автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение эффективности работы тепловозов при применении накопителя энергии в силовой цепи

На правах рукописи 4849717

НИКИПЕЛЫЙ Сергей Олегович

QcCx

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЗОВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ В СИЛОВОЙ ЦЕПИ

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тага поездов и

электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9 ИЮН 2011

Москва-2011

4849717

Диссертационная работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ) на кафедре «Локомотивы и локомотивное хозяйство».

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Коссов Евгений Евгеньевич (МИИТ)

Савоськин Анатолий Николаевич

(МИИТ)

Молчанов Александр Иванович (ОАО «ВНИИЖТ»)

Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения»

Защита диссертации состоится «. 29 » _2011 года в

^6 часов О О минут на заседании диссертационного совета Д 218.005.01 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, аудитория 2505.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан « 2 С »_-ллС-biJ?I_2011 года.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу диссертационного совета Д 218.005.01.

Ученый секретарь диссертационного совета / //лу Д 218.005.01, доктор технических наук, доцент /УЩу^ А.В. Саврухин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных условиях, наряду с повышением производительности локомотивов все более важную роль приобретает экономия топливно-энергетических ресурсов, повышение надежности и экологической эффективности. В настоящее время на сети железных дорог России эксплуатируется значительное количество локомотивов, выработавших свой ресурс. Разработка нового подвижного состава и замена устаревших локомотивов связана со значительными материальными затратами, поэтому особое значение приобретает модернизация существующих локомотивов.

Одним из способов достижения этой цели является применение комбинированных силовых установок, в состав которых входят накопители энергии. Тип и параметры накопителя должны обосновываться, исходя конкретных условий. В свою очередь, выбранные характеристики накопителя энергии определяют тип и параметры тяговой передачи, обеспечивающей согласованную работу всех звеньев силовой цепи локомотива.

Проблемы аккумулирования энергии при автономной тяге рассматривались специалистами и ранее, однако до недавнего времени практическое решение этого вопроса было связано с неудовлетворительными технико-экономическими характеристиками накопителей и преобразовательной техники.

Среди научных работ, проводимых в данной области, следует отметить исследования ученых ВНИИЖТ, МИИТ, РИИЖТ, ВНИТИ, МЭИ, а также труды зарубежных авторов, посвященных применению новых типов электрохимических, инерционных и емкостных накопителей энергии для тяги поездов.

Представленная работа посвящена частному вопросу применения накопителя энергии для улучшения технических, экологических и экономических показателей работы силовой установки тепловоза с сохранением его тяговой характеристики.

Целью работы является повышение эффективности работы силовых установок тепловозов в неустановившихся режимах путем применения накопителя энергии в силовой энергетической цепи.

Для выполнения поставленной задачи в работе:

- рассмотрен опыт использования накопителей энергии в силовых цепях локомотивов, проведен анализ характеристик существующих накопителей энергии и их пригодности для использования на тяговом подвижном составе;

—рассмотрены особенности работы тепловозных дизелей с газотурбинным наддувом в переходных процессах;

-разработана математическая модель рабочих процессов в силовой установке локомотивов и тяговом приводе с учетом переходных процессов и режимов эксплуатации;

- выполнено исследование работы дизель-генератора тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи тяговой передачи в переходных процессах, предложен способ управления силовой установкой тепловоза при наличии накопителя энергии с целью минимизации его энергоемкости;

— разработана программа с элементами объектно-ориентированного программирования, позволяющая моделировать режимы эксплуатации тепловозов с учетом неустановившихся процессов в силовой установке. Проведено моделирование режимов эксплуатации;

— сформировано три целевых подхода к реализации положительного экономического эффекта при использовании описанной системы в силовой цепи тепловоза, и на основании результатов моделирования проведена оценка экономической эффективности разработанных решений.

Объектом исследования является дизель-генераторная установка тепловоза.

Предметом исследования являются показатели работы дизель-генераторов тепловозов в неустановившихся режимах и их зависимость от емкости накопителей энергии, включенных в силовую цепь, и алгоритма управления.

Общая методика исследования. При выполнении задачи работы использовались современные вычислительные методы и различного рода программы «Delphi 7, SolidWorks 2010, MathCAD 14». Теоретическое исследование проведено с использованием метода итераций, методов численного решения систем нелинейных алгебраических уравнений и метода динамического программирования. Разработанное Windows-приложение позволяет моделировать режимы эксплуатации локомотива, изменяя управляющие параметры в режиме реального времени.

Научная новизна работы. Разработан новый подход к реализации высокоэффективного переходного процесса в дизеле при помощи накопителя энергии. Переходный процесс осуществляется не за счет избыточной подачи топлива, что вызывает дымление и тепловые перегрузки дизеля, а путем подвода энергии в силовую цепь тепловоза от накопителя.

Создана математическая модель, которая оснащена специальными алгоритмами управления частотой вращения и мощностью силовой установки современных тепловозов, имитирующая процессы в дизеле и электроприводе. Разработан способ, позволяющий минимизировать необходимую энергоемкость накопителя.

Практическая ценность работы. Предложено техническое решение по применению накопителя электрической энергии в силовой цепи тепловоза с целью повышения качества рабочего процесса дизеля в неустановившихся режимах. Минимизирована необходимая энергоемкость накопителя за счет изменения способа нагружения дизеля. Получено решение о выдаче патента на изобретение разработанного способа (Коссов Е.Е., Никипелый С.О. Заявка на выдачу патента Российской Федерации на изобретение № 2009144792/11 «Способ управления силовой установкой и устройство для его реализации» от 3.12.2009 г.; решение о выдаче патента на изобретение от 16.11.2010 г.). Применение разработанного способа нагружения силовой установки позволяет уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу, снизить расход топлива и повысить надежность деталей цилиндропоршневой группы. Применение этого подхода позволит эффективно использовать

высокофорсированные дизели на тепловозах с электрической передачей. Срок возврата капитальных вложений оценивается на уровне не более двух с половиной лет.

Достоверность результатов исследований подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных показателей работы силовой установки тепловоза с данными, полученными экспериментально.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на V Международной научно-практической конференции «TRANS-MECH-ART-CHEM» (МИИТ, 2008 г.); на восьмой, десятой, одинадцатой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (МИИТ, 2007, 2009 и 2010 годы); на научно-практических конференциях «Наука МИИТа - транспорту» (МИИТ, 2009 и 2010 годы); на заседании кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» (МИИТ, 2009 и 2011 годы); на XX международной научно-технической конференции «Современные проблемы развития рельсового транспорта» (ВНУ им. В.Даля, 2010 г.); на семинаре «Проблемы автономного подвижного состава» (ВНИИЖТ 2010 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в семи тезисах научно-практических конференций, в четырех статьях, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК по специальности 05.22.07.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, включающего 125 наименований, и приложений. Объем работы составляет 167 страниц, в том числе 10 таблиц, 38 рисунков и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертации и приведена ее краткая характеристика.

В первой главе произведен обзор опыта использования накопителей энергии для тяги поездов. Проведен обзор работ по применению различных видов накопителей энергии на тяговом подвижном составе (ТПС) и

рассмотрен опыт эксплуатации такого подвижного состава. По данным большинства авторов применение емкостных, инерционных, гидрогазовых, электрохимических накопителей ведет к сокращению расходов на эксплуатацию ТПС на 15% и более. Сделано заключение о том, что использование накопителей энергии для тяги поездов является эффективным энергосберегающим мероприятием.

Во второй главе проводится анализ исследований по повышению эффективности работы тепловозных дизелей в условиях эксплуатации.

Результаты исследований А.И. Володина (ВНИИЖТ), Е.Е. Коссова, М. Бабела, С.И. Сухопарова и других позволяют предположить, что определяющим фактором технического состояния элементов цилиндропоршневой группы и турбокомпрессора дизелей в эксплуатации является не только степень загрузки, но и продолжительность работы на режимах, неблагоприятных для дизеля по коэффициенту избытка воздуха, температуре выпускных газов, дымности.

