影响机车燃油消耗指标的因素分析

1、本科毕业论文影响机车燃油消耗指标的因素分析THE ANALYSIS OF AFFECTING LOCOMOTIVE FUEL CONSUMPTION INDICATOR摘 要目前 ,随着国内燃油税费改革和国内成品油价的不断上涨趋势，机车行驶成本控制已成为机务段基础管理的一项重要内容。内燃机车节油工作是铁路运输企业成本节支最重要的工作。据铁道部相关数据与调查显示，对于全国各大铁路局、机务段而言，内燃机车燃油消耗费用支出占机务段的总成本达到百分之六十以上，油脂费用的支出占机务段总成本的90 %左右。也占到铁路运输企业日常材料成本的70%以上,内燃机车节油工作是机务部门成本节支降耗最重要的工作之一。

2、有效降低燃油消耗,节能已成为降低材料成本的重点工作，已经成为全国各大机务段的一项重要经济指标,对机务段年度成本计划的完成起着决定性的作用。从2000年开始，全国各大铁路局对机务段燃油单耗实行“两标合一” 进行考核,且燃油价格多次上升。因此,及时、准确分析影响机车燃油消耗的因素,制订切实有效的技术组织措施，降低机车燃油单耗，降低运输成本,成为机务段的一项重要工作。本文就影响内燃机车燃油消耗指标的因素进行多方面分析总结。从内燃机车的结构，运行环境，人为管理、操作等多方面进行分析总结，提出问题，发现问题。从而在分析结果中提出针对影响内燃机车燃油消耗指标的因素的解决措施与方法。随着世界成品油价格的上涨

3、以及我国节约型社会、降低运营成本的政策的出台，准确的分析影响内燃机车燃油消耗指标的因素并提出、实施有效的节能措施，对于我国铁路行业来说，迫在眉睫。关键词：燃油经济性 机车 节约型社会Abstract Now,with the domestic fuel tax reformed and the domestic product rising trend in oil prices,contorling the cost of locomotive has become an important part of the basic management.Saving the cost of lo

4、comotive is the most important work for the railway transportation.According to the Ministry of Railways and the survey data,for the major national railway authority and locomotive depot,the diesel fuel consumption expenditure account for the total cost of locomotive depot for more than 60 percent,t

5、he cost for oil account for locomotive depot reached about 90 percent.And also account for the daily railway transportation business for more than 70 percent.Diesel fuel economy is one of the most important work of the locomortive depot. Reduced the fuel consumption effectively has become the key wo

6、rk.It has became one of the key economic Indicators of all the locomotive depot in the country.and it play a decisive role in the completion of the annual cost of the locomotive depot project.Since 2000,all the locomotive depot used two standard become oneto assess the fuel consumption per unit,and

7、fuel prices had increased many times.So,analyzing the factors of affectting the locomotive fuel consumption timely and development the effective technological measures to reduce the locomotive fuel consumption per unit and the transportation costs,have become one of key work of locomotive depot.This

8、 article carries on the multi-analysis summary on the influence diesel locomotive fuel oil consumption targets factor. From the diesel locomotives structure, the movement environment, the artificial management and operation and so on to advance the question and to solve the problem. Thus proposes in

9、 the analysis result in view of the influence diesel locomotive fuel oil consumption target factor solution measure and the method.With the world refined oil prices rise and our countrys policy of economy-practising society,Its important to reduce the operation cost policy releasing and accurate ana

10、lysis influence diesel locomotive fuel oil consumption targets factor proposes, regarding our country railroad profession, imminent.Key Words: Fuel economy Locomotive Economy-practising society目录第1章 绪论11.1背景介绍11.2 改善内燃机车燃油消耗性的意义21.3 影响机车燃油消耗指标的因素分析31.4 国内外内燃机车运用经济性的比较及发展趋势31.4.1 内燃机车万吨公里油耗量31.4.2 柴油

11、机燃油消耗率51.4.3 主传动系统效率61.4.4 内燃机车辅助功率消耗61.4.5 发展趋势61.5 本文的主要内容6第2章 内燃机车油耗计量及燃油消耗指标的编制82.1 内燃机油耗的计量方法82.1.1 流量监测方法82.1.2 液位监测方法82.2 车载装置硬件电路82.3 关键技术92.3.1 原始数据的获取92.3.2 机车监控器记录信息的获取102.4 系统技术特点132.5 内燃机车燃油消耗指标与编制132.5.1概述132.5.2机车单位燃油消耗定额的编制方法142.5.3计算机务段总耗油量152.6 本章小结16第3章 影响内燃机车燃油消耗指标的主要因素173.1 牵引区段

