CC BY
2
УДК 621.43
М1ХССВ С.О., генеральный директор (ПАО «ХК Лугансктепловоз»). Визначення TexHi4Horo р1вня локомотивних енергетичних установок
Постановка проблеми
В даний час на залiзницях Украши експлуатуеться рухомий склад вже виро-бив свiй ресурс i вимагае замiни або мо-дершзацп. Це стосуеться в першу чергу до тепловозiв серш М62, 2ТЕ10 та ЧМЕ3. Визначальним вузлом при цьому е дизель Застосовуваш на цих тепловозах енерге-тичнi установки в даний час е не економь чними (ш по витратi палива, ш з обслуго-вування та ремонту) i до того ж на даний момент не випускаються. Аналiз робiт [113] показав, що в багатьох випадках еко-номiчно доцiльнiше проводити модерш-зацш або ремоторизацГi тяговому рухо-мому складу замють закупiвлi нового. Тому актуальним е вибiр локомотивно'1 енер-гетично'1 установки для конкретно'1 модер-шзацп локомотива.
Мета статт1
Метою статл е визначення техшчно-го рiвня локомотивних енергетичних установок з метою використання ix при модершзаци iснуючого тягового рухомого складу.
Матер1али i результати досл1джень
В робот [14] був зроблений аналiз юнуючих дизелiв закордонного виробниц-тва. Вш показав, що в даний час для модершзаци юнуючого тягового рухомого складу на залiзницях Украши найбшьш пiдходять дизелi типу Д49 виробництва Коломенського дизель-будiвельного заводу, типу САТ виробництва Catterpiller, EMD GM виробництва Дженерел Моторс.
Наступ^им кроком при виборi дизеля е обгрунтування його технiчного рiвня. Для цього була вдосконалена рашше розроб-лена модель.
Прогнозування розвитку техшки по числовим параметрам починаеться з вияв-лення числа об'екпв, що вiдносяться до мети прогнозування, i складання списку параметрiв, що характеризують нову про-ектно-конструкторську розробку. У список параметрiв вкрай необхiдно вводити параметри, що вщображають новий дизель з позицш його якостi i його експлуа-тацшно'1 ефективностi. У список парамет-рiв необхiдно включати непересiчнi, тобто не залежнi один вщ одного параметри. 1ншими словами, з комбшацп двох пара-метрiв не повинен витiкати третiй. Врахо-вуючи подальше нормування ваг парамет-рiв, недоцiльно насичувати список малоз-начними параметрами.
Вщповщно до теори МГУА (метод групового облку аргументiв), розроблено'1 А.Г.1вахненко, безмежне збiльшення числа параметрiв не сприяе пiдвищенню дос-товiрностi прогнозних оце-нок. Разом з тим необхщно застерегти вiд спроб ощ-нювати прогнозну значимiсть об'екта техшки по невеликому числу параметрiв, тим бшьше тiльки по одному якомусь параметру.
На основi аналiзу основних параме-трiв локомотивних силових установок (ЛЕУ) експертним методом було обрано таю необхщш для прогнозування параме-три: час простою двигуна на ремонтах, тис.ч.; трудомюткють вiдновлення, чел.ч.; питома витрата палива, вiднесений до найбшьшого значення ge розглянутих ди-зелiв; критерiй форсування i надшносп дизеля; питома ваговiй показник; ресурс
дизеля, тис.ч.; коефщент використання потужностi; Vцiл / Vдiз.
Для обраних 8 основних параметрiв за критерieм регулярностi по А.Г.1вахненко передбачувана погрiшнiсть прогнозування буде знаходиться в межах 0,05-0,02.
Як вщомо, не вс параметри, якi за-лучаються для прогнозування нових об'е-ктiв технiки, мають однакову значимють. У зв'язку з цим виникае завдання ранжи-рування (по значимосп) параметрiв i ви-значення 1'х ваг.
Це завдання вирiшуеться наступни-ми шляхами: проведенням опитування ек-спертiв; математичним прогнозуванням (нормуванням ваг); лшшною апроксима-цiею.
Опитування експер^в може здшс-нюватися в двох модифжащях:
- Думка експертiв запитуеться тшьки для з'ясування якiсного (порядкового) ра-нжирування параметрiв з подальшим ма-тематичним моделюванням ваг;
- У експертiв одразу запитують ваги параметрiв i тим самим автоматично отри-мують порядок ранжирування.
Ранжирування параметрiв будемо проводити експертним методом, тобто опитуванням експертiв по другш модиф^ кацп. Для обробки результат будемо за-лучати добре розроблений апарат матема-тично'1 статистики (критерш Фiшера, вар> ацГi, дисперсп, коефщент кореляци i т.д.).
