Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Решение вопросов, связанных с выбором типов и характеристик локомотивов, всегда находило отражение в исследованиях ученых и специалистов железнодорожного транспорта как одно из направлений повышения эффективности локомотивной тяги. В нашей стране данные вопросы становились особенно актуальными в наиболее важные для развития железных дорог периоды, например, период перевода на новые виды тяги. В силу ряда причин, подобная по своему значений ситуация сложилась на железнодорожном транспорте и в настоящее время.
В начале 1998 г. 29,8 % парка грузовых тепловозов составили локомотивы, выработавшие срок службы. В следующем десятилетии доля таких локомотивов достигнет, по прогнозам специалистов, 66 % к 2005 г. и 96 % к 2010 г. Вместе с тем, по данным Государственного института технико-экономических изысканий и проектирования железнодорожного транспорта (ГипротрансТЭИ), в 2000 г. для освоения грузовых перевозок потребуются около 2000 магистральных тепловозов. Это делает весьма насущной проблему разработки типажа, который мог бы удовлетворить потребности бликайшей перспективы и служить базой для проектирования новых машин.
Одним из этапов решения указанной проблемы является обоснование параметров перспективных тепловозов. В связи с этим совершенствование методики для определения технических характеристик проектируемых локомотивов можно считать весьма актуальной задачей.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Поиск возможностей повышения эффективности грузовых тепловозов за счет совершенствования методики предпроект-ного определения их технических характеристик.
Для решения поставленной задачи в работе рассмотрены следующие вопросы:
анализ основных технических параметров и тенденций развития тепловозной тяги, а также обзор методов определения технических характеристик локомотивов и других транспортных средств;
разработка методики математического моделирования и программ для выполнения многовариантных тягово-энергетических расчетов;
разработка многофакторных математических моделей и алгоритма, позволяющих проводить аналитическую оценку значений тягово-энергетических показателей работы грузовых тепловозов;
разработка методики и комплекса программ, обеспечивающих выполнение технико-экономических расчетов с гибким варьированием значений искомых технических параметров грузового тепловоза;
оценка практичности полученной методики, т.е. возмозности ее использования для решения конкретных задач, связанных с выбором технических характеристик грузовых тепловозов;
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Решение поставленной задачи выполнено с использованием методов математического моделирования на ПЭВМ; методов построения многофакторных математических моделей; методов технико-экономических исследований на железнодорожном транспорте; методов решения задач многокритериальной оптимизации, исследования и оптимизации технических систем в условиях неполной информации.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработанная в диссертации методика, в отличие от применяемых в настоящее время, позволяет проводить предп-роектное определение технических характеристик грузовых тепловозов не только путем сравнения показателей работы локомотивов различных (предварительно заданных) типов, но также с использованием оптимизационных методов и гибкого варьирования значений искомых характеристик (параметров). Выбор последних производится применительно к заданным условиям эксплуатации.
В ходе исследования разработана методика многовариантных тягово-энергетических расчетов на ПЭВМ и с ее помощью установлены
многофакторные уравнения для аналитической оценки значений тяго-во-энергетических показателей работы грузовых тепловозов. Полученные математические модели могут быть использованы и для решения задач, выходящих за пределы настоящей работы.
В рамках диссертации многофакторные уравнения вошли в состав специальной математической модели, основу которой составляет алгоритм сравнительных технико-экономических расчетов с гибким варьированием значений основных параметров грузового тепловоза. Выбор рационального варианта их сочетания для заданных условий работы тепловоза производится по критерию минимума приведенной себестоимости перевозок с учетом действия неопределенно-случайных факторов. Возможность гибкого варьирования оптимизируемых характеристик локомотива достигнута за счет предварительного определения рациональных соотношений между значениями расчетной скорости и удельной мощности грузовых тепловозов.
С использованием разработанной методики и комплекса программ проведен анализ влияния различных факторов на выбор рациональных характеристик локомотивов, а также получена оценка градаций основных технических параметров грузовых тепловозов, обеспечивающих спектр эксплуатационных потребностей келезных дорог.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Применение разработанной в диссертации методики позволит получать научно-обоснованные результаты, которые могут быть использованы в исследованиях, посвященных прогнозированию типажа и структуры парка локомотивов на ранних стадиях проектирования, а также при планировании мероприятий по модернизации существующего парка.
Материалы диссертации использованы Отделением тепловозов и локомотивного хозяйства Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) в научно-исследовательской работе по типажу перспективных грузовых тепловозов.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 4 печатные работы.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка библиографических источников из 142 наименований, приложений. Работа содержит 225 стр., в том числе 146 стр. машинописного текста, 38 стр. рисунков, 33 таблицы, 13 стр. списка использованных источников.