По опубликованным данным для магистральных тепловозов относительная продолжительность переходных процессов в дизеле составляет от 5 до 15%, для маневровых — от 20% и более. Такое распределение времени работы на неустановившихся режимах обуславливает существенное влияние переходных процессов на эксплуатационную эффективность тепловоза в целом.

В качестве путей повышения эффективности работы силовых установок в неустановившихся режимах рассматривались:

— совершенствование схем и систем воздухоснабжения (А.С. Эпштейн,

A.П. Кудряш, В.В. Зеленов, В.Н. Соболь, Е.Г. Заславский, А.М. Скаженник,

B.В. Погребняк и многие другие);

-совершенствование систем управления дизель-генератором (А.И. Володин, И.Л. Поварков, Е.Е. Коссов, А.В. Новиков, А.А. Кабанов, С.И. Сухопаров и др.);

-выбор эксплуатационных характеристик нагружения дизеля (А.И. Володин, А.Э. Симеон, Е.Е. Коссов, С.И. Сухопаров, М.М. Дружинин и

другие. Наиболее значительные работы в этом направлении проведены в ХИИТе, МИИТе, ВНИИЖТе, ЛИИЖТе, Харьковском и Коломенском заводах транспортного машиностроения);

-совершенствование устройств подачи топлива и систем управления этими устройствами.

Возможности использования накопителей энергии для улучшения качества протекания переходных процессов в указанных работах не затрагивались.

В третьей главе приведена принципиальная силовая схема локомотива с накопителем энергии в силовой цепи (рисунок 1) и описана ее работа во всех режимах эксплуатации, дано описание математической модели дизель-генератора и проведена проверка адекватности составленной математической модели.

Рисунок 1 — Принципиальная схема силовой цепи локомотива с накопителем

энергии

В основу математической модели в данной работе положена методика, которая создавалась под руководством профессора Е.Е. Коссова. Текст моделирующей программы написан на языке программирования Delphi. Система уравнений математической модели состоит из трех групп: - уравнений, описывающих квазистационарное течение рабочего тела по элементам дизеля и системы воздухоснабжения при фиксированных подаче топлива, угловой скорости коленчатого вала дизеля и ротора турбокомпрессора, температурах теплоносителей, корпусных деталей выпускного тракта и наружного воздуха;

-дифференциальных уравнений, описывающих изменение во времени названных фиксированных величин;

— дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающих характерные особенности устройств управления подачей топлива и нагрузкой дизеля или требования к таким устройствам.

Адекватность модели оценивалась численным совпадением в переходных и установившихся режимах ряда показателей работы дизеля, рассчитанных с помощью модели и полученных экспериментально. Для получения удовлетворительной адекватности математической модели при имитации установившихся режимов были созданы модификации программы, обеспечивающие сравнение экспериментальных и расчетных данных и последовательное приближение расчетных значений сравниваемых параметров к полученным экспериментально. Во всех случаях проверки адекватности параметров рабочих процессов в установившихся режимах задавались угловая скорость и расход топлива. Все остальные известные из экспериментальных исследований параметры сравнивались с расчетными. Отклонения показателей, как правило, не превышают 5%.

Четвертая глава посвящена исследованию работы дизель-генератора тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи. В результате определена энергоемкость накопителя, необходимая для повышения качества рабочего процесса в дизеле на неустановившихся режимах. Проведен анализ характеристик различных типов накопителей энергии и их пригодности для использования на ТПС.

В серийной системе для увеличения мощности дизеля со значения соответствующего точке «4» до значения в точке «3» (рисунок 2, а) за определенный интервал времени, обеспечивающий приемлемый уровень динамики тяги, необходима энергия, эквивалентная площади фигуры описанной линией 1-2-3-4-1. Такой процесс достигается увеличением подачи топлива и может приводить к выходу на режим, превышающий допустимый. Этого можно избежать увеличением времени переходного режима или временным снижением мощности тяги, что неприемлемо. В настоящей

работе предлагается подвести эту энергию не только за счет увеличения подачи топлива, но и от накопителя энергии.

а) Ограничительная х-ка б) Ограничительная х-ка

Рисунок 2 - Элементарная часть переходного процесса

Подобный переходный процесс можно представить следующим образом (рисунок 2, б). При переводе рукоятки контроллера машиниста подача топлива увеличивается до ограничения по «а» (5-6 для [а]=1,6), нагрузка же на дизель изменяется по линии 4-9-8-7. Площадь 4-3-7-8-9-4 соответствует энергии, подведенной к дизель-генератору от накопителя.

При этом мощность тяги тепловоза будет расти в соответствии с «Pj», за счет сообщения дизель-генератору энергии от накопителя. При достижении заданной частоты вращения «п2», нагрузка на дизель восстанавливается по линии 7-3, а подача топлива приходит в согласование с заданной мощностью дизеля по линии 6-3.

Изменение нагрузки на дизель определяется как:

где т - постоянная дизеля; Ни - теплотворная способность дизельного

топлива; qu- цикловая подача топлива; dr]i/dqu,drii/d(j)a - частные

производные КПД дизеля по цикловой подаче топлива и угловой скорости

коленчатого вала; - сумма моментов инерции дизеля и агрегатов

10

тепловоза, приведенная к валу дизеля; дРтр/дсол,дРвс/да)а,дРт/дсоа -частные производные мощности трения. в дизеле, мощности на привод вспомогательного оборудования и мощности генератора по угловой скорости коленчатого вала соответственно.

Переходный процесс при значительном единовременном изменении частоты вращения коленчатого вала дизеля «тгд» и корректировании его нагрузки с использованием накопителя энергии в силовой цепи можно представить в виде рисунка 3.

г

а=1,6

I, сек

I, сек

Рисунок 3 - Идеализированный вид переходного процесса: Ртага, Рг - начальные

значения мощности тяги и мощности генератора соответственно; Рг" - заданные значения мощности тяги и мощности генератора соответственно; Ен - энергия накопителя

Математическое моделирование такого процесса показало, что количество энергии, необходимое для осуществления оптимального переходного процесса при переключении рукоятки контроллера машиниста с первой на последнюю позицию составляет от 2200 кДж и выше в зависимости от допустимого а и требуемой приемистости дизеля по мощности.

Исследования проводились для следующего закона изменения углового ускорения коленчатого вала дизеля:

(«тек i - Юд;)

(2)

1 = 0)тек1-1 + Ш ' At. (3)

где a*di - заданное ускорение коленчатого вала дизеля, рад/с2; <отек; -возможная угловая скорость коленчатого вала при реализации допустимого ускорения коленчатого вала дизеля, рад/с; юд4 - угловая скорость коленчатого вала дизеля, рад/с; t0) — постоянная времени, с; [ай] -

11

допустимое угловое ускорение коленчатого вала дизеля, рад/с2; At - шаг интегрирования, с.

Варьировался также уровень снижения тепловозной характеристики путем изменения показателя степени «st»:

» -ЛЫ. ш

"теп — f -.st ' W

где N(a)д) - функция изменения тепловозной характеристики в зависимости от (оД; к — коэффициент пропорциональности, зависящий от шд.

Диапазон углового ускорения коленчатого вала по условию снижения требуемого количества энергии накопителя и обеспечения необходимой скорости изменения тяговой мощности для указанного закона изменения а*д1 составляет: 1,5< [а^] <2 рад/сг. Реализация таких угловых ускорений коленчатого вала дизеля при минимально допустимом коэффициенте избытка воздуха [а] =1,6 требует введения в силовую цепь дополнительной энергии 2200< Е <3100 кДж. При [а] =1,7 и условии обеспечения необходимой скорости изменения тяговой мощности затраты энергии составляют 3800< Е <4600 кДж.

Часть четвертой главы посвящена выбору типа накопителя энергии, который основывается на сравнительном анализе следующих основных характеристик:

- энергоемкость на единицу массы и объема;

— мощность цикла на единицу массы и объема;

— эффективность зарядно-разрядного цикла;

- отдача аккумулятора - соотношение между значением полной энергоемкости и той ее частью, которая может быть полезно использована в режиме разряда;

- удельная стоимость;

— надежность и безопасность в эксплуатации.

