автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Совершенствование системы нормирования расхода топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов

На права^^^сописи

КОРНЕЕВ Павел Сергеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ НОРМИРОВАНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА НА МАНЕВРОВОЕ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ ТЕПЛОВОЗОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ПЕН 2012

ОМСК 2012

005057306

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))».

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент ОВЧАРЕНКО Сергей Михайлович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КОСМОДАМИАНСКИЙ Андрей Сергеевич -заведующий кафедрой «Тяговый подвижной состав» РОАГ ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения»;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ТАРУТА Виктор Федорович -генеральный директор ООО НПЦ «КИПАРИС Т».

Ведущая организация:

федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» (ДВГУПС)».

Защита диссертации состоится 21 декабря 2012 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))» по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

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

Автореферат разослан 20 ноября 2012 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: nauka@omgups.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета доктор технических наук, профессор

путей сообщения, 2012

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Компания ОАО «Российские железные дороги» является крупным потребителем топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) страны. По данным за 2011 г. на все нужды железнодорожного транспорта израсходовано более 3 млн т дизельного топлива и 48 млрд кВт-ч электроэнергии. Из них на тягу поездов приходится основная доля расхода ТЭР компании - 82 % электроэнергии и 90 % дизельного топлива. В связи с ежегодным увеличением объема грузоперевозок в компании была принята Энергетическая стратегия холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 г. и на перспективу до 2030 г.; утвержденная распоряжением ОАО «РЖД» № 2718р от 15.12.2011. Важнейшей целью стратегии определены оптимизация энергопотребления и реализация комплексных мероприятий по экономии ТЭР.

Одной из основных задач стратегии является объединение в единый комплекс бортовых и стационарных систем контроля расхода топлива, что позволит полностью автоматизировать систему нормирования и учета, ликвидировать технологические потери и исключить несанкционированный отбор нефтепродуктов. Наиболее сложным по технологии формирования нормы расхода топлива является маневровое и хозяйственное движения. Специфика этих видов движения заключается в сложности учета факторов, влияющих на расход дизельного топлива, таких как количество перевезенного груза, профиль пройденного пути, режимы работы основного и вспомогательного оборудования, что приводит к значительным отклонениям расчетной нормы от значения фактического расхода топлива. Основным недостатком действующей методики формирования нормы расхода топлива является использование среднестатистических значений норм удельного расхода топлива, что не позволяет учесть случайный характер степени загрузки и, соответственно, режимов работы дизель-генераторной установки (ДГУ) и вспомогательного оборудования локомотива.

Вышеизложенное подтверждает актуальность задачи совершенствования технологии нормирования расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движения и требует ее решения на уровне, соответствующем современному развитию программно-аппаратного обеспечения контроля параметров работы тепловозов.

Цель диссертационной работы - повышение эффективности системы нормирования расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов за счет формирования научно обоснованной нормы, учитывающей фактическую загрузку тепловоза.

Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

1) исследовать параметры работы тепловозов ОАО «РЖД» и предприятий промышленного железнодорожного транспорта (ППЖТ) в маневровом и хозяйственном движении, оказывающие влияние на расход топлива;

2) установить влияние переходных процессов в режимах нагрузки и холостого хода на расход дизельного топлива ДГУ тепловоза и предложить зависимость для расчета коэффициента влияния расхода от количества переходных процессов;

3) разработать методику формирования расходных характеристик ДГУ тепловоза по результатам эксплуатации, позволяющую учесть ее текущее теплотехническое состояние;

4) предложить методику формирования нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение по результатам контроля параметров загрузки ДГУ и вспомогательного оборудования тепловоза и обосновать доверительные интервалы расчетной нормы расхода дизельного топлива, позволяющие учесть влияние случайных факторов;

5) разработать программно-аппаратный комплекс для реализации разработанной методики нормирования расхода топлива;

6) выполнить технико-экономическую оценку предлагаемых разработок.

Методы исследования. Теоретическая часть работы основывается на методах математической статистики, планирования эксперимента, математического моделирования. При расчетах и анализе данных использованы лицензионные программные продукты: математический редактор MatCadl4, электронные таблицы Microsoft Excel 2007. Экспериментальные исследования проводились в локомотивных депо компании ОАО «РЖД» и на предприятиях промышленного железнодорожного транспорта.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) установлена степень влияния переходных процессов ДГУ в режимах нагрузки и холостого хода на расход дизельного топлива для тепловоза серии ТЭМ2 и предложена зависимость для расчета коэффициента влияния расхода от количества переходных процессов;

2) разработана методика корректировки расходных характеристик ДГУ тепловоза по результатам эксплуатации, позволяющая учесть ее текущее теплотехническое состояние;

3) предложена методика формирования нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение по результатам контроля параметров загрузки ДГУ и вспомогательного оборудования тепловоза;

4) обоснованы доверительные интервалы расчетной нормы расхода дизельного топлива, позволяющие учесть влияние на нее случайных факторов.

Достоверность научных положений и результатов диссертации обоснована корректным применением математического аппарата численных методов, методов математической статистики и теории вероятностей. Адекватность разработанных математических моделей оценена по критерию Фишера.

Расхождение теоретических расчетов и результатов экспериментального контроля расхода дизельного топлива не превышает 10 %.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1) разработанная методика формирования нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов позволяет обосновать необходимые затраты топлива на поездку с учетом фактической загрузки локомотива;

2) предложенная методика корректировки расходных характеристик ДГУ позволяет учесть ее текущее теплотехническое состояние при формировании нормы расхода дизельного топлива;

3) разработанный аппаратный комплекс контроля параметров работы тепловоза и программная реализация предложенной методики позволяют автоматизировать процесс формирования нормы расхода дизельного топлива и исключить влияние субъективных факторов.

Личный вклад соискателя заключается

1) в проведении экспериментальных исследований по оценке степени влияния переходных процессов на расход топлива ДГУ тепловоза и предложенной зависимости для расчета коэффициента влияния расхода от количества переходных процессов;

2) в разработке методики формирования нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение по результатам контроля параметров за1рузки ДГУ и вспомогательного оборудования тепловоза;

3) в разработке методики корректировки расходных характеристик ДГУ тепловоза по результатам эксплуатации, позволяющей учесть ее текущее теплотехническое состояние.

Реализация результатов работы. Разработанная методика формирования нормы расхода дизельного топлива апробирована на двух предприятиях промышленного железнодорожного транспорта и внедрена в ОАО «Кузнецк-погрузтранс».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии на Западно-Сибирской железной дороге» (Омск, 2010); на VII всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (Красноярск, 2010); на международной научно-практической конференции по программе научно-образовательного форума «Трансвуз-2010» (Омск, 2010), на второй межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, 2011); на всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2011» (Ростов-на-Дону, 2011); на международной научно-практической конференции «Транспорт XXI века: исследования, инновации, инфраструктура» (Екатеринбург, 2011); на постоянно действующем научно-техническом семинаре ОмГУПСа (Омск, 2012).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 17 печатных работах, которые включают в себя 16 статей, четыре из которых - в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, и один патент РФ на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 102 наименований и двух приложений и содержит 141 страницу, в том числе 136 страниц основного текста, 89 рисунков, 25 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, отмечены научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе выполнен анализ существующих технологий учета расхода дизельного топлива тепловозом и методик расчета нормы расхода дизельного топлива. Выявлены их недостатки, влияющие на объективность расчетов.

Выполнен анализ трудов ученых и специалистов в области повышения топливной экономичности и нормирования расхода ТЭР на тягу поездов.

