчете экономического эффекта принята ориентировочная стоимость инерционных накопителей энергии, разрабатываемых НИИЭФА им. Д. В. Ефремова для систем тягового электроснабжения. Также приняты цены на тепловозы, топливо и электроэнергию, а также расчетная стоимость поездо-часа в I кв. 2000 г. и выполненный грузооборот железными дорогами России за 1999 г.

Стоимость накопителя энергии оценивается в 50000 у.е. Дополнительные капиталовложения в локомотивный парк при

выполняемой работе 5,4.10й приведенных ткм брутто составят 1,9Л О8 условных денежных единиц (у.е.). Стоимость топлива, сэкономленного за год, составляет 2,7.107 у.е. Тогда срок окупаемости составит 7,2 лет, т.е. меньше нормативного, равного 8-10 лет. Значит, оборудование тепловозов инерционными накопителями энергии экономически оправдано.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Выполненный анализ технико-энергетических и массогабаритных показателей существующих типов накопителей энергии показал, что для железнодорожных средств тяги лучшими характеристиками обладают инерционные накопители энергии, которыми из числа магистральных локомотивов в первую очередь целесообразно оборудовать локомотив средней мощности с осевой нагрузкой до 200 кН.

2. Предложен инерционный накопитель, обладающий приемлемыми значениями удельной массовой и объемной энергоемкости. Развиваемая им мощность ограничивается лишь характеристиками электрической передачи

тепловоза и предельным крутящим моментом, который выдерживает сам маховик.

3. Для обеспечения эффективного использования тепловоза мощностью около 1500 кВт инерционный накопитель должен иметь энергоемкость 150 кВтч на секцию. Масса такого накопителя составляет 5,5 т, при этом осевая нагрузка тепловоза не выходит за пределы допустимых норм. Объем накопителя составляет 1,7 м3.

4. Для размещения такого накопителя в машинном отделении тепловоза предложено использовать тепловые двигатели, имеющие высокую удельную мощность - дизели типа ДМ-21 или трехвальные газотурбинные двигатели..

5. Приведены конструктивные решения рекуперативных силовых установок тепловозов, в которых обеспечены: согласованная работа всех основных узлов и систем локомотива, заданный режим движения поезда, регулирование мощности тяги и торможения, энергетический баланс и требуемая скоростная характеристика накопителя энергии.

6. По результатам экспериментальных исследований энергетики электрического торможения грузовых и пассажирских поездов установлены корреляционные связи между механической работой электрического торможения, профилем пути и режимом торможения. Эти связи выражены математически с помощью уравнений множественной регрессии.

7. Впервые получено обобщенное аналитическое представление любого реального профиля пути в виде законов распределения и спектральных разложений его уклонов как случайных последовательностей элементов. В результате разработана математическая модель профиля пути как случайного возмущения, действующего на поезд.

8. На основе теории случайных функций и статистической динамики нелинейных систем разработана математическая модель движения поезда с

учетом стохастической природы эксплуатационных факторов, влияющих на условия работы локомотива.

9. Использование модели профиля пути позволило определить вероятностные характеристики режимов работы локомотива и движения поезда, в результате чего определены требуемые значения важнейших параметров комбинированных силовых установок автономных локомотивов и выбран тип накопителя энергии.

10. Выполненные исследования показали, что в зависимости от условий и режима движения поезда применение накопителя энергии обеспечивает в грузовом движении экономию топлива от 4 до 30 и более процентов.

11. Оценка технико-экономической эффективности использования накопителей энергии на дизельном подвижном составе показала, что внедрение аккумулирующих систем экономически оправдано. При существующих ценах на топливо и предполагаемой стоимости инерционных накопителей энергии срок окупаемости их внедрения составляет 7,2 лет.

12. По результатам выполненных исследований и конструкторских проработок разработаны технические требования на рекуперативную силовую установку тепловоза.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лосев Е.П. Импульсное регулирование электродинамического тормоза.// Совершенствование электрооборудования электрического подвижного состава. Межвузовский сборник научных трудов. М., МИИТ, 1989, вып. 833, с. 71 - 76.

2. Лосев Е.П. Методика выбора тягово-энергетических параметров электрических передач перспективных тепловозов.// Докл. на II международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта». М., 1996, т I, с. 148.

3. Лосев Е.П. Применение вероятностных методов для определения энергетической эффективности тяговых средств./ Сб. Энергосбережение, качество электроэнергии, электромагнитная совместимость на железнодорожном транспорте. М., МИИТ, 1997, с. 99 -101.

4. Лосев Е.П. Применение инерционных двигателей для тяги поездов. Вестник машиностроения, 1989, №3, с. 34 - 37.

5. Лосев Е.П. Рекуперативно - реостатное торможение пассажирских тепловозов с использованием автономных приемников энергии. - Вестник ВНИИЖТ, 1989, №5, с. 53 - 55.

Введение.

1. Энергетические и массогабаритные показатели рекуперативных силовых установок локомотивов

1.1. Развитие систем накопления энергии применительно к требованиям тяги поездов

1.2. Структурный анализ комбинированных источников энергии автономных локомотивов.