Опитування експер^в полягае в тому, що в опитувальному аркушi-анкетi експерту надаеться перелш параметрiв дизеля, а вш повинен проставити ваго-мiсть кожного параметру.
Достовiрнiсть ранжирування визна-чаеться за критерiем погодження (або ко-ефiцiентом координаци, який визначаеть-ся шляхом рангово'1 кореляци) результатiв опитування експер^в:
1
к=N
мр)=N Т^РкЛк
де рк - iмовiрнiсть збiгу думки екс-перта i прогнозиста, взята з опитувального листа (вщношення числа "згоден" до зага-льно'1 кшькосл параметрiв); г]к - частота потрапляння подш в статистичнi класи, причому к-число класiв (параметрiв); N -число експертсв.
В результатi опитування експер^в та аналiзу тестування достовiрнiсть ранжирування М (р) в нас дорiвнювала 0,734. Згiдно [15] думка експер^в вважаеться узгодженим, якщо 0,68 < М(р) < 1,0. От-же, в нашому випадку з вибору i ранжирування параметрiв ЛЕУ думку експертiв узгоджене.
Знайдемо тепер ваги параметрiв ЛЕУ при ранжируванш на основi матема-тично'1 моделi.
Вага параметра може розглядатися як залежна змiнна (функщя), що приймае дискретнi значення при безперервному змшу аргументу i в абсолютному вигшад запишеться:
Ф(г) = г /2
г -1
де г - номер характеристики в ранжируванш послщовносп.
Вщносне значення функцп, унормуе вага характеристики фо(г), визначаеться як вщношення ваги дано'1 характеристики до суми ваг вах характеристик, що входять в ранжируваний послщовнють:
Ф 0 (г ) =
Ф (г )
Ё Ф (г)
г = 1
к=1
Важливою особливiстю при визна-ченнi техшчного рiвня ЛЕУ е процедура вщнесення параметрiв до рацiональних або неращональним. Слiд особливо тдк-реслити, що вщнесення даного параметра до рацюнально'1 або iррацiональноi кате-горп проводиться по семантищ параметра, при якому числове значення самого пара-
метра не ютотно. В залежностi вiд катего-piï рацiональностi вибираються прямi або редуковаш вiдносини:
kn,l= Р / PO; К,2= Po/Р;
де р - числовi параметр для прогно-зованого об'екта технiки; ро, рп - числовi
Розрахунок технiчного рiвня будемо робити для наступних дизелiв, якi розгля-нутi в роботi [15]. Для розрахунюв будемо використовувати програмний продукт фь рми MicrosoftExcel.
Розрахунки визначення техшчного рiвня ЛЕУ будемо виконувати методом вагових коефщенпв. Даний метод ощнки дизелiв зводиться до обчислення коефщ-ента технiчного рiвня i застосовуеться в iнженерному прогнозуваннi при прогно-зуваннi за даними технiчноï документации
У проектно-конструкторських i про-ектно-технологiчних розробках наводять-ся, як правило, дуже велике число розра-хункових параметрiв. Тому, щоб оцiнити перспективнiсть нових розробок дизелiв в порiвняннi з юнуючими в серiйному ви-робницт необхiдно вiдшукати алгоритм, що дозволяе звести велику кшькють па-раметрiв до оптимального числа критерь ïb.
Критерiй технiчного рiвня К1 харак-теризуе нову проектно-конструкторську розробку по вщношенню до юнуючих
параметри для функщонально-однорщних iснуючих об'екпв технiки вiтчизняного та зарубiжного виробництва.
Результати ощнки ращональних i неращональних параметрiв локомотивного дизеля наведеш в табл.1.
Таблиця 1
об'ектiв технiки того ж виробничого приз-начення:
н У>„ - I
^^ п
к, = -,
I '
_¿=1_
де (р(г') - функщя, нормуються вага параметрiв у ранжированого послщовнос-тi; кп - приватний параметр, що представ-ляе собою вщношення числових парамет-рiв ново'1 розробки до параметрiв юную-чих об'екпв для рацiональних категорiй (зростання параметра вщповщае техшч-ному прогресу) i нерацiональних катего-рiй (зростання параметра не вщповщае техшчному прогресу).
Кращому з порiвнюваних дизелiв в> дповщае бiльше значення коефiцiента К. Принциповий недолш даного методу по-лягае в тому, що важливють окремих по-казникiв якостi залежить вщ ступеня не-стачi або надлишку цих якостей, тобто
Найменування параметра Вид параметра
1) час простю двигуна на ремонтах, тис.год. iррац
2) трудоемкють востановлення, чол.год. iррац
3) питома витрата палива, вщнесений до найбшьшого значення ge iррац
дизелiв, що розглядаються
4) критерiй форсирування i надiйностi дизеля рац
5) питомий ваговий показник рац
6) ресурс дизеля, тис. г. рац
7) коефщент використання потужностi рац
8) Vцил / Vдиз рац
вона не може бути охарактеризована за- Результати розрахунюв представлен в здалегiдь заданими коефщентами ваги. таблицi 2.