Значительный вклад в научные исследования, направленные на повышение топливной эффективности тепловозов в эксплуатации, разработку подходов к нормированию расхода топлива внесли специалисты и ученые ВНИИЖТа, МИИТа, СамГУПСа, ОмГУПСа, ПГУПСа, ДВГУПСа, РГУПСа. Среди ученых следует отметить работы Болховитинова Г. Ф., Белостоцкого А. М., Володина А. И., Горелика Г. Б., Гренкевича О. О., Иванова И. А., Игина В. Н, Киселева Г. Г., Кишкаревича К. В., Корнева Н. Н., Коссова Е. Е., Молярчука В. С., Мугин-штейна Л. А., Овчаренко С. М., Постола Б. Г., Салимова А. В., Симеона А. Э., Сковородникова Е. И., Сидоровой Е. А., Хомича А. 3., Чулкова А. В., Фофанова Г. А., Фуфрянского Н. А. и др.

Сравнительный анализ результатов расчета по применяемой в настоящее время методике расчета норм расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов и фактического расхода топлива показал наличие существенных отклонений (табл. 1).

Таблица 1

Среднее значение относительного отклонения нормативного и фактического расхода топлива по локомотивным депо Западно-Сибирской железной дороги

Отклонение, %

Локомотивное депо А Локомотивное депо Б Локомотивное депо В

51,54 74,51 52,36

Значительное влияние на расход топлива тепловозом оказывает его техническое состояние. В результате исследований проведенных в десяти локомотивных депо компании ОАО «РЖД» и предприятий промышленного железнодорожного транспорта, установлено, что техническое состояние 70 % локомотивов, находящихся в эксплуатации, не соответствует требованиям нормативно-технической документации. Так, анализ качества настройки тепловозной характеристики ДГУ показал, что значение мощности выходит за границы паспортного поля допуска. В качестве примера на рис. 1 приведены параметры распределения мощности ДГУ тепловоза серии ТЭМ2 на номинальной позиции контроллера машиниста. Этот фактор не учитывается при реализации действующей методики нормирования расхода топлива.

В настоящее время в компании ОАО «РЖД» и на большинстве ППЖТ реализуется программа оснащения локомотивов бортовыми системами контроля. параметров работы с функцией контроля автоматизированного замера расхода топлива. Так, в компании ОАО «РЖД» формируется единая база, в которой будет концентрироваться информация с бортовых систем РПРТ, АПК «БОРТ», АСК ВИС, что создает информационную среду для решения задач нормирования, учета и оптимизации использования ТЭР. Таким образом, созданы предпосылки для реализации технологий, позволяющих применять методику расчета нормы расхода дизельного топлива на фактически выполненный объем работ.

В результате исследований выявлены основные недостатки рассмотренных применяемых методик, заключающиеся в использовании нормируемых среднестатистических значений, что не позволяет учесть случайность степени загрузки локомотива, его текущее техническое состояние и приводит к существенным погрешностям расчета нормы расхода топлива.

Во второй главе выполнен анализ параметров работы маневровых тепловозов на полигонах железных дорог компании ОАО «РЖД» и ППЖТ. Целью анализа является оценка параметров распределения режимов работы основного оборудования в маневровом и хозяйственном движении и параметров, характеризующих энергопотребление за поездку.

Приведены результаты исследования разброса таких параметров работы маневровых тепловозов, как суммарный и удельный расход топлива за поездку, выработанная энергия, время работы под нагрузкой, время работы на холостом ходу, которые оказывают существенное влияние на расход топлива (рис. 2 - 7).

N

Рис. 1. Распределение мощности ДГУ

тепловоза серии ТЭМ2 на 8-й позиции контроллера машиниста

0,14 0,12 0.1 0,0$ 0,0« 0,04 0,02 0

КО-

1 .г.д-и.тя)' . 9 1МИ

/

и

3.1571/2*

39,5 41.3 42.6 43£ 453 46,6 45.0 49.3 К V! -►

52.0

яы

21.8 26,4 31,1 35,8 40,5 45,1 49,8 54,5 К 63,$

Рис. 2. Распределение доли времени работы ДГУ тепловоза на холостом ходу локомотивного эксплуатационного депо Саратов

П"

0,012 0,01 0,008 <(В) 0,006

0,004 0,002 0

Я

28,207а/2Л

(Д-250Д51)а г 1691470

N

N

М

187,0 199.6 212,2 22« 237,4 250,1262,7 2753 кг 300,5

Рис. 4. Распределение расхода дизельного топлива тепловозом локомотивного эксплуатационного депо Красноярск

Рис. 3. Распределение доли времени работы ДГУ тепловоза в режиме нагрузки ОАО «Разрез Изыхский»

0,007

0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0

гоч =

ад

ш

67,0891/21

(и-зоздк)' в мошв

ш

N3

ш

87,9 114.5 141.1 167.7 194,2 220,8 247,4 274 1Втч 327,1

Рис. 6. Распределение выработанной энергии ДГУ тепловоза локомотивного эксплуатационного депо Партизанск

8

(хВгчУкг

1 (Яву.

|(Ь) =-—'I аш

0,0«

0,04 0,03

0.02

ад о

4,6 178,5 182.4 1863 190.1 194,0 197,8 201 жВт-ч 209,5 N -►

Рис. 7. Распределение выработанной энергии ДГУ тепловоза ООО «Таллинское ПТУ»

о

0,45 0,48 0,50 0,52 0,54 0,57 0,59 Л;{йп) 0,66 Ь -»

Рис. 5. Распределение удельного расхода дизельного топлива тепловозом ОАО «ПЖТ «ЛУЧ»

В результате исследований установлено, что маневровое и хозяйственное движение характеризуется значительным разбросом параметров работы тепловозов даже на одном виде работ и полигоне эксплуатации. Этот факт подтверждает необходимость реализации подхода к нормированию расхода топлива на эти виды движения исходя из фактической загрузки тепловоза.

В третьей главе предложена методика расчета нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловоза, основанная на параметрах загрузки основного и вспомогательного оборудования.

Анализ баланса энергопотребления тепловозом позволил определить факторы, оказывающие основное влияние на расход топлива, к которым отнесены режимы работы ДГУ, воздушного поршневого компрессора, вентилятора холодильника, количество и продолжительность переходных процессов дизеля, атмосферные условия.

Для оценки затрат мощности на привод воздушного поршневого компрессора и вентилятора холодильника использованы методики, приведенные в работах докторов технических наук Фотина Б. С. и Куликова Ю. А.

Мощность, потребляемая воздушным поршневым компрессором, кВт,

ли =Ри((1-ДГк)-0(

/ Пе£-1

Пц?' -1

-«г С

-1

(1)

где ря I - давление на всасывании в ступень, кПа; Х\ £ - средняя относительная потеря давления на всасывании в ступень; <2г - подача воздуха ¡-й ступенью компрессора, м3/с; щ — относительная величина мертвого пространства в ступени; пс; - показатель политропы сжатия; пр г — показатель политропы расширения; Пц( - отношения давлений газа в цилиндрах компрессора.

Затраты мощности на привод вентилятора холодильника, кВт,

н. = а + х>

"си • Рс1 ' ивз ( Рвз ■ ■ *7п V

, Го-Уеж . „„ "м2

■Гбж - +Еи-

2 9

9'Ро

+ <Г,

Г1 ' "о.