1.3. Принципиальные силовые схемы автономных локомотивов с накопителями, энергии.

2. Экспериментальные оценки требуемых энергетических параметров теплового двигателя и накопителя энергии

2.1. Цель, условия и методика выполнения испытаний

2.2. Результаты статистической обработки опытных данных

2.3. Статистический анализ режимов электрического торможения по результатам испытаний локомотивов

2.4. Определение требуемых параметров комбинированных силовых установок по экспериментальным данным

3. Анализ продольного профиля пути железных дорог как случайного возмущения при движении поезда

3.1. Существующие методы оценки и классификация продольного профиля пути.

3.2. Статистические законы распределения элементов продольного профиля пути.

3.3. Стохастические модели реальных профилей участков

3.4. Аналитическое представление продольного профиля пути для использования в тягово-энергетических расчетах

4. Определение энергетических показателей режимов движения поезда.

4.1. Методика определения энергетических показателей тяги и динамического торможения локомотивов.

4.2. Аппроксимация и гармоническая линеаризация тяговых и тормозных характеристик локомотива.

4.3. Результаты аналитического расчета параметров движения поезда и режимов работы тепловоза.

5. Эффективность применения комбинированных силовых установок при автономной тяге.

5.1. Математетические модели рекуперативных силовых установок автономных локомотивов.

5.2. Энергетическая эффективность силовых установок с накопителями энергии.

5.3. Технико-экономическая эффективность автономных локомотивов с накопителями энергии.

Выводы и результаты.

В условиях новых методов хозяйствования и перехода железнодорожного транспорта на рыночные отношения наряду с производительным использованием локомотивов первостепенное значение приобретает экономия энергетических ресурсов, расходуемых на тягу поездов. В настоящее время на сети железных дорог эксплуатируется значительное число локомотивов, выработавших свой ресурс. Среди комплекса мероприятий, направленных на поддержание такого локомотивного парка в работоспособном и надежном состоянии, для обоснованного сокращения расхода энергоресурсов целесообразно выделить организационно - технологические и конструктивные мероприятия. К первым следует отнести совершенствование системы ремонта локомотивов, их технического обслуживания, организацию движения и выбор рациональных режимов вождения поездов. Под конструктивными мероприятиями понимается модернизация существующих и создание новых, более экономичных локомотивов.

В сложившихся условиях, когда поставки нового подвижного состава связаны со значительными материальными затратами, особое значение приобретает совершенствование эксплуатируемых локомотивов и, в первую очередь, их силовых установок.

Основной целью модернизации существующих и создания новых серий локомотивов является повышение их производительности и энергетической эффективности, способствующее сокращению расхода энергетических ресурсов на тягу поездов. Министерством Путей Сообщения устанавливаются параметры расчетного режима локомотива - скорость и сила тяги, на основании которых выбирают параметры их силового оборудования.

При этом, однако, остается нерешенным вопрос о том, каков должен быть целесообразный уровень мощности локомотивов, эксплуатация которых даст наибольший экономический эффект в конкретных условиях, какие требования должны быть предъявлены к параметрам перспективных локомотивов. Это означает, по существу, решение проблемы массы и скорости движения поездов, так как только на этой основе может быть найдена действительно необходимая мощность локомотива, требуемая в эксплуатации.

От массы поезда и скорости движения зависят такие важнейшие показатели как производительность локомотива и себестоимость перевозок. При этом нужно учесть, что в реальных условиях масса поезда часто ограничена существующей длиной станционных путей, а скорости движения состоянием верхнего строения пути, конструктивными особенностями подвижного состава и условиями пропуска поездопотоков. Тогда становится ясно, что, именно в силу этих ограничений, мощность современных средств тяги далеко не всегда используется полностью, что приводит к неоправданным и существенным потерям энергетических ресурсов.

Практика работы железных дорог показывает, что на подавляющем большинстве участков железных дорог масса полносоставных грузовых поездов меняется в широких пределах, и лишь часть поездов имеет массу, соответствующую расчетной по силе тяги локомотива. Поэтому эффективность использования локомотива в различных условиях при одних и тех же нормативных величинах скорости и силы тяги будет различной.

С учетом вышеизложенного экономически обоснованные параметры локомотивов следует выбирать только на основании предполагаемых режимов их работы, зависящих от профиля пути конкретного участка как сочетания отдельных реальных элементов, массы составов и структуры грузопотоков. При этом следует учесть большую долю времени работы силовых установок автономных локомотивов без нагрузки. В связи с этим регулирование их режимов целесообразно осуществлять как путем изменения величины мощности и применением оптимальных в данных условиях эксплуатации частичных характеристик, так и используя эффективные методы накопления и использования кинетической энергии поезда, в том числе при движении по спускам различной крутизны.

Новые возможности для этого открывает применение комбинированных установок, в состав которых входят накопители электрической и механической энергии.

Применение накопителей энергии позволяет значительно повысить энергетическую эффективность в первую очередь автономной тяги. Тип и параметры накопителя должны обосновываться, исходя из предварительного определения соотношения мощности теплового двигателя и тяговой мощности тепловоза.

В свою очередь, выбранные характеристики накопителя энергии определяют тип и параметры тяговой передачи, обеспечивающей согласованную работу всех звеньев силовой цепи локомотива.