В результате проведенного анализа были сделаны выводы, определяющие достоинства и недостатки рассмотренных типов накопителей

энергии для применения их на подвижном составе, которые позволили выделить два типа накопителей наиболее походящих для решения поставленной задачи: инерционные и емкостные.

Пятая глава посвящена поиску путей снижения энергоемкости накопителя энергии, необходимого для повышения качества рабочего процесса в дизеле в неустановившихся режимах. Предложен способ управления силовой установкой тепловоза. Создана математическая модель работы электропривода тепловоза. Проведено исследование работы дизель-генератора и тяговой передачи с накопителем энергии в силовой цепи.

Реализация переходного процесса, изображенного на рисунке 3, позволит существенно улучшить экологическую эффективность силовой установки и исключить термические перегрузки деталей цилиндропоршневой группы на неустановившихся режимах работы. В случае использования накопителя большой емкости (более 3700 кДж) значительно сокращается продолжительность переходного процесса, и улучшаются динамические тяговые качества тепловоза.

Размещение накопителя указанной выше емкости при проектировании нового локомотива не представляет существенных трудностей. В то же время, использование такого накопителя для повышения эффективности работы существующего тягового подвижного состава является затруднительным.

Для магистральных локомотивов, где время переходного процесса может составлять 40-60 секунд, сложившаяся ситуация может быть решена с помощью корректировки принципа управления локомотивом. Сущность этого процесса заключается в том, что между последовательными переключениями позиций с 1-й по 15-ю нужно осуществлять задержку изменения а>д, в течение которой будет происходить заряд накопителя. Качественно подобный процесс представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 соответствует работе дизеля в переходном режиме в некотором интервале времени At. Этот процесс можно разбить на три характерных этапа:

Рисунок 4 - Идеализированный вид изменения некоторых параметров работы тепловоза и его силовой установки

Этап I. До начала первого этапа дизель работает с постоянной угловой скоростью коленчатого вала шд1, постоянной мощностью Ре1. Нагрузка на него также постоянна и соответствует Рге„(. При переводе рукоятки контроллера машиниста из одного положения в другое, соответствующее большей заданной угловой скорости коленчатого вала дизеля система управления снижает мощность генератора по линии 8-7, и увеличивает цикловую подачу топлива со значения соответствующего Ьц t до ограничения по уровню заданного топливно-воздушного соотношения — [Ь„]. Снижение нагрузки на дизель должно быть таким, чтобы сумма мощностей от приращения подачи топлива и этого снижения была равна мощности необходимой для увеличения кинетической энергии движущихся масс двигателя Ршн с (од1 до сод2:

Благодаря снижению нагрузки и увеличению цикловой подачи топлива достигается заданное угловое ускорение коленчатого вала дизеля. Цикловая подача топлива изменяется так, чтобы коэффициент избытка воздуха был равен заданной величине [а].

Этап II. Этот этап характерен постоянством величины й)д. Несмотря на неизменную частоту вращения коленчатого вала дизеля цикловая подача топлива продолжает расти, поскольку расход воздуха через дизель также растет благодаря продолжающемуся повышению угловой скорости ротора турбокомпрессора. Подобное изменение Ьц приводит к увеличению мощности дизеля и соответствующему повышению Рген. Поскольку, мощность, развиваемая тяговым генератором на данном этапе, выше мощности необходимой для реализации установленной силы тяги, то возникает возможность произвести заряд накопителя энергии. Продолжительность второго этапа выбирается исходя из условия восполнения энергии накопителя, затраченной на первом этапе.

Этап III. Мощность генератора снижается по линии 23-21 на величину, равную мощности необходимой для увеличения кинетической энергии движущихся масс двигателя Р^ с установленным угловым ускорением коленчатого вала дизеля. Падение мощности генератора больше чем на первом этапе, поскольку в отличие от первого этапа здесь не происходит резкого увеличения цикловой подачи топлива й„ и соответствующего ему приращения эффективной мощности дизеля (дЬц/дРе) • dPe/dt. То есть:

-!Г~ЧГ- (6)

После этапа III вновь следует этап II и т.д., до тех пор, пока соД не будет равна угловой скорости коленчатого вала дизеля заданной изменением позиции контроллера машиниста.

Для оценки работы силовой установки по предлагаемому алгоритму был создан блок расчета показателей работы электропривода тепловоза.

Процессы, протекающие в электроприводе, рассматривались в следующих допущениях:

1. Преобразователь постоянного тока УПр (см. рисунок 5) является безынерционным и позволяет поддерживать выходное напряжение постоянным при изменении напряжения (заряда) накопителя с помощью системы автоматического управления;

2. Напряжение на выходе тягового выпрямителя ТВ также поддерживается постоянным с помощью системы автоматического управления возбуждением генератора;

3. В цепи преобразователя ТВ и УПр введены добавочные сопротивления величиной Дг = Ry^ = 0,001 Ом;

4. Не учитывалось влияние вихревых токов и нелинейности магнитной цепи на электрические параметры.

1_ТЭЙ1-6_!

Рисунок 5 - Расчетная схема электропривода В течение всего переходного процесса мощность тяги тепловоза задается системой управления следующей функциональной зависимостью: - при постоянной угловой скорости коленчатого вала дизеля:

^иа тягу ~ f(j*e • ^д ) »

1 на тагу

— на этапе увеличения угловой скорости коленчатого вала дизеля:

dcj„

Р =f(P ш

'натягу ) уе >шд> ^ J

(7)

(8)

Применение разработанного способа управления силовой установкой позволяет на порядок сократить количество необходимой энергии - с 20003000 кДж до 200-300 кДж. Некоторые результаты расчетов приведены на рисунке 6.

а)

в)

Рисунок 6 - Изменение показателей работы силовой установки тепловоза в

Переходном процессе: а) подачи топлива Ьа; 6) коэффициента избытка воздуха а; в) мощности на тэту Р»,„ту, мощности генератора Рка и зарада накопителя энергии Е„; г) тока генератора, электродвигателей

и накопителя

Расчет ускорения поезда производился по методике, приведенной в «Правилах тяговых расчетов для поездной работы». В модели использованы четыре расчетных типовых профиля пути I-III типа по классификации ВНИИЖТ.

Создано Windows-приложение с элементами объектно-ориентированного программирования, при помощи которого можно проводить моделирование эксплуатационных режимов работы тепловоза без предварительно заложенного алгоритма ведения поезда путем непосредственного изменения управляющих сигналов в процессе движения, ориентируясь по показаниям виртуальных приборов и виртуальному профилю.

В шестой главе приведено технико-экономическое обоснование эффективности разработанных решений.

Jl,

<Ш>12 0.001 0,0008 0,000« 0,0004 0,0002 о

/ 1/

—г

1 к '"—•Г

у С

у Л "цщчт mm

10 20 30 40 50 601; с,

б)

{

\

\

\ а

\ 1 - j - - - — —'

1 4»

V - " "«ЖИГИ чиш>

!

0 10 20 S0 40

50 601. с

_______-ZJ

Р, кВт Е, кДж 2000

1600 1200 800 400

о

| 1 of

|

Р * мшЫ i Р ■ 1 лгя

Е' 1 лу-

10 20 30 40 50 60/, с

J.J 6500

5500

4500

3500

2500

1500

500

-500

ft К» 1, ш

—II 4W- Л -А-Дч ш t/W-

""10"" "20 30 40" 50 60/. с

Известное влияние неустановившихся режимов работы дизеля на .показатели его работы позволили сформировать, три целевых подхода к реализации положительного экономического эффекта при использовании описанной выше системы в силовой цепи тепловоза:

- повышение топливной экономичности;

- повышение надежности дизеля;

- комбинация первых двух в необходимых пропорциях.

Первый подход реализуется путем изменения настройки тепловозной характеристики как показано на рисунке 7.

