2ТЭ116 vs 2ТЭ10

[Слесарь]

Сообщение от Olhan

А разве для электровозов актуальна проблема низкого кпд на неполной мощности? У них и холостого хода нет.

Тут дело не в КПД.
Конечно, КПД контакторно-реостатного электровоза на ходовых позициях очень высокий. Тут дело в недоиспользовании мощности оборудования.

Это относится к любой технике.
Например, в энергетике есть понятие КИУМ - коэффициент использования установленной мощности. Есть атомная электростанция с четырьмя энергоблоками по 1 ГВт. Атомные электростанции в силу слабых возможностей регулирования скорости реакции всегда стараются полностью нагружать, поэтому реакторы останавливают только на замену ТВЭЛов и ремонты, в результате чего она на номинальной мощности работает 90-95% времени, т. е. её КИУМ 0,9-0,95.
Рядом на холме стоит ветряк установленной мощностью (мощность генератора) 100 кВт. Однако работать он может так только при определённом (и весьма узком) диапазоне скоростей ветра, а такое зависит от местности. В результате на полную мощность он может работать на протяжении 10-15% времени в течение года. КИУМ большинства ветряков не превышает 20%, но генератор и всё оборудование вокруг него рассчитаны на 100 кВт, хотя при полной нагрузке хватило бы и 25-киловаттного генератора. Разница в стоимости установок очевидна.

То же самое относится и к транспорту, причём в гораздо большей степени. Энергетические установки транспортных машин по мощности в сумме превосходят мощность электростанций мира в десятки раз, но используется эта мощность крайне редко.

В случае с электровозами всё ещё более-менее, а на тепловозах для избыточной мощности, которая будет использоваться 1-2% времени, приходится строить и возить постоянно огромный, мощный, дорогой дизель, который наиболее эффективно будет работать как раз на полной мощности (которая реже всего используется).

А как же ТЭП80 - 6000 л.с., 180 т.? Понятно, что он не серийный - но запихнули же как-то - значит, возможно. Всего на 2.5 м длинее ТЭП70.

Логичнее было вспомнить ТЭП75, построенный ещё раньше серийного ТЭП70.

Да, это был большой успех нашего тепловозостроения - тепловоз достиг секционной мощности аналогичного электровоза(!), но он же показал и его предел, и предел дизелестроения на тот момент.
Да, дизель в 6-осный тепловоз впихнуть удалось (правда, выкинув на мороз кое-какое оборудование и превысив заданную нагрузку на ось). Но сам дизель оказался сырым, промышленность не смогла.
Поэтому остановились на ТЭП70, который оказался весьма удачным тепловозом, и возможности которого во многих случаях недоиспользуются до сих пор.

Замечу, что американские тепловозы имеют кучу работающих ништяков, которые у наших если и есть, то чисто номинально: нормально работающий в длительном режиме ЭДТ, асинхронный привод (с его кучей преобразователей), ударопрочная кабина машиниста, защитный капот перед ней.
Поэтому такой тепловоз выходит длиной даже больше нашего ТЭП70, и это при одной кабине управления.

Впрочем, вот вам адаптация американского тепловоза под схожие с нашими условия:



Тепловоз General Electric ES59ACi для Китайских железных дорог.
150 т (25 т/ось), 6250 л. с., сила тяги при трогании 620 кН, длительная 560 кН.
Один такой тепловоз заменяет 2ТЭ116 (не У и не УД) или 2ТЭ10.

В принципе, наша промышленность при некотором напряжении и использовании вражеских комплектующих вполне способна построить такой тепловоз.

Вот вопрос: почему не делали/не делают дизель-поезда с электропередачей?

Пытались, выходит гораздо дороже поезда с гидропередачей. Проблемы с дизелем те же.

Чтобы дизеля с генераторами были в головных вагонах, а ТЭДы - распределены по составу?