' 2 д

+ 0,35 -1,5)Ар,

(2)

где х ~ коэффициент, учитывающий подсос воздуха в шахту через неплотности; пск{ - число входящих в шахту холодильника и обслуживаемых рассчитываемым вентилятором секций, шт.; Рсг - площадь секции, м2; рвз — плотность воздуха перед входом в вентилятор, кг/м3; т]еиг]п- КПД вентилятора и его привода;

£6ж - коэффициент сопротивления боковых жалюзи; и6ж - скорость воздуха перед фронтом боковых жалюзи, м/с; у0 - удельный вес воздуха, кг/(м2 с2); Ей -число Эйлера; ивз - расчетная массовая скорость в узком сечении секции, кг/(м2с); р0 ~ плотность наружного воздуха при расчетной температуре, кг/м3; <?ш - коэффициент аэродинамического сопротивления шахты; иом - скорость воздуха в сечении, ометаемом лопастями вентилятора, м/с; д - ускорение свободного падения, м/с2.

Результаты расчета затрат мощности и расхода топлива на привод вспомогательного оборудования тепловоза серии ТЭМ2 приведены в табл.2.

Таблица2

Затраты мощности и расхода топлива на привод Вспомогательного оборудования тепловоза серии ТЭМ2

Номер позиции Воздушный компрессор КТ6 Вентилятор холодильника

N В нагр' нагр' кВт кг/ч N , кВт XX* Вхх> кг/ч N , кВт ШХ' Вшх, кг/ч

Нагрузка Холостой ход

0 12,45 3,91 4,30 1,35 2,33 0,73

1 12,45 3,91 4,30 1,35 2,33 0,73

2 12,45 3,39 4,30 1,17 2,33 0,63

3 13,69 3,30 4,74 1,14 3,09 0,74

4 16,6 3,82 5,74 1,32 5,52 1,27

5 19,92 4,44 6,89 1,54 9,53 2,13

6 23,65 5,27 8,18 1,82 15,96 3,56

7 26,97 6,10 9,33 2,11 23,67 5,35

8 31,12 7,53 10,76 2,60 36,36 8,80

Учет влияния атмосферных условий выполнен в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ Р 52517-2005. «Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Стандартные исходные условия, объявление мощности, расхода топлива и смазочного масла. Методы испытаний»; СТ СЭВ 4394-83. «Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Методы пересчета мощности и удельного расхода топлива».

Для автоматизации расчета коэффициента пересчета расхода топлива Р получена двухфакторная зависимость парциального давления водяного пара от температуры и влажности. Результаты расчета коэффициента пересчета расхода

топлива представлены в виде поверхностей отклика при различных значениях атмосферного давления (рис. 8).

Маневровое и хозяйственное движение тепловозов характеризуются значительной долей времени работы дизеля на переходных режимах. В основном это определяется частыми переключениями позиций контроллера машиниста. В результате проведенных исследований установлены факты реализации более 2500 переключений позиций контроллера машиниста за 11 ч работы тепловоза. Для учета степени влияния переходных процессов на расход топлива проведены экспериментальные исследования на дизеле типа ПД1М тепловоза серии ТЭМ2, в ходе которых фиксировалось перемещение реек топ-ливных насосов высокого давления (ТНВД) с дискретностью линейного перемещения 1 мм через интервал времени 0,1 с (рис. 9). В результате исследований установлено, что средняя длительность переходного процесса (время стабилизации подачи топлива £р) составляет 5 с.

Для корректировки нормы расхода топлива с учетом количества и продолжительности переходных режимов предложен коэффициент

Рис. 8. Значения коэффициента пересчета расхода топлива при разных параметрах атмосферных условий

Рис. 9. Выход реек ТНВД при наборе и сбросе позиций

Кррк = 1 +

п|Щ=(Аг -Лх-Кх + (£?=1 ЪП1 ■ ■ N0 ■ йп ■ Кп]

аиь^-^ + ЕиЬш-Ю

(3)

где - время переходного процесса, ч; п - количество переключений контроллера машиниста за смену; с1х, йп - доля увеличения расхода топлива в переходном процессе для режимов холостого хода и нагрузки соответственно;

Кх, Кп - доля переключений позиций контроллера машиниста в режиме холостого хода и нагрузки; Ьх1, Ьп1 - удельный расход топлива по позициям контроллера машиниста в режиме холостого хода и под нагрузкой, кг/ч, кг/кВт-ч; гх1, гп1 - время работы ДГУ тепловоза по позициям контроллера машиниста в режиме холостого хода и под нагрузкой соответственно, ч; Л^ - мощность ДГУ по позициям контроллера машиниста, кВт; г - количество позиций контроллера машиниста.

Результаты теоретического моделирования влияния переходных процессов на общий расход топлива тепловозом представлены в виде поверхности отклика при различных значениях количества переключений позиций контроллера машиниста и перераспределения доли переключений в режиме нагрузки и холостого хода (рис. 10). Результаты теоретических расчетов согласуются с результатами, полученными в опытных поездках, по которым выполнена оценка степени увеличения расхода топлива в зависимости от количества переключений позиций за минуту (рис. 11).

¿В

0,07 и 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01

- • л

¿в =0.013 V* ¡007 • « >- г

Г • > Ал • •

•• •

*> >• <

л л» < •

'У ♦ 1 • 1—а-

0,5

1,5

3 3,5

Рис. 10. Поверхность отклика коэффициента корректировки расхода топлива от параметров переходных процессов

Рис. 11. Зависимость доли увеличения расхода топлива от количества переключений позиций контроллера машиниста в минуту

Существенное влияние на расход топлива тепловозом оказывает техническое состояние дизеля, его систем и качество настройки характеристик ДГУ. При решении задачи расчета нормы расхода дизельного топлива предложено учитывать текущее техническое состояние ДГУ корректировкой расходных характеристик по результатам опытной поездки.

Для учета текущего теплотехнического состояния ДГУ предложена методика и получены выражения для расчета коэффициентов корректировки паспортных расходных характеристик:

для холостого хода, кг/ч, -

лв-а.

(4)

х1 =

(¿иЬххдУ

для режима нагрузки, кг/кВт-ч, —

сгв-сг,

-пп

(5)

*2 =

Е?=0^7.

где (1В - превышение расхода топлива в опытной поездке над значением, рассчитанным по паспортным характеристикам, кг; йхх, йпп- доля расхода топлива в режиме холостого хода и нагрузки соответственно.

Текущие расходные характеристики локомотива определяются следующим образом:

в режиме холостого хода, кг/ч, ЬХ1 = Ьех.,- + х1; (6)

в режиме нагрузки, кг/кВт-ч, Ьп1 = Ьеп, + х2- (7)

Для расчета нормы расхода дизельного топлива за поездку в маневровом и хозяйственном движении, предложено выражение, учитывающее степень загрузки основного и вспомогательного оборудования тепловоза, его текущее теплотехническое состояние, степень влияния переходных процессов и атмосферные условия, кг,

где Вк(: - расход топлива на привод воздушного компрессора, кг;

- расход топлива на привод вентилятора холодильника, кг.

Расход топлива следует рассматривать как величину случайную, так как в процессе эксплуатации на него действует множество случайных факторов. Для установления границ доверительных интервалов нормы расхода топлива проведено 400 контрольных поездок, по которым выполнена оценка параметров распределения отклонения фактического расхода топлива от рассчитанного по

(„0 + Сш Ю ) кррк + Вы + В„ )/?,

¡=0 ¡=1

(В)

разработанной методике. В табл. 3 приведены параметры распределения отклонений расхода топлива для доверительной вероятности 0,9.

Для оценки 1раниц доверительного интервала получена регрессионная зависимость среднеквадратического отклонения расхода дизельного топлива от расчетной нормы:

сг = 0,0017Врр + 1,86. (9)

ТаблицаЗ

Параметры распределения отклонений норм расхода топлива от фактического расхода

Интервал расхода топлива, кг Значение среднего квадратического отклонения, кг

0-100 al =2,006

100-200 <т2 = 2,076

200 - 300 <тЗ = 2,259

300-400 <т4 = 2,527

В результате выполненных исследований предложена методика расчета нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов, основанная на результатах контроля параметров загрузки основного и вспомогательного оборудования, учитывающая текущее теплотехническое состояние ДГУ, степень влияния переходных процессов, атмосферные условия.