Бортовые системы аккумулирования энергии позволяют рационально распределять мощность теплового двигателя на тягу и служебные нужды в соответствии с условиями движения поезда и при наличии соответствующего силового оборудования осуществлять рекуперативное торможение, обеспечивая более точное по сравнению с пневматическим торможением регулирование скорости движения в пределах заданного диапазона. При увеличении мощности, реализуемой на тягу, повышается скорость движения на руководящем подъеме. Применение указанных систем дает возможность, таким образом, повысить энергетическую эффективность и производительность локомотивов.

Как показывает опыт работы электрифицированных дорог, рекуперативное торможение, применяемое на электроподвижном составе, позволяет экономить в среднем 10-15%, а на горных участках - до 25 и более процентов электроэнергии, потребляемой на тягу [108].

Исследования, выполненные сотрудниками ВНИИЖТ, показали, что при дизельной тяге рекуперация позволит снизить расход топлива на 18-23% [78], а с учетом стабилизации режима работы теплового двигателя - до 30% [12].

Вопросы рекуперации энергии при автономной тяге рассматривались специалистами и ранее, даже во времена относительно невысокого потребления различных видов энергии. Однако до недавнего времени практическое решение этого вопроса было сопряжено с рядом технических трудностей, состоящих главным образом в отсутствии материалов и технологий для создания эффективных преобразователей и накопителей энергии повышенной мощности и энергоемкости, обладающих к тому же достаточно высоким к.п.д. и надежностью.

С другой стороны, применение подобных систем часто оказывалось экономически нецелесообразным из-за их высокой стоимости, в связи с чем затраты на внедрение этих систем перекрывали ожидаемую экономию топлива от их использования.

Поэтому все известные исследования, проведенные в этой области, как у нас в стране, так и за рубежом, до последнего времени носили в основном постановочный характер, что признавали и сами авторы этих работ. Их работы не могли претендовать на законченное решение данной проблемы, хотя и выходили за рамки чисто теоретических исследований и экспериментов в лабораторных условиях. Известны примеры создания опытных типов подвижного состава, использующего аккумуляторную тягу [62, 63, 64, 81, 86, 95, 107, 109, 136, 141]. На таком подвижном составе применены как свинцовые, так и железо-никелевые батареи, а также стальные маховики и даже гидрогазовые аккумуляторы.

Вместе с тем последние достижения науки и техники позволяют по-новому взглянуть на рассматриваемую проблему. Среди научных работ, проводимых в данной области, следует отметить исследования ученых ВНИИЖТ, МИИТ, РИИЖТ, ВНИТИ, МЭИ [11, 12, 13, 15, 16], а также труды зарубежных авторов [52, 53, 110, 142]. Эти работы посвящены применению новых типов электрохимических систем, инерционных и криогенных индуктивных накопителей энергии для тяги поездов.

Применение накопителей энергии, способных воспринимать резко переменные внешние нагрузки при одновременной стабилизации режима работы теплового двигателя, позволяет повысить его надежность и снизить дымление, что способствует улучшению экологии окружающей среды. К тому же мощность накопителей, в отличие от тепловых двигателей, не зависит от атмосферных условий.

Учитывая немалые затраты, требуемые при разработке и создании систем аккумулирования и рекуперации энергии, начинать практические работы по их внедрению на магистральных локомотивах следует после всестороннего анализа возможных выгод от их применения в соотношении с дополнительными расходами по оборудованию ими подвижного состава.

Поэтому целью предлагаемой работы является научно -обоснованный выбор параметров и режимов работы устройств рекуперации и накопления энергии автономных локомотивов, в наибольшей степени удовлетворяющих условиям тяги поездов.

Для этого широко использованы экспериментальные и теоретико-вероятностные методы определения эксплуатационных показателей автономной тяги, являющихся в реальных условиях эксплуатации экономически наиболее эффективными. Эти показатели включают характеристики накопителей энергии, в первую очередь их энергоемкость, а также требуемую мощность теплового двигателя.

Методы теории вероятностей позволили отказаться от многих условностей действительного профиля. Произвольный профиль участка аналитически представлен в виде распределения и корреляционных связей случайных последовательностей его элементов с учетом крутизны уклонов и их протяженности. Используя затем специальные методы нелинейной теории случайных функций, получено наглядное представление о степени использования мощности и экономичности локомотива не только на руководящем подъеме, но и на каждом из элементов действительного профиля с учетом ограничений скорости движения, также носящих стохастический характер.

В связи с поставленной целью данная работа содержит решение следующих вопросов, актуальных для тяги поездов: выполнен анализ массогабаритных характеристик силовых установок локомотивов с накопителями энергии; предложены конструктивные решения применения маховиковых аккумуляторов энергии на тепловозах с электрической и гидравлической передачами, а также на газотурбовозах (глава I); определены корреляционные связи и установлены регрессионные зависимости между эксплуатационными факторами, характеризующими энергетические показатели движения поезда, и механической работой электрического торможения (глава II); разработаны обобщенные модели продольных профилей пути с учетом статистических взаимосвязей между последовательно расположенными уклонами элементов, имеющих место на реальных участках железных дорог (глава III); разработана методика расчета тягово-энергетических показателей автономных локомотивов в различных условиях эксплуатации (глава IV); выполнена оценка энергетической и технико-экономической эффективности применения систем рекуперации при автономной тяге (глава V).

