Проведены испытания макета электропередачи переменно-переменного тока с автономным инвертором напряжения и квазивекторной системой управления асинхронным электродвигателем.

Testing of mock-up electricity transmission of AC-AC current shunting diesel locomotive with voltage inverter and quasi field oriented system of control of AC-motor.

Первый украинский маневровый тепловоз ТЭМ-103 должен стать базой для создания серии новых тепловозов различной мощности, призванных прийти на смену морально и физически устаревшим маневровым тепловозам типа ТГМ2, ТЭМ2 и ЧМЭ3.

The first Ukrainian shunting diesel locomotive TEM-103 has to become a base for designing and producing of the series of new diesel locomotives of various powers. These locomotives have to change such out-of-date shunting diesel locomotives as TGM2, TEM2 and CME3.

Запропоновано удосконалений спосіб розрахунку витрати дизельного палива маневровими тепловозами та його нормування. Із використанням методу вузлових точок побудовано математичну модель визначення дотичної роботи тепловоза, що дозволяє встановити величину енергетичних затрат його силової установки для виконання маневрів. Встановлено норми витрати палива на маневри на базі величини енергетичних затрат на їх проведення для підвищення ефективності використання маневрових тепловозів і зменшення витрат дизельного палива. Удосконалено математичну модель визначення кількості маневрових піврейсів, необхідних для виконання заданого обсягу роботи, що дозволяє вибрати раціональну схему проведення маневрів.

Досліджено проблему підвищення експлуатаційної надійності маневрових тепловозів шляхом впровадження раціональної системи технічного обслуговування та ремонту з урахуванням конструкції тепловозу, регіону експлуатації, способу її виконання та виконавця. Формалізовано задачу вибору раціональної системи технічного облуговування та ремонту, одержано її цільову функцію оптимізації. Запропоновано модель мінімізації цільової функції виконання системи обслуговування та ремонту з урахуванням оптимізації міжремонтних пробігів, вибору типу системи обслуговування та ремонту, яка враховує тип рухомого складу та способи виконання ремонту, а також виконавців.

Проаналізовано особливості створення та використання рекуперативних систем (РС) на транспорті. Наведено характеристики електричних нагромаджувачів надвеликої ємності. Описано конденсаторні модулі (КМ) для запуску й електроживлення систем керування двигунів внутрішнього згоряння й дизельних агрегатів, КМ у складі електропривода транспортного засобу (ТЗ), напівпровідникові комутувальні елементи великої потужності. Розкрито структуру РС маневрового тепловоза (МТ), схеми включення РС в мережу ТЗ, особливості розробки фізичної моделі (ФМ) енергосилової установки (ЕСУ) та методику досліджень. Наведено результати випробувань та проведення експериментальних досліджень ФМ ЕСУ МТ. Визначено параметри перехідних процесів за гальмування та розгону на ФМ ЕСУ ТЗ. Подано економічне обгрунтування створення дослідно-промислового зразка системи рекуперації та його серійного випуску.

Проанализированы особенности создания и использования рекуперативных систем (РС) на транспорте. Даны характеристики электрических накопителей сверхкрупной емкости. Описаны компенсаторные модули (КМ) для запуска и электропитания систем управления двигателей внутреннего сгорания и дизельных агрегатов, КМ в составе электропривода транспортного средства (ТС), полупроводниковые коммутирующие элементы большой мощности. Раскрыты структура РС маневрового тепловоза (МТ), схемы включения РС в сеть ТС, особенности разработки физической модели (ФМ) энергосиловой установки (ЭСУ) и методика исследований. Приведены результаты испытаний и проведения экспериментальных исследований ФМ ЭСУ МТ. Определены параметры переходных процессов при торможении и разгоне на ФМ ЭСУ ТС. Дано экономическое обоснование создания опытно-промышленного образца системы рекуперации и его серийного выпуска.

Рассмотрена перспективная энергосберегающая транспортная технология для промышленных предприятий с малым грузопотоком, основанная на замене маневровых тепловозов повышенной мощности маневровыми тягачами на комбинированном пневмо-рельсовом ходу.

