Основным направлением повышения энергоэффективности на железнодорожном транспорте, является сокращение потребления топлива подвижным составом. Расходы на топливо в организациях, занимающихся пассажирскими и грузоперевозками железнодорожным транспортом, составляют 60 % и более от общих затрат на ТЭР. Одним из основных направлений повышения эффективности перевозок является увеличение веса и скорости движения поездов, ускорение процесса переработки составов на терминале. Это определяет дальнейший рост секционной мощности тепловозов. Однако, основным источником повышенного расхода топлива тепловозами является переходный режим при наборе мощности и ускорении тепловоза. Целесообразно выявить наиболее тяжелые режимы, характерные для всех видов работ, и по результатам их анализа разработать технические требования к дизелям х тепловозов по мощности и скорости приема нагрузки, на основании которых и производить выбор основных параметров тепловозов и эксплуатационных характеристик дизель-генераторов. Основной задачей при экономии топлива является повышение эксплуатационной эффективности тепловозов за счет выбора рациональных значений мощности дизелей и сцепного веса тепловозов, а также рациональной организации режима нагружения дизель-генератора [1–3].
Три группы мероприятий по направлению повышения энергоэффективности подвижного состава и организации в целом:
‒ технические;
‒ технологические;
‒ организационные.
Технические мероприятия
Технические мероприятия направлены на повышение экономичности и надежности работы всех узлов и агрегатов тепловозов. Своевременный мониторинг состояния транспортных средств и их ремонт и. т.д. К числу основных узлов и аппаратов дизеля, которые непосредственно влияют на расход топлива, относится главным образом топливная аппаратура. Так, например, от неудовлетворительной притирки иглы к корпусу распылителя форсунки, чрезмерно большого зазора между иглой и ее направляющей, нечеткого впрыска, от зависания плунжера и потери плотности плунжерной пары топливного насоса в значительной степени происходит перерасход дизельного топлива. Большую роль в экономном расходовании топлива играет цилиндро-поршневая группа. Известно, что от износа цилиндровых гильз, поломки или пригорания поршневых колец ухудшается плотность цилиндров, снижается давление сжатия, в результате чего нарушается нормальный процесс сгорания топлива. Кроме того, от такого состояния цилиндро-поршневой группы увеличивается расход дизельного масла и, следовательно, нагар на продувочных и выпускных окнах, уменьшается поступление воздуха в цилиндры, ухудшается его продувка. При всех случаях нарушения нормального процесса сгорания топлива ухудшается экономичность дизеля и увеличивается дымность выпускных газов.
Применение добавок(присадок) к дизельному топливу. Например Применение добавки FORSAN nanoceramics®, по данным замеров расход топлива тепловозами уменьшился на 4–9 %, уменьшились угар масла и дымность выхлопа. Данная система применена на ряде тепловозов РАО «РЖД» и одобрена к применению.
Применение технологии рекуперации энергии тепловозом, при этом бортовые системы аккумулирования энергии позволяют рационально распределять мощность тепловозного двигателя на тягу и служебные нужды в соответствии с условиями движения и при наличии соответствующего силового оборудования осуществлять рекуперативное торможение, обеспечивая более точное по сравнению с пневматическим торможением регулирование скорости движения в пределах заданного диапазона. Применение указанных систем дает возможность, таким образом, повысить энергетическую эффективность и производительность локомотивов. Исследования, выполненные сотрудниками ВНИИЖТ, показали, что при дизельной тяге рекуперация позволит снизить расход топлива на 18–23 %, а с учетом стабилизации режима работы теплового двигателя до 30 % [1].
Модернизация системы регулирования мощности тепловозов с электропередачей. На тепловоз устанавливается блок регулирования мощности тягового генератора (БРМГ или аналог), который является специализированным устройством и предназначен для регулирования мощности главного генератора постоянного или переменного тока в режимах тяги тепловозов с электропередачей, с выполнением функций контроля и диагностики цепей возбуждения, ограничительных и защитных функций. Наибольший эффект достигается при совместной работе с электронным регулятором частоты вращения. Достигаемые эффекты: уменьшение затрат на обслуживание тепловоза за счёт того, что не требуется регулировка и настройка тепловозной характеристики на реостате; улучшение точности и стабильности регулирования мощности и сокращение за счёт этого расхода топлива до 3–4 %. Система смазки гребней колес локомотивов. Применение автоматических локомотивных гребнесмазывателей (систем смазки гребней колес) позволяет получить экономический эффект по следующим показателям:
‒ увеличивается срок эксплуатации колесных пар локомотивов по причине снижения в несколько раз износа гребня колеса; снижается расход дизельного топлива или электроэнергии на тяговые усилия благодаря понижению коэффициента трения в зоне контакта боковой грани рельса и гребня колеса;
‒ увеличивается срок эксплуатации рельсов за счет уменьшения износа по боковой грани как на прямых участках, так и (особенно) в кривых;
‒ увеличивается срок эксплуатации колесных пар вагонов;
‒ уменьшается риск схода локомотива с рельсов благодаря понижению коэффициента трения гребня колеса и боковой поверхности рельса.