Материалы настоящей работы были доложены на конференции молодых ученых и специалистов (МИИТ, 1987 г.); научно-технической конференции "Совершенствование форм управления режимом топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте в новых условиях хозяйствования" (1988 г.), проведенной ЦП ВНТО железнодорожного транспорта, ЦТ МПС и МИИТ; на II международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" (1996 г.); на Первом Международном Симпозиуме "Энергосбережение, качество электроэнергии, электромагнитная совместимость на железнодорожном транспорте" (МИИТ - РАПС, 1997 г.); обсуждены и одобрены на заседаниях секции перспективных разработок и стандартизации НТС ВНИТИ (1989 г.), НТС отделения тепловозов и локомотивного хозяйства ВНИИЖТ (1990 г.) и кафедры «Электрическая тяга» МИИТ (1999 г.); опубликованы в работах [71, 72, 73, 74, 75].

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Выполненный анализ технико-энергетических и массогабаритных показателей существующих типов накопителей энергии показал, что для железнодорожных средств тяги лучшими характеристиками обладают инерционные накопители энергии, которыми из числа магистральных локомотивов в первую очередь целесообразно оборудовать локомотив средней мощности с осевой нагрузкой до 200 кН .

2. Предложен инерционный накопитель, обладающий приемлемыми значениями удельной массовой и объемной энергоемкости. Развиваемая им мощность ограничивается лишь характеристиками электрической передачи тепловоза и предельным крутящим моментом, который выдерживает сам маховик.

3. Для обеспечения эффективного использования тепловоза мощностью около 1500 кВт инерционный накопитель должен иметь энергоемкость 150 кВтч на секцию. Масса такого накопителя составляет 5,5 т, при этом осевая нагрузка тепловоза не выходит за пределы допустимых норм. Объем накопителя составляет 1,7 м .

4. Для размещения такого накопителя в машинном отделении тепловоза предложено использовать тепловые двигатели, имеющие высокую удельную мощность - дизели типа ДМ-21 или трехвальные газотурбинные двигатели.

5. Приведены конструктивные решения рекуперативных силовых установок тепловозов, в которых обеспечены: согласованная работа всех основных узлов и систем локомотива, заданный режим движения поезда, регулирование мощности тяги и торможения, энергетический баланс и требуемая скоростная характеристика накопителя энергии.

6. По результатам экспериментальных исследований энергетики электрического торможения грузовых и пассажирских поездов установлены корреляционные связи между механической работой электрического торможения, профилем пути и режимом торможения. Эти связи выражены математически с помощью уравнений множественной регрессии.

7. Впервые получено обобщенное аналитическое представление любого реального профиля пути в виде законов распределения и спектральных разложений его уклонов как случайных последовательностей элементов. В результате разработана математическая модель профиля пути как случайного возмущения, действующего на поезд.

8. На основе теории случайных функций и статистической динамики нелинейных систем разработана математическая модель движения поезда с учетом стохастической природы эксплуатационных факторов, влияющих на условия работы локомотива.

9. Использование модели профиля пути позволило определить вероятностные характеристики режимов работы локомотива и движения поезда, в результате чего определены требуемые значения важнейших параметров комбинированных силовых установок автономных локомотивов и выбран тип накопителя энергии.

10. Выполненные исследования показали, что в зависимости от условий и режима движения поезда применение накопителя энергии

1. Автобусы с регенеративной системой торможения. Scott D. Jack Yamaguchi. Fuel-Saving hydrobus at advanced development Stage. -Automotive Engineer, 1981, 89, №8, p. 84 - 85.

2. Апанович Н.Г. и др. Конструкция, расчет и проектирование тепловозов. М., «Машиностроение», 1969, 388 с.

3. Бабаев О.М., Игнатов JI.H., Кисточкин Е.С. и др. Объемные гидромеханические передачи: расчет и проектирование. Л., «Машиностроение». Ленингр. отд-е, 1987, 256 с.

4. Бабичков A.M., Гурский П.А., Новиков А.П. Тяга поездов и тяговые расчеты. М., «Транспорт», 1971, 280 с.

5. Бабичков A.M., Егорченко В.Ф. Тяга поездов и применение специализированных электронных вычислительных машин для тяговых расчетов. М., Трансжелдориздат, 1962, 264 с.

6. Баранов A.M., Козлов В.Е., Фельдман Э.Д. Развитие пропускной и провозной способности однопутных линий. Труды ВНИИЖТ, М., «Транспорт», 1964, вып. 280, 196 с.

7. Бартош Е.Т. Газовая турбина на железнодорожном транспорте. М., «Транспорт», 1972, 144 с.

8. Бартош Е.Т. Газотурбовозы и турбопоезда. М., «Транспорт», 1978, 311 с.

9. Белоусов М.П., Ковалевский Е.С., Петров А.П., Листвин А.Г. Совместная работа дизеля и трансмиссии большегрузного самосвала типа БелАЗ-549. Двигателестроение, 1987, №11, с. 29 - 32.

10. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление: в 2 кн. / Пер с англ. М., «Мир», вып. 1 1974, 408,1. е., вып. 2 - 1974, 200,[2] с.

11. Болдов H.A. Теория оптимальных параметров автономной электрической тяги: Дисс. . докт. техн. наук. М., 1964, 371 с.

12. Болдов H.A., Буравлев В.В. Перспективы повышения производительности и экономичности маневровых тепловозов на основе применения электромеханических аккумуляторов.// Проблемы развития тепловозостроения. Труды ВНИТИ, Коломна, 1983, вып. 57, с. 93 94.

13. Болдов H.A., Степанов А.Д. Теплоэлектрический подвижной состав. М., «Транспорт», 1968, 360 с.

14. Болонкин В.Е., Чинаев П.И. Анализ и синтез систем автоматического управления на ЭВМ. Алгоритмы и программы: Справочник. М., «Радио и связь», 1991, 256 с.

15. Бородачев H.A. Основные вопросы теории точности производства. М.-Л., Изд-во АН СССР, 1950, 416 с.

16. Бородулин И.П. и др. Тепловозы./ Под ред. Н.И.Панова. М., «Машиностроение», 1976, 544 с.

17. Буянов А.Б., Жуков П.Л., Королев В.А., Киселев И.Г. Способ торможения газотурбинного локомотива с электрической передачей. А. с. 1044488 СССР. Бюл. изобретений, 1983, № 36.

18. Буянов А.Б., Соловьев Б.А. Способ торможения газотурбинного локомотива с электрической передачей. А. с. 872330 СССР. Бюл. изобретений, 1981, № 38.

19. Бхатт Д.П. Исследование электропередачи маневровых тепловозов с рекуперативным торможением: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1981, 183 с.

20. Васильев В.В., Протасов В.Д., Болотин В.В. и др. Композиционные материалы: Справочник./ Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. М., «Машиностроение», 1990, 512 с.

21. Васильев Ю.А., Липчук В.А. Повышение топливной экономичности дизелей семейства ЧН21/21 (ДМ-21). Двигателестроение, 1989, №12, с. 44 46.

22. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М., «Наука», 1969, 576с.

23. Верхогляд В.Е., Вилькевич Б.И., Марченко B.C. Электрооборудование тепловозов: Справочник./ Под ред. B.C. Марченко. М., «Транспорт», 1981, 287 с.

24. Володин А.И., Фофанов Г.А. Топливная экономичность силовых установок тепловозов. М., «Транспорт», 1979, 126 с.

25. Вольф A.M., Мезенцев М.А., Левитский В.М. О специфике классификации продольного профиля пути электрифицированных железных дорог при оценке загрузки локомотивов./Труды Уральск. Отд. ВНИИЖТ, Свердловск, 1965, вып. 11, с. 125 137.

26. Вопросы создания мощных газотурбинных локомотивов. -Труды ВНИИЖТ, М., «Транспорт», 1966, вып. 324, 121 с.

27. Воронков Л.А. и др. Отечественные газотурбовозы. М., «Машиностроение», 1971,312 с.

28. Выравнивание нагрузки тяговых подстанций с помощью аккумуляторов энергии. Железные дороги мира, 1997, №1, с. 43 - 50.

29. Гаврилюк В.И., Плахотник В.Н. Перспективы применения источников тока высокой энергоемкости на железнодорожном транспорте.// Повышение эффективности устройств электрического транспорта. Днепропетровск, 1989, с. 88-91.

30. Газотурбовозы облегченной конструкции для вождения высокоскоростных пассажирских поездов на ж.д. США. Raylway Gazette International, 1998, №11, p. 750.

31. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Скворцова А.И. Тяговые расчеты: Справочник./ Под ред. П.Т. Гребенюка. М., «Транспорт»,1987, 272 с.

32. Григоренко В.Г. Исследование основных параметров дизель-гидравлических установок тепловозов в эксплуатационных условиях о. Сахалин: Дисс. канд. техн. наук. М., 1972, 192 с.

33. Гутер P.C., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М., «Наука», 1970, 432 с.

34. Дашцэвэг Д., Сурэнхорлоо Ч. Резервы повышения весовых норм грузовых поездов на МТЗ. Бюллетень ОСЖД, 1988, № 5, с. 3 6.

35. Деев В.В., Ильин Г.А., Афонин Г.С. Тяга поездов. М., «Транспорт», 1987, 264 с.

36. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения: в 2 кн. / Пер с англ. М., «Мир», т. 1 1971, 317,1. е., т. 2 - 1972, 288,[2] с.

37. Джента Дж. Накопление кинетической энергии. Теория и практика современных маховичных систем./ Пер. с англ. М., «Мир»,1988, 430 с.

38. Дрейпер H., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: в 2 кн. / Пер с англ. М., «Финансы и статистика», кн. 1 1986, 365,1. е., кн.2 - 1987, 349,[2] с.

39. Жигжидийн, Нямаа. Пути экономии топлива на тепловозах в условиях МНР: Дисс. канд. техн. наук. Л., 1987, 192 с.