Отмечено, что увеличение ресурса существующих маневровых тепловозов и уменьшение расходов на их ремонт и обслуживание является важнейшей проблемой железнодорожного транспорта. Частичное решение этой проблемы можно достигнуть за счет оборудования дизелей тепловозов поршнями с корундовым слоем. Рассмотрены результаты эксплуатационных ресурсных испытаний дизеля маневрового тепловоза ЧМЭ3, оснащенного поршнями с корундовым поверхностным слоем. Дизель, оснащенный поршнями с корундовым слоем, за 15 лет отработал более 114 тыс. моточасов без замены цилиндро-поршневой группы, что более чем в 3 раза превышает ресурс серийного дизеля.

Проаналізовано витрати дизельного палива маневровими тепловозами за видами руху. Досліджено час роботи дизель-генераторних установок тепловозів ЧМЕ3, що працюють за системою двох одиниць у різних режимах. Проаналізовано відомі технічні рішення з підвищення ступеня використання локомотивних енергетичних установок.

Увагу приділено підвищенню ефективності використання маневрових тепловозів (МТ), що працюють за системою двох одиниць за рахунок вибору раціональних режимів їх роботи. Вперше побудовано математичну модель для визначення раціональних сполучень режимів навантаження таких МТ, яка враховує вплив експлуатаційних факторів (температуру навколишнього середовища, вагу поїзда, температуру охолоджувальної рідини дизеля) на вибір режиму роботи тепловозів. Розроблено математичну модель для визначення імовірності існування за певних умов експлуатації різних сполучень навантаження МТ, що працюють за системою двох одиниць. Одержано та узагальнено експериментальні дані про розподіл режимів навантаження дизелів МТ, що працюють за системою двох одиниць під час виконання різних видів роботи. Удосконалено систему розподілу навантаження між маневровими тепловозами, що працюють за системою двох одиниць в процесі виконання різних видів роботи. Набули подальшого розвитку методи розрахунку витрат дизельного палива МТ, що працюють за системами двох одиниць за рахунок визначення впливу зміни режиму роботи дизель-генераторної установки на витрату дизельного палива в процесі виконання різних маневрових операцій.

Вирішено актуальне науково-технічне завдання - подовження терміну служби акумуляторних батарей тепловозів шляхом вдосконалення системи акумуляторного запуску тепловозних дизелів. Формалізовано математичну модель тепловозного стартерного свинцево-кислотного акумулятора, що враховує вплив технічного стану та ступеня розрядженості під час визначення вольтамперних характеристик акумуляторної батареї з метою проектування систем пуску дизелів маневрових тепловозів. Одержано параметри електричних характеристик акумуляторів для розрахунку мінімального струму акумуляторної батареї під час пуску, необхідного для надійної роботи пускової системи. Наведено схемотехнічне рішення модернізованої системи пуску дизелів маневрових тепловозів. Розроблено рекомендації з розрахунку струмів короткого замикання за можливих умов експлуатації акумуляторних батарей автомобільного типу на маневрових тепловозах. Запропоновано застосування нових типів акумуляторних батарей з системою обмеження величини пускового струму.

Наведено методику визначення необхідної потужності маневрового тепловоза на конкретному місці його роботи, на підставі регресійного аналізу. Вона містить у собі порядок збору інформації про використання тепловоза за обраний проміжок часу, її обробки, розрахунку й одержання необхідного параметра для забезпечення експлуатаційної роботи.

Проанализированы существующие методики определения расхода топлива маневровыми тепловозами при надвиге и роспуске составов. Выполнена оценка адекватности разработанной модели процесса надвига и роспуска составов на сортировочной горке.

Проведено аналіз технічного стану локомотивного парку Львівської залізниці. Встановлено, що відсоток маневрових локомотивів, які вже вичерпали свій ресурс є досить суттєвим. А тому очевидно, що проблема старіння рухомого складу є актуальною і потребує термінованого розв'язання за рахунок проведення глибокої модернізації. Аналіз даних бортових реєстраторів показав, що тепловози в основному працюють у перехідних режимах та досить довгий час проводять в очікуванні роботи (приблизно 60 %), а робочі потужності значно відрізняються від номінальної.

