RU2422311C1

RU2422311C1 - Diesel-locomotive shunter

Info

Publication number: RU2422311C1
Application number: RU2010106419/11A
Authority: RU
Inventors: Глеб Александрович Фофанов (RU); Глеб Александрович Фофанов; Дмитрий Николаевич Григорович (RU); Дмитрий Николаевич Григорович
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-06-27

Abstract

FIELD: transport. ^ SUBSTANCE: invention relates to railway transport and concerns design diesel-locomotive shunters made capable to run on diesel or gas-diesel fuel. The diesel-locomotive shunter contains body with driver's cabin, undercarriage, diesel engine, gas feed system with electronic control and fuel tanks located under frame, where the gas feed system with electronic control is electropneumatic. In accumulator compartment behind driver's cabin, additional tanks for gas storage are located, and accumulator batteries are located under the locomotive frame. Tanks for gas storage are made in the form of metal-composite cylinders. ^ EFFECT: providing reliability of gas feed system operation and increasing time of locomotive operation without fueling. ^ 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области тепловозостроения и касается конструкции маневровых тепловозов, выполненных с возможностью работы на дизельном и газодизельном топливе, и их топливных баков.The invention relates to the field of diesel locomotive engineering and relates to the design of shunting diesel locomotives configured to operate on diesel and gas diesel fuel, and their fuel tanks.

Известна конструкция газотепловоза ТЭМ2У, состоящая из дизеля, передачи, включающей тяговый генератор и электродвигатели; экипажной части, включающей кузов, главную раму, тележки с колесными парами, и вспомогательного оборудования, включающего систему воздухоснабжения, газовое оборудование, водяную, масляную и топливную системы (см. "Локомотив", 1994, №11, с.37-39).A known design of a gas diesel locomotive TEM2U, consisting of a diesel engine, transmission, including a traction generator and electric motors; the crew part, including the body, the main frame, trolleys with wheelsets, and auxiliary equipment, including the air supply system, gas equipment, water, oil and fuel systems (see Lokomotiv, 1994, No. 11, p. 37-39).

Два топливных бака установлены под площадкой в передней части тепловоза. Газовое оборудование расположено следующим образом:Two fuel tanks are installed under the platform in front of the locomotive. Gas equipment is located as follows:

десять газовых баллонов подвешены в специальной кассете к раме тепловоза. С правой стороны тепловоза в специальном кожухе расположена система подготовки и подачи газа, состоящая из запорного клапана, редукторов, теплообменников и регулятора низкого давления. Система газоподачи включает коллектор, газовые клапаны, дозаторы, блок управления газовым регулятором и электропневматический вентиль. В кабине машиниста установлен пульт управления и индикации с тумблерами отключения топлива и включения газоанализатора, контролирующего концентрацию газа, и приборы, контролирующие температуру и давление газа в коллекторе.ten gas cylinders are suspended in a special cassette from the locomotive frame. On the right side of the locomotive in a special casing there is a gas preparation and supply system consisting of a shut-off valve, gearboxes, heat exchangers and a low pressure regulator. The gas supply system includes a manifold, gas valves, dispensers, a gas control unit and an electro-pneumatic valve. In the driver’s cab there is a control and display panel with toggle switches for turning off the fuel and turning on the gas analyzer, which controls the gas concentration, and instruments that control the temperature and pressure of the gas in the manifold.