В четвертой главе представлен разработанный программно-аппаратный комплекс контроля параметров работы тепловоза, который включает в себя регистратор параметров работы тепловоза и программное обеспечение, реализующее алгоритм расчета по предлагаемой методике. Регистратор содержит датчики аналоговых сигналов тока и напряжения главного генератора, датчик температуры наружного воздуха, датчик атмосферного давления, датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик режима работы компрессора тормозной магистрали, датчик частоты вращения вентилятора холодильника, датчик температуры топлива, аналого-цифровой преобразователь, блок питания импульсный, блок сбора, обработки и хранения информации, блок индикации, расположенный в кабине машиниста, блок расшифровки режимов работы дизель-генераторной установки, на которые подаются сигналы с реле электрической схемы тепловоза. На регистратор получен патент РФ на полезную модель. В результате эксплуатации разработанной методики в ООО «ПЖТ» и ОАО «Куз-

нецкпогрузтранс» достигнуто снижение расхода топлива за счет формирования обоснованной нормы расхода.

В пятой главе приведены результаты оценки экономической эффективности при реализации разработанной методики. Экономический эффект достигается за счет снижения расхода дизельного топлива. Экономия годовых эксплуатационных расходов составляет 45 953,99 р./лок., срок окупаемости затрат 2,13 года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследование параметров работы тепловозов в эксплуатации, проведенное в ряде локомотивных депо ОАО «РЖД» и ППЖТ, позволило установить наличие широкого диапазона разброса параметров, оказывающих влияние на расход топлива тепловозом в маневровом и хозяйственном движении.

2. В результате экспериментальных исследований установлена степень влияния переходных процессов на расход топлива и предложена зависимость для расчета коэффициента влияния расхода адекватность, которой подтверждена по результатам опытных поездок.

3. Для учета технического состояния ДГУ тепловоза разработана методика корректировки паспортных расходных характеристик по результатам опытной поездки.

4. Предложена методика расчета нормы расхода топлива на маневровое и хозяйственное движение, основанная на контроле фактической степени загрузки основного и вспомогательного оборудования тепловоза, его технического состояния, количества переходных процессов и параметров атмосферных условий.

5. Для учета случайной составляющей при оценке нормы расхода топлива по результатам опытных поездок установлены доверительные интервалы расчетной нормы расхода топлива с падежнстью 90 %.

6. Для реализации разработанной методики нормирования расхода топлива разработан программно-аппаратный комплекс, защищенный патентом РФ на полезную модель.

7. Выполнена технико-экономическая оценка результатов внедрения разработанной методики нормирования расхода топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов. Экономия годовых эксплуатационных расходов по проектному варианту составляет 45 953,99 р. Срок окупаемости инвестиционного проекта 2,13 года.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России:

1.КорнеевП. С. Исследование параметров эксплуатации маневровых тепловозов / П. С. Корнеев, С. М. Овчаренко// Вестник транспорта Поволжья. 2010. № 4 (24). С. 36 - 40.

2. К о р н е е в П. С. Моделирование затрат мощности и дизельного топлива на привод вспомогательного оборудования тепловозов / П. С. К о р н е е в, С. М. Овчаренко// Транспорт Урала. 2010. № 4 (27). С. 48 - 51.

3.Корнеев П. С. Моделирование расходных характеристик с учетом технического состояния дизель-генераторной установки тепловоза / П. С. К о р-нее в, С. М. Овчаренко// Известия Транссиба. 2011. № 4 (8). С. 26 - 30.

4. К о р н е е в П. С. Влияние переходных процессов на расход топлива дизелем в эксплуатации / П. С. К о р н е е в, С. М. О в ч а р е н к о, В. А. Ч е тв е р г о в // Известия Транссиба. 2012. № 1 (9). С. 27 - 32.

В прочих изданиях:

5.Корнеев П. С. Формирование нормы расхода дизельного топлива тепловозами / П. С. К о р н е е в // Общие комплексные проблемы технических и прикладных наук: Межвуз. сб. тр. молодых ученых, аспирантов и студентов / Сибирская гос. автомобильно-дорожная академия. Омск, 2008. Вып. 5. Ч. 1.

С. 160 -164.

6. К о р н е е в П. С. Применение программно - аппаратных комплексов для решения задачи нормирования расхода топлива тепловозами / П. С. К о р н е е в // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: Сб. науч. ст. аспирантов и студентов университета / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. Вып. 9. С. 72 - 75.

7. К о р н е е в П. С. Проблема нормирования расхода топлива на маневровые работы / П. С. К о р н е е в // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта: Сб. науч. ст. молодых ученых и аспирантов университета/Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. Вып. 10. С. 20, 21.

8. К о р н е е в П. С. Оценка влияния работы вспомогательного оборудования на расход топлива дизелем тепловоза / П. С. К о р н е е в // Инновационные проекты и технологии в транспортной отрасли и промышленности: Сб. науч. ст. аспирантов и студентов университета / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. Вып. 11. С. 87 - 92.

9. К о р н е е в П. С. Опыт применения методики нормирования расхода топлива по результатам степени загрузки маневрового локомотива / П. С. К о р-неев, С. М. Овчаренко// Повышение эффективности использования и совершенствование системы технического обслуживания и ремонта локомотивов: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 54-57.

10. К о р н е е в П. С. Результаты эксплуатации методики нормирования расхода топлива на маневровые работы на промышленных предприятиях железнодорожного транспорта / П. С. Корнеев, С. М. Овчаренко// Ресурсосберегающие технологии на Западно-Сибирской дороге: Материалы науч,-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 48 — 52.

11.Корнеев П. С. Методы учета расхода энергоресурсов маневровых тепловозов / П. С. К о р н е е в // Политранспортные системы: Материалы VII всерос. науч.-техн. конф. / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. Новосибирск, 2010. С. 338-340.

12. К о р н е е в П. С. Научный подход к формированию нормы расхода топлива на маневровую работу - резерв экономии / П. С. К о р н е е в, С. М. Овчаренко// Инновации для транспорта: Материалы междунар. науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 75 - 79.

13.Корнеев П. С. Необходимость учета факторов, влияющих на расход топлива тепловозом, при формировании нормы расхода / П. С. К о р н е е в // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: Материалы второй межвуз. науч.-практ. конф. / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. Иркутск, 2011. С. 371 -375.

14. К о р н е е в П. С. Снижение расхода топлива за счет совершенствования методики нормирования / П. С. К о р н е е в // Тр. всерос. науч.-практ. конф. Ч. 2. / Ростовский гос. ун-т путей сообщения. Ростов-на-Дону, 2011.

С. 353,354.

15. К о р н е е в П. С. Математическая модель формирования нормы расхода топлива на маневровую работу / П. С. К о р н е е в, С. М. О в ч а р е н к о // Транспорт XXI века: исследования, инновации, инфраструктура: Материалы междунар. науч.-техн. конф. / Уральский гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург, 2011. С. 155 - 159.

16. К о р н е е в П. С. Оценка расхода дизельного топлива по результатам контроля режимов работы основного и вспомогательного оборудования

тепловоза / П. С. Корнеев, С. М. Овчаренко// Материалы науч.-техн. конф. «Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте» / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. С. 67 - 71.

