Система автоматического запуска и остановки дизеля для тепловозов

Вопросы эффективного использования топливно-энергетических ресурсов являются одними из приоритетных на сети ОАО «РЖД». Новейшей разработкой производства ООО «АВП Технология» (г. Москва), внедряемой в настоящее время на маневровых тепловозах, является система автоматического запуска-остановки дизеля тепловоза (САЗДТ).
Внедрение данной системы на маневровых локомотивах позволяет сократить их время работы в режиме холостого хода (в том числе и работы для прогрева). Как известно, именно на этих режимах эксплуатации тепловоз не производит никакой полезной работы, потребляя при этом немалое количество дизельного топлива и загрязняя при этом атмосферу. В холодное время года на холостом ходу дополнительно возникает необходимость прогрева масла и воды, что влечет за собой рост расхода дизельного топлива.

Система САЗДТ успешно прошла испытания на тепловозе серии ЧМЭ3 эксплуатационного локомотивного депо Котлас Северной дирекции тяги с показателями экономии топлива на самопрогреве до 40% от работы на холостом ходу в ожидании работы. По результатам проведенных испытаний она была рекомендована для внедрения на всей сети ОАО «РЖД». И в 2016 году системой было оборудовано 58 тепловозов ЧМЭ3 Северной и Горьковской дирекции тяги ОАО РЖД. Принятые решения о развитии внедрения системы САЗДТ на тепловозах ЧМЭ3 Северной дирекции тяги и модернизации 25 современных тепловозов серии ТЭМ18 на полигоне  Восточно-Сибирской  дирекции тяги после проведения Межведомственной приемочной комиссии в марте 2017 года позволят значительно усилить эффект экономии топлива и выброса отравляющих веществ.
Система автоматического запуска-остановки дизеля тепловоза (САЗДТ) предназначена для поддержания температур охлаждающей жидкости дизеля тепловоза в горячем простое. Система обеспечивает автоматический запуск (остановку) дизеля тепловоза в зависимости от изменений температуры в системе охлаждения и наружного воздуха.
Система включает в себя комплекс аппаратных и программных средств, установленных на борту тепловоза:
- шкаф управления;
- датчики температуры, давления и уровня;
- накопитель энергии;
- силовой контактор;
- блок управления режимами;
- блок регистрации;
- блок речевых сообщений.
- блок мобильной связи;
- сирены;
- водяные насосы.

Шкаф управления предназначен для управления процессом прогрева дизеля тепловоза. Он расположен в торце аккумуляторного отсека. Шкаф предназначен для сбора данных от датчиков температуры, давления и уровня, дискретных сигналов о положении органов управления тепловозом и о работе схемы пуска и дизеля, об уровне заряда аккумуляторной батареи тепловоза и накопителя энергии, о работе насосов прокачки. В автоматическом режиме шкаф управляет  зарядкой (разрядкой) накопителя энергии, система подключает (отключает) насосы прокачки, запускает (останавливает) дизель тепловоза.
Датчики температуры расположены в трубопроводах горячего и холодного контуров, подножки и снаружи локомотива. Они предназначены для контроля температуры охлаждающей жидкости и наружного воздуха.
Датчик давления установлен на дизеле тепловоза для контроля давления масла.
Датчик уровня расположен в расширительном бачке тепловоза и предназначен для контроля уровня воды в системе охлаждения.
Накопитель энергии размещен в высоковольтной камере (ВВК) тепловоза и предназначен для помощи аккумуляторной батарее тепловоза при пуске дизеля.

Силовой контактор смонтирован в ВВК тепловоза и служит для коммутации накопителя энергии.
Блок управления режимами находится в кабине машиниста на правой стенке ВВК над вспомогательным пультом управления тепловоза (предназначен для выбора режимов работы системы).
Блок регистрации расположен в кабине машиниста на правой стенке ВВК над вспомогательным пультом управления тепловоза (предназначен для отображения и регистрации информации о работе системы).
Блок речевых сообщений закреплен в кабине машиниста на правой стенке ВВК над вспомогательным пультом управления. Предназначен для выдачи информационных и аварийных сообщений обслуживающему персоналу.
Блок мобильной связи расположен в кабине машиниста над вспомогательным пультом управления тепловоза. Предназначен для передачи данных о работе системы на сервер заказчика.
Сирены смонтированы снаружи тепловоза на торце аккумуляторного отсека и в дизельном отсеке. Предназначены для подачи предупредительных и аварийных сигналов.
Водяные насосы установлены в отсеке охлаждающих устройств и предназначены для прокачки охлаждающей жидкости.
Система САЗДТ может работать в двух режимах — в режиме самопрогрева (используемого при отстое тепловоза), и в режиме помощи аккумуляторной батарее тепловоза накопителем энергии при запуске дизеля (может использоваться для ручного штатного запуска дизеля машинистом).

В режиме самопрогрева система осуществляет автоматический запуск дизеля тепловоза при снижении температуры охлаждающей жидкости менее 35 градусов Цельсия. При этом САЗДТ осуществляет контроль над правильностью сборки схемы пуска тепловоза. После запуска дизель работает и прогревает охлаждающую жидкость.
При достижении температуры 60 градусов Цельсия система останавливает дизель и запускает насосы прокачки воды. При этом САЗДТ следит за током заряда аккумуляторной батареи тепловоза. В случае если температура охлаждающей жидкости будет достаточной, а батарея потребляет большой зарядный ток, то остановка дизеля произойдет только тогда, когда снизится ток заряда батареи. Эта функция системы актуальна для ее использования на локомотивах с умеренным и теплым климатом. Здесь работа тепловоза на холостом ходу в ожидании работы  большую часть времени связана не с самопрогревом, а с необходимостью перестраховки от незапуска дизеля по причине разряда аккумуляторных батарей на вспомогательные нужды при заглушенном дизеле до состояния,  когда его запуск становится невозможен.
При запуске дизеля система следит за правильностью сборки штатной пусковой схемы тепловоза, контролирует уровень охлаждающей жидкости и давление масла. В случае обнаружения несоответствия происходит остановка процесса прогрева. В кабине машиниста при этом выдается аварийное речевое сообщение и включаются сирены.
В состав системы также входит блок речевых сообщений, который выдает информационные и аварийные сообщения. Система выдает подсказки по установке органов управления тепловозом в положение для пуска дизеля. При возникновении неполадок, выявляемых системой, сразу прекращается режим самопрогрева тепловоза. При этом включаются сирены и в кабине машиниста выдается аварийное речевое сообщение.
В режиме помощи аккумуляторной батарее тепловоза в момент запуска дизеля используется накопитель энергии. Запуск дизеля при этом машинист производит вручную с использованием штатной схемы тепловоза. Накопитель энергии автоматически заряжается перед пуском и во время запуска разряжается на стартер.
Исполнение системы может быть как автономной с самостоятельной работой, так и совместно с системой РПДА-Т,ТМ (регистратор параметров движения маневрового тепловоза). В этом случае данные о работе системы записываются на картридж для дальнейшей работы с ними в АРМ депо.
Важнейшим эффектом является снижение вредного воздействия на экологию. Дизельный двигатель, работающий на дизельном топливе из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти, выбрасывает в атмосферу большое количество токсических веществ, таких как окислы азота (NO-98%; NO2-2%); углеводороды - алканы,  алкены,  алкадиены, ароматические соединения; угарный газ (CO), сажу, серу и другие нетоксические, но теплотворные  вещества: азот (N2), кислород (O2), водород (H2), водяной пар (H2O), и углекислый газ (CO2). Важнейшими недостатками дизельных двигателей является повышенные выбросы сажи и серы. Повышенные выбросы сажи образуются вследствие перегрузки плохой регулировки двигателей и системы подачи топлива. Сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами, которые очень вредны для здоровья человека.
ОАО «РЖД» всецело поддерживает стремления по сохранению экосистемы регионов России и проект внедрения системы САЗДТ является не только словом но и действием, где каждый локомотив снизивший выбросы отработавших газов это тонны сохраненного, чистого воздуха для горожан и сэкономленное дизельное топливо и исправный локомотив для транспортных компаний.   Система САЗДТ (РПДА-Т) может устанавливаться и на тепловозы любых типов, что даст значительный эффект не только ОАО «РЖД», но и многочисленным промышленным предприятиям и транспортным компаниям  эксплуатирующим тепловозы не только в России но и других стран партнерства колеи 1520.

Олег АБРАМОВ,
заместитель генерального директора
ООО «АВП Технология»,
Дмитрий ВОЛКОВСКИЙ,
руководитель департамента развития
ООО «АВП Технология»,
Анатолий КАЩЕНКО,
инженер ООО «АВП Технология»