Рисунок 7 - Настройка тепловозной характеристики: i - исходна», 2 -

модифицированная

Подобные изменения проводились во множестве работ, где была доказана эффективность такого метода с точки зрения экономии топлива. Отрицательным результатом таких изменений являлось существенное ухудшение качества рабочего процесса и показателя дымности в неустановившихся режимах. Это приводило к повышению теплонапряженности деталей цилиндропоршневой группы и снижению экологической эффективности. Также необходимо отметить, что при поднятии тепловозной характеристики повышается теплонапряженность на установившихся режимах, но улучшение качества протекания переходных процессов позволяет без снижения уровня надежности двигателя изменять ее настройку. Это достигается за счет снижения количества накопленных повреждений в переходных процессах.

Для тепловоза без накопителя подсчитывалось количество рабочих циклов дизеля при превышении температуры выпускных. газов перед турбиной более 883 К. Известно, что такая температура газов перед турбиной считается предельной для деталей цилиндропоршневой группы дизеля. Температура выпускных газов перед турбиной турбокомпрессора в тепловозе с накопителем всегда существенно ниже пороговой.

По результатам первого этапа моделирования при помощи программного пакета SolidWorks 2010 и в частности его приложения Cosmos Works 2010 было проведено исследование влияния тепловых перегрузок на количество накопленных повреждений в дншце поршня тепловозного дизеля. Приложение решает поставленную задачу методом конечных элементов.

Расчет проводился для одного года эксплуатации тепловоза. При расчете предполагалось, что годовой пробег тепловоза составляет 180000 км. За исходные данные были приняты результаты моделирования. Температурное поле задавалось в соответствии с указанным в литературе. Температура самой нагретой точки днища поршня задавалась в зависимости от температуры газов на входе в сопловой аппарат турбины в соответствии с зависимостью, показанной в источнике. Температура газов перед турбиной определялась по результатам математического моделирования. Результаты расчета представлены на рисунке 8 и в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты расчета накопленных повреждений

Количество накопленных повреждений

Прототип 56,965

Прототип с накопителем энергии 35,136

Прототип с накопителем энергии и повышенной тепловозной характеристикой 50,089

Как видно из рисунка 8 (а, б) и таблицы 1 улучшение протекания переходных процессов привело к существенному снижению величины накопленных повреждений, в результате чего становится возможным

повышение теплонапряженности деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) на установившихся режимах.

б) в)

Рисунок 8 - Накопленные повреждения в днище поршня: а-прототип, б-прототип с накопителем энергии, в - прототип с накопителем энергии и повышенной тепловозной характеристикой

Правильность регулирования уровня тепловозной характеристики можно проверять сравнением величины накопленных повреждений деталей ЦПГ при повышенной тепловозной характеристике и исходной.

Затем в математическую модель были внесены необходимые изменения и проведено очередное моделирование режимов эксплуатации. Как можно видеть из рисунка 8 и таблицы 1 количество накопленных повреждений в днище поршня на тепловозе с накопителем энергии, работающем по описанному алгоритму, при повышении тепловозной характеристики не превышает величины, полученной для тепловоза-прототипа.

Повышение тепловозной характеристики при моделировании режимов эксплуатации приводит к сокращению расхода топлива на 3,7 - 3,9 %.

Второй подход - повышение надежности, заключается в использовании накопителя энергии в силовой цепи тепловоза без изменения его характеристик. Экономический эффект в таком случае будет достигаться путем уменьшения количества накопленных повреждений в деталях цилиндропоршневой группы дизеля и соответственно снижения затрат на его обслуживание и ремонт, а также за счет сокращения простоя тепловоза при ремонте. Очевидно, наиболее эффективным описанное решение окажется на тех тепловозах, где количество переключений позиций КМ больше, так как при этом разница количества накопленных повреждений между прототипом

и тепловозом с накопителем энергии в силовой цепи будет возрастать.

20

Реализация третьего подхода требует индивидуальной настройки систем управления дизель-генератором каждого локомотива .в зависимости от конкретных задач выполняемых тепловозом. Важно отметить, что применение емкостного накопителя позволяет использовать его в качестве источника энергии необходимого для пуска дизеля. В таком случае тепловоз становится более приспособленным к тяговым операциям, так как появляется возможность неограниченного количества запусков двигателя. Таким образом, можно уменьшить время работы на холостом ходу и соответственно снизить расход топлива.

Результаты моделирования режимов эксплуатации тепловоза можно считать положительными, поскольку имеет место значительное снижение количества накопленных повреждений в деталях цилиндропоршневой группы и достигается экономия топлива до 4-х%. Третий подход не рассматривался более глубоко, так как его реализация требует индивидуального подхода к каждому локомотиву. Расчет срока окупаемости внедрения разработанных мероприятий показал, что вероятный срок достижения положительного экономического эффекта составляет не более двух с половиной лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертационной работе решена научно-техническая задача повышения качества рабочего процесса дизеля в неустановившихся режимах за счет использования накопителей энергии в силовой цепи тепловоза.

2. Для оценки эффективности предложенных технических решений разработана математическая модель расчета рабочих процессов в дизеле и электроприводе современных тепловозов, которая оснащена специальными алгоритмами имитации логических связей между силовой установкой и системой управления частотой вращения и мощностью тяговой передачи. Сравнение результатов расчетов с данными, полученными экспериментально, показало удовлетворительную адекватность модели. Создана подпрограмма тягового расчета, в которой поезд представляет собой

жесткую ленту с равномерно распределенной массой по длине. Создано Windows-приложение, имитирующее реальные режимы эксплуатации локомотивов.

3. Установлено, что для повышения качества работы силовой установки в переходных режимах при использовании разработанного способа управления гибридной силовой установкой необходимое количество энергии, запасаемой в накопителе, составляет не менее 2200 кДж. Наименьшие затраты энергии для рассматриваемого процесса, при условии обеспечения необходимой скорости изменения тяговой мощности, достигаются при допустимом угловом ускорении коленчатого вала дизеля лежащем в диапазоне 1,5< [ад] <2 рад/сг.

4. По техническим характеристикам наиболее подходящими для решения поставленной задачи являются инерционные и емкостные накопители энергии. Применение накопителя энергоемкостью 2200 кДж и выше позволяет эффективно применять рекуперацию кинетической энергии движущихся масс силовой установки, приведенной к коленчатому валу дизеля, но при осуществлении модернизации размещение емкостного накопителя указанной энергоемкости на тепловозе затруднительно. Поэтому было принято решение найти способ снижения энергоемкости накопителя.

5. Теоретически обоснован способ управления силовой установкой тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи, позволяющий снизить необходимую энергоемкость накопителя.

6. Исследованиями установлено, что в результате применения разработанного способа управления удается сократить количество необходимой энергии с 2200 до 200 кДж. Даже при сокращении энергоемкости накопителя переходные процессы в дизеле протекают с топливно-воздушным соотношением [а] =1,6, а продолжительность переходного процесса составляет не более 52-х секунд. Максимальный ток разряда накопителя 630 А. Ток заряда не превышает 240 А.

7. Положительный экономический эффект может быть получен одним из следующих способов:

-использование накопителя с целью снижения нагрузки на дизель в переходных режимах его работы. В этом случае достигается значительное снижение количества накопленных повреждений в деталях ЦПГ дизеля за счет снижения термических перегрузок в неустановившихся режимах, уменьшаются выбросы вредных веществ в атмосферу, при этом расход топлива примерно равен расходу тепловоза-прототипа;

-использование накопителя с целью снижения нагрузки на дизель в переходных режимах его работы и повышение тепловозной характеристики. В результате расход топлива снижается на 3,7-3,9%, при этом количество накопленных повреждений в деталях ЦПГ не превышает величины для тепловоза-прототипа.

8. По результатам расчета примерный срок окупаемости модернизации за счет снижения расхода топлива оценивается на уровне не более двух с половиной лет.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Никипелый С.О. Улучшение протекания переходных процессов дизелей путем оптимального выбора некоторых характеристик тепловоза // Труды 8-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2007. С. V-20-V-21.

2. Никипелый С.О. Повышение эффективности тягового подвижного состава при применении накопителя энергии в силовой цепи // Труды 5-ой международной научно-практической конференции «Trans-Mech-Art-Chem». - М.: МИИТ, 2008. С. 170-172.