17. Патент РФ на полезную модель № 116113, МПК В61Ь25/02. Регистратор параметров работы тепловоза / С. М. Овчаренко, П. С. Корнеев (Россия). № 2011153141/11; заявлено 26.12.2011; опубл. 20.05.2012.

Типография ОмГУПСа. 2012. Тираж 100 экз. Заказ 770. 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Нормирование расхода топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов на предприятиях ОАО «РЖД» и промышленного железнодорожного транспорта

1.1.1. Термины и определения

1.1.2. Анализ методик нормирования расхода дизельного топлива

1.2. Анализ функциональных возможностей бортовых систем контроля параметров работы и расхода дизельного топлива тепловоза

1.3. Анализ качества настройки ДГУ тепловозов по результатам реостатных испытаний

1.4. Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЗОВ В МАНЕВРОВОМ И ХОЗЯЙСТВЕННОМ ДВИЖЕНИИ

2.1. Влияние режимов работы ДГУ тепловозов на расход топлива

2.2. Исследование параметров работы маневровых тепловозов на предприятиях ОАО «РЖД»

2.3. Исследование параметров работы тепловозов на предприятиях промышленного железнодорожного транспорта

2.4. Выводы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НОРМЫ

РАСХОДА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА НА МАНЕВРОВОЕ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ ТЕПЛОВОЗОВ

3.1. Определение затрат дизельного топлива на привод вспомогательного оборудования тепловоза

3.2. Оценка влияния атмосферных условий на расход дизельного топлива тепловозом

3.3. Исследование влияния переходных процессов на расход топлива ДГУ тепловоза

3.4. Разработка методики корректировки расходных характеристик ДГУ тепловоза

3.5. Методика формирования нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов

3.6. Выводы

ГЛАВА 4. ОПЫТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НОРМЫ РАСХОДА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА НА МАНЕВРОВОЕ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ ТЕПЛОВОЗОВ

4.1. Программно-аппаратный комплекс контроля параметров работы тепловоза

4.2. Результаты эксплуатации методики нормирования расхода дизельного топлива

4.3. Оценка адекватности модели формирования нормы расхода дизельного топлива

4.4. Оценка границ доверительного интервала расчетной нормы расхода дизельного топлива

4.5. Выводы

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Методика оценки экономической эффективности реализации разработанной методики

5.2 Расчет экономической эффективности внедрения методики 122 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127 ПРИЛОЖЕНИЕ А - Рекомендации Дирекции тяги ОАО «РЖД» 137 ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Акт о внедрении разработанной методики

Актуальность проблемы. Компания ОАО «Российские железные дороги» является крупным потребителем топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) страны. По данным за 2011 г. на все нужды железнодорожного транспорта израсходовано 3,3 млн т дизельного топлива и 48,4 млрд кВт-ч электроэнергии. Из них на тягу поездов приходится основная доля расхода ТЭР компании - 82 % электроэнергии и 90 % дизельного топлива [1]. В связи с ежегодным ростом объемов перевозок принята Энергетическая стратегия холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года, утвержденная распоряжением ОАО «РЖД» № 2718р от 15.12.2011. Важнейшей целью стратегии определены оптимизация энергопотребления и реализация комплексных мероприятий по экономии топливных ресурсов [2, 3].

При реализации указанной стратегии одной из основных задач является объединение в единый комплекс бортовых и стационарных систем контроля расхода топлива, что позволит полностью автоматизировать систему нормирования и учета, ликвидировать технологические потери и исключить несанкционированный отпуск нефтепродуктов. Наиболее сложным по технологии формирования нормы расхода топлива является маневровое и хозяйственное движение. Специфика этих видов движения заключается в сложности учета факторов, влияющих на расход дизельного топлива, таких как количество перевезенного груза, профиль пройденного пути, режимы работы основного и вспомогательного оборудования, что приводит к значительным отклонениям расчетной нормы от значения фактического расхода топлива. Основным недостатком действующей методики формирования нормы расхода топлива является использование среднестатистических значений норм удельного расхода топлива, что не позволяет учесть случайный характер степени загрузки и, соответственно, режимов работы дизель - генераторной установки (ДГУ) и вспомогательного оборудования локомотива.

Вышеизложенное подтверждает актуальность задачи совершенствования технологии нормирования расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение и требует решения на уровне, соответствующем современному развитию программно-аппаратного обеспечения контроля параметров работы тепловозов.

Цель работы. Повышение эффективности системы нормирования расхода топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов за счет формирования научно-обоснованной нормы расхода дизельного топлива, учитывающей фактическую загрузку тепловоза.

Методы исследований. Теоретическая часть работы основывается на методах математической статистики, планирования эксперимента, математического моделирования. При расчетах и анализе использованы лицензионные программные продукты: математический редактор MatCadl4, электронные таблицы Microsoft Excel 2007. Экспериментальные исследования проводились в локомотивных депо ОАО РЖД и предприятий промышленного железнодорожного транспорта.

Научная новизна.

1. Установлена степень влияния переходных процессов в режимах нагрузки и холостого хода на расход дизельного топлива ДГУ для тепловоза серии ТЭМ2 и предложена зависимость для расчета коэффициента влияния от количества переходных процессов.

2. Разработана методика формирования расходных характеристик ДГУ тепловоза по результатам эксплуатации, позволяющая учесть ее текущее теплотехническое состояние.

3. Предложена методика формирования нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение по результатам контроля параметров загрузки ДГУ и вспомогательного оборудования тепловоза.

4. Обоснованы доверительные интервалы расчетной нормы расхода дизельного топлива, позволяющие учесть влияние случайных факторов.

Практическая ценность.

1. Разработанная методика формирования нормы расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов позволяет обосновать необходимые затраты топлива с учетом фактической загрузки локомотива.

2. Предложенная методика формирования расходных характеристик ДГУ позволяет учесть ее текущее теплотехническое состояние при формировании нормы расхода дизельного топлива.

3. Разработанный аппаратный комплекс контроля параметров работы тепловоза и программная реализация разработанной методики позволяют автоматизировать процесс формирования нормы расхода дизельного топлива и исключить влияние субъективных факторов.

Достоверность научных положений и результатов обоснована корректным применением математического аппарата численных методов, методов математической статистики и теории вероятностей. Адекватность разработанных математических моделей оценена по критерию Фишера. Расхождение теоретических расчетов и результатов экспериментального контроля расхода топлива не превышает 10 %.

Реализация результатов работы. Разработанная методика формирования нормы расхода дизельного топлива апробирована на двух предприятиях промышленного железнодорожного транспорта и внедрена в ОАО «Куз-нецкпогрузтранс».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии на Западно-Сибирской железной дороге» (Омск, 2010); на VII всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (Красноярск, 2010); на международной научно-практической конференции по программе научно-образовательного форума «Трансвуз-2010» (Омск, 2010), на второй межвузовской научно-практической конференции «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» (Иркутск, 2011); на всероссийской научно- практической конференции «Транспорт-2011» (Ростов-на-Дону, 2011); на международной научно-практической конференции «Транспорт XXI века: исследования, инновации, инфраструктура» (Екатеринбург, 2011); на постоянно действующем научно - техническом семинаре ОмГУПСа (Омск, 2012).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 17 печатных работах, которые включают в себя 16 статей, четыре из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, один патент РФ на полезную модель.

Объект исследования. Тепловозный парк маневрового и хозяйственного движения ОАО «РЖД» и предприятий промышленного железнодорожного транспорта.

Предмет исследования. Система технического нормирования расхода дизельного топлива на маневровое движение тепловозов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 102 наименований и двух приложений и содержит 141 страницу, в том числе 136 страниц основного текста, 89 рисунков, 25 таблиц.