12、变化对机车燃油消耗指标的影响173.2 任务量( 万吨公里数) 的变化183.2.1 计算条件参数与分析模型183.2.2 计算不同牵引质量下的燃油单耗193.2.3 牵引质量与燃油单耗之间的关系203.3空车率的变化213.4 本章小结24第4章 影响内燃机车燃油消耗指标的其他因素分析254.1 机车质量对燃油消耗的影响254.1.1 供油系统的影响264.1.2 柴油机冷却系统的影响264.1.3 柴油机增压系统的影响与节油对策264.1.4 柴油机进气系统264.1.5 柴油机控制系统的影响与节油对策274.2 机车检修质量对燃油消耗的影响274.2.1导致燃油浪费的主要因素274.2.

13、1.1 喷油器274.2.1.2 中冷器274.2.1.3 增压器284.2.1.4 空气滤清器284.2.1.5 活塞的气密状态284.2.1.6 水阻功率调整284.2.1.7 ZY2000微机控制系统294.2.1.8 低温散热系统294.3 基础设施对燃油消耗的影响294.3.1 站场线路对燃油消耗的影响304.3.1.1 站场选址因素分析304.3.1.2 线路因素分析314.3.2 关键岔道、信号因素对燃油消耗的影响314.4 其他方面对燃油消耗的影响334.4.1 乘务员操作水平对燃油消耗的影响334.4.2 机车运营编排方面对燃油消耗的影响334.4.3 线路质量对燃油消耗的影

14、响334.4.4 施工慢行对燃油消耗的影响344.4.5 列车监控装置运行模式的影响344.5 本章小结34第五章 降低机车燃油单耗的措施355.1 科学编制列车进行图355.2提高机车自身质量，保持机车完好状态355.2.1 改善供油系统355.2.2 改善柴油机冷却系统355.2.3 改善柴油机增压系统365.2.4 改善柴油机进气系统365.2.5 改善柴油机控制系统365.3 提高机车检修质量，严格按检修规程检修机车365.4 降低柴油机油耗365.5 辅助系统节能375.6 推广应用先进的打温方法375.7 进一步提高乘务员操作水平375.8 加强能耗统计分析385.9 加快机车节能

15、技术的推广385.9.1 引进新技术385.9.2 开发新系统385.10加强宣传教育，强化节约意识395.11 建立合理的奖励机制395.11.1 修订现行的奖励办法395.11.2 建立铁路节能专项奖金40节能及展望41全文总结 41致谢43参考文献44附录46第1章 绪论1.1背景介绍机车是当今社会的主要交通运输工具之一，机车工业的发展给社会经济带来重大机遇和活力，同时也给人类社会带来了不小的负面影响，如铁道道路交通事故、能源浪费以及环境污染等。目前机车用燃料主要是柴油等石油产品，世界柴油资源的有很大一部分消耗在机车上，而机车以及汽车尾气的排放则是增长最快的空气污染源之一。目前机车安全、

16、节能与环保已成为国际性的研究热点和方向，是机车工业，全国各大铁路局，机车车辆制造厂可持续发展战略研究的重要组成部分。自1973年发生世界能源危机后，各国都十分重视节约燃油。近年一路上升的油价和日益严重的环境问题，更是使机车燃油经济性受到各国政府、机车制造业和各大铁路局的重视。燃油经济性好，可以降低机车的使用消费、减少国家对进口柴油的依赖性、节约柴油资源；同时也降低了柴油机产生的CO的排放量，起到防止地球变暖的作用，同时也减少了CO、NO和HC等对空气的污染。各国也制定了适合本国的燃油经济性评价方法及相关法规来提高燃油经济性和控制机车燃油消耗，并在不断的改进以更好的适应本国实际情况。过去的5年是

17、我国“十五”计划取得巨大成就的5年。在这5年中，机车车辆现代化成为实现我国铁路跨越式发展战略任务的一项重要内容，是我国铁路工业系统和运用部门为之奋斗的目标。5年来，我国铁路内燃牵引发展取得了显著的进步，其突出特点是由运用数量增长型迅速向技术水平提高型过渡。据铁道部和有关部门的统计数据，2000年末到2004年底，我国铁路内燃化里程由39440 km增加到42453 km，提高了76；同期，内燃化里程占全国铁路总营业里程的比例由672下降到571。2000年末，我国铁路内燃机车保有量为10 355台，到2004年底达到11 872台，增加了1 517台；同期内燃机车数量占保有机车总数的比例由71

