Концепция повышения энергоэффективности автономных локомотивов

Вопросам повышения энергоэффективности железнодорожного транспорта уделяется много внимания, предлагаются различные конструкции тягового подвижного состава с самыми передовыми техническими решениями, но, к сожалению, многие из них так и остаются лишь на стадии разработки или опытного образца.
Приведён анализ опыта эксплуатации существующих магистральных локомотивов с целью разработки основополагающих принципов концепции повышения энергоэффективности автономных локомотивов, направленных на создание модульной структуры локомотива, позволяющих согласовывать эксплуатационные нагрузки с режимами работы тягового оборудования, что даёт возможность обеспечить наилучшие условия преобразования и передачи энергии на колёсные пары. 
Современные бортовые системы локомотивов регистрируют большое количество параметров, которые можно использовать как для определения энергоэффективности работы локомотива, так и для оценки новых технических решений, направленных на применение дискретноадаптивного управления работой модульного исполнения дизель-генераторных установок итяговых электродвигателей в условиях эксплуатации магистральных локомотивов.
Реализация предлагаемой концепции позволяет сэкономить до 20 % дизельного топлива при выполнении перевозочной работы, что подтверждено на опытном образце локомотива.

1. Heghmanns, A., Wilbrecht, S., Beitelschmidt, M., Geradts, K. Parameter optimization and operating strategy of a TEG system for railway vehicles. Journal of Electronic Materials, 2016, Vol. 45, pp. 1633–1641. DOI: https://doi.org/10.1007/s11664-015-4145-2 [ограниченный доступ].

2. Gautam, A., Agarwal, A. K. Experimental investigations of comparative performance, emission and combustion characteristics of a cottonseed biodiesel-fueled four-stroke locomotive diesel engine. International Journal of Engine Research, 2013, Vol. 14, Iss. 4, pp. 354–372. DOI:10.1177/1468087412458215 [ограниченный доступ].

3. Vitins, J. Dual-Mode and New Diesel Locomotive Developments. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2012, Vol. 2289, Iss. 1, pp. 42–46. DOI: https://doi.org/10.3141/2289-06 [ограниченный доступ].

4. Bonsen G. [et al]. Dual power locomotives for North America [Zweikraft-Lokomotiven fuer Nordamerika]. Elektrische Bahnen-EB, 2009, Vol. 107.

5. Знакомьтесь: гибридный маневровый тепловоз ТЭМ35 // Локомотив. – 2013. – № 11 (683). – С. 36–37.

6. Согласовано техническое задание на разработку гибридного тепловоза ТЭМ9Н «SinaraHybrid» // Локомотив. – 2011. – № 11 (659). – С. 42.

7. Ким С. И., Журавлёв С. Н., Федотов А. Б. Опыт эксплуатации тепловоза ЧМЭ3 с двухдизельной силовой установкой // Локомотив. – 2012. – № 11 (671). – С. 30–33.

8. Тишаев А. С., Зайцев А. Ю. Трёхдизельный локомотив ЧМЭ3 ЭКО: С заботой о будущем // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. – 2011. – № 4 (16). – С. 43–45.

9. Kolpahchyan, P., Zarifyan, A. (Jr). Study of the asynchronous traction drive’s operating modes by computer simulation. Part 1: simulation results and analysis Transport Problems, 2015, Vol. 10, Iss. 2, pp. 125–136.

10. Попов И. В. Инертно-ёмкостной накопитель энергии для маневрового тепловоза // Мир транспорта. – 2019. – Т. 17. – № 3 (82). – С. 82–87. DOI: 10.30932/1992-3252-2019-17-3-82-87.

11. Логинова Е. Ю., Кузнецов Г. Ю. Повышение тяговых характеристик тепловоза с гибридной энергетической установкой // Мир транспорта. – 2022. – Т. 20, № 3 (100). – С. 21–29. DOI: 10.30932/1992-3252-2022-20-3-3.

12. Васюков Е. С., Бабков Ю. В., Перминов В. А., Белова Е. Е. Энергоэффективность тяги грузовых поездов тепловозами 2ТЭ25К «Пересвет» // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. – 2011. – № 1 (13). – С. 70–78.

13. Васюков Е. С., Бабков Ю. В., Перминов В. А., Белова Е. Е. Энергоэффективность тяги грузовых поездов тепловозами нового поколения 2ТЭ25А «Витязь» // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. – 2013. – № 3 (23). – С. 34–40.

14. Zarifyan, A., Obukhov, M. Electric Locomotives Energy Saving by the Discrete-Adaptive Traction Drive Control: Experimental Confirmation. 2021 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), 2021, pp. 25–30. DOI: 10.1109/UralCon52005.2021.9559475.

15. Пугачёв А. А., Воробьёв В. И., Михальченко Г. С., Космодамианский А. С., Самотканов А. В. Энергетические показатели качества электропривода вспомогательных систем тягового подвижного состава // Мир транспорта и технологических машин. – 2015. – № 1 (48) – С. 58–66.

16. Бабков Ю. В., Клименко Ю. И., Перминов В. А. Прямой и косвенный способы определения уровня энергетической эффективности тепловозов // Железнодорожный транспорт. – 2015. – № 3. – С. 55–60.

17. Zarifyan, A. [et al]. Increasing the Energy Efficiency of Rail Vehicles Equipped with a Multi-Motor Electrical Traction Drive. 26th International Workshop on Electric Drives: Improvement in Efficiency of Electric Drives, IWED 2019 Proceedings: 26, Moscow, 2019, pp. 1–6. DOI: 10.1109/IWED.2019.8664283.

18. Киреев А. В., Кожемяка Н. М., Гребенников Н. В. Модернизация маневровых тепловозов ТГМ6А: повышение топливной экономичности // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. – 2022. – № 4 (60). – С. 56–61.