info
Google Groups no longer supports new Usenet posts or subscriptions. Historical content remains viewable.
Dismiss
Z archiwum COBiRTK - Energooszczędne prowadzenie pociągów
314 views
Skip to first unread message
zeus04
Jan 21, 2019, 11:55:22 AM1/21/19
to
Obrazki tu:
https://photos.app.goo.gl/SqoP2znCKy3KPWH6A
Tekst tu:
Centralny Ośrodek Badań i Rozwoju Techniki Kolejnictwa
Komentarz do zestawu przezroczy pt.
ENERGOOSZCZĘDNE PROWADZENIE POCIĄGÓW
Wykonanie: "Filmservice" Łódź 1987.
Scenariusz i komentarz: mgr inż. Wojciech Bogdański, mgr inż. Krzysztof Łopuch
Konsultacja: mgr inż. Grażyna Palamer
Opracowanie plastyczne: Andrzej Mikołajczyk
Redakcja: Andrzej Izbiński
Zestaw wykonano na zlecenie Centralnego Ośrodka Badań i Rozwoju Techniki Kolejnictwa w Warszawie.
ENERGOOSZCZĘDNE PROWADZENIE POCIĄGÓW
PRZEZNACZENIE ZESTAWU: Dla instruktorów maszynistów pojazdów trakcyjnych PKP, w celu szkolenia maszynistów w energooszczędnym prowadzeniu pociągów na kursach w ośrodkach szkoleniowych oraz na pouczeniach okresowych.
Uwaga: Przykłady podane na przeźroczach dotyczą pociągów trakcji elektrycznej. Wszystkie przykłady dotyczące techniki energooszczędnego prowadzenia pociągów są ważne również dla pozostałych rodzajów trakcji.
WSTĘP
Fot. 1.
W 1985 roku PKP zużyły na cele trakcyjne 4,77 mld kWh energii elektrycznej i 530 tys. t. oleju napędowego. Zapłacono za to ok. 34 mld. zł. Stosowanie energooszczędnej techniki jazdy pozwala na zmniejszenie zużycia energii co najmniej o ok. 15%, bez wydłużenia czasu jazdy.
Te 15% to:
- w trakcji elektrycznej: ok. 716 mln kWh
- w trakcji spalinowej: ok. 80 tys. t. oleju napędowego.
Są to ilości wystarczające aby:
- w ciągu roku mogło codziennie kursować 250 par pociągów ekspresowych na trasie 300 km
- 250 samochodów ciężarowych TIR o nośności po 20 t. mogło przejechać po 1 mln km. każdy.
Fot. 2.
Energia pobierana przez jadący pociąg jest częściowo zużywana na po trzeby własne pojazdu trakcyjnego i tracona na ciepło w opornikach rozruchowych. Pozostała część trafia do silników trakcyjnych, gdzie jest zamieniana na pracę mechaniczną. Podczas tej zmiany występują straty w silnikach (np. na ich nagrzewanie) i w przekładni głównej. Dopiero pozostała jej część napędza pojazd trakcyjny. Ta część zaś jest zużywana na pokonanie oporów ruchu pociągu oraz tracona podczas jego hamowania.
Na trzech kolejnych rysunkach przedstawiono bilanse energetyczne typowych pociągów PKP w typowych warunkach ich eksploatacji (profil linii, odległości między zatrzymaniami itp.). W przypadku pociągu podmiejskiego większość energii jest tracona w samym pojeździe (31,8%, w tym straty w opornikach rozruchowych: 20,3%) i podczas hamowania pociągu (45,9%).
Straty energii na pokonanie oporów ruchu są tu stosunkowo niewielkie.
Fot. 3.
Natomiast w przypadku pociągów dalekobieżnych z długimi odstępami międzyprzystankowymi, zasadnicza część energii jest zużywana na pokonanie oporów ruchu (61,6-73,7%), zwłaszcza zaś oporów jazdy (56,3- 69,6%).
Fot. 4.
Drugim istotnym elementem są w tym przypadku straty energii podczas hamowania (8,2%-18,8). Straty energii w opornikach rozruchowych są tu stosunkowo niewielkie (2,8%-4,4).
Fot. 5.
Na rysunku 5 pokazano kolejne fazy jazdy pociągu: rozruch, jazda ze stałą prędkością (tu: prędkością dopuszczalną), wybieg i hamowanie. W ruchu podmiejskim, przy krótkich odległościach międzyprzystankowych, faza druga zwykle nie jest stosowana.
POCIĄGI PODMIEJSKIE
Fot. 6.
Rysunek przedstawia przejazdy odcinka międzyprzystankowego tzw. krótkiego z taką samą prędkością techniczną przy stosowaniu większego (1) i mniejszego (2) przyspieszenia rozruchu oporowego. Prędkość techniczna obu przejazdów jest zachowana, ponieważ zacieniowane pola A i B są sobie równe. Przejazd przy większym przyspieszeniu rozruchowym jest realizowany przy ustawieniu rączki nastawnika kierunkowego w zespole trakcyjnym na pozycję II, zaś z mniejszym przyspieszeniem na pozycji I.
Wyraźnie widać, że przy przejeździe 1 czas t. poboru prądu przez silniki trakcyjne jest mniejszy. Również prędkość, przy której wyłączyć należy prąd silników, może być mniejsza aniżeli przy przejeździe 2, przy którym prąd wyłączono w momencie uzyskania prędkości dopuszczalnej.
Stąd wniosek, że stosowanie jazdy z większym przyspieszeniem rozruchu oporowego pozwala na krótszy czas jazdy pod prądem oraz na zaoszczędzenie energii elektrycznej od kilku do kilkunastu procent.
Fot. 7.
Rysunek przedstawia przejazd dla krótkiego odcinka międzyprzystankowego z tą samy prędkością techniczną, przy stosowaniu rozruchu bocznikowego (1) i jeździe na charakterystyce naturalnej (2) czyli bez stosowania stopni bocznikowania wzbudzenia. Widzimy, że stosowanie boczników (BI, BII, BIII) pozwoli na szybsze wyłączenie prądu silników trakcyjnych (t1 mniejsze od t2) przy czym może to nastąpić przy prędkości nieco mniejszej od prędkości dopuszczalnej. Dzięki temu przejazd 1 daje mniejsze o kilka procent zużycie energii elektrycznej.
Fot. 8.
Rysunek przedstawia przejazd odcinka międzyprzystankowego z tą samą prędkością techniczną, z większym (1) i mniejszym (2) opóźnieniem