18、6下降到697。20012004年间，我国机车车辆工业系统共新造内燃机车2965台，其中大部分提供给国家铁路。这也就是说有相当数量的新造机车用于换旧更新。统计分析表明，20012004年的4年间，在我国机车车辆工业系统生产的2965台内燃机车中，DF8、DF11、DF4D系列和DF5、DF7系列新型内燃机车合计有1779台，占新造内燃机车的60。若将这个时期提供给路外和出口的内燃机车不计其内，那么在其余提供给国家铁路的新造内燃机车中，新型内燃机车的比例达到76。这些新型内燃机车在我国铁路实施的客运提速和货运重载技术政策中，起到了较强的牵引动力装备的保证作用。 在过去的5年中，我国铁路机车车辆工

19、业系统在铁道部密切支持与合作下，设计开发和试制试验了DF4DJ、DF8BJ、DF8CJ、DF11AJ、DF7J型等新型交流传动内燃机车，国产交流传动内燃机车并首次出口到马来西亚。从2001年到2004年，我国铁路机车车辆工业系统研制出北海号、包神铁路和三茂铁路用液力传动内燃动车组，柳州局用液力传动内燃公务动车，金轮号、普天号和SFD11型电力传动内燃动车组以及为青藏铁路研制的高原内燃机车和公务动车。上述新产品中，普天号和三茂铁路用内燃动车组为摆式列车，SFD11型动车组为交流电力传动内燃动车组。在整车新产品不断出现的同时，电子喷射、径向转向架、干式冷却、交流辅助传动、螺杆式空气压缩机以及列车网

20、络技术与产品也得到进一步提高和改进。内燃机车发展空间很大，这给我国带来了巨大的能源的压力。同时，我国机车技术水平相对落后，单车燃油消耗明显高于国外。内燃机车燃油消耗迅速增长，在我国柴油消耗中所占的比例日益增大。据海关统计，截至2006年我国进口原油达1.45亿吨，成品油进口3638万吨，总价值819.62亿美元，创历史新高，预测到2020年，我国石油需求量将超过4亿吨，对外依存度将超过60%，能源短缺问题日益加重。由于车辆的快速增长，汽柴油需要量也呈现较大的增长速度，从1995年到2002年，汽柴油需要量从7700万吨，增长到12400万吨，增长率达到7.04%。一般汽柴油要占到原油加工量的5

21、0%以上。原油加工量从1995年的1.49亿吨，增长到2000年的约2.2亿吨，增长率达到8.0%。高速增长的石油需求给石油开采和炼制工业带来压力，国内原油资源缺乏，90年代以来，原油产量年均增长仅为250多万吨左右，2002年总产量达到1.67亿吨。仅满足需求量的76%左右，缺口都是由进口原油解决。随着世界性的石油危机的发生，燃油经济性屡次被提到了议事日程。提高内燃机车的燃油经济性，从总体上控制内燃机车燃油消耗已经成为我国政府和铁道部、机务段所面临的重要课题。如果不尽早对内燃机车的燃料消耗量进行准确评估，并采取严格的控制措施，将严重影响我国的能源安全，影响内燃机车工业乃至国民经济的可持续发展

22、。1.2 改善内燃机车燃油消耗性的意义内燃机车燃油消耗量，指机车在完成区段牵引作业的整个过程中应消耗的总燃油量。建立一个准确的机车燃油经济性评价方法，能为某一类机车在某一地区的能量消耗量或排放水平提供检测依据，对机车制造商来说，可以给未来内燃机车的设计制造能提供一定的指导作用，生产出更经济更环保的内燃机车；对一个国家或地区而言，结合相应的燃油经济性标准，能够有效的迫使制造商提高机车的燃油经济性，控制机车的燃料消耗量，节省柴油资源，减少机车尾气排放对环境的影响，减少国家对进口成品油的依赖；对消费者、旅客个人来说，机车燃油经济性的加强，控制机车的燃料消耗量可以使全国各大铁路局节约成本，运营成本的降

23、低，同时也会降低火车的票价、铁路运输费用的降低。做好内燃机车节能工作，具有广泛的社会意义：（1）节能可以促进生产，即在供应同样能量的条件下，可生产更多的产品（2）节能可以增加积累减少能源费用支出，达到降低成本，增加利润的目的，为扩大再生产创造条件（3）节能可以促进技术进步因为节能必须依靠技术进步，同时亦给予技术进步以巨大推动力（4）节能有利于缓解运输紧张状态，能源(石油、煤炭等)是大宗运输物资，仅煤炭的运输量就占铁路货运总量的40，个别铁路干线占70，运输紧张也是制约国民经济发展的因素因此节约能源就相当于减轻了对能源的需求，同时也就减轻了能源运输的压力（5）节能有利于保护自然资源的使用年限。（