Это выйдет ещё дороже, т. к. унифицированные тепловозные ТЭД применить будет нельзя - они избыточно мощные и тяжёлые.

Понятно, что дизель с генератором займут половину (или больше половины) головного вагона

Чем такой вагон будет отличаться от локомотива?

но это всяко лучше, чем машкопоезд/чмухопоезд, т.к. реализуются преимущества МВПС - распределённая тяга.

Простой вопрос: а для чего вообще нужна распределённая тяга?
Ответ: для лучшего использования веса поезда.
Вопрос: а что это даёт?
Ответ: увеличение ускорения при разгоне.
Вопрос: а сможет ли разумных размеров дизель на дизель-поезде обеспечить полное использование сцепления хотя бы на самом моторном вагоне?
Ответ: нет.
Вопрос: а нужна ли тогда бустерная тяга в дизель-поездах?
Ответ: нет.

Напомню, что у поездов ДР1 было всего всего две моторные тележки (4 оси) на 4/6 вагонный поезд. При этом ускорение определялось мощностью дизеля, а не сцеплением.

Добавлено через 33 минуты

Сообщение от сандро

Где то я видел, что набор позиций надо выполнять при токе не более 300А, не потому что машина не может больше, или есть риск "словить" боксование", а потому, что якобы у пассажиров будут неприятные ощущения.

Иногда в пассажирском поезде чувствуются ускорения при наборе очередной позиции, но это буквально до скорости 10 км/ч.
Иногда даже в электропоездах при трогании ощущается по изменению ускорения работа реостатного контроллера.
Но я бы не назвал такие ощущения дискомфортными - чай от них не прольёшь, да и время действия крайне мало.

А 300 А для грузового электровоза - это ток, при котором можно разгоняться практически бездумно: не буксанёшь никак. И не чувствуются переключения никак - ведь почти 50 ступеней регулирования на часовом токе выбираются уже на 60 км/ч, т. е. ступеньки достаточно маленькие.

Но я всегда задаю вопрос - а как быть с неприятными ощущениями пассажиров сапсана? Там ускорение на порядок выше.

Всегда меня раздражает, когда ни к селу, ни к городу употребляют выражение "на порядок"... На порядок - это в 10 раз!

Ускорение Сапсана при пуске 0,43 м/с^2, это меньше, чем у обычных электропоездов. Что ж, по-вашему, пассажирские поезда разгоняются с ускорением 0,04 м/с^2?

Так что я не думаю, что ЭП2К там не справился бы.

Вы сами приводите пример, что испытывался ЧС6.
Теперь вы говорите, что подойдёт 6-осный электровоз, хотя 8-осный с такой же конструкционной скоростью не подошёл. Где логика?

Вот тяговая характеристика ЭП2К:



Длительная скорость на параллели - 91 км/ч, т. е. при ограничении скорости 80 км/ч на параллель этот электровоз не выйдет никогда.
Остаётся для длительного движения СП вплоть до ОП5, т. е. мощность электровоза используется на 2/3, падая до 2880 кВт (что вдвое меньше мощности 2ЭС4К), с соответствующим падением ускорения при разгоне.

При этом всём ЭП2К ещё и дороже 2ЭС4К при закупке, не говоря уж про экспуатацию (Сешерон, Сешерон...).

Хотя нашему другу (не буду его фамилию коверкать..........) чья фамилия начинается на букву Я, виднее.

Как выяснилось, даже мне виднее...

Я вижу америкосы не испытывают проблем с вписыванием в кривые таких длинных машин?

Они их на это рассчитывают. У таких тепловозов очень длинные хвостовики автосцепок, есть ещё всякие примочки.

У американцев вообще большое разнообразие требований к ПС. Например, есть облегчённые вагоны, которые нельзя поставить в любой поезд...

Большинство грузовых вагонов в США может вписываться в кривые радиусом около 40 м.

Конечно, всё с определёнными ограничениями по скорости и сцепляемости.