3. Никипелый С.О. Повышение экологических характеристик дизеля // Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2009 «Наука МИИТа-транспорту». -М.: МИИТ, 2009. С. 1-47.

4. Никипелый С.О. Принципиальная силовая схема локомотива с гибридной силовой установкой // Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2009 «Наука МИИТа - транспорту». - М.: МИИТ, 2009. С. 1-48.

5. Коссов Е.Е., Никипелый С.О. Должен ли дымить тепловоз? И Мир транспорта. - М.:. 2009. - №2. С. 32-39.

6. Никипелый С.О. Технико-экономическое обоснование использования гибридной силовой установки для нужд тяги поездов // Труды 10-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2009. С. V-7-V-8.

7. Коссов Е.Е., Никипелый С.О. Анализ комбинированных источников энергии автономных локомотивов // Труды 10-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2009. С. V-14.

8. Коссов Е.Е., Никипелый С.О. Применение накопителей малой энергоемкости в силовой цепи тепловоза // Вестник Восточноукраинского национального университета имени В. Даля. - Луганск.: ВНУ им. Даля, 2010. -№5. С. 246-248.

9. Коссов Е.Е., Никипелый С.О. Применение накопителей малой энергоемкости в силовой цепи тепловоза // Локомотив-информ. - Харьков.: «Подвижной состав», 2010. -№12. С. 40-42.

10. Никипелый С.О. Способ управления гибридной силовой установкой локомотива // Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2010 «Наука МИИТа-транспорту». -М.: МИИТ, 2010. С. I-35-I-36.

11. Никипелый С.О. Применение накопителей малой энергоемкости в силовой цепи тепловоза // Труды 11-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2010. С. V-24.

НИКИПЕЛЫЙ Сергей Олегович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЗОВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ В СИЛОВОЙ ЦЕПИ

Специальность 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

Подписано к печати - Л. $ Об Q-OI/г.

Формат 60x84/16 Объем 1.5 печ. л._Заказ № - Д./3_Тираж 80 экз.

УПЦ ГИ МИИТ, 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9

Введение.

1 Использование накопителей энергии для тяги поездов.

2 Анализ исследований по улучшению работы тепловозных дизелей на неустановившихся режимах.

2.1 Совершенствование схем и систем воздухоснабжения.

2.2 Режимы работы тепловозных дизелей.

2.3 Совершенствование системы регулирования тепловозных дизель-генераторов.

2.4 Выбор эксплуатационных характеристик и способов нагружения дизель-генераторов тепловозов.

2.5 Постановка задачи исследования.

2.6 Выводы.

3 Математическое моделирование работы дизель-генератора тепловоза.

3.1 Принципиальная силовая схема локомотива с гибридной силовой установкой.

3.2 Расчет показателей работы дизеля.

3.2.1 Обобщенная блок-схема модели дизеля и основные допущения для расчета показателей работы дизеля.

3.2.2 Методика расчета расхода рабочего тела.

3.2.3 Методика расчета параметров рабочего тела по элементам дизеля.

3.3 Адекватность математической модели дизель-генератора.

3.4 Выводы.

4 Определение необходимой энергоемкости и выбор типа накопителя энергии.

4.1 Исследование работы дизель-генератора тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи в переходных процессах.

4.2 Анализ характеристик накопителей энергии и их пригодности для использования на тяговом подвижном составе.

4.3 Выводы.

5 Снижение энергоемкости накопителя.

5.1 Предлагаемый способ управления силовой установкой тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи.

5.2 Расчет показателей работы электропривода.

5.2.1 Обобщенная блок-схема алгоритма расчета электромагнитных процессов в силовой электрической цепи.

5.2.2 Расчет показателей работы электропривода тепловоза.

5.3 Тяговый расчет.

5.4 Адекватность математической модели электропривода.

5.5 Обобщенная блок-схема алгоритма работы Windows-приложения.

5.6 Демонстрация работы Windows-приложения.

5.7 Исследование показателей работы дизель-генератора тепловоза в переходных процессах при работе по разработанному алгоритму

5.8 Выводы.

6 Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения разработанных решений.

6.1 Предлагаемые пути повышения эффективности работы тепловозов с накопителем энергии в силовой электрической цепи.

6.2 Моделирование режимов эксплуатации.

6.3 Расчет срока окупаемости модернизации локомотива.

6.3.1 Методика расчета.

6.3.2 Расчет годовых эксплуатационных расходов.

6.3.3 Определение экономического эффекта за расчетный период и срока возврата капитальных вложений.

6.4 Выводы.

В современных условиях, наряду с повышением производительности локомотивов все большую важность приобретает экономия топливно-энергетических ресурсов, повышение надежности и экологической эффективности. В настоящее время на сети железных дорог России эксплуатируется значительное количество локомотивов, выработавших свой ресурс. Разработка нового подвижного состава и замена им устаревших локомотивов связана со значительными материальными затратами, поэтому особое значение приобретает совершенствование существующих локомотивов. Основной целью модернизации эксплуатируемых и создания новых локомотивов является повышение их производительности и/или энергетической эффективности, способствующих сокращению расхода топлива на тягу поездов и при простое с работающей силовой установкой.

Одним из способов достижения этой цели является применение комбинированных силовых установок, в состав которых входят накопители различных видов энергии. Тип и параметры накопителя должны обосновываться, исходя конкретных условий. В свою очередь, выбранные характеристики накопителя энергии определяют тип и параметры тяговой передачи, обеспечивающей согласованную работу всех звеньев силовой цепи локомотива.

Проблемы аккумулирования энергии при автономной тяге рассматривались специалистами и ранее, однако до недавнего времени практическое решение этого вопроса было сопряжено с рядом технических трудностей, состоящих главным образом в отсутствии технологий и материалов для создания эффективных преобразователей и накопителей энергии повышенной энергоемкости, обладающих к тому же достаточно высокой надежностью. 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.

Последние достижения науки и техники позволяют взглянуть по-новому на рассматриваемую проблему. Среди научных работ, проводимых в данной области, следует отметить исследования ученых ВНИИЖТ, МИИТ, РИИЖТ, ВНИТИ, МЭИ, а также труды зарубежных авторов, посвященных применению новых типов электрохимических, инерционных и других типов накопителей энергии для тяги поездов.

Применение накопителей энергии, способных воспринимать резко переменные нагрузки при одновременной стабилизации режима работы теплового двигателя, позволят повысить его надежность и экологические показатели.

Учитывая немалые затраты, требуемые при разработке и создании систем накопления и рекуперации энергии, начинать практические работы по их внедрению на локомотивах следует после всестороннего анализа возможных выгод от их применения в соотношении с дополнительными расходами по оборудованию ими подвижного состава. Представленная работа посвящена частному вопросу применения накопителя энергии для улучшения технических, экологических и экономических показателей работы силовой установки тепловоза с сохранением его тяговой характеристики.

Целью работы является повышение эффективности работы силовых установок тепловозов в неустановившихся режимах путем применения накопителя энергии в силовой энергетической цепи.

Для выполнения поставленной задачи в работе: рассмотрен опыт использования накопителей энергии в силовых цепях локомотивов, проведен анализ характеристик существующих накопителей энергии и их пригодности для использования на тяговом подвижном составе; рассмотрены особенности работы тепловозных дизелей с газотурбинным наддувом в переходных процессах;

-разработана математическая модель рабочих процессов в силовой установке локомотивов и тяговом приводе с учетом переходных процессов и режимов эксплуатации; выполнено исследование работы дизель-генератора тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи тяговой передачи в переходных процессах, предложен способ управления силовой установкой тепловоза при наличии накопителя энергии с целью минимизации его энергоемкости; разработана программа с элементами объектно-ориентированного программирования, позволяющая моделировать режимы эксплуатации тепловозов с учетом неустановившихся процессов в силовой установке. Проведено моделирование режимов эксплуатации; сформировано три целевых подхода к реализации положительного экономического эффекта при использовании описанной системы в силовой цепи тепловоза, и на основании результатов моделирования проведена оценка экономической эффективности разработанных решений.

