Удосконалення конструкції маневрових тепловозів за рахунок впровадження сучасних енергозберігаючих технологій

Abstract

UA: Дисертаційну роботу присвячено вирішенню науково-прикладної проблеми підвищення ефективності використання модернізованих маневрових тепловозів шляхом удосконалення методів та моделей визначення та оцінки технічних параметрів їх конструкції при модернізації новими енергоефективними засобами. Зазначена мета передбачала постановку та вирішення таких завдань дослідження: провести аналіз парку маневрових локомотивів щодо витрати ними палива, впливу на навколишнє середовище з врахуванням режимів їх роботи; виконати огляд наукових та практичних праць в області підвищення ефективності використання маневрових тепловозів за рахунок конструктивних змін та зменшення ними викидів шкідливих речовин; розробити модель оцінки вибору енергозберігаючого заходу при модернізації конструкції маневрових тепловозів; розробити функціональну модель роботи маневрового тепловозу модернізованого шляхом використання технічного засобу для енергозбереження; розробити модель для визначення раціональних екологоенергетичних характеристик маневрового тепловозу, що модернізований технічним засобом для енергозбереження; визначити ефективність використання маневрових тепловозів, конструкція яких удосконалена за рахунок впровадження сучасних енергозберігаючих технологій. Наукова новизна полягає у вирішенні науково-прикладного завдання удосконалення конструкції маневрового тепловозу шляхом впровадження сучасних технічних засобів для енергозбереження за рахунок вибору їх раціональних параметрів по розробленим методам та моделям. При цьому було отримано наступне: побудовано залежності потужності обраної силової установки від енергоємності накопичувачів енергії з відповідними обмеженнями і вартісних показників модернізації для заданого режиму роботи з врахуванням викидів забруднюючих речовин; формалізовано технологію удосконалення конструкції маневрового тепловозу на основі розробленої удосконаленої моделі гібридного локомотиву, яка дозволяє визначити його техніко-економічні характеристики шляхом використання оптимізаційних методів і гнучкого вирівнювання значень вихідних параметрів в частині врахування викидів забруднюючих речовин силовою енергетичною установкою, та типу накопичувача енергії; запропонована модель визначення заходу удосконалення конструкції локомотиву при його модернізації з врахуванням екологічної складової силової енергетичної установки; удосконалена модель для визначення раціональних параметрів гібридної силової установки шляхом врахування конструкції локомотива, умов експлуатації та її екологічних показників; удосконалено підходи по оцінці ефективності заходу по модернізації за рахунок удосконаленого підходу по визначенню технічного рівня конструкції маневрових тепловозів в частині обґрунтування номенклатури показників, що характеризують гібридний привід з врахуванням екологічних показників.

EN: The dissertation deals with the solution of the applied scientific problem regarding the increase of the efficiency of modernized shunting diesel locomotives due to the improvement of the methods and models for the determination and evaluation of the technical parameters under their modernization with new energyefficient tools. The specified goal meant setting and solving the following research objectives: to carry out the analysis of the shunting locomotive fleet in terms of their fuel consumption, the impact on the environment taking into account operation modes; to perform the review of applied scientific works in the area of the efficiency increase of shunting diesel locomotives due to design changes and the decrease of hazardous substance emissions; to develop a selection evaluation model of energy-saving tools under the modernization of the shunting diesel locomotive design; to develop the functional model for the operation of the modernized shunting diesel locomotive by means of the application of an energy-saving tool; to develop the model for the determination of the rational ecology and energy characteristics of the shunting diesel locomotive modernized with an energy-saving tool; to evaluate the operation efficiency of the shunting diesel locomotives, the design of which was improved due to the implementation of new energy-saving technologies. The newness of the research is in the solution of the applied scientific objective regarding the improvement of the shunting diesel locomotive design by means of the implementation of modern technical tools for energy efficiency due to the selection of their rational parameters according to the developed methods and models. In this connection, the following results were obtained: the power plant output was plotted as a function of the energy intensity of energy storages with correspondent limitations and the cost parameters of the modernization for a specified operation mode taking into account hazardous substances emissions; there was formalized the technology of the improvement of the shunting diesel locomotive design based on the developed improved hybrid locomotive model, which makes it possible to determine its technical and economic parameters applying optimization methods and the flexible alignment of output parameter values regarding taking into account hazardous substances emissions by a power plant, and the type of the energy storage; the model for the identification of the tool for the improvement of the locomotive design under its modernization with regard to the ecological component of the power plant was proposed; the model for the determination of the rational parameters of the hybrid power plant, taking into account the locomotive design, operation conditions and its ecological indices, was improved; there were improved the approaches to the evaluation of the tool efficiency in terms of modernization due to the improved approach to the evaluation of the technical level of the shunting diesel locomotive design regarding the substantiation of the nomenclature of the parameters defining the hybrid drive with regard to ecological indices.