[Seraphymm]

Сообщение от Слесарь

"...Вершина серийного мирового тепловозостроения - американские SD90MAC (EMD) и AC6000CW (GETS) мощностью 6000 л. с. (масса около 190 т).

В США нагрузка от оси на рельс доходит до 32.7 т. И расчётный коэффициент сцепления выше, чем у наших серийных тепловозов. Отсюда и целесообразность использования более мощных дизелей для грузового движения, чем у нас.
https://en.wikipedia.org/wiki/GE_AC6000CW

Сообщение от Слесарь

"...Смысл применения грузового электровоза в том, что он при существующих на этой линии ограничениях скорости эффективнее пассажирского."

Это зависит от установленной на линии массы состава пассажирского поезда и профиля пути.

Сообщение от TRam_

"...Время постепенного набора "рабочей" (у 2ТЭ10М 13ой) позиции с поездом сравнимо со временем разгона поезда до установленной скорости."

Смотря какую скорость установить. При повышении установочной мощности дизеля (если сохранить число ведущих осей и осевую нагрузку) - точка пересечения ограничения по сцеплению и гиперболы смещается в зону более высоких скоростей.

Это означает, что при низкой скорости на высокой позиции локомотив работать не будет (превышено ограничение по сцеплению).

Сообщение от Olhan

"...Это всяко лучше, чем машкопоезд."

Какие претензии к ДРБ1? Помощнику, например, удобнее наблюдать за посадкой высадкой с расстояния 15 м от ближайшей пасс. двери. Люди не загораживают платформу.

Скрытый текст:

На Окт. ж. д. у первых ЭР-ок крайние автоматические двери (ближайшие к кабинам) были выключены (и даже стёкла закрашены!)

Сообщение от Слесарь

"Чем такой вагон будет отличаться от локомотива?"

Венгры давно реализовали идею обособления моторного вагона от состава дизель-поезда. В то время как для нас они делали Д1, для Греции AA-91 - для себя они выпускали MDmot+Btx:
https://hu.wikipedia.org/wiki/MDmot
По сути, двухкабинный локомотив в составе пригородного поезда. В принципе, его можно отцепить и использовать с другими поездами.

[Слесарь]

Сообщение от Seraphymm

В США нагрузка от оси на рельс доходит до 32.7 т. Отсюда и целесообразность использования более мощных дизелей для грузового движения, чем у нас.

Большая допустимая нагрузка на ось просто даёт больше возможностей для установки более мощной ДГУ.

Замечу, что доля тепловозов с предельной по мощности ДГУ (6000 л. с.) весьма мала, если не ошибаюсь, порядка 10-15% заказов железных дорог. Такие тепловозы, как считают дороги, оправданы только при использовании с тяжёлыми поездами там, где возможны достаточно высокие средние скорости движения.

Основные тепловозы, заказываемые железными дорогами, имеют мощность ДГУ 4000-4400 л. с.: Dash 9, GE AC4400CW, EMD SD70 series, EMD SD75M и прочие подобные.

И расчётный коэффициент сцепления выше, чем у наших серийных тепловозов.

Расчётный коэффициент тяги скорее - т. к. выше сцепной вес и электропередача рассчитана на другую точку тяговой характеристики.

Это зависит от установленной на линии массы состава пассажирского поезда и профиля пути.

Мы говорим про конкретный участок же?
А расчётная масса пассажирского поезда у нас порядка 1100 т.

[Seraphymm]

Сообщение от Слесарь

"БОльшая допустимая нагрузка на ось просто даёт больше возможностей для установки более мощной ДГУ."

Большая назрузка на ось увеличивает сцепной вес (при том же числе ведущих осей) и силу тяги на ветви ограничения по сцеплению. А это делает целесообразным повышения мощности дизеля. Просто возможность для установления более тяжёлой ДГУ предоставили бы бегунковые и поддерживающие кол. пары.