Розрахунковим шляхом встановлено вплив співвідношення між номінальними потужностями двох дизелів на експлуатаційну витрату палива маневровим тепловозом у разі виконання ним робіт різного виду. У розрахунках виходили з припущення, що застосовувалась спрощена система керування роботою дизелів.

Проведено визначення зміни коефіцієнта технічного використання маневрового тепловоза залежності від факторів технічної експлуатації. Процедура моделювання враховувала залежність коефіцієнта від: системи технічного обслуговування та планових ремонтів, стратегії екіпіровки паливом, подовження терміну експлуатації, періодичності та тривалості непланових ремонтів. Одержані результати довели обгрунтованість переходу на нову систему технічної експлуатації.

Наведено результати статистичної обробки експлуатаційних даних споживання палива для "гарячого" простою та виконання маневрової роботи модернізованим маневровим тепловозом ЧМЕ3М. Розроблено математичну модель витрати палива маневровим тепловозом. Запропонована математична модель може бути застосована для оцінки життєвого циклу модернізованого маневрового тепловоза ЧМЕ3М в частині споживання палива для виконання експлуатаційної роботи.

Розроблено функціональну модель роботи гібридного маневрового тепловоза (МТ) та оптимізаційну математичну модель для визначення параметрів силової установки та накопичувача енергії за умов експлуатації. Формалізовано вибір параметрів для МТ. Розроблено оптимізаційну модель з визначення раціональних техніко-економічних показників гібридного МТ. На основі моделей розроблено програмний комплекс для розрахунку техніко-економічних характеристик гібридного МТ. Розроблено модель визначення ефективності від впровадження гібридного МТ з урахуванням виду експлуатаційної роботи. На її основі розраховано коефіцієнт ефективності від впровадження гібридного МТ, який враховує технічні, економічні й екологічні показники локомотива.

Розглянуто проблеми неефективного використання паливно-енергетичних ресурсів маневровими тепловозами під час виконання ними робіт. Станом на 2009 рік тепловози ЧМЕ3 (особливо в Росії і в Україні) крім своїх основних функцій, часто використовуються, як локомотиви приміських поїздів на коротких малозадіяних ділянках. Тому даний час питання зниження споживання паливно-енергетичних ресурсів є досить гострим для нашої країни, тому робота є досить актуальною. Розроблені імітаційні моделі роботи тепловозу досить наглядно показують неефективність системи, що використовується у даний час. Функціонально модель поділяється на блоки, що моделюють роботу дизеля, тягового генератора, тягових двигунів та блоку, що обчислює опір руху поїзда. Для обчислення опору руху поїзда прийнята ділянка Харків-Мерефа. Запропонована функціональна схема гібридного тепловозу включає дизель, синхронний стартер-генератор, випрямляч, акумуляторну та суперконденсаторну батареї, статичний перетворювач, тягові двигуни. Використання накопичувачів енергії на тепловозі дозволяє запровадити системи керування тяговими двигунами для покращення їх характеристик. Застосування гібридного тепловозу дозволяє підвищити його ККД за рахунок високого ККД при роботі від накопичувачів енергії. Подібне рішення дозволяє скоротити витрату палива не менше ніж на 40 %, так як більша частина маневрової роботи буде здійснюватися на живленні від тягової акумуляторної батареї, і забезпечити високу екологічну чистоту локомотива. Економія палива після виконання такої модернізації складає близько 100 т на рік, при такій економії час повернення коштів, витрачених на модернізацію, складає близько 5 років.

Описано алгоритм R/S аналізу для часових рядів споживання палива маневровим тепловозом при різних умовах експлуатаційної роботи, що виконується. Визначено основні положення методу оцінок показника Херста. На основі розрахунку та аналізу показника Херста зроблено висновок про антиперсистентність часових рядів споживання палива маневровим тепловозом в експлуатації.

Ідентифіковано параметри вентильно-індукторного двигуна та створено його імітаційну модель. Синтезовано модальний регулятор швидкості та регулятор на базі нечіткої логіки. Проаналізовано роботу двох типів регуляторів на основні показники якості регулювання. За результатами аналізу встановлено, що нечіткий регулятор більш точно відпрацьовує регульовану величину.