40. Засорин С.Н., Мицкевич В.А., Кучма К.Г. Электронная и преобразовательная техника. М., «Транспорт», 1981, 319 с.

41. Захарченко Д.Д. и др. Тяговые электрические машины и трансформаторы./ Под ред. Д.Д. Захарченко. М., «Транспорт», 1979, 303 с.

42. Иванов В.Н., Иванов В.В., Панов Н.И., Третьяков А.П. Конструкция и динамика тепловозов. М., «Транспорт», 1968, 288 с.

43. Иванов И.С. Автономные моторные вагоны. М., Транспечать, 1928, 128 с.

44. Иоффе А.Б. Тяговые электрические машины (теория, конструкция, проектирование). М.-Л.,«Энергия», 1965, 232 с.

45. Исаев И.П. Маховоз системы Шуберского. Железнодорожный транспорт, 1952, №2, с. 87 88.

46. Исаев И.П. Проблемы повышения надежности технических устройств железнодорожного транспорта. М., «Транспорт», 1968, 160 с.

47. Исаев И.П. Случайные факторы и коэффициент сцепления. М., «Транспорт», 1970, 184 с.

48. Исаев И.П., Матвеевичев А.П., Козлов Л.Г. Ускоренные испытания и прогнозирование надежности электрооборудования локомотивов. М., «Транспорт», 1984, 248 с.

49. Использование маховика на дизельном подвижном составе для накопления энергии. Glasers Annalen, 1996, №7, s. 302.

50. Казаков И.Е., Доступов Б.Г. Статистическая динамика нелинейных автоматических систем. М., Физматгиз, 1962, 332 с.

51. Казанский H.H., Варламов B.C., Ганкин М.Х. и др. География путей сообщения./ Под ред. H.H. Казанского. М., «Транспорт», 1980, 224 с.

52. Карлаш И.В., Носков В.Н. Проблемы накопления энергии в системах тягового электроснабжения.// Усиление систем электроснабжения электрифицированных железных дорог. Ростов н/Д, 1989, с. 18-21.

53. Кендалл М., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. /Пер. с англ. М., «Наука», 1976, 736 с.

54. Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. /Пер. с англ. М., «Наука», 1973, 900 с.

55. Кендалл М., Стьюарт А. Теория распределений. /Пер. с англ. М., «Наука», 1966, 588 с.

56. Концепция перспективного тягового привода. Железные дороги мира, 1999, №6, с. 35 - 38.

57. Корнев А.Н. Системы электростартерного пуска энергетических установок тепловозов с импульсными конденсаторамисверхвысокой энергоемкости: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1995, 220 с.

58. Кочнев Ф.П. Организация перевозок пригородных пассажиров автомотрисами. М., Трансжелдориздат, 1962, 156 с.

59. Краснобаев Н.И. Некоторые вопросы электрического транспорта комбинированного питания. Известия АН СССР, «Энергетика и транспорт», 1973, №6, с. 137 143.

60. Краснобаев Н.И., Барский М.Р., Шредер И.Б., Ванаг Я.А. Контактно-аккумуляторная тяга на железнодорожном транспорте. М., «Транспорт», 1977, 279 с.

61. Краснобаев Н.И., Макаренко И.Т. О применении дизельных поездов и автомотрис в местном и пригородном сообщении. Железнодорожный транспорт, 1957, №7, с. 17 - 20.

62. Кудрявцев Я.Б. Обобщенные тяговые расчеты (вероятностный подход). Вестник ВНИИЖТ, 1978, № 6, с. 22 - 25.

63. Кудрявцев Я.Б., Болтянский В.З. Имитационное и аналитическое моделирование эксплуатационных и тягово-экономических показателей движения поездов. Вестник ВНИИЖТ, 1981, №8, с. 17-21.

64. Кудрявцев Я.Б., Болтянский В.З. Обобщенная модель железнодорожного профиля для вероятностных тяговых расчетов. -Вестник ВНИИЖТ, 1986, № 1, с. 28 32.

65. Кузьменко В.И. Исследование энергетических показателей тепловозов с гидропередачей при эксплуатации в горных районах: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1976, 124 с.

66. Лашманов В.В, Липчук В.А. Испытание дизелей 6ЧН21/21 и 8ЧН21/21. Двигателестроение, 1987, №11, с. 12.

67. Лосев Е.П. Импульсное регулирование электродинамического тормоза.// Совершенствованиеэлектрооборудования электрического подвижного состава. Межвузовский сборник научных трудов. М., МИИТ, 1989, вып. 833, с. 71-76.

68. Лосев Е.П. Методика выбора тягово-энергетических параметров электрических передач перспективных тепловозов.// Докл. на II международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта». М., 1996, т. I , с.148.

69. Лосев Е.П. Применение вероятностных методов для определения энергетической эффективности тяговых средств./ Сб. Энергосбережение, качество электроэнергии, электромагнитная совместимость на железнодорожном транспорте. М., МИИТ, 1997, с. 99-101.

70. Лосев Е.П. Применение инерционных двигателей для тяги поездов. Вестник машиностроения, 1989, №3, с. 34 - 37.