Таблиця 2
Оцшка технiчного рiвня дизелiв рiзних виробникiв
№ п/п Марка дизеля Ne, кВт Kxexp_pi в № п/п Марка дизеля Ne, кВт Ктехр piB
1 14Д40 1670 1,00 8 CAT 36 2240 1,31
2 5Д49 2200 1,12 9 Sulzer AT25 1760 1,17
3 SEMT-Piel-stick PA5-255 1920 1,08 10 Mirrlees Blackstone MB275 2300 1,21
4 MaK 282C 1600 1,14 11 SACM UD45R6 2500 1,12
5 afOMTU 1163 TB12 2460 1,20 12 Alco 251 plus 2238 1,23
6 EMD GM645FB 2125 1,23 13 Gen. Electric 7FDL 2380 1,24
7 EMD-GM710G 2350 1,25 14 MAN D2866LUE60 735 0,87
Висновки
Зробленi розрахунки з оцшки техш-чного рiвня ЛЕУ дозволяють зробити на-ступнi висновки:
1. Отримала подальший розви-ток модель оцшки техшчного рiвня локо-мотивних енергетичних установок за ра-хунок удосконалення вибору техшко-економiчних показникiв, що характери-зують 1Х.
2. Принциповим недолiком даного методу е те, що важливiсть окре-мих показникiв дизеля залежать вщ сту-пеня нестачi або надлишку цих якостей, тобто вона не може бути охарактеризована заздалегщь заданими коефщентами ваги.
3. В даний час для модершза-юнуючого тягового рухомого складу
на залiзницях Украши найбiльш пiдходять дизелi типу Д49 виробництва Коломенсь-кого дизелебудiвельного заводу, типу САТ виробництва Catterpiller, EMD GM виробництва Дженерел Моторс.
Лггература
1. Обновление парка тепловозов /Железные дороги мира. 2003. -№7. -С.34-39
2. Обновление парка маневровых тепловозов. /Железные дороги мира. 2003. -№8. -С.35-37.
3. Модернизация тепловозов в Венгрии. /Железные дороги мира. 2004. -№12. -С.44-46.
4. Модернизация тепловоза серии У200.1 /Железные дороги мира. 2005. -№7. -С.27-30.
5. Использование старогодных локомотивов. /Железные дороги мира.
2005. -№10. -С.51-53.
6. Модернизация тепловозов. /Железные дороги мира. 2005. -№12. -С.53-57.
7. Ремоторизация магистральных тепловозов. /Железные дороги мира.
2006. -№5. -С.43-50.
8. Луганские тепловозы 19562006 г.: Каталог-справочник / А.Ф. Буянов, Е.И. Ломакин, В.Г. Шмулич, В.Р. Степанов. -Луганск: ОАО ХК «Луганск-тепловоз», 2006. -518с.Обновление локомотивного парка железных дорог США и Канады. /Железные дороги мира. 2008. -№10. -С.62-66.
9. Тепловоз М62 - история продолжается. /Железные дороги мира. 2008. -№12. -С.51-56.
10. Обновление подвижного состава железных дорог Испании.
/Железные дороги мира. 2009. -№10. -С.56-61.
11. Ремоторизация тепловоза Gm4/4. /Железные дороги мира. 2011. -№5. -С.49-51.
12. Косов В. С. Оздоровление эксплуатационного парка магистральных тепловозов. /Железнодорожный транспорт. 2002. -№11. -С.23-27.
13. Михеев С.А. Анализ основных характеристик тепловозных дизелей зарубежного производства. // Збiрник нау-кових праць Дон1ЗТ. -М.: Донецька: До-н1ЗТ, 2011. -Вип.27. -С.82-88.
14. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов / А.Э. Симсон, А.З. Хомич, А.А. Куриц и др. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1987. 536с.
15. Основы научных исследований / В.И. Крутов, И.М. Грушко, В.В. По-
пов и др.; Под ред. В. И. Крутова. -М.: Высш.шк., 1989. -400 с.
Анотацн:
Статья посвящена оценке технического уровня современных локомотивных энергетических установок.
Ключевые слова: тепловоз, дизель, расход топлива, мощность дизеля, технический уровень.
Стаття присвячена оцшщ техшчного piBHH сучасних локомотивних енергетичних установок
Ключов1 слова: тепловоз, дизель, витрата палива, потужшсть дизеля, техшчний piвень.
The article is devoted to evaluating the technical level of modern locomotive power plants.
Keywords: diesel, diesel, fuel consumption, power diesel engine, the technical level.