24、6）节能有利于环境保护1.3 影响机车燃油消耗指标的因素分析 由于成本控制已成为机务段基础管理的一项重要内容。内燃机车燃油消耗费用支出占机务段 总成本的百分之六十以上 ,是机务段的一项重要经 济指标 ,对机务段年度成本计划的完成起着决定性的作用。从 2000 年开始 , 路局对机务段燃油单耗实行两标合一进 行考核 ,且燃油价格多次上升。 因此 ,及时、准确分析影响机车燃油消耗的因素 ,制 订切实有效的技术组织措施 ,降低机车燃油单耗 , 降低运输成本 ,成为机务段的一项重要工作。对于内燃机车而言，影响机车燃油消耗指标的主要因素有如下几点： （1）牵引区段的变化。 （2）任务量（万吨公里数）的变

25、化。 （3）空车率的变化。 对于内燃机车而言，影响机车燃油消耗指标除了以上3点主要因素外，还有一些其他的因素影响，在第四章中，我们会详细提到。1.4 国内外内燃机车运用经济性的比较及发展趋势1.4.1 内燃机车万吨公里油耗量我国铁路内燃机车自1972年起有万吨公里油耗量的记录。其数值从56.0kg降到1987年的25.8kg。此后便一直稳定在24.225.9kg范围内。2001年为25.7kg，30年来,内燃机车万吨公里油耗量降低了56.8%。多年来，我国这个指标是世界上最好的(数值最低)。这一方面说明我国内燃机车技术经济水平的不断提高,运用经济性是世界最好的；同时，也说明我国内燃机车的负荷率

26、和运用强度是世界上最高的。而这对内燃机车的运用可靠性和耐久性是不利的。根据有限资料，表1-1列出我国近年来和国外7080年代的一些数据，表1-2列出我国和俄罗斯几种交直流电传动内燃机车的万吨公里油耗量。表1-3为我国和俄罗斯全路1988年以来内燃机车万吨公里油耗量对照表。国别美国苏联日本西德英国法国印度中 国年份19721981197819781978197819781990199520002001油耗量47.053.1119.7119.270.380.537.724.424.225.825.7表1-1 各国内燃机车万吨公里油耗量(kg)的比较国别俄 罗 斯中 国年份1996199619961

27、99619961996199619981998机车型号607026221021021162121DF4EDF8B客运油耗量8060871028184-货运油耗量-504346404421.717.15年份1988198919901991199219931994199519961997199819992000俄罗斯45.5145.5545.6247.4249.4051.3954.1156.2955.5150.6549.7049.9649.41中国25.224.424.424.224.424.424.324.224.625.225.926.225.8表1-2 中国和俄罗斯几种内燃机车万吨公里油耗量

28、(kg)的比较表1-3 中国和俄罗斯全路内燃机车万吨公里油耗量(kg)对照表1.4.2 柴油机燃油消耗率因为我国干线内燃机车都装用缸径为240mm和280mm的中速柴油机。所以这里仅对国内外新型的或有代表性的中速柴油机进行比较。表1-4列出了国内外典型的机车中速柴油机的一些主要技术参数。由表1-4可见，机车柴油机标定工况下的燃油消耗率，最低的是美国GE公司和德国Deutz MWM公司合作开发的7HDL-16型柴油机,仅为182g/kWh。其他有数据可查的油耗率低于200g/kWh的还有5种型号。另外，美国的7FDL-16型柴油机和俄罗斯49(1626/26)型柴油机均低达200.7g/kWh。

29、而我国柴油机最好的是204+6g/kWh,考虑到偏差,则油耗率应达210g/kWh。因此与国外最先进的水平(182g/kWh)相比,我国柴油机油耗率要高15%；与国外一般先进水平(200.7g/kWh)相比，也要高4.6%。由此可见,我国柴油机的油耗率是比较高的,与国外先进水平的差距很大。制造国家柴油机型号缸数缸径/行程(mm)装车功率(kW)标定转速(r/min)平均有效压力(Mpa)强化系数PeCm每升功率(kW/L)燃油消耗率(g/kWh)重量(t)首台制造年/份德MTU80020265/315820011502.4629.7723195432000美GM16-854H/16V265H1

30、6265/300447010002.1321.316.9-1997美/德GE 7HDL/Deutz 63216250/320466010502.1223.6618.5418223.81995美GEVO-1212250/3203280-17.41-2003美GM20-710G3BES20230/2793730904-15.96-1995美GM16-710G3B3B16230/27929509001.0568.858.85196.4-1984美GE7FDL-1616228/267294010002.0518.2516.77200.719.731970美Cat 361212280/300370010

31、002.020.016.65195.825.11985英Alstom,MB6275/305175010001.9119.4215.8818720.51985俄4916260/260294010001.6414.2213.32200.729.751979加BombB240016240/270328011001.8318.1216.78-21.231984德MaK12M28212240/280265010002.1019.5917.43206.717.21989法PA5-25512255/270264010001.98517.6215.9619717.01981法PA6B-28012280/330

32、41501000-17.04-22.0-中16V240ZJD16240/275294010001.95317.9114.77205+622.61989中16V240ZJE16240/275331010002.2220.3616.63205+623.61999中16V28O/285ZJA16280/285386010001.65015.6712.86208+724.51990中16V280/300ZJB16280/300441010001.97719.7714.92205+3%25.52002中12V280/320ZJ12280/320382010002.2423.9016.16204+625.

