Регистратор параметров работы тепловоза. Журнал "Железнодорожный транспорт" № 9

В 2004 г. ЗАО «ОЦВ» начата работа по оборудованию тепловозов ЧМЭ3 регистраторами РПРТ на Московской, Северной и Горьковской дорогах. Проявлена заинтересованность и ведется аналогичная работа на Белорусской дороге.

В настоящее время в локомотивных депо учет и анализ расхода топлива осуществляется на основе данных, вносимых машинистами в маршрутный лист. В начале и конце рабочей смены машинисты визуально определяют количество топлива в топливном баке по топливной рейке или мерному стеклу. Объемный расход топлива определяется по разности измерений. Расход топлива по массе определяют исходя из объемного расхода и заданной плотности топлива, которая определяется в пункте экипировки. Задаваемая плотность топлива может не меняться в течение продолжительного срока, но существенно отличаться от реальной плотности.

При таком методе могут допускаться значительные погрешности. Также отсутствует возможность оценки реального расхода топлива по фактически выполненной работе. Регистратор РПРТ позволяет решить эти вопросы за счет автоматического измерения и регистрации параметров топлива и работы тепловоза, расчета расхода топлива, необходимого для выполнения фактической работы, сравнения фактического и расчетного значений расхода топлива для выполнения одной и той же работы за смену.

Как видно из структурной схемы (рис. 1), регистратор состоит из топливно-измерительной подсистемы (СИТ), бортового регистратора маневрового тепловоза (РП-МТ), стационарной подсистемы обработки зарегистрированных данных (АРМ РПРТ). Подсистема СИТ и бортовой регистратор РП-МТ устанавливаются на тепловозе, подсистема АРМ РПРТ - в локомотивном депо. Их монтаж и ввод в эксплуатацию производятся специалистами ЗАО «ОЦВ», гарантийный срок работы составляет 24 месяца.

Топливно-измерительная подсистема СИТ состоит из двух взаимозаменяемых датчиков, имеющих высокую точность измерения плотности и температуры топлива и отвечающих требованиям эксплуатации на тепловозах. Каждый датчик располагается рядом со штатным уровнемером топливного бака и закрывается специальным кожухом с теплоизоляцией, который защищает его от механических повреждений, снега и льда и обеспечивает поддержание температуры топлива в датчике близкой к температуре в топливном баке в зимнее время года. Изменение угла наклона тепловоза при стоянке практически не влияет на среднее значение уровня топлива. Сравнение результатов измерения объема топлива, произведенное РПРТ и визуально по шкале мерных стекол бака тепловоза, показывает, что погрешность визуального способа в сравнении с инструментальным может достигать от 25 до 100 л.

Бортовой регистратор маневрового тепловоза РП-МТ выполнен на базе серийно выпускаемых блоков универсального комплекса автоматизированного управления, безопасности движения и диагностирования (КАУД), используемых в системе автоведения электровозов и электропоездов. Передача сигналов и обеспечение питания производятся по CAN-интерфейсу.

Перечень параметра работы тепловоза, измеряемых регистратором РП-МТ

Основные параметры работы тепловоза, измеряемые регистратором, приведены в таблице. Сигналы о параметрах топлива, измеренные левым и правым датчиками подсистемы СИТ, поступают в РП-МТ. Датчик пути и скорости движения тепловоза установлен на буксе. Он преобразует угловые перемещения колесной пары тепловоза в дискретные электрические сигналы и передает их в подсистему регистрации.

В высоковольтной камере располагаются блоки: питания датчиков и аппаратов регистратора РПРТ, измерения тока и напряжения тягового генератора, получения и обработки аналоговых и дискретных сигналов. Блоки регистрации данных и накопления информации (картридж) распологаются в кабине машиниста.

Перед началом работы машинист должен с помощью кнопочной клавиатуры ввести в блок регистрации (рис. 2) свой табельный номер, код участка работы (при изменении участка работы код необходимо изменить), отметку о режиме передвижения тепловоза (маневровый или поездной). Во время работы машинист может просмотреть на индикаторе блока регистрации текущую дату и время, бортовой номер тепловоза, код участка работы, текущие объем и массу топлива в баке, показания тока и напряжения тягового генератора, частоту вращения коленчатого вала дизеля, свободный объем памяти картриджа. Картридж с записанной информацией для дальнейшей расшифровки передается в стационарную подсистему АРМа РПРТ. Объем памяти картриджа составляет 64 Мб и его хватает для непрерывной регистрации в течение 22 дней.

В состав АРМа оператора депо входит персональный компьютер с цветным принтером, а также адаптер для считывания и передачи в АРМ информации из памяти картриджа.