Недостатком известного решения является сравнительно небольшой запас газа в баллонах. Использование же дополнительной тендерной (бустерной) секции с топливом приведет к увеличению затрат на техническое обслуживание и ремонт.A disadvantage of the known solution is the relatively small supply of gas in cylinders. The use of an additional tender (booster) section with fuel will lead to an increase in the cost of maintenance and repair.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является конструкция маневрового тепловоза ТЭМ18Г, выполненного с возможностью работы на дизельном и газодизельном топливе, который содержит кузов с кабиной машиниста, ходовую часть, дизельный двигатель, электронно-управляемую систему подачи газа и размещенные под рамой тепловоза емкости для хранения газа (см. "Локомотив", 1998, №6, с.11-13). В данной конструкции газотепловоза установлен газодизель, который включает в себя систему газоподачи. Сжатый газ содержится в газовых баллонах, объединенных в блок, который прикреплен в средней части главной рамы тепловоза между тележками и к которому с двух сторон подведен трубопровод для заправки сжатым природным газом. Система газоподготовки скомпонована в блоке газового оборудования и размещена в отсеке холодильной камеры с левой стороны передней части. Она соединена трубопроводами с газодизелем и газовыми баллонами. Запас дизельного топлива хранится в четырех топливных баках, расположенных под боковыми переходными площадками в средней части главной рамы тепловоза (над баллонами). Вентиляция над газодизелем, генератором, компрессором и в кабине машиниста осуществляется при помощи электровентиляторов.The closest in technical essence to the proposed solution is the design of the shunting diesel locomotive TEM18G, made with the possibility of working on diesel and gas-diesel fuel, which contains a body with a driver's cab, a running gear, a diesel engine, an electronically controlled gas supply system and containers located under the locomotive frame gas storage (see "Locomotive", 1998, No. 6, pp. 11-13). In this design of a gas and diesel locomotive, a gas diesel is installed, which includes a gas supply system. Compressed gas is contained in gas cylinders combined in a block that is attached in the middle of the main frame of the diesel locomotive between the bogies and to which a pipeline for refueling with compressed natural gas is connected from both sides. The gas treatment system is arranged in the gas equipment unit and is located in the compartment of the refrigerator compartment on the left side of the front part. It is connected by pipelines with a diesel engine and gas cylinders. The diesel fuel stock is stored in four fuel tanks located under the side transitional platforms in the middle of the main frame of the diesel locomotive (above the cylinders). Ventilation over the gas diesel engine, generator, compressor and in the driver's cab is carried out using electric fans.

Недостатком данной конструкции также является сравнительно небольшой запас газа в баллонах, что приводит к необходимости дозаправки тепловоза, а также невысокая надежность системы подачи газа при повышении его расхода.The disadvantage of this design is also a relatively small supply of gas in cylinders, which leads to the need to refuel the locomotive, as well as the low reliability of the gas supply system with an increase in its flow rate.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение надежной и долговечной работы системы подачи газа и топливной эффективности газодизеля за счет более точного дозирования газа, при одновременном увеличении запаса газового топлива и периода работы тепловоза без заправки.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to ensure reliable and durable operation of the gas supply system and the fuel efficiency of the diesel due to more accurate gas metering, while increasing the supply of gas fuel and the period of operation of the locomotive without refueling.

Указанный технический результат достигается тем, что маневровый тепловоз, выполненный с возможностью работы на дизельном и газодизельном топливе, содержит кузов с кабиной машиниста, ходовую часть, дизельный двигатель, электронно-управляемую систему подачи газа и размещенные под рамой тепловоза емкости для хранения газа, причем электронно-управляемая система подачи газа выполнена электропневматической, в отсеке аккумуляторов за кабиной машиниста размещены дополнительные емкости для хранения газа, а аккумуляторные батареи размещены под рамой тепловоза, причем емкости для хранения газа выполнены в виде металлокомпозитных баллонов.The specified technical result is achieved in that the shunting diesel locomotive, configured to operate on diesel and gas diesel fuel, comprises a body with a driver’s cab, a running gear, a diesel engine, an electronically controlled gas supply system and gas storage tanks placed under the locomotive frame, and electronically -controlled gas supply system is made electropneumatic, in the battery compartment behind the driver’s cab there are additional gas storage tanks, and batteries are placed od locomotive frame, wherein a gas storage vessel made in the form of metal-cylinders.

Маневровый тепловоз, в котором электропневматическая система подачи газа может содержать электромагнитный и пневматический клапаны, причем быстродействие магнитного и пневматического клапанов одинаковы.A shunting diesel locomotive in which the electro-pneumatic gas supply system may comprise electromagnetic and pneumatic valves, wherein the speed of the magnetic and pneumatic valves is the same.

Заявляемое изобретение иллюстрируется на фиг.1-3, где на фиг.1 схематично показан продольный разрез заявляемого маневрового тепловоза, на фиг.2 - электронно-управляемая система подачи газа в цилиндр газодизеля с электромагнитными клапанами (прототип), на фиг.3 - электронно-управляемая система подачи газа в цилиндр газодизеля с электромагнитными и пневматическими клапанами (заявляемое решение).The invention is illustrated in figures 1-3, where figure 1 schematically shows a longitudinal section of the inventive shunting diesel locomotive, figure 2 - electronically-controlled system for supplying gas to a cylinder of a diesel engine with electromagnetic valves (prototype), figure 3 - electronically -controlled system for supplying gas to the cylinder of a diesel engine with electromagnetic and pneumatic valves (the claimed solution).