4.5. Выводы

Для реализации разработанной методики нормирования расхода дизельного топлива на маневровое и хозяйственное движение разработан бортовой регистратор параметров работы тепловоза, осуществляющий в автоматическом режиме контроль и сохранение фиксируемой информации.

Обработка информации по поездке осуществляется при помощи разработанного программного обеспечения в среде Microsoft Office Access.

Экспериментальная эксплуатация усовершенствованной методики на базе маневровых локомотивов промышленного железнодорожного транспорта получила положительный результат и рекомендована для апробации и дальнейшей реализации на предприятиях ОАО «РЖД» в рамках программы научно-технического развития компании (положительный отзыв Дирекции тяги ОАО «РЖД») (Приложение 1).

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Методика оценки экономической эффективности реализации разработанной методики

Оценку экономической эффективности реализации разработанной методики проводилась на основании данных опытной эксплуатации.

В локомотивных депо предприятий промышленного железнодорожного транспорта методика, разработанная на кафедре «Локомотивы» ОмГУПСа, в течение года проходила опытную эксплуатацию.

При использовании методики в локомотивном депо экономический эффект в эксплуатации достигнут за счет снижения расхода дизельного топлива [98].

Экономическая оценка выполнена по следующей методике [99 - 102].

Чистый доход: где - приток денежных поступлений в ^ом году, р; Кг - инвестиционные расходы в ^ом году, р; п - расчетный период отдачи инвестиций, год; т - период инвестирования, год. Приток денежных поступлений (чистая прибыль), п т

5.1) с=о с=о

Пь = ДЭг-ДНим-ДНпр + А,

5.2) где ДЭГ - экономия годовых эксплуатационных расходов от внедрения методики, р;

ДНИМ - изменение налога на имущество в связи с осуществлением инвестиций, р.;

ДНпр - увеличение платежей по налогу на прибыль в связи с притоком денежных средств, р.;

А - амортизационные отчисления по инвестиционному проекту, р. Чистый дисконтированный доход: п т

ЧДД = У—П£У (5.3)

ДД ¿(1+ 8Г где д - норма дисконта (принимается равной 0,1); п - расчетный период отдачи инвестиций, год; т- период инвестирования, год. Срок окупаемости, лет,

Экономия годовых эксплуатационных расходов объекта по внедряемой методики:

ЛЭг = Сэ1-Зг, (5.5) где Сэ1 - годовая экономия средств за счет сокращения расхода дизельного топлива, р.;

Зг - годовые эксплуатационные затраты, р,

Сэ1 = ДВГ • Цт , (5.6) где ДВГ - годовая экономия топлива одним локомотивом, т;

Цт - цена одной тонны дизельного топлива, р. Годовая экономия топлива, р,

ДВг = Вт0-Вт1) (5.7) где Вт0, Вт1 - соответственно расход топлива до и после внедрения методики.

5.2 Расчет экономической эффективности внедрения методики

Расчет экономической эффективности от внедрения методики выполнена основе данных локомотивного депо ОАО «Кузнецкпогрузтранс» промышленного железнодорожного транспорта за 2011 год. Исходные данные для расчета приведены в табл. 5.1, 5.2.

Т а б л и ц а 5.1

Исходные данные для расчета

Наименование показателей Обозначение Фактический расход Расчетная норма расхода

1 Средний годовой расход дизельного топлива, тепловозом, т Вг 75 72,15

4 Процент снижения удельного расхода топлива - - 3,8%

5 Стоимость 1 тонны дизельного топлива, р. Цт - 17443

6 Единовременные затраты на внедрение РПРТ, р. Цюделия - 95000

7 Годовые эксплуатационные затраты, р. Зг - 3758,56

8 а) затраты на техническое обслуживание оборудования Зто - 1879,28

9 б) затраты на калибровку Зкал - 1879,28

10 Амортизационные отчисления р. А 9500

И Срок службы системы, лет. Т - 10

Т а б л и ц а 5.2

Расчет эксплуатационных затрат, связанных с обслуживанием

Тарифная ставка - 90,36

Норма времени - 8

Итого - 722,88

Премия 25% 25 180,72

Районный коэффициент 15% 15 135,54

Итого с районным коэффициентом - 1039,14

Соц. страх 26,2% 26,2 272,25

Накладные расходы 135,5% 135,5 1408,03

Итого - 3758,56

Годовая экономия топлива одним локомотивом, т,

ДВГ = 75 -72,15 = 2,85 т;

Годовая экономия средств за счет сокращения расхода дизельного топлива, р;

СЭ1 =2,85-17443 = 49712,55 р.; Экономия годовых эксплуатационных расходов, р., ДЭГ = 49712,55 -3758,56 = 45953,99 р. Приток денежных поступлений (чистая прибыль)

П = 45953,99-1985,5-8793,7 + 9500 = 44674,79 р.

Изменение налога на имущество, р,

ДНШ = (95000 + (95000 - 95000 ■ 0,1)/2) • 0,022 = 1985,5 р.

Увеличение платежей по налогу на прибыль в связи с притоком денежных средств, р.,

ДН„Р = (45953,99 - 1985,5) ■ 0,2 = 8793,7 р.

Чистый доход, р,

ЧД = ¿44674,79 - ¿95000,00 = -50325,21

0 1=0

Чистый дисконтированный доход, р, (1 + 0,1) ¿(1 + 0,1)°

Расчет выполнен для первого года эксплуатации. Для остальных лет расчет представлен в табл. 5.3.

Т а б л и ц а 5.3

Расчёт эффективности инвестиционного проекта

Годы Единовременные затраты, руб. Амортизационные отчисления, руб. Приток денежных поступлений, руб. Годовая экономия эксплуатационных расходов, руб. Налог на имущество, руб. Налог на Прибыль, руб. Чистый доход, руб. Коэффициент дисконтирования Чистый Дисконтированный доход

1 95 000,00 9 500,00 44 674,79 45 953,99 1 985,50 8 793,70 -50 325,21 1,00 -50 325,21

2 - 9 500,00 44 758,39 45 953,99 1 881,00 8 814,60 -5 566,82 0,91 -9 635,76

3 - 9 500,00 44 841,99 45 953,99 1 776,50 8 835,50 39 275,18 0,83 27 423,74

4 - 9 500,00 44 925,59 45 953,99 1 672,00 8 856,40 84 200,77 0,75 61 177,00

5 - 9 500,00 45 009,19 45 953,99 1 567,50 8 877,30 129 209,96 0,68 91 918,88 б - 9 500,00 45 092,79 45 953,99 1 463,00 8 898,20 174 302,75 0,62 119 917,96

7 - 9 500,00 45 176,39 45 953,99 1 358,50 8 919,10 219 479,14 0,56 145 418,85

8 - 9 500,00 45 259,99 45 953,99 1 254,00 8 940,00 264 739,14 0,51 168 644,39

9 - 9 500,00 45 343,59 45 953,99 1 149,50 8 960,90 310 082,73 0,47 189 797,51

10 - 9 500,00 45 427,19 45 953,99 1 045,00 8 981,80 355 509,92 0,42 209 063,07

Срок окупаемости, лет, т = 95000,00 = 2 44674,79

Срок окупаемости затрат (Т) составляет 2,13 года

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Исследования параметров работы тепловозов в эксплуатации, проведенные по ряду локомотивных депо компании ОАО «РЖД» и предприятий промышленного железнодорожного транспорта, позволили установить наличие широкого диапазона разброса параметров, оказывающих влияние на расход дизельного топлива тепловозом в маневровом и хозяйственном движении.