Разработан новый подход к реализации высокоэффективного переходного процесса в дизеле при помощи накопителя энергии. Переходный процесс осуществляется не за счет избыточной подачи топлива, что вызывает дымление и тепловые перегрузки дизеля, а путем подвода энергии в силовую цепь тепловоза от накопителя.

Разработанная математическая модель оснащена оригинальными алгоритмами управления частотой вращения и мощностью силовой установки современных тепловозов, имитирующая процессы в дизеле и электрической передаче. Разработан и защищен патентом алгоритм, позволяющий минимизировать необходимую энергоемкость накопителя.

Предложено техническое решение. по применению накопителя электрической энергии в силовой цепи тепловоза с целью повышения качества рабочего процесса в неустановившихся режимах. Минимизирована необходимая энергоемкость накопителя за счет изменения алгоритма нагружения дизеля. Применение разработанного алгоритма нагружения силовой установки позволяет уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу, снизить расход топлива и повысить надежность деталей цилиндропоршневой группы. Применение этого подхода позволит эффективно использовать высокофорсированные дизели на тепловозах с электрической передачей. Срок возврата капитальных вложений оценивается на уровне не более двух с половиной лет.

6.4. Выводы

По результатам исследования были сформированы три подхода к реализации положительного экономического эффекта при использовании накопителя энергии в силовой цепи тепловоза.

Произведены необходимые расчеты для подтверждения возможности реализации предложенных решений. Результаты расчетов подтвердили ранее выдвинутые предположения.

Выполнено моделирование режимов эксплуатации двух модификаций тепловоза с накопителем и прототипа в идентичных условиях и при одинаковом алгоритме управления «виртуальным машинистом».

Полученные результаты можно считать положительными, поскольку имеет место значительное снижение количества накопленных повреждений деталей цилиндропоршневой группы при использовании второго подхода и достигается экономия топлива до 4-х%, при этом несколько снижается количество накопленных повреждений деталей ЦПГ дизеля при реализации первого подхода. Третий подход не рассматривался более глубоко, так как его реализация требует индивидуального подхода к каждому локомотиву. Вероятный срок достижения положительного экономического эффекта составляет не более трех лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.В диссертационной работе решена научно-техническая задача повышения качества рабочего процесса дизеля в неустановившихся режимах за счет использования накопителей энергии в силовой цепи тепловоза.

2. Для оценки эффективности предложенных технических решений разработана математическая модель расчета рабочих процессов в дизеле и электроприводе современных тепловозов, которая оснащена специальными алгоритмами имитации логических связей между силовой установкой и системой управления частотой вращения и мощностью тяговой передачи. Сравнение результатов расчетов с данными, полученными экспериментально, показало удовлетворительную адекватность модели. Создана подпрограмма тягового расчета, в которой поезд представляет собой жесткую ленту с равномерно распределенной массой по длине. Создано "^тёохУБ-приложение, имитирующее реальные режимы эксплуатации локомотивов.

3. Установлено, что для повышения качества работы силовой установки в переходных режимах при использовании разработанного способа управления гибридной силовой установкой необходимое количество энергии, запасаемой в накопителе, составляет не менее 2200 кДж. Наименьшие затраты энергии для рассматриваемого процесса, при условии обеспечения необходимой скорости изменения тяговой мощности, достигаются при допустимом угловом ускорении коленчатого вала дизеля лежащем в диапазоне 1,5< [а^] <2рад/с2.

4. По техническим характеристикам наиболее подходящими для решения поставленной задачи являются инерционные и емкостные накопители энергии. Применение накопителя энергоемкостью 2200 кДж и выше позволяет эффективно применять рекуперацию кинетической энергии движущихся масс силовой установки, приведенной к коленчатому валу дизеля, но при осуществлении модернизации размещение емкостного накопителя указанной энергоемкости на тепловозе затруднительно. Поэтому было принято решение найти способ снижения энергоемкости накопителя.

5. Теоретически обоснован способ управления силовой установкой тепловоза с накопителем энергии в силовой цепи, позволяющий снизить необходимую энергоемкость накопителя.

6. Исследованиями установлено, что в результате применения разработанного способа управления удается сократить количество необходимой энергии с 2200 до 200 кДж. Даже при сокращении энергоемкости накопителя переходные процессы в дизеле протекают с топливно-воздушным соотношением [а] =1,6, а продолжительность переходного процесса составляет не более 52-х секунд. Максимальный ток разряда накопителя 630 А. Ток заряда не превышает 240 А.

7. Положительный экономический эффект может быть получен одним из следующих способов:

-использование накопителя с целью снижения нагрузки на дизель в переходных режимах его работы. В этом случае достигается значительное снижение количества накопленных повреждений в деталях ЦПГ дизеля за счет снижения термических перегрузок в неустановившихся режимах, уменьшаются выбросы вредных веществ в атмосферу, при этом расход топлива примерно равен расходу тепловоза-прототипа;

-использование накопителя с целью снижения нагрузки на дизель в переходных режимах его работы и повышение тепловозной характеристики. В результате расход топлива снижается на 3,7-3,9 %, при этом количество накопленных повреждений в деталях ЦПГ не превышает величины для тепловоза-прототипа.

8. По результатам расчета примерный срок окупаемости модернизации за счет снижения расхода топлива оценивается на уровне не более двух с половиной лет.

1. Краснобаев Н.И., Барский М.Р., Шредер И.Б., ВанагЯ.А. Контактноаккумуляторная тяга на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1977.-279 с.

2. Чирахов Ф. Опыт эксплуатации аккумуляторного вагона в России.

3. Известия общества инженеров-электриков. 1912. — № 9., с. 1-15.

4. Кочнев Ф.П. Организация перевозок пригородных пассажировавтомотрисами. М.: Трансжелдориздат, 1962. 156 с.

5. Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог. М.: Транспорт,1995.-564 с.

6. Садуорс Дж., Тилли А. Сернонатриевые аккумуляторы./Пер. с англ. М.:1. Мир, 1988.-672 с.

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

8. Краснобаев Н.И. Некоторые вопросы электрического транспортакомбинированного питания // Энергетика и транспорт. — 1973. — № 6., с. 137-143.

9. Сергеев В.Л. Знакомьтесь: маневровый аккумуляторный локомотив ЛАМ01// В.Л. Сергеев, И.А. Шаркин // Локомотив, 2003. № 10., с.39.

10. Vantuono W. Economy of fuel at diesel draft // Railway Age, 2002. № 9.,p. 59-69.

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

12. 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. N. Y, 1975, p. 238-246.

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

14. Подвижной состав метрополитена за рубежом // Железные дороги мира, -1978.-№5., с. 24-26.

15. Использование маховика на дизельном подвижном составе для накопления энергии. Glassers Annalen, 1996. - № 7., p. 302.

16. Газотурбовозы облегченной конструкции для вождения высокоскоростных пассажирских поездов на ж.д. США. // Railway Gazette International, 1998. № 11., p. 75.

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

18. Рекуперативное торможение на автомотрисе с гидравлической передачей. Recuperation use solution sur un autorail // Preveraucl Jean-Francois. 1989., -№55., p. 22-24.

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

20. Системы накопления электроэнергии на железнодорожном транспорте (Канада) // IEEE/ASME Railroad Conf, Baltimore Md, 26-28, Apr. 1983. N.Y., 1983.-p. 69-77.

21. D.Habel et al. Инерционный накопитель энергии для тяговой сети // Железные дороги мира, 2004. №2., http://www.css-rzd.ru/zdm/02-2004/03204-2.htm.

22. Применение батарейного накопителя на горной железной дороге // Железные дороги мира, 1998. -№ 3., с. 37-40.23.0sawaM. NE-Train the first-ever rail bus with the combined drive // Rail International, 2004. № 4., p. 16 - 23.

23. Международная выставка железнодорожной техники InnoTrans2004 II Железные дороги мира, 2004. № 4., с. 11.