Маневровый тепловоз 1, выполненный с возможностью работы на дизельном и газодизельном топливе (газотепловоз), содержит кузов 2 с кабиной машиниста 3, ходовую часть 4, дизельный двигатель 5. Часть емкостей 6 для хранения газа размещена под рамой 7 тепловоза 1, другая часть емкостей (дополнительные емкости) 8 - в отсеке аккумуляторов за кабиной машиниста 3, где в соответствии с прототипом раньше были размещены аккумуляторные батареи. В заявляемом решении аккумуляторные батареи 9 размещены под рамой 7 тепловоза 1, причем емкости 6 и 8 для хранения газа выполнены в виде металлокомпозитных баллонов. Система подачи газа в соответствии с прототипом содержит микропроцессор 10, электронный блок управления 11, электромагнитный клапан 12, газовую магистраль 13 и цилиндр газодизеля 14.A shunting diesel locomotive 1, configured to operate on diesel and gas diesel fuel (gas diesel locomotive), comprises a body 2 with a driver’s cab 3, a running gear 4, a diesel engine 5. A part of the gas storage tanks 6 is located under the frame 7 of the diesel locomotive 1, the other part of the tanks ( additional capacities) 8 - in the battery compartment behind the driver's cab 3, where, in accordance with the prototype, the batteries were previously placed. In the claimed solution, the batteries 9 are placed under the frame 7 of the diesel locomotive 1, and the containers 6 and 8 for storing gas are made in the form of metal composite cylinders. The gas supply system in accordance with the prototype contains a microprocessor 10, an electronic control unit 11, an electromagnetic valve 12, a gas line 13 and a gas diesel cylinder 14.

В соответствии с заявляемым решением система подачи газа содержит микропроцессор 15, электронный блок управления 16, газовую магистраль 18, цилиндр газодизеля 19 и исполнительный пневматический клапан 20, приводимый в действие пилотным электромагнитным клапаном 21 и связанный с магистралью сжатого воздуха 22. В данном случае под пилотным клапаном понимается маломощный электромагнитный клапан, который выбирается из условия возможности привода в действие исполнительного (рабочего) пневматического клапана.In accordance with the claimed solution, the gas supply system comprises a microprocessor 15, an electronic control unit 16, a gas line 18, a gas diesel cylinder 19, and an actuating pneumatic valve 20 actuated by a pilot solenoid valve 21 and connected to a compressed air line 22. In this case, under the pilot valve means a low-power solenoid valve, which is selected from the condition of the possibility of actuating the actuating (working) pneumatic valve.

В маневровом тепловозе в соответствии с заявляемым решением, как и на газотепловозе ТЭМ18Г (прототип) установлена электронно-управляемая система подачи газа в цилиндры газодизеля. Однако в варианте прототипа (газотепловоз ТЭМ18Г) система подачи газа в цилиндры газодизеля работает следующим образом. По заданию микропроцессора 10 и по команде электронного блока управления 11 происходит открытие электромагнитного клапана 12 и газ под давлением и в требуемом количестве поступает из газовой магистрали 13 вместе с воздухом в цилиндр газодизеля 14, где после сжатия воспламеняется, производя механическую работу.In the shunting diesel locomotive, in accordance with the claimed solution, as well as on the TEM18G gas and diesel locomotive (prototype), an electronically controlled gas supply system to the gas diesel cylinders is installed. However, in the prototype embodiment (TEM18G gas and diesel locomotive), the gas supply system to the gas diesel cylinders works as follows. On the instructions of the microprocessor 10 and the command of the electronic control unit 11, the electromagnetic valve 12 is opened and gas is pressurized and in the required quantity enters from the gas line 13 together with air into the cylinder of the gas diesel 14, where it is ignited after compression, performing mechanical work.

Проблемой при использовании электромагнитных клапанов являются накладываемые ограничения на расход газа (производительность устройства), т.к. при перемещении более массивного сердечника неизбежен рост электрических нагрузок, который ведет к нагреву обмоток, особенно при продолжительной работе тепловоза.The problem when using solenoid valves is the imposed restrictions on gas flow (device performance), as when moving a more massive core, an increase in electrical loads is inevitable, which leads to heating of the windings, especially during prolonged operation of the locomotive.