2. В результате экспериментальных исследований установлена степень влияния переходных процессов на расход топлива и предложена математическая модель для расчета коэффициента влияния, адекватность, которой подтверждена по результатам опытных поездок.

3. Для учета технического состояния ДГУ тепловоза разработана методика корректировки паспортных расходных характеристик по результатам опытной поездки.

4. Предложена методика расчета нормы расхода топлива на маневровое и хозяйственное движение, основанная на контроле фактической степени загрузки основного и вспомогательного оборудования тепловоза, его технического состояния, количества переходных процессов и параметров атмосферных условий.

5. Для учета случайной составляющей при оценке нормы расхода топлива по результатам опытных поездок установлены доверительные интервалы расхода топлива с вероятностью 90 %.

6. Для реализации разработанной методики нормирования расхода топлива разработан программно-аппаратный комплекс.

7. Выполнена технико-экономическая оценка от внедрения разработанной методики нормирования расхода топлива на маневровое и хозяйственное движение тепловозов. Экономия годовых эксплуатационных расходов по проектному варианту составляет 45 953,99 руб. Срок окупаемости инвестиционного проекта 2,13 года.

1. Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта // Железнодорожный транспорт. 2004, №8. С. 33 40.

2. Гапанович В. А. Перспективные направления повышения энергетической эффективности ОАО «РЖД» // Железнодорожный транспорт. 2008, №2. С.31 -34.

3. Гапанович В. А. Приоритеты в сфере энергосбережения и технического регулирования // Железнодорожный транспорт 2009, №2. С. 7 10.

4. Науменко С. Н., Годнев А. Г. О достоверности учета дизельного топлива при экипировке локомотивов // Железнодорожный транспорт 2011, №2. С. 49-50.

5. Тимченко А. Ю. Единая автоматизированная система учета дизельного топлива // «Локомотив» 2011, №2. С. 33 35.

6. Инструкция по техническому нормированию расхода электрической энергии и топлива тепловозами на тягу поездов. ЦТ-2564. М., 1968.

7. Гончаров В. М. Мурзин Л. Г. Топливо, смазка, вода. Учебник для техникумов и учеб. пособие для техн. школ ж.-д. трансп. 5-е изд., перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1981.-253 с.

8. Пособие теплоэнергетику железнодорожного транспорта / В. С. Молярчук, Л. Г. Мурзин, Е. М. Юдаева и др. М.: Транспорт, 1973 - 310 с.

9. Игин В. Н. Теплотехнический контроль тепловозов // Локомотив 1995 -№9. С. 28-29.

10. Экономия дизельного топлива. Опыт депо Сольвычегодск // Электрическая и тепловозная тяга. 1979 - №7. С. 16-18.

11. Игин А. В. Оперативный контроль и прогнозирование топливно-энергетической эффективности тепловозов в эксплуатации: дис. канд. техн. наук: 05.22.07 / Игин Александр Валерьевич. М., 2008. - 141 с.

12. Фуфрянский Н. А. Развитие и совершенствование тепловозной тяги. М.: Транспорт, 1969. 303 с.

13. Распоряжение В 741 у «Методика анализа результатов расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов». № ЦТД - 26, 1997.

14. Распоряжение «О порядке нормирования расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов в ОАО «РДЖ» № 1808 р., 2007.

15. ГОСТ Р 52517-2005. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Стандартные исходные условия, объявление мощности, расход топлива и смазочного масла. Методы испытаний. М., 2005.

16. СТ СЭВ 4394-83. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Методы пересчета мощности и удельного расхода топлива. М., 1983.

17. Корнев Н. Н. Топливная экономичность тепловоза в эксплуатации / Н. Н. Корнев, Н. А. Фуфрянский. М.: Транспорт, 1974. - 56 с.

18. Корнев Н. П. О расчете расхода топлива тепловозами / Н. Н. Корнев, П. П. Стромский // Вестник ВНИИЖТ. 1979 - №7 - С. 27-30.

19. Сидорова Е. А. АРМ теплотехника локомотивного депо // Математическое моделирование и расчет узлов и устройств объектов ж.-д. транспорта: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1997. С. 51-54.

20. Корнеев П. С. Методы учета расхода энергоресурсов маневровых тепловозов / Политранспортные системы: Материалы VII всерос. науч. техн. конф. / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. Новосибирск, 2010. С. 338-340.

21. Донской А. Л. Система РПРТ тепловозов: Функциональные возможности, комплектующие блоки и оборудование / А. Л. Донской, И. В. Назаров,

22. A. И. Молчанов и др. / Локомотив 2006 - №7. С. 22-24.

23. Молчанов А. И., Поварков И. Л., Мугинштейн Л. А., Попов К. М. Автоматизированная система учета, контроля и анализа расхода топлива маневровыми тепловозами // Вестник «ВНИИЖТ». 2004. №2. С. 25-29.

24. Патент на полезную модель № 52801. Россия, МПК В61Ь25/02. Регистратор параметров работы тепловоза / А. Л. Донской, А. Ю. Васильев, Л. А. Мугинштейн, А. И. Молчанов.

25. Аппаратно-программный комплекс «Борт» Руководство по эксплуатации, Омск 2004.

26. Головаш А. Н., Бочаров В. М., Кузнецов С. М. Опыт использования бортовых систем // Железнодорожный транспорт. 2009. №2. С. 36 38.

27. Головаш А. Н., Бочаров В. М. Бортовые комплексы для локомотивов // Железнодорожный транспорт. 2004. - №10. С. 76 - 77.

28. Бочаров В. М. Комплексная система учета топлива на транспорте /

29. B. М. Бочаров, Ю. В. Нигородов, В. Г. Шахов. // Омский научный вестник. -2005. -№3. С. 13-17.

30. Патент на полезную модель № 89834. Россия, МПК В61Ь25/00. Бортовая система регистрации параметров работы локомотива / В. М. Бочаров, П. Н. Рубежанский, А. Н. Головаш, А. А. Костяной.

31. ГОСТ Р 8.595-2004. Масса нефти и нефтепродуктов. Общие требования к методикам выполнения измерений. М., 2004.

32. ГОСТ 3900-85 Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности. М., 1985.

33. Патент на полезную модель № 59809. Россия, МПК С0Ш9/00. Устройство для регистрации режимов работы локомотива / Д. Я. Носырев, А. В. Муратов, А. Н. Шмойлов.

34. Ш. Н. Шайдуллин, А. М. Добронос, В. А. Засов. Автоматизация оценки использования тепловозов // «Локомотив» 2000. №6. С. 31 33.

35. Патент на полезную модель № 84110. Россия, МПК С01Р9/00. Устройство контроля расхода топлива / Л. А. Ижевская, Н. С. Ежевская, Д. В. Александрии, А. Г. Белоногов.

36. Балабин В. Н., Какоткин В. 3., Овчинников В. М., Невзоров В. В. Результаты внедрения расходомеров на белорусской дороге // «Локомотив» 2006. №4. С. 31-33.

37. Балабин В. Н. Новый метод настройки генераторных характеристик тепловозных дизелей // «Локомотив» 2006. №6. С. 32 34.

38. Носырев Д. Я., Тарасов Е. М., Левченко А. С., Мохонько В. П. Научные основы контроля и диагностирования тепловозных дизелей по параметрам рабочих процессов. САМИИТ, Самара. 2001 г. С. 135-142.

39. Беляев А. И., Емельянов Ю. В. Повышение топливной экономичности маневровых тепловозов. // Железнодорожный транспорт. Серия Локомотивы и локомотивное хозяйство. Обзорная информация. М., 1996. С. 18 24.

40. Руководство по техническому обслуживанию и текущему ремонту тепловозов ТЭМ2.: М, 2004. 328 с.