24. ХребаМ.С. Повышение технико-экономических показателей работы тепловозов в республике Сирия путем совершенствования технологии обслуживания и характеристик дизель-генаратора. М.: Дисс. канд. техн. наук., 1994.-152 с.

25. Погребняк В.В. Разработка и исследование устройств для дополнительного разгона агрегатов наддува в переходном процессе тепловозных дизелей и автоматизированных дизель-генераторов. -Харьков: Автореф. дисс. канд. техн. наук, 1971. 26 с.

26. Renald D.T. Turboharger Developments for Large Engines // Diesel and Gas Turbine Progress, 1974. № 4., p. 20-21.

27. Романов Г.И., Козлов С.И. Выбор рациональных способов регулирования воздухоснабжения турбопоршневых двигателей // Двигателестроение — Л.: 1982.-№6., с. 5-7.

28. Кривов В.Г., Синатов С.А., Орлов A.A. Улучшение качества процесса в дизелях с газотурбинным наддувом путем утилизации их отходящей теплоты // Двигателестроение Л.: 1983. - № 8., с. 37.

29. Юз Л.Д., Богомольный Е.С. Обеспечение возможности быстрого приема нагрузки дизель-генераторами // Сборник «Развитие комбинированных ДВС». М.: Машиностроение, 1974. - с. 262-287.

30. Раскин В.Г. Турбопоршневые дизель-электрические агрегаты типа Д100. М.: Машиностроение, 1972. - 224 с.

31. Артюхов В.Я., Захаров В.Н., Парамзин В.П., Сковородников Е.И., Четвергов В.А. Информационная система анализа надежности локомотивов // Исследование надежности и экономичности дизельного подвижного состава. ТР-ОмИИТ: 1976. - вып. 64., с.3-26.

32. Соболь В.Н. Улучшение переходных процессов тепловозных дизелей типа 1 ОД 100 и Д70 // Электрическая и тепловозная тяга. М.: 1970 - № 11., с. 44-45.

33. Васильев В.Н., Файн М.А. Расширение диапазона реализуемых мощностей дизеля с турбонаддувом // Электрическая и тепловозная тяга. -М.: 1978.-№7., с. 44-47.

34. Круглов М.Г. Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1973. - 296 с.

35. Портнов Д.А. Быстроходные турбопоршневые двигатели с воспламенением от сжатия. — М.: Машгиз, 1963. 640 с.

36. Скаженик A.M. Влияние давления наддува на эксплуатационную экономичность тепловозного двигателя Д70 // Электрическая и тепловозная тяга. М.: 1970. - № 11., с. 27-28.

37. Кудряш А.П., Заславский Е.Г., Тартаковский Э.Д. Резервы повышения экономичности тепловозов 2ТЭ10Л М.: Транспорт 1975. - 65 с.

38. Шокотов Н.К. Основы термодинамической оптимизации транспортных дизелей. — Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьковском ун-те, 1980. -154 с.

39. Зеленов В.В. Исследование применения соплового регулирования для улучшения динамических характеристик двухтактных двигателей. -Харьков: Автореф. дисс. канд. техн. наук, 1972. 22 с.

40. Севрук И.В., ЭпштейнА.С. Переходный процесс автоматизированного дизель-генератора с приводным турбокомпрессором при мгновенном набросе 100% нагрузки // Двигатели внутреннего сгорания. ХГУ: 1972. -вып. 15., с. 104-108.

41. Wadman Bruce W. Engine Harisans. Diesel and Gas Turbine Progress. 1972. V. 38, № 9, p. 9-11.

42. Коссов E.E., ПоварковИ.Л. Исследование соответствия некоторых характеристик дизелей с высоким наддувом требованиям тепловозной тяги // Вестник ВНИИЖТ. 1975. № 3., с. 23 28.

43. Соколов С.С., Лазурко A.A., Щеглова З.И. и др. Конструктивные особенности систем наддува дизелей с высоким и сверхвысоким уровнем форсирования // Двигатели внутреннего сгорания. М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1981. - № 30., 49 с.

44. Севрук И.В. Исследование переходных процессов четырехтактного тепловозного двигателя с высоким наддувом. Харьков: Автореф. дисс. канд. техн. наук, 1969. - 23 с.

45. Леонов О.В. О режимах разгона двигателя // Известия ВУЗОВ. М.: Машиностроение, 1964.-е. 100-110.

46. Тернопол В.П., Погребняк В.В., Соболь В.Н. Анализ рабочего процесса автоматизированного дизель-генератора 12Д70 при мгновенных изменениях нагрузки // Двигатели внутреннего сгорания. ХГУ: 1976. -вып. 23., с. 57-61.

47. Коссов Е.Е., Поварков И.Л. Экспериментальное исследование переходных процессов тепловозных дизелей и систем автоматического регулирования // Труды ВНИИЖТ. М.: 1977. - вып. 570., с. 116-126.

48. Соболь В.Н., Погребняк В.В., Тартаковский Э.Д. и др. Совершенствование системы газотурбинного наддува тепловозного двигателя 12Д70 // Вестник ВНИИЖТ. М.: 1974. - № 5., с. 45-48.

49. Симеон А.Э. Газотурбинный наддув дизелей. М.: Машиностроение, 1964.-248 с.

50. Сахаревич В.Д., Щербаков В.Г., Белинский И.Н. Расчетно-экспериментальное исследование по выбору систем газотурбинного наддува двигателей 4ЧН8, 4ЧН12/12 и 8ЧН13/11,5 //ДВС. Харьков: 1980.-вып. 31., с. 68-77.

51. Глаголев Н.М. Тепловозы. М.: Гос. трансп. ж.-д. изд-во, 1948. 388 с.

52. Хомич А.З., ТупицынО.И., Симеон А.Э. Экономия топлива и теплотехническое моделирование тепловозов. М.: Транспорт, 1975. -264 с.

53. Развитие локомотивной тяги / Под ред. H.A. Фуфрянского и А.Н. Бевзенко. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1988. 344 с.

54. Володин А.И., Фофанов Г.А. Топливная экономичность силовых установок тепловозов. -М.: Транспорт, 1979. 126 с.

55. Васильев В.Н. Эксплуатационная экономичность тепловозных дизелей с учетом переходных процессов // Труды МНИТ. М.: Транспорт, 1978, вып. 611., с. 27-34.

56. Кудряш А.П. Резервы повышения экономичности тепловозов. М.: Транспорт, 1975. 275 с.

57. ХомичА.З. Оценка эксплуатационной экономичности тепловозного дизеля // Двигателестроение. Л.: 1979. № 7, с. 47-49.

58. Хомич А.З. Эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. - 270 с.

59. Коссов Е.Е., Новиков A.B., Поварков И.Л. Повышение эксплуатационных качеств тепловозных дизелей с высоким наддувом // Электрическая и тепловозная тяга. М.: 1976. - № 8., с. 42-43.

60. Поварков И.Л., Володин А.И., Коссов Е.Е. Системы оптимальной защиты тепловозных дизелей от перегрузок в эксплуатации // Труды ВНИИЖТ. -М.: 1975. вып. 531., с. 91-96.

61. Егунов П.М. Тенденции развития мощных тепловозных дизелей // Двигатели внутреннего сгорания. М.: НИИинформтяжмаш, 1976. -№ 8., с. 42-43.

62. Володин А.И. Моделирование на ЭВМ работы тепловозных дизелей. -М.: Транспорт, 1985. 216 с.

63. Backhause R., Winterbanse D.E. Dynamic Behaviour of a turbocharged diesel engine // SAE Tehn. Pop. Ser. 1985, № 860453., p. 1-8.

64. Кудряш А.П. Надежность и рабочий процесс транспортного дизеля. -Киев: Навукова думка, 1981. 136 с.

65. Галкин В.Г., Парамзин В.П., Четвергов В.А. Надежность тягового подвижного состава. -М.: Транспорт, 1981. 184 с.

66. Крутов В.И., Кабанов A.A. Математические динамические модели корректоров топливоподачи и нагрузки тепловозного дизеля // Двигателестроение. — JL: 1987. — № 10., с. 26-28.