АРМ РПРТ осуществляет учет и анализ работы тепловоза и дизель-генератора, расхода топлива за смену, расчет потребного расхода топлива на выполненную работу. Результаты обработки зарегистрированных данных АРМ РПРТ представляет в виде таблиц интегральных показателей за смену работы маневрового тепловоза ЧМЭ3. В таблицах приводятся временные характеристики работы тепловоза с выделением режимов стоянки и движения, работы дизеля на холостом ходу, под нагрузкой и остановленного, временные характеристики движения тепловоза под тягой и выбегом, пробег, средняя техническая скорость и общий расход топлива. Выделяются из общего расхода топлива расходы при движении тепловоза под тягой (дизеля под нагрузкой) и на холостом ходу с указанием количества топлива, заправленного при экипировке. Расчет расхода топлива тепловозом за смену выполняется с учетом работы дизеля на холостом ходу и под нагрузкой. Определение экономии или перерасхода топлива за смену осуществляется сравнением фактического расхода с расчетным значением.

По результатам сравнения АРМ РПРТ выдает, если на то есть основания, сообщение о несанкционированном расходе топлива. Подробные данные оператор может получить при просмотре общего графика работы тепловоза за смену.

Накопленные в течение длительного периода данные о режимах работы тепловозов ЧМЭ3, оборудованных регистраторами РПРТ, позволяют провести анализ расхода топлива и загрузки локомотивов при работе на разных видах маневров.

Для анализа использовались данные, полученные в депо Москва-Сортировочная. Усредненные за длительный период работы эксплуатационные режимы нагружения дизель-генератора тепловозов для разных участков маневровых работ характеризуются следующими параметрами (рис. 3 и 4).

Время работы дизеля под нагрузкой составляет 14–30% от общей продолжительности смены, причем большие значения (27-30%) имеют место при выполнении вывозной и горочной работы на станции Перово-4, а меньшие (14-18%) для маневровой работы с грузовыми составами на станциях Люберцы-2 и Гжель, а также вывозной работы с пассажирскими составами на станции Москва-Казанская- Николаевка. Другие виды маневровых операций характеризуются средней временной загрузкой дизеля. Время работы дизеля на холостом ходу равняется 70 - 86%.

Заметно отличается от рассмотренных режимов загрузка дизель-генератора при выполнении маневров в депо ТЧ-6. Здесь основное время (99,2%) дизель работает на холостом ходу.

Расход топлива дизеля под нагрузкой изменяется от 37 до 67% от общего расхода за смену. Высокий расход топлива (54-67%) отмечен при выполнении горочной работы на станции Перово-4, маневровой и вывозной работы - на станциях Куровская и Кривандино, вывозной работы по узлу, а также маневровой работы на пассажирской технической станции Николаевка и вывозной работы между станциями Москва-Рязанская - Пассажирская и Николаевка. Низкие значения расхода топлива (37-42%) имеют место при маневрах на станциях Люберцы II, Гжель и Московском локомотиво-ремонтном заводе (МЛРЗ).

Расход топлива на холостом ходу находится от 33 до 63%. При выполнении маневров в депо ТЧ-6 расход топлива на режимах нагружения и холостого хода дизеля составил 1,4 и 98,6% соответственно.

Таким образом, одной из особенностей маневровой работы тепловозов на основных участках является большая доля (78 ± 8%) времени работы дизеля на холостом ходу. Расход топлива дизеля под нагрузкой и холостом ходу усредненно по участкам работы тепловозов делится примерно на равные части.

Ожидается, что применение на маневровых тепловозах регистратора РПРТ позволит на основе результатов зарегистрированных данных разработать комплекс мероприятий по экономному расходованию дизельного топлива.

Внедрение этих мероприятий снизит:

• на 4-5% трудозатраты инженерно-технических работников локомотивного депо за счет автоматизации учета, нормирования и анализа расхода топлива; 
• на 2,6% расход топлива за счет повышения точности учета при расчете расхода за смену и при заправке, что позволит установить виновников его нецелевого использования; 
• на 3,8% расход топлива за счет применения обоснованных норм контроля теплотехнического состояния тепловозов с определением и изъятием из эксплуатации локомотивов, постоянно пережигающих топливо; 
• на 1,2% расход топлива за счет улучшения планирования использования локомотивов на различных участках работ, уменьшения времени прогрева и снижения числа локомотивов в горячем простое.

Опыт эксплуатации на Московской дороге 10 тепловозов ЧМЭ3, оборудованных РПРТ, показал, что в марте и апреле 2005 г. на них было сэкономлено 4,76 т дизельного топлива (57 тыс. руб.).

На основе накопленного опыта эксплуатации регистратора РПРТ планируется его применение на тепловозах ЧМЭ3Т, ЧМЭ3Э, ТЭМ2, 2ТЭ116, 2ТЭ10 и 2М62У. В соответствии с Программой ресурсосбережения ОАО «РЖД» в текущем году будет установлено 143 РПРТ на тепловозах Московской, Горьковской и Северной дорог.

Кроме того, планируется расширение функций регистратора РПРТ в направлении анализа расходования топлива на тягу в локомотивном депо, нормирования удельного расхода топлива на тягу, мониторинга и диагностирования технического и теплотехнического состояния тепловоза. Для этого предусматривается развитие программного обеспечения АРМ РПРТ и аппаратной части бортового регистратора РП-МТ с измерением дополнительных параметров работы тепловоза и его силовой установки - давления в тормозных цилиндрах и в питательной магистрали, температуры воды и масла дизеля, давления в масляной и топливной системах тепловоза.