33、02000表1-4 国内外典型机车中速柴油机主要技术参数的比较另外，我国柴油机的空转油耗率和机油消耗率也比较高，其差距也较大。1.4.3 主传动系统效率对于机车传动系统效率,很少见到具体数据。一般对交直流电传动内燃机车，早期取0.82，实际上可能要高一些。对于交流电传动内燃机车,更没有详细资料。我们见到一份计算资料，其中列出了各个部件的效率(主发电机为0.96,主整流器为0.99，逆变器为0.96，牵引电动机为0.92，牵引齿轮为0.975)，按此计算，其传动系统总效率还不到0.82。当然,这个数字不够确切。这里我们要指出的是，从DF4B型内燃机车开发成功以来，国产新型内燃机车的轮周效率和国外

34、机车的大致相当，而国产柴油机的油耗率却比国外的高得多,反过来说明，国产机车传动系统的效率应当不低于国外机车。在此,我们提供美国的试验数据作比较时参考:对于交直流电传动内燃机车，传动系统总效率为0.86，对于交流电传动内燃机车，则达0.90。应当讲，在交流电传动内燃机车的总效率方面，差距不会太大。据现有资料，我国NJ1型交流传动调车内燃机车的轮周效率为32.7%，但我国DF4CJ型交流传动货运内燃机车的轮周效率，根据试验初步估算在35%以上。1.4.4 内燃机车辅助功率消耗对于早期设计的国产内燃机车，辅助功率一般达到8%10%。随着设计水平的提高，辅助功率所占的比例逐渐降低。DF6型机车辅助功率

35、，已降到4.7%。而美国Dash8系列内燃机车的辅助功率，已降到2.25%3.09%。所以,在这方面也有一定的差距。1.4.5 发展趋势今后的发展，要结合铁路建设、运营发展用能增长的趋势，既要为实现国家节能、节水目标做出努力，又要为铁路运输业发展，提高铁路竞争能力提供用能保证。铁路节能、资源综合利用面临新的挑战，肩负着光荣而艰巨的任务。要加强宏观调控，深化政策导向，依靠机制创新，建立适应铁路总体改革目标的用能管理系统和节能管理体系；依靠科技进步，促进铁路能源消耗结构调整，提高铁路能源、资源综合利用技术水平，保证铁路可持续发展。把铁路建设成为能耗低、效率高、清洁、快捷、舒适的交通运输体系。1.5

36、 本文的主要内容机车燃油消耗指标是评价机车燃油经济性的标准，本文通过分析影响机车燃油消耗指标的各种因素从而确定燃油经济性评价方法、研究概况和机车实际运行工况，深入了解各种影响机车燃油消耗指标的因素，最后在别人相关研究的基础上尝试提出一些相应的降低内燃机车燃油消耗量的方法和措施。第2章 内燃机车油耗计量及燃油消耗指标的编制2.1 内燃机油耗的计量方法2.1.1 流量监测方法 流量检测方法的原理是分别在内燃机的进油和回油管路上安装流量计，通过两个流量计的差计算燃油的消耗。其优点是计量精度较高；能够较为准确地反映瞬时油耗， 采样数据的处理简单。缺点是安装比较复杂，长时间计量误差会累积，对流量计的定期

37、标定必须拆下后进行。2.1.2 液位监测方法 液位检测方法的原理是在油箱内安装液位传感器，通过检测液位的变化来计算燃油的消耗。其优点是安装比较简单，不会产生累积误差，可随时进行标定。缺点是无法准确计量瞬时油耗，由于油箱的容积与高度不完全线性以及油箱倾斜等因素，使采样数据的处理较为复杂。 2.2 车载装置硬件电路车载装置集成了S D卡、USB接口、实时时钟、加速度传感器、隔离 4 8 5通信接口等多种硬件设备。硬件电路如图2.1，各部分功能及特点如下： ( 1 )C P U选用 C8051F020，由于C8051F020是一种完全集成的混合信号系统级芯片，因此，其外围电路结构比较简单； ( 2