71. Лосев Е.П. Рекуперативно реостатное торможение пассажирских тепловозов с использованием автономных приемников энергии. - Вестник ВНИИЖТ, 1989, №5, с. 53 - 55.

72. Луков Н.М. Основы автоматики и автоматизации тепловозов. М., «Транспорт», 1989, 296 с.

73. Луков Н.М., Стрекопытов В.В., Рудая К.И. Передачи мощности тепловозов./ Под ред Н.М.Лукова М., «Транспорт», 1987, 279 с.

74. Материалы фирмы «Varia», ФРГ, 1974.

75. Моисеев Г.А. Секционная мощность тепловозов и проблемы надежности. М., «Транспорт», 1978, 112 с.

76. Моравский A.B. Аккумулирование тепловой и механической энергии в тепловых двигателях. М., ВНИИПИ, 1988, 52 с.

77. Моторный вагон с устройством для аккумулирования энергии. Weinstein С.Н. R-32 energy storage propulsion system. IEEE IAS Annu. Meet., 1975. Pap. 10th Annu. Meet., Hyatt Ragency Atlanta, 1975. New York, N.Y., 1975, p. 238 - 246.

78. Мудров A.E. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск, МП «РАСКО», 1991, 272 с.

79. Навроцкий K.JI. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов. М., «Машиностроение», 1991, 384 с.

80. Нестеров Э.И. Тяговые характеристики двухвального газотурбинного двигателя с поворотными лопатками. Труды ВНИТИ, вып. 32, Коломна, 1968, с. 42 56.

81. Никулин М.А., Щегалов И.Л. Оптимизация систем регулирования и управления тепловозов. М., «Транспорт», 1971, 192 с.

82. Новые вагоны АСТ-1 для городских железных дорог. Silien Joseph S. АСТ-1 turns ideas into hardware. Raylway Gaz. Int., 1976, 132, №9, p. 329-333.

83. Новые локомотивы компании Aistom. Железные дороги мира, 1998, №10, с. 24-28.

84. Основы автоматического управления./ Под ред. B.C. Пугачева. М., «Наука», 1968, 680 с.

85. Первозванский A.A. Случайные процессы в нелинейных автоматических системах. М., Физматгиз, 1962, 352 с.

86. Первушин В.M. Гидродинамическое торможение на тепловозах ТГ16. Хабар, ин-т инж. ж.д. трансп. Хабаровск, 1982, 13 с. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 10.03.83, № 2140.

87. Переходные процессы в газотурбинных установках./ Под ред. И.В. Котляра. Л., «Машиностроение», 1973, 256 с.

88. Перспективный пассажирский локомотив для железных дорог США. Железные дороги мира, 1998, №12, с. 70, 1999, №10, с. 27 - 28.

89. Подвижной состав метрополитена за рубежом. Железные дороги мира, 1978, №5, с. 24 - 36.

90. Попов Г.Г. Маховик. А. с. 937824 СССР. Бюл. изобретений, 1982, №23.

91. Попов Е.П., Пальтов И.П. Приближенные методы исследования нелинейных автоматических систем. М., Физматгиз, 1960, 792 с.

92. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М., «Транспорт», 1985, 287 с.

93. Применение батарейного накопителя на горной железной дороге. Железные дороги мира, 1998, №3, с. 37 - 40.

94. Применение газотурбовозов и турбопоездов на железных дорогах. Труды ВНИИЖТ, вып. 525, М., «Транспорт», 1974, 120 с.

95. Прогресс в области тягового подвижного состава. -Железные дороги мира, 1999, №7, с. 18 20.

96. Протодьяконов М.М. Числовые характеристики топографических условий местности, исчисление эксплоатационныхрасходов и их приложение к экономике ж.д. Mv Транспечать, НКПС, 1925, 86 с.

97. Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог./ Под ред. А.Н. Савоськина. М., «Машиностроение», 1990, 288 с.

98. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. М., Физматгиз, 1962, 884 с.

99. Пугачев B.C., Казаков И.Е., Евланов Л.Г. Основы статистической теории автоматических систем. М., «Машиностроение», 1974, 400 с.

100. Пупков К.А. Статистический расчет нелинейных систем автоматического управления. М., «Машиностроение», 1965, 404 с.

101. Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог. М., «Транспорт», 1995, 564 с.

102. Рациональные режимы вождения поездов и испытания локомотивов./ Под ред. С.И.Осипова. М., «Транспорт», 1984, 280 с.

103. Рекуперативное торможение на автомотрисе с гидравлической передачей. Recuperation une solution sur un autorail./ Preveraucl Jean-Francois.// Bur. etuol. autom., 1989, №55, p. 22 24.

104. Рекуперативный привод для поездов метрополитена. Flanagan R.C., Suokas L.A. Regenerative drive for subway trains. Trans ASME, 1976, B98, №3, p. 737 - 760.

105. Розенфельд B.E., Исаев И.П., Сидоров H.H. Теория электрической тяги. М., «Транспорт», 1983, 328 с.

106. Румшиский Л.З. Элементы теории вероятностей. М., «Наука», 1976, 240 с.