67. Кудряш А.П., Созаев В.Т., Тартаковский Э.Д. Повышение эффективности тепловозных дизель-генераторов в эксплуатации // Железнодорожный транспорт. -М.: 1972. вып. 10., с. 38-40.

68. Белдгин Г.И., Иванченко H.H. О целесообразности и условиях реализации двигателя постоянной мощности // Двигателестроение. — Л.: 1979. — № 2., с. 6-8.

69. Дружинин М.М. Повышение эксплуатационной экономичности тепловозов обеспечением оптимальной по расходу топлива генераторной характеристики. М.: Дисс. канд. техн. наук., 1985. 174 с.

70. Белостоцкий A.M. Исследование переходных режимов двигателей маневровых тепловозов с использованием ЦВМ. М.: Дисс. канд. техн. наук., 1967. 114 с.

71. Старовойт В.А. Повышение эксплуатационной эффективности маневровых тепловозов. М.: Дисс. канд. техн. наук, 1984. 206 с.

72. Сухопаров С.И. Повышение эффективности работы тепловозных дизелей корректированием нагрузки в переходных процессах. — М.: Дисс. канд. техн. наук, 1988.-239 с.

73. Коссов Е.Е. Оптимизация работы тепловозного дизель-генератора // Труды МИИТ. М.: 1972. - вып. 700., с. 8-21.

74. Коссов Е.Е., Вдовина Л.И., Михайлиди К.Г. и др. Методика расчета расхода топлива и производительности тепловозов с учетом работы нанеустановившихся режимах // Труды МИИТ. М.: 1981. - вып. 632., с. 60-72.

75. Михайлиди К.Г., Коссов Е.Е. Моделирование функциональных связей системы объединенного регулирования при расчете переходных процессов тепловозного дизель-генератора. — М.: Рук. деп. ЦНИИТЯЖМАШ, 1985, МИИТ. № 1514 ТМ-85 Деп. 30 с.

76. Коссов Е.Е. Моделирование переходных процессов тепловозного дизель-генератора. М.: Рук. деп. ЦНИИТЯЖМАШ, 1985, МИИТ. № 1543 ТМ-85 Деп. 29 с.

77. Коссов Е.Е. Повышение производительности и топливной экономичности тепловозов путем оптимизации режимов работы дизелей. М.: Дисс. докт. техн. наук., 1987. - 363 с.

78. Севрук И.В., Эпштейн A.C. Методика расчета переходных процессов четырехтактного тепловозного дизеля с высоким газотурбинным наддувом // Двигатели внутреннего сгорания. Харьков, 1970, вып. 11., с. 78-83.

79. Куценко С.М., Карпов И.П., ГулякинаТ.В. Системы и математическое моделирование процессов управления тепловозом. Учебное пособие для вузов. Харьков.: ХПИ, 1980. - 92 с.

80. Эпштейн A.C. Исследование и расчет переменных режимов транспортных двигателей с газотурбинным наддувом. М.: Автореф. дисс. канд. техн. наук, 1960. -21 с.

81. Коссов Е.Е., Сухопаров С.И. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель-генарторов. -М.: Интекст, 1999. 184 с.

82. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача, учебное пособие для неэнергетических специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1975.-496 с.

83. Зысин В.А. Техническая термодинамика потока. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1977. - 160 с.

84. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи: Пер. с англ. М.: Мир, 1983. -512 с.

85. Новиков И.И. Термодинамика: Учеб. пособие для студентов энергомашиностроительных и теплотехнических специальностей втузов. М.: Машиностроение, 1984. - 592 с.

86. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1968.-496 с.

87. Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. и др. Теплотехника / Под ред. В.Н. Луканина. — 2-е изд., перераб. — М.: Высшая школа, 2000. — 671 с.

88. Циннер К. Наддув двигателей внутреннего сгорания = Aufladung von Verbrennungsmotoren: Пер. с немецкого / Под ред. д.т.н. Иванченко H.H. -Л.: Машиностроение, 1978. — 264 с.

89. Исследование и доводка тепловозных дизелей / Под ред. Круглова Г.М., Володина А.И. -М.: Машиностроение, 1975. 184 с.

90. Агрегаты воздухоснабжения комбинированных дизелей / Под ред. Круглова Г.М. М.: Машиностроение, 1973. - 296 с.

91. Володин А.И., Зюбанов В.З., Кузьмич В.Д. Локомотивные энергетические установки / Под ред. Володина А.И. М.: ИПК Желдориздат, 2002. -718 с.

92. Лосев Е. П. Эффективность применения накопителей энергии в силовых установках автономных локомотивов. М.: Дисс. канд. техн. наук., 2000. -211 с.

93. Корнев А.Н. Системы электростартерного пуска энергетических установок тепловозов с импульсными конденсаторами сверхвысокой энергоемкости. М.: Дисс. канд. техн. наук., 1995. - 220 с.

94. Шевлюгин M.B. Проблемы использования накопителей энергии в системах тягового электроснабжения. М.: Дисс. канд. техн. наук., 2000. -218 с.

95. 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.

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

97. Болдов Н. А., Степанов А.Д. Теплоэлектрический подвижной состав. М.: Транспорт, 1968. — 360 с.

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

99. Бут Д.А., Алиевский Б.Л., Мизюрин С.Р., Васюкевич П.В. Накопители энергии: Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1991. -400 с.

100. Джента Дж. Накопление кинетической энергии. Теория и практика современных маховичных систем / Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 430 с.

101. Гулиа Н.В. Маховичные двигатели. М.: Машиностроение, 1976. -172 с.

102. Гулиа Н.В. Накопители энергии. -М.: Наука, 1980. 152 с.

103. Гулиа Н.В. Инерция. -М.: Наука, 1982. 152 с.

104. Попов Г.Г., Маховик A.C. 937824 СССР. Бюл. Изобретений, 1982. -№23.

105. Фонер С., Шварц Б. Сверхпроводящие машины и устройства. — М.: Мир, 1977.-763 с.

106. Астахов Ю.Н., Веников В.А., Тер-Газарян А.Г. Накопители энергии в электрических системах: учебное пособие для электроэнергет. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1989. - 159 с.

107. Фишер JI.M., Петровский Ю.В. Высокотемпературная сверхпроводимость. Успехи и перспективы // Электротехника, 1987. -№ 11., с. 59-62.

108. КарасикВ.Р. Физика и техника сильных магнитных полей. — М.: Наука, 1964.-348 с.

109. Веников В.А., Зуев Э.Н., Околотин B.C. Сверхпроводники в энергетике. М.: Энергия, 1972. - 119 с.

110. Rose M.F. Compact Capacitor Powered Railgun System // IEEE Transactions on Magnetic, 1986.-Vol. MAG-22., № 6, p. 1717-1721.

111. Брускин Д.Э и др. Электрические машины и микромашины. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990. - 528 с.

112. Правила тяговых расчетов для поездной работы / Под ред. Киселевой Н.П. М.: Транспорт, 1985. - 287 с.

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

114. Баранов A.M., Козлов В.Е., Фельдман Э.Д. Развитие пропускной и провозной способности однопутных линий. Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1964. -№ 280., 196 с.

115. Фельдман Э.Д. Технико-экономическое обоснование параметров магистральных тепловозов на перспективу. М.: Машиностроение, 1976.-е. 34-63.

116. Синенко Н.П., Гринсберг Ф.Г., Половинкин И.Д., Розенблит Г.Б., СкаженикА.М. Исследование и доводка тепловозных дизелей. М.: Машиностроение, 1975. - 184 с.

117. Повышение надежности и долговечности тепловозных дизелей. Под ред. д.т.н. Володина А.И. Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1972. - 152 с.

118. Насыров P.A. Повышение надежности работы поршней тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1977. - 216 с.

119. Струнге Б.Н. Регулирование частоты вращения и мощности дизель-генераторов тепловозов. М.: Транспорт, 1976. - 112 с.

120. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте, /ВНИИЖТ МПС/. М.: Транспорт, 1991. -112 с.