Для обеспечения надежной и долговечной работы более мощного по сравнению с прототипом (ТЭМ18Г) и с большим потреблением газа маневрового тепловоза следовало бы установить по два электромагнитных клапана на каждый цилиндр при их одновременной синхронной работе.To ensure reliable and long-lasting operation of a shunting diesel locomotive more powerful than the prototype (TEM18G) and with a high gas consumption, two solenoid valves should be installed on each cylinder at the same time.

Проблема была решена путем применения электронно-управляемой системы управления с исполнительным устройством с пневматическим приводом. В заявляемой системе подачи газа по команде электронного блока управления 16 происходит срабатывание маломощного пилотного электромагнитного клапана 21, открывающего магистраль сжатого воздуха 18 (газовая магистраль) и приводящего в действие исполнительный пневматический клапан 20. При открытии исполнительного пневматического клапана 20 газ под давлением поступает из газовой магистрали 18 в цилиндр газодизеля 19. Для получения оптимального результата быстродействие пневмоклапана 20 такое же, как и электромагнитного клапана 21, что обеспечивает равномерную, без пропусков подачу газа в цилиндры газодизеля 19.The problem was solved by applying an electronically controlled control system with an actuator with pneumatic drive. In the inventive gas supply system, at the command of the electronic control unit 16, a low-power pilot electromagnetic valve 21 is activated, opening the compressed air line 18 (gas line) and actuating the pneumatic actuator valve 20. When the pneumatic actuator valve 20 is opened, gas under pressure comes from the gas pipeline 18 into the cylinder of the gas-diesel engine 19. For optimal results, the speed of the pneumatic valve 20 is the same as the solenoid valve 21, which ensures AET uniformly, without gaps in the gas supply cylinders gas diesel engine 19.

На маневровом тепловозе ТЭМ18Г (прототип) для хранения газа использованы стальные баллоны, объединенные в блок общей массой 5,5 тонн. Из-за своей высокой массы такой блок баллонов может быть размещен только в центре рамы тепловоза, на месте топливного бака.At the TEM18G shunting diesel locomotive (prototype), steel cylinders were used to store gas, combined into a unit with a total mass of 5.5 tons. Due to its high mass, such a block of cylinders can only be placed in the center of the locomotive frame, in place of the fuel tank.

В заявляемом решении предлагается использовать легкие металлокомпозиционные баллоны, которые могут быть размещены конструктивно в различных объемах кузова тепловоза.In the claimed solution, it is proposed to use light metal-composite cylinders, which can be placed structurally in various volumes of the locomotive body.

Одним из основных потребительских свойств таких баллонов является их малый относительный вес или эффективность и большое число циклов зарядки-разрядки при относительно невысокой стоимости. Это качество (малый вес) позволило решить проблему увеличения запаса газового топлива заявляемого тепловоза, выполненного с возможностью работы на дизельном и/или газодизельном топливе (он возрос по сравнению с ТЭМ18Г в 1,3 раза до 790 кг), в том числе и за счет расположения дополнительных баллонов в отсеке аккумуляторов за кабиной машиниста, при этом аккумуляторная батарея перенесена из отсека за кабиной под раму тепловоза, все вышеперечисленное не нарушило при этом развески тепловоза и не превысило ограничений по нагрузке на ось локомотива.One of the main consumer properties of such cylinders is their low relative weight or efficiency and a large number of charge-discharge cycles at a relatively low cost. This quality (low weight) made it possible to solve the problem of increasing the supply of gas fuel of the inventive locomotive, made with the possibility of working on diesel and / or gas-diesel fuel (it increased compared to TEM18G by 1.3 times to 790 kg), including due to the location of additional cylinders in the battery compartment behind the driver’s cab, while the battery was moved from the compartment behind the cab under the locomotive frame, all of the above did not violate the weight of the locomotive and did not exceed the load limits on the locomotive’s axis .

Claims

1. Shunting diesel locomotive, configured to operate on diesel and gas diesel fuel, comprising a body with a driver’s cab, a running gear, a diesel engine, an electronically controlled gas supply system and gas storage containers located under the locomotive frame, characterized in that it is electronically controlled the gas supply system is electropneumatic, in the battery compartment behind the driver’s cab there are additional gas storage tanks, and the batteries are placed under the locomotive frame, and the tanks for gas storage made in the form of metal composite cylinders.

2. The shunting diesel locomotive according to claim 1, characterized in that the electro-pneumatic gas supply system comprises electromagnetic and pneumatic valves.

3. The shunting locomotive according to claim 2, characterized in that the speed of the magnetic and pneumatic valves is the same.