38、)S D卡用来实现对历史数据的保存，具有体积小、容量大、接口简单的特点。CPU通过S P I总线对S D卡进行操作； ( 3 )实时时钟采用DS1302芯片并通过I2C总线与CPU接 口； ( 4 )US B接口芯片CH375通过数据总线与CPU接口，这种方式保证了USB接口的高速性； ( 5 )通信接口采用隔离485芯片AMD2483，接收 TAX2发送的信息； ( 6 )模拟信号处理电路采用滤波和保护等措施来提高抗干扰能力。图2.1 硬件电路图2.3 关键技术2.3.1 原始数据的获取采用流量计和液位传感器都可以获得计算油耗的原始数据。但这两种方法需解决的关键技术有所不同。 由于流量计是串

39、联在内燃机进油和回油管路中，而燃油流量采集不得影响内燃机正常运行，特别是在流量计故障时不能影响供油回路，这就要求研究开发可靠安全的燃油流量采集装置。同时燃油中所含杂质以及运行磨损的影响，重新标定流量计的周期不应太长。 液位传感器虽然不会对内燃机正常运行带来影响， 但是由于实际应用情况比较复杂，所以，对原始数据采集需要解决的关键技术问题比较多，主要有以下几个方面的问题必须解决 ： ( 1 )油箱的容积与高度不完全线性的问题。由于油箱的结构并不是一个标准的立方体，因此，油位高度与容积没有唯一的对应关系。针对这种情况，系统在设计中建立了一个油位高度与容积的关系对应表，通过查表计算可有效解决这个问题

40、； ( 2 )油箱倾斜问题。在实际应用中油箱会出现非水平状态，这时通过液位高度测量出的容积会有很大的误差。 针对这种情况可以用以下3 个方案中的一种或结合使用来解决。 第 1 种方案是在以油箱中心对称的位置分别安装液位传感器，通过对两个传感器同一时刻的输出值进行平衡计算来修正由于油箱倾斜产生的容积误差。 第2 种方案是在装置上安装加速度传感器，通过对加速度传感器输出值的计算可确定油箱倾斜的角度，从而实现对容积的修正。第3 种方案的原理是：由于采用液位计量油耗的方法无须连续检测，因此在油箱倾斜时采回的数据可以丢弃不用 ； ( 3 )油位波动问题。由于震动或运行的影响，油箱中的油位会出现较大波动的

41、情况 ，数据会产生较大的误差。为此，系统采用软件过滤措施， 过滤掉波动时的数据，保留平稳时的数据。如图2.2 图2.2 油位数据处理流程2.3.2 机车监控器记录信息的获取机车监控器记录信息与油耗数据有密切的关系，只有同步获取这些数据才能进一步分析油耗规律和与内燃机检修的规律，为计算各种油耗指标提供依据。而TAX2型机车安全信息综合监测装置为这些信息的获取提供了很好的平台。（1） TAX2型机车安全信息综合监测装置 TAX2型机车安全信息综合监测装置是集各种与机车运行有关的信息检测和数据传输于一体的综合性信息监测装置。它将各检测设备以标准模块单元插件的形式置于工作平台 ( 即TAX2主机箱)中

42、， 而该工作平台中的通讯记录单元可实时获取列车运行监控记录装置的时间、公里标、速度、车号和车次等重要列车运行信息，因此，该装置可解决以统一时间和公里标为基准坐标的检测信息记录问题 。（2） 信息获取方法根据TAX2主机箱通讯记录单元的信息内容可知，尽管有固定不变的开始字节 3 9 H来检查及防止数据的错误接收，但还是会出现一个问题：由于 3 9 H在数据 串中不是唯一的，如果从数据 串中间的 3 9 H开始接收信息，当接收够40 byte时其检查和也是相符的，这种情况会导致接收信息对应的内容全部是错误的。针对这种情况需要在接收软件中采取相应的防范措施。( 1 )接收到第一个39 H开始若在30

43、 ms内未接收完40 byte则转到重新接收状态。( 2)数据串中机车号、机车型号等信息是维持不变的，通过对这些信息进行比较判断可保证信息接收的正确。接收流程如图2.3。 图2.3（3） 数据储存及转储技术采集的数据是地面分析系统的原始依据，数据记录的时间间隔越小越能反映实际的油耗状况，更有利建立基于车载燃油消耗记录装置的评价系统。实现大容量数据存储、转储以及研究合理的数据存储格式也是重点技术 。为了能够最后得出科学合理及实用的油耗指标，需保存的记录信息应包含司机号、车次、总重、辆数、机车号等班次信息和时间、公里标、车站号、油耗采集数据等实时更新的数据。从信息的内容可以看出班次信息在每一条记录