Технологические мероприятия
Эти мероприятия связаны с оптимизацией работы как всей транспортной организации, так и отдельных её звеньев. В настоящий момент во многих организациях используются системы на базе GPS/Глонас — мониторинга, например система — СКАУТ. Подобные системы позволяют снизить расходы на дизельное топливо на 10 % и более. Однако они являются в основном информационно-логистическими и не позволяет отслеживать в режиме реального времени параметры работы тепловозов и, следовательно, мониторить их состояние. На Российском рынке существует ряд более совершенных систем мониторинга и управления движением железнодорожного состава.
Примеры таких систем:
FortMonitor — единственная система, интегрированная в ЕСМА (Единая Система Мониторинга и Администрирования) ОАО «РЖД»;
АСК-ВИС-2ВК — система технического контроля состояния локомотивов. Данная система позволяют производить оценку машин, исходя из показателей ряда параметров, характеризующих их работу. Внедрена на Октябрьской железной дороге.
Система РПРТ, автоматизированная система учета, контроля и анализа расхода дизельного топлива тепловозами, получившая название регистратор параметров работы тепловоза. Внедрена на Московской, Северной, Горьковской дорогах.
Система БОРТ — контролирует расход дизельного топлива на тепловозах. При этом машинист при приёмке локомотива в начале смены, обязан вставить карту памяти в процессор, и ввести свой табельный номер. В дальнейшем система регистрирует все параметры работы локомотива и записывает их на карту памяти.
Система «Дельта СУ» позволяет вести контроль технического состояния узлов и систем подвижного состава, расчёт ресурса, планирование ремонтов; отслеживание местоположения, режимов эксплуатации и эксплуатационно-экономических и экологических показателей; оценка корректности потребления энергии (топлива), объективный энергоучёт и нормирование; контроль и управление безопасностью движения, пожаробезопасностью; контроль сохранности и состояния грузов.
На российском рынке представлены также рад аналогичных систем других производителей, например СКАТ-2С и СКАТ-2С-online, программный комплекс УНИКАМ с блоком РПДА (регистратором параметров движения и автоведения). Данные комплексы также позволяют регистрировать и в последующем анализировать ряд параметров движения тепловоза.
Таким образом внедрение подобных систем позволит снизить:
‒ трудозатраты инженерно-технических работников локомотивного депо за счет автоматизации учета, нормирования и анализа расхода топлива;
‒ расход топлива за счет повышения точности учета при расчете расхода за смену и при заправке, что позволит установить виновников его нецелевого использования;
‒ расход топлива за счет применения обоснованных норм контроля теплотехнического состояния тепловозов с определением и изъятием из эксплуатации локомотивов, постоянно пережигающих топливо;
‒ расход топлива за счет улучшения планирования использования локомотивов на различных участках работ, уменьшения времени прогрева
Организационные мероприятия.
К таким мероприятиям можно отнести: обучение персонала правильной (экономичной) работе, разработка системы мотивации (демотивации) персонала за сэкономленные (нерационально потраченные) материальные средства (ДТ, вода, песок и. т.д.), введение должности ответственного за энергосбережение в организации, который бы осуществлял непрерывный контроль расходования ТЭР.
Локомотивные бригады должны постоянно знать и контролировать расход топлива за каждую поездку. Подсчет результатов расхода топлива за поездку не представляет трудностей, однако лучше, если это будет производиться централизованно в офисе организации и потом анализироваться и по результатам анализа приниматься решение о дальнейшем режиме эксплуатации тепловозов.
Одной из инновационных мер является принятие на предприятии стандарта ISO50001 (Системы энергетического менеджмента). Данный документ устанавливает стандарты в энергосбережении на предприятии. Одним из инструментов достижения ориентиров, поставленных в ISO50001, является применение LEAN-технологий управления предприятием в целом. LEAN- рассматривает любое производство с точки зрения оптимизации процессов силами всех работников компании. Успешный опыт внедрения указанных технологий имеется в крупнейших компаниях России таких как Сбербанк, Юкос, Русал, Группа ГАЗ, Иркутск Энерго, ТНК-В и. др.
Литература:
- Зубихин А., Федоров Е., Тарасов А. Технология гибридного привода ТЭМ9Н SINARAHYBRID на железнодорожном транспорте, http://sk.ru/net/1100015/b/news/archive/2012/04/22/tehnologiya-gibridnogo-privoda-tem9n-sinarahybrid--na-zheleznodorozhnom-transporte.aspx
- Гапанович В. А., Энергетическая стратегия и электрификация российских железных дорог [Текст] / В. А. Гапанович, С. Н. Епифанцев, В. А. Овсейчук. Под ред. Г. П. Кутового. — М.: Эко-Пресс, 2012. — 196 с.
- Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года. Утверждена распоряжением правительства РФ от 17.06.2008 № 877-р [Электронный ресурс] режим доступа: http://doc.rzd.ru.
