Область рационального и перспективного применения гидравлических передач как в России, так и за рубежом определилась преимущественно на промышленных и маневровых тепловозах, газотурбинных и дизельных поездах, рельсовых автобусах, путевых машинах, а также на легких четырехосных магистральных тепловозах и универсальных тепловозах для железных дорог, на которых затруднено применение тепловозов с электрическими передачами по весогабаритным или климатическим условиям. Например, на Сахалинской железной дороге с шириной колеи 1067 мм эксплуатируются магистральные тепловозы ТГ16,2ТГ21 и ТГ22 с гидропередачей. Основные серии эксплуатируемых дизель-поездов ДР, ДР1, ДР1П, промышленных тепловозов ТГМ6А (Б-Д), ТГМ4А (Б-В), ТГМ23Д, ТГМ61, узкоколейных тепловозов ТУ7, ТУ9 также оборудованы гидропередачей.
Гидродинамические передачи позволяют осуществлять работу тепловоза при малых «ползучих» скоростях движения длительное время, что часто имеет первостепенное значение для работы железнодорожного транспорта на путях промышленных предприятий и участия в технологическом процессе.
Гидропередачи имеют лучшие среди типов передач весогабаритные показатели, меньшую стоимость на единицу мощности, малый расход цветных металлов и высокую эксплуатационную надежность.
Практически весь производственный цикл изготовления и сборки всех узлов тепловоза с гидропередачей может быть организован на одном машиностроительном заводе.
К недостаткам тепловозов с гидропередачами следует отнести повышенный расход топлива и низкую маневренность по сравнению с тепловозами с электропередачей.
Опытные тяговые характеристики тепловозов с гидропередачей получают на основании результатов испытаний на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа и в реальной эксплуатации.
Регулирование (управление) параметрами движения тепловозов с гидродинамическими передачами (ГДП) осуществляется двумя способами: изменением положения рукоятки контроллера машиниста (обычно их 8) и автоматическим — переключением гидроаппаратов (ступеней скорости).
Автоматическое регулирование параметров движения (FK, V) тепловозов с ГДП по заданному закону обеспечивается системой автоматического управления работой гидропередачи (САУТ). На современных тепловозах с ГДП применяют двухкоординатные САУГ с механической системой переключения, которые в автоматическом режиме осуществляют переключение скорости в зависимости от двух параметров (координат): скорости движения и частоты вращения коленчатого вала дизеля. Основными звеньями современных САУГ являются: центробежный регулятор скорости, позиционный сервомотор, главный и распределительные золотники, центробежный питательный насос.
Включение или выключение из работы соответствующего гидроаппарата (гидротрансформатора или гидромуфты) осуществляется наполнением или опорожнением его круга циркуляции.
Рис. 31. Тяговые характеристики магистрального тепловоза ТГ16
Разгон тепловоза и его работа при низких скоростях производится на пусковом гидротрансформаторе, затем последовательно заполняются круги циркуляции маршевых ступеней и производится включение соответствующих ГДГ или ГМ.
На рис. 31 представлена опытная тяговая характеристика FK =f(V) магистрального тепловоза ТГ16 (при ПК8) с двухтрансформаторной гидропередачей УГП800. На опытной характеристике FK=/(F) отмечены характерные для этой серии скорости: скорость выхода на автоматическое управление V* = 18 км/ч; скорости прямого переключения с ГДТ1 на ГДТ2 V1-2 = 37 км/ч и обратного переключения с ГДТ2 на ГДТ1 V2-1= 34 км/ч; конструкционная скорость VK=85 км/ч.
Тяговые характеристики шестивагонного дизель-поезда ДР1 с двухтрансформаторной гидропередачей ГДП1000, конструкционной скоростью VK = 120 км/ч и промышленных тепловозов ТГМ6Б с гидропередачей УГП1200ПР приведены на рис. 32-2.33. Характеристики FK=f(V) промышленных тепловозов ТГМ6Б представлены для маневрового (рабочего) и поездного режимов; переключение режимов на тепловозе производится с помощью механического редуктора режимов.
Рис. 33. Тяговые характеристики промышленного тепловоза ТГМ6Б на маневровом (1) и поездном (2) режимах
Рис. 34. Тяговая характеристика опытного рельсового автобуса РА-1
С 2000г. в опытную эксплуатацию поступили первые образцы рельсовых автобусов серии РА-1, предназначенные д ля пригородных перевозок на малодеятельных участках сети железных дорог России. Рельсовые автобусы РА-1 с дизелем MTU 6R83ТД13Н мощностью 315 кВт построены на Мытищинском вагоностроительном заводе, общая вместимость — не более 180 чел., сцепной вес 520 кН, конструкционная скорость 100 км/ч. Автобус РЛ-1 оборудован гидродинамической передачей фирмы Фойт (Австрия) Т211 с гидротормозом. Гидропередача ΊΓ211 состоит из пускового одноступенчатого ГДТ и ГМ, работающей на маршевой ступени.
На рис. 34 представлена опытная тяговая характеристика FK=f(V) рельсового автобуса РА-1(ПК7), полученная в результате тягово-энергетических испытаний на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа. Испытания РА-1 проводили сотрудники отдела «Автономный тяговый подвижной состав» ВНИИЖТа. На тяговой характеристике F=ffV) РА-1 отмечены скорости переключения гидроаппаратов: прямого переключения V 1-2 = 65 км/ч; обратного переключения V2-1= 60 км/ч и конструкционная скорость Vк= 100 км/ч.