44、中大量冗余，若按一组记录格式保存将浪费大量的存储资源 ，而且在数据转储时也需较长时间。为此， 系统在数据保存时采用两种记录格式并通过班次I D字段将其连接起来。记录信息的格式为：班次记录格式：存储器地址范围：0x- 0xffff(128 K)。时间 ，车次，司机，副司机，总重，辆数，本补，班次ID。 实时更新数据记录格式 ：存储器地址范围：0x-0x1fffffffff (5l2M)。时间，速度，公里标，车站号，油耗数据，班次I D，备用。 实时更新数据保存的依据为一定的时问间隔或队列数组中数据稳定，班次记录保存的依据为车次或司机号发生改变时保存。具体实现流程如图2.4。 图 2.4 保存记录

45、流程数据转储，由于转储的数据量较大，需高速大容量存储设备，而采用 u盘作为转储设备是比较理想的选择，因此这里需要解决的技术问题是单片机高速读写u盘 。为此系统在硬件方面采用了USB接口芯片使单片机可以直接读写 u盘，同时在软件采取了相应的措施来提高读写速度，如数据压缩就是将所有的数据转换为最精简的数据从而减少冗余等措施。同时为了能够在数据转储过程中操作简单，系统采用了自动识别转储 u盘功能，即经过相应软件格式化后的U盘只需插入USB接口就可完成数据的自动转储。 （4）地面分析系统 通过转储器，地面分析系统可获得原始数据并保存在数据库中，对这些数据进行分析处理，可建立乘务员节油绩效评价和机车性能

46、评价系统。车载燃油消耗记录装置记录数据关联 了乘务员、车次、牵引区段和时间等信息，本项目拟建立评价系统，对乘务员和内燃机车分别给出科学的评价。其中对乘务员的评价可使其改进作业，实现节油；对内燃机车的评价可用于机车检修，实现机车安全可靠的运行。地面分析系统可通过以下的数据分析来实现对乘务员节油绩效评价和机车性能的评价。a.区段油耗情况统计分析：通过对原始数据进行分析计算并结合给定的区段油标可统计出区段油耗情况。 输出结果为：班次信息、起止区段、运行时间、区段万吨公里、区段油耗、区段油标和区段节油数。b.班次油耗统计分析：通过对区段油耗数据进行统计计算可得出班次油耗情况：班次信息、起止区段、运行时

47、间、班次总万吨公里、班次总油耗和班次总节油数。 c.司机油耗数据统计分析：以司机号和时间段为条件可计算出每个司机在一定时间段内的油耗数据：总万吨公里、总油耗、单耗、总节油数。若将时间段定为一个月，可按月对司机的总节油情况进行考核，从而实现对司机节油绩效评价。 d.机车油耗数据分析： 对机车油耗数据统计分析可以分别以完成的牵引任务、时间段以及运行区段为条件进行统计分析，得出单耗数据。通过对这些数据进行前后比较可对机车性能的评价提供依据。 2.4 系统技术特点( 1 )设计合理传感器结构及安装方式，实现对燃油油位的准确测量 ； ( 2 )采用多种数字滤波技术，保证采样数据的真实可靠； ( 3 )采

48、用大容量存储器技术，实现对历史数据的完整保存 ； ( 4 )采用数据压缩技术节约数据存储资源同时减少数据转储时间； ( 5 )采用USB接口技术，利用u盘对数据进行转储； ( 6 )基于数据库技术的地面分析系统完成对油耗数据统计及分析。2.5 内燃机车燃油消耗指标与编制2.5.1概述燃油时内燃机车的能源，随着我国内燃牵引力的发展，内燃机车的燃油消耗量也相应增加，内燃机车燃油费用的支出占机务段总成本的百分之六十以上，它是铁路机务部门的一致性重要经济指标，它对铁路机务段年度财务计划的完成起着决定性的作用。因此，做好机车热力技术工作，降低机车单位燃油消耗量，是提高机务段工作质量的一种重要手段。机车燃

49、油消耗量以公斤作为计量单位。在铁路运输中货物运输量占总运输量的比重极大，机车牵引货运列车所生产的是吨公里。为了正确考核机车燃油消耗的节约或浪费。便于编制生产财务计划，核算运输成本，开展同级单位间的竞赛评比，我国铁路以列车的总重的万吨公里作为计算单位，即机车完成一个万吨公里的燃油消耗量，称之为单位燃油消耗量，单位为公斤/万吨公里。对担任客运工作的机车按客车车辆标记上的总重之和作为计算万吨公里数的吨数。对不长生万吨公里的运输种别的机车，如单机、调车工作机车等则按下述规定进行计算。（一） 专用调车机车的燃油消耗量按调车小时为单位进行计算，公斤/调车小时；（二） 内燃机车单机的燃油消耗量按每走一百公里