41. Корнеев П. С. Снижение расхода топлива за счет совершенствования методики нормирования /. Тр. всерос. науч. практ. конф. Ч. 2 / Ростовский гос. ун-т. путей сообщения. Ростов - на - Дону, 2011. С. 353 - 354.

42. Хомич А. 3. Топливная эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. - 271 с.

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

44. Симеон А. Э., Головко В. Ф. Расчет локомотивных энергетических установок при работе на эксплуатационных режимах: Учеб. пособ. Харьков: ХИИТ, 1990.-81 с.

45. Коссов Е. Е., Сухопаров С. И. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель генераторов. - Интекст, 1999. - 184с.

46. Воронько, В. А. Обоснование выбора параметров маневровых и промышленных тепловозов с учетом условий эксплуатации: дис. канд. техн. наук: 05.22.07 / Воронько, Владислав Алексеевич. М., 2005. - 148 с.

47. Корнеев П. С., Овчаренко С. М. Исследование параметров эксплуатации маневровых тепловозов / Вестник транспорта Поволжья. 2010. № 4 (24). С. 36-40.

48. Болховитинов Г. Ф., Белостоцкий А. М. Эксплуатационные режимы работы дизелей маневровых тепловозов. Ж. - д. трансп., 1966, № 12. С. 45 - 48.

49. Володин А. И., Овчаренко С. М. Совершенствование средств и методов диагностирования локомотивов // Железнодорожный транспорт. Спец. проект к 105 летию Омского гос. ун-та путей сообщения 2005. №11 - С. 14 - 15.

50. Володин А. И. Локомотивные энергетические установки: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / А. И. Володин, В. 3. Зюбанов, В. Д. Кузьмич и др.; Под ред. А. И. Володина. М.: ИПК «Желдориздат», 2002. 718 с.

51. Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизель-поездам. Под ред. А. И. Тищенко. Т.1 М., «Транспорт», 1976 432 с.

52. Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт: Учебник для техн. школ / А. А. Пойда, Н. М. Хуторянский, В. Е. Кононов. М.: Транспорт, 1988. - 320 с.

53. Меренцев С.П. Компрессоры локомотивов. М.: «Транспорт», 1974.- 80 с.

54. Страхович К. И., Френкель М. И. и др. Компрессорные машины. М.: Транспорт, 1961.-301 с.

55. Пархомов В. Т. Устройство и эксплуатация тормозов: Учеб для техн. школ. М.: Транспорт, 1994. - 208 с.

56. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник / В. И. Крылов, В. В. Крылов, В. Н. Ефремов, П. Т. Демушкин. М.: Транспорт, 1989. 487 с.

57. Крылов В. И., Крылов В. В. Автоматические тормоза подвижного состава: Учебник для учащихся техникумов ж. д. трансп. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. - 360 с.

58. Удальцов А. Б., Крылов В. В., Барщенков В. Н., Кондратьев Н. В. Тормоза подвижного состава. Ч 1. Иллюстрированное пособие. М., ИПЦ «Желдориз-дат». 2003 150 с.

59. Корнеев П. С., Овчаренко С. М. Моделирование затрат мощности и дизельного топлива на привод вспомогательного оборудования тепловозов / Транспорт Урала. 2010. № 4 (27). С. 48 51.

60. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энегроатомиздат, 1984. - 416 с.

61. Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ2. Долгов В. А. М.: «Транспорт», 1972 256 с.

62. Тепловозы. Под ред. Н. И. Панова. М., Машиностроение, 1976. 544 с.

63. Куликов Ю.А. Системы охлаждения силовых установок тепловозов. М.: Машиностроение, 1988.-280 с.

64. Яблонский В. С. Краткий курс технической гидромеханики. М., Физмат-гиз, 1961 -356 с.

65. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. 559 с.

66. Панов Н. И., Резник Я. А. Аэродинамическое сопротивление тепловозных радиаторных поверхностей трубчато-пластинчатого типа. В сб.: Труды МИИТ. Вып. 251. М., «Транспорт», 1966. С. 119 - 165.

67. Панов Н. И. теплотехнические и аэродинамические характеристики тепловозных водовоздушных секций с шагом оребрения 2,3 мм, В сб.: Труды МИИТ. Вып. 332. М., «Транспорт», 1970. С. 94 - 122.

68. Малинов М. С., Куликов Ю. А., Черток Е. Б. Охлаждающие устройства тепловозов. М., «Машгиз», 1962. 260 с.

69. Панов Н. И. Сравнительная оценка водовоздушных секций с шагами оребрения 2,3 и 2,83 мм. В сб.: Труды МИИТ. Вып. 363. М., «Транспорт», 1971. С. 38-46.

70. Ольховский Ю. В. К вопросу о выборе параметров теплообменников надувочного воздуха поршневых двигателей внутреннего сгорания. В сб.: Труды Всесоюзного научно - исследовательского тепловозного института. Вып. 32. Коломна, ВНИТИ, 1968. С. 3-23.

71. Электрооборудование тепловозов: Справочник / В. С. Марченко, А. А. Сергеев, В. Т. Иванченко и др. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. 248 с.

72. ГОСТ 10150-88. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие технические условия. М., 1988.

73. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., «Наука». 1976. 76 с.

74. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроние, 1981. 184 с.

75. Математическая обработка результатов эксперимента. / Л. 3. Румшин-ский. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1971.- 192 с.

76. Монтгомери Д. К. Планирование эксперимента и анализ данных: Пер. с англ. Л. Судостроение, 1980. -384 с.

77. Коссов Е. Е., Поварков И. J1. Исследование соответствия некоторых характеристик дизелей с высоким наддувом требованиям тепловозной тяги. -Вестник Всесоюз. науч. исслед. ин-та ж.-д. транспорта, 1975, № 3. С. 23-28.

78. Корнеев П. С., Овчаренко С. М. Моделирование расходных характеристик с учетом технического состояния дизель генераторной установки тепловоза / Известия Транссиба. 2011. № 4 (8). С. 26-30.

79. Корнеев П. С., Овчаренко С. М. Научный подход к формированию нормы расхода топлива на маневровую работу резерв экономии / Инновации для транспорта: Материалы междунар. науч. - практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 75 - 79.

80. Патент на полезную модель № 116113. Россия, МПК B61L25/02. Регистратор параметров работы тепловоза/ С. М. Овчаренко, Корнеев П. С. (Россия) № 2011153141/11; заявлено 26.12.2011; опубл. 20.05.2012.

81. ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. М., 1991.

82. Волков И. К, Зуев С.М., Цветкова Г.М. Случайные процессы: Учеб. для вузов / Под ред. B.C. Зарубина, А. П. Крищенко. М., 2003. 448 с.

83. Корнеев П. С., Овчаренко С. М., Четвергов В. А. Влияние переходных процессов на расход топлива дизелем в эксплуатации / Известия Транссиба. 2012. № 1 (9). С. 27-32.

84. Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике: Учеб. для вузов / Под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко. М., 2003. 496 с.

85. Карлин С. Математические методы в теории игр, программировании и экономике / пер. с англ. М., 1964.

86. Резервы повышения экономичности тепловозов 2ТЭ10Л. Кудряш А. П., Заславский Е. Г., Тартаковский Э. Д., М.:, «Транспорт», 1975. 64 с.

87. Типовые требования к составлению технико-экономического обоснования: М, 2006. 9 с.

88. Хонхо Я. Планирование и контроль капиталовложений. М., 1987. -190 с.

89. Савченко H.H. Технико-экономический анализ проектных решений. М., 2002.- 128 с.

90. Методические рекомендации по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте. М., 1999. 216 с.