107. Садуорс Дж., Тилли А. Сернонатриевые аккумуляторы./ Пер. с англ. М., «Мир», 1988, 672 с.

108. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. М., «Наука», 1968, 464 с.

109. Системы накопления электроэнергии на железнодорожном транспорте (Канада). IEEE/ASME Railroad Conf, Baltimore Md, 26 -28, Apr. 1983. New York, NY, 1983, p. 69 - 77.

110. Соловьев Б.А., Буянов А.Б. Способ торможения газотурбинного локомотива с электрической передачей. А. с. 668829 СССР. Бюл. изобретений, 1979, № 23.

111. Сурэнхорлоо Ч. Методика нормирования расхода топлива на тягу поездов применительно к условиям МНР: Дисс. . канд. техн. наук. Л., 1989, 187 с.

112. Тайгелькеттер Й., Шпренгер Д. Тяговый преобразователь фирмы Siemens на транзисторах IGBT. Железные дороги мира, 1999, №12, с. 38-39.

113. Тепловозы с трехфазным приводом для тяжеловесных грузовых поездов в США. Железные дороги мира, 1997, №2, с. 17 -25.

114. Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты. М., «Транспорт», 1980, 471 с.

115. Тихонов К.К. Выбор оптимальных параметров эксплуатации железных дорог. М., «Транспорт», 1974, 192 с.

116. Тихонов К.К. Теоретические основы выбора оптимальных весовых норм грузовых поездов./ Труды МИИТ, М., «Транспорт», 1970, вып. 331, 200 с.

117. Тихонов К.К. Тягово-энергетическая характеристика различных типов профиля пути с учетом инерции поезда./ Труды МИИТ, М., 1965, вып. 203, с. 44 102.

118. Трансмиссии для электромобилей с механическими аккумуляторами энергии. Electric vehicle CVTs evaluated. Automotive Engineer, 1981, 89, № 9, p. 81 - 88.

119. Третьяков А.П., Деев B.B., Перова A.A. и др. Подвижной состав и тяга поездов./ Под ред. В.В.Деева, Н.А.Фуфрянского. М., «Транспорт», 1979, 368 с.

120. Тулупов В.Д. Автоматическое регулирование сил тяги и торможения электроподвижного состава. М., «Транспорт», 1976, 368 с.

121. Уваров В.В. и др. Локомотивные газотурбинные установки (расчет и проектирование). М., Машгиз, 1962, 548 с.

122. Управление с микропроцессором для привода автобуса с инерционной массой. MPU-control for flywheel hybrid. Automotive Engineer, 1982, 7, № 5, p. 22.

123. Фельдман Э.Д. Сравнительная технико-экономическая эффективность автономных видов тяги. Труды ВНИИЖТ, М., «Транспорт», 1967, вып. 333, 180 с.

124. Филонов С.П., Зиборов А.Е., Разумейчик В.В. и др. Тепловоз 2М62: экипажная часть, электрическое и вспомогательное оборудование. М., «Транспорт», 1987, 184 с.

125. Хазен М.М. Энергетика локомотивов. М., «Транспорт», 1969, 224 с.

126. Хеннан Э. Анализ временных рядов. /Пер. с англ. М. «Наука», 1964, 216 с.

127. Хомич А.З., Тупицин О.И., Симеон А.Э. Экономия топлива и теплотехническая модернизация тепловозов. М., «Транспорт», 1975, 264 с.

128. Цветков С.И., Шварцман Э.Е. Турбоэлектрическая силовая установка с механическим аккумулятором энергии.-Автомобильная промышленность, 1981, №1, с. 9 10.

129. Чернецкий В.И. Анализ точности нелинейных систем управления. М., «Машиностроение», 1968, 246 с.

130. Чирахов Ф. Опыт эксплуатации аккумуляторного вагона в России. Известия общества инженеров электриков, 1912, №9, с. 1 -15.

131. Шевлюгин М.В. Проблемы использования накопителей энергии в системах тягового электроснабжения: Дисс. . канд. техн. наук. М., 2000,218 с.

132. Шуберский К.Э. Маховоз, или новая система эксплуатации железных дорог. Журнал Главного Управления Путей Сообщения и публичных зданий, 1860, т. XXXII, §4, с. 138 - 175.

133. Шуксталь Я. В. Структура профиля пути и метод определения ходовой скорости движения поездов для технико-экономических расчетов.// Труды ВНИИЖТ, 1956, вып. 120, с. 20 43.

134. Экономика железнодорожного транспорта./ Под ред. В.А.Дмитриева. М., «Транспорт», 1996, 396 с.

135. Экономичная тяговая система вагона прогрессивной конструкции. McConnell R.W. Energy storage propulsion system for advanced concept train. Proc. 4th Annu. Intersoc. Conf. Transp., Los Angeles, Calif, 1976, New York, N.Y., 1976, D & 0.38/1 - D & 0.38/6.

136. Экономия топлива путем использования механических аккумуляторов энергии. Frank A, Beachley Н. Flywheel Transmissions Promise Fuel Saving. Automotive Engineer, 1980, 88, № 11, p. 77 - 83.

137. Электровозы для железных дорог Австрии. Железные дороги мира, 1998, №10, с. 29 - 31.