Сообщение от Слесарь

"...Доля тепловозов с предельной по мощности ДГУ (6000 л. с.) весьма мала... Такие тепловозы... оправданы только при использовании с тяжёлыми поездами там, где возможны достаточно высокие средние скорости движения."

Вот именно: высокие скорости движения - для работы на гиперболе, соответствующей этим 6000 л. с.!

Сообщение от Слесарь

"Расчётный коэффициент тяги скорее..."

Использование асинхронных ТЭД-ов повышает именно расчётный коэффициент сцепления:
http://science.kuzstu.ru/wp-content/...e_SuanHong.pdf

Сообщение от Слесарь

"...Электропередача рассчитана на другую точку тяговой характеристики."

Тогда уточните как тип электропередачи влияет на положение расчётной точки на тяговой характеристике?

Скрытый текст:

Вопрос о рабочей точке хорошо освещал тут О. Измеров. Найти бы этот пост...

Сообщение от Слесарь

"Мы говорим про конкретный участок же? А расчётная масса пассажирского поезда у нас порядка 1100 т."

Я имел в виду частные случаи, когда профиль пути затрудняет водить тяжёлые ПДС существующими пасс. локомотивами. Тогда используют грузовые. Нет альтернативы.

[Слесарь]

Сообщение от Seraphymm

Большая нагрузка на ось увеличивает сцепной вес (при том же числе ведущих осей) и силу тяги на ветви ограничения по сцеплению. А это делает целесообразным повышения мощности дизеля.

Ещё раз.
Электровозы при той же нагрузке на ось вдвое-втрое мощнее тепловозов. Тепловозы, сравнимые по удельной мощности с электровозами, создать физически невозможно.

Просто возможность для установления более тяжёлой ДГУ предоставили бы бегунковые и поддерживающие кол. пары.

Я для кого приводил аналогию с паровозами?

Вот именно: высокие скорости движения - для работы на гиперболе, соответствующей этим 6000 л. с.!

Вы не читаете свои же ссылки.
Расчётная скорость американского тепловоза массой 190 т и мощностью 6000 л. с. составляет 18-19 км/ч и выше её не поднять, потому что ещё более мощный дизель ещё задерёт массу тепловоза, что повысит ограничение по сцеплению и т. д. до бесконечности.

При росте мощности американских тепловозов с 3000 до 6000 л. с. длительная скорость возросла с 14-16 до 18-19 км/ч и всё! Большую мощность американцы вкладывают не в скорость, а в силу тяги на расчётном подъёме, для чего обязателен асинхронный привод. Но это получается очень дорого, поэтому и используют такие тепловозы там, где они ещё могут разогнаться побыстрее.

А 50% тепловозов мощностью 4000-4400 л. с. (рабочая лошадка американских мэйнлайнов) вообще заказываются с коллекторным приводом, ибо дешевле, а дорогущий асинхронный оправдывает себя далеко не во всех условиях эксплуатации.

Тогда уточните как тип электропередачи влияет на положение расчётной точки на тяговой характеристике?

Расчётная точка зависит от того, что требуется эксплуатанту локомотива.

Я уже несколько раз это объяснял даже тут.
Хорошо это видно на примере электровозов и тепловозов.
У электровозов, помимо длительного и часового, есть расчётный режим, в котором сила тяги и мощность выше, а скорость ниже, чем у предыдущих режимов.
Этот режим называется режим максимальной мощности и соответствует полному использованию сцепления на последней позиции регулирования - на тяговой характеристике это точка пересечения ограничения по сцеплению и гиперболической характеристики на последней позиции КМ.

У всех американских тепловозов эта точка и является точкой длительного режима.
У наших же тепловозов точка длительного режима стоит гораздо ниже ограничения по сцеплению, хотя в последнее время её стали к ней приближать (смотрим на разницу тяговых параметров - скорость и сила тяги в длительном режиме - у 2ТЭ116 и 2ТЭ116У).

Цена за такое - удорожание электропередачи (привет, недоиспользование) и снижение пропускной способности участка.

Поскольку для США актуальнее проблема провозной способности (грузонапряжённости большинства линий достаточно низкие), они все локомотивы проектируют вот так.

В СССР была актуальнее пропускная способность, поэтому повышенную мощность локомотивов конвертировали в скорость на расчётном подъёме.

Добавлено через 28 минут

Сообщение от Seraphymm

А вот тут разница очень большая! Для пассажирского нагрузка более 20.5 т/ось вообще нежелательна.

Расскажите это американцам, у которых есть тепловозы с нагрузкой на ось 29-30 т и конструкционной скоростью 166-177 км/ч вроде GE Genesis и EMD F40PH.

В Европе одни и те же электровозы используются в разных видах движения потому, что они - лёгкие. И поезда там - лёгкие. Грузовой там по массе напоминает наш тяжёлый пассажирский.

В Европе вообще железные дороги в массе своей игрушечные...

Вот тут я не сомневаюсь!!

Просто я это делал.

Своими знаниями Вы мне напоминаете покинувшего форум Олега Измерова - всеми нами любимого и уважаемого.

Спасибо за сравнение!
Даже не знаю, радоваться или нет - уж очень неоднозначная личность Олег. Да и в теории он гораздо сильнее.

Тем не менее, у ЧС2 именно по этому оборудованию существовало ограничение составности ПДС - 17 вагонов.

Я нашёл, что мощность ТЭНов одного вагона 48 кВт, следовательно, ток, потребляемый 18-вагонным поездом, составит 288 А при напряжении 3 кВ, а для стоянки это уже много для токоприёмника, ибо есть и другое потребление.

Вот вам и ограничение - по току на стоянке. От электровоза практически не зависит.

Добавлено через 16 минут

Почему тогда ЧС4 не разрешили 160?

Динамические качества электровоза же...

[Seraphymm]

Сообщение от Слесарь

"Электровозы при той же нагрузке на ось вдвое-втрое мощнее тепловозов."

У электровоза избыток мощности не столь накладен, как у тепловоза.

Сообщение от Слесарь

"У наших же тепловозов точка длительного режима стоИт гораздо ниже ограничения по сцеплению, хотя в последнее время её стали к ней приближать."

Если для тепловоза Вы приблизите точку длительного режима на гиперболе к ветви ограничения по сцеплению - с увеличением силы тяги уменьшится расчётная скорость. А она у наших тепловозов и так заметно меньше, чем у электровозов.
Теперь если Вы проектируете ж. д. линию на тепловозной тяге с последующей электрификацией - получится, что при замене на электровозы сила тяги локомотивов (и масса состава грузового поезда) уменьшатся. А расчёт-то сделан на бОльшую массу состава! И ещё: на станциях стыкования разных видов тяги придётся переформировывать поезда.
Так что я полагаю, что расчётные характеристики тепловозов и электровозов одного поколения должны быть увязаны в рамках единой "транспортной политики".

Сообщение от Слесарь

"Расчётная точка зависит от того, что требуется эксплуатанту локомотива."

Просто в п. 90 Вы написали, что "электропередача рассчитана на другую точку тяговой характеристики", и я озаботился вопросом, а причём здесь вообще электропередача? Как тип передачи заботит "эксплауатанта"? Его разве что расход топлива волнует, число необходимых секций, затраты на ремонты и обслуживание. А от расчётной точки работы локомотива зависят параметры проектирования линии, для которой локомотив выбран.

[Слесарь]

Сообщение от Seraphymm

У электровоза избыток мощности не столь накладен, как у тепловоза.

Совершенно верно. И всё из-за отсутствия на локомотиве первичного двигателя.

А она у наших тепловозов и так заметно меньше, чем у электровозов.

Мы повторяемся. Расчётная скорость тепловозов всегда будет ниже электровозной в силу меньшей удельной мощности.

Теперь если Вы проектируете ж. д. линию на тепловозной тяге с последующей электрификацией - получится, что при замене на электровозы сила тяги локомотивов (и масса состава грузового поезда) уменьшатся. А расчёт-то сделан на бОльшую массу состава!

В современных условиях достаточно легко подобрать локомотивы под унифицированную массу поезда.
Если по сцепному весу - 2ТЭ116У передаёт поезд 3ЭС5К, например.

Сейчас электровозы обычно реализуют большие коэффициенты тяги, чем тепловозы, что зачастую позволяет вести 8-осным электровозом поезд, который до этого вёл 12-осный тепловоз.

Так что, я полагаю, проблема вполне решаемая.

Так что я полагаю, что расчётные характеристики тепловозов и электровозов одного поколения должны быть увязаны в рамках единой "транспортной политики".

Это всё унифицируется достаточно легко - за длительный режим принимается расчётный, как в США. Тогда масса поезда, ведомого локомотивом, определяется числом осей, а скорость на подъёме тем, электровоз это или тепловоз.

Просто в п. 90 Вы написали, что "электропередача рассчитана на другую точку тяговой характеристики", и я озаботился вопросом, а причём здесь вообще электропередача?

Потому что от выбранной точки зависит сила тяги локомотива.
Сила тяги определяет электромагнитный момент электрических машин.
Электромагнитный момент определяет сечение меди и железа.
Увеличенное сечение железа и меди требует изменения размеров ТЭД.
Изменение размеров ТЭД может вызвать изменение диаметра КП.
И т. д.

Я уж не говорю про такую простую вещь, как падение КПД с ростом тока. Рассчитывая электропередачу на большие токи, мы неизменно получаем её же меньший КПД...

Как тип передачи заботит "эксплауатанта"? Его разве что расход топлива волнует, число необходимых секций, затраты на ремонты и обслуживание.

Электропередача, рассчитанная на большие тяговые усилия, будет дороже в производстве, к примеру, с меньшим КПД (ау, расход топлива) и т. д.

Если же говорить в общем, то сравните, к примеру, тепловоз с АДТ и с коллекторными ТЭД. Разница очевидна, не правда ли?

А от расчётной точки работы локомотива зависят параметры проектирования линии, для которой локомотив выбран.

Как раз наоборот.
Это локомотив выбирают по параметрам линии, т. к. строительство железной дороги гораздо дороже локомотивов.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от E.depo

Там ещё была проблема с силовым контактором отопления, да и на ЧС7 тоже. Слишком слабенькие у них дугогасительные камеры, бывали случаи возгорания

Обыкновенная конструкторская неграмотность.
Встречается сплошь и рядом.

[E.depo]

Сообщение от Слесарь

Я нашёл, что мощность ТЭНов одного вагона 48 кВт, следовательно, ток, потребляемый 18-вагонным поездом, составит 288 А при напряжении 3 кВ, а для стоянки это уже много для токоприёмника, ибо есть и другое потребление.
Вот вам и ограничение - по току на стоянке. От электровоза практически не зависит.

Там ещё была проблема с силовым контактором отопления, да и на ЧС7 тоже. Слишком слабенькие у них дугогасительные камеры, бывали случаи возгорания, поэтому машинисты отключали отопление поезда чаще всего через БВ.

[Olhan]

Сообщение от Слесарь

Ещё раз.
Электровозы при той же нагрузке на ось вдвое-втрое мощнее тепловозов. Тепловозы, сравнимые по удельной мощности с электровозами, создать физически невозможно.

Гидропередача в данном случае может как-то спасти положение? Меньшие габариты, масса...

[Seraphymm]

Сообщение от Слесарь

"...В энергетике есть понятие КИУМ - коэффициент использования установленной мощности."

Последствия недоиспользования (или неиспользования) мощности зависят от типа устройства. Например, ТЭД на холостом ходу (коэфф.=0) не потребляет электроэнергии, а дизель - потребляет топливо.