50、为单位进行计算，公斤/百公里；（三） 内燃机车在冬季于库外停留，为保持一定的温度需启动柴油机的燃油消耗量按每小时为单位进行计算，公斤/小时；机务段对其所但当的各个运行区段按运输种别和机车工作种别以及不同的机车类型分别计算出燃油消耗量，这些燃油消耗量的综合为该内燃机务段的燃油总消耗量。按运行机车输送种别分类的机车燃油消耗量为：（一） 客运工作机车燃油消耗量（二） 货运工作机车燃油消耗量，它包括货物工作机车燃油消耗量和小运转工作机车燃油消耗量（三） 路用工作机车燃油消耗量；（四） 补机工作机车燃油消耗量；（五） 专用车辆工作机车燃油消耗量；（六） 其他工作机车燃油消耗量；按运行机车工作种别还可以分

51、为本务机车，重联机车和单机的燃油消耗量。2.5.2机车单位燃油消耗定额的编制方法机车单位燃油消耗定额的编制要保证完成列车运行图的各项要求，按照列车牵引计算的理论机型计算、分析和绘制各种特性曲线、速度曲线、时间曲线和燃油消耗曲线。计算出燃油消耗量，并结合历年统计资料的数据分析和在实际运用中的查定核验。考虑到机车的质量，乘务人员技术水平和运输组织水平的现状，制定出需要努力才可以达到的先进的、科学的和合理的机车单位燃油消耗定额。（一） 确定不同工作终必的机车的燃油消耗定额1.对担任牵引客、货、小运转机车单位燃油消耗定额的制定：（1） 根据担当的交路、机车类型、牵引定数、运行时分、运输种别等等，用牵引

52、计算规程的要求分别绘制各个区段的速度曲线，时间曲线和燃油消耗曲线，分别求出每个区段的机车单位燃油消耗量。对燃油消耗量亦可用分析方法列表计算之。（2） 根据所求得的各种工作种别的燃油消耗量分别除以相应的列车运行在该区段所产生的万吨公里，则可分别求出运行在该区段的不同工作种别的机车单位燃油消耗量。2.对担任固定调车任务的调车机车，可按其每小时的不同手柄位置工作时间分别计算其平均每小时燃油消耗量，如按每班计算则乘以每班调车工作小时求得之。（二） 对单机走行可按线路纵断面坡度计算。（三） 对冬季库外停留机车可按差游记空转时第五手柄耗油量计算之。2.5.3计算机务段总耗油量（一）根据全段本年度计划万吨公

53、里数和担当各个区段的列车对数、牵引吨数、计算出各个区段送产生的万吨公里数，分别乘以各个区段的标准燃油消耗量，即得出各个区段的燃油消耗量，将各个区段的燃油消耗量相加，即为本段用于客、货、小运转任务的燃油消耗量。（二）根据调车任务和调车的设置，分别计算不同调车场的调车燃油消耗量，其总和即为调车的总用油量。（三）根据运行图规定的单机率，计算出图定单机走行公里，按单机每百公里燃油消耗量计算出因产生单机的燃油消耗量。（四）根基全段机车在外段停留时间和机车停留的单位燃油消耗量，计算出全段机车停留所需的燃油消耗量。（五）计算冬季机车在库外停留打温所需要燃油消耗量。（六）计算出入厂机车所需燃油消耗量。上述6项

54、耗油量之总和即为全段总耗油量，全段总耗油量处以本段总万吨公里数即为本段单位燃油消耗量（即燃油单耗指标）。在编制燃油消耗指标上要留有一定的余量，一应付可能产生的一些情况，如自然灾害等造成的不利影响，气候造成的不利影响。一般的百分之五以下，并在编制计算中予以说明。机务段每年应在三季度前提出下一年燃油定额的申请，机务段在申请年度燃油消耗额时，如果明年任务有变化，应通过计算将其产生的对段燃料消耗定额的影响详述，上报分居，分居根据下属各机务段的实际情况于10月中旬向路局提出分局年度燃油消耗指标的申请上报路局，路局再综合所属各分局的燃油消耗指标综合计算后于10月下旬前上报铁道部。2.6 本章小结内燃机车油耗计量及分析系统可实现内燃机车的油耗检测、分析和评价。系统可提供节油规律和乘务员作业评价，内燃机性能评价。通过系统在铁路运输中的广泛应用 ， 将为机务部门研究、分析和判断内燃机的工作状态及油耗情况，从而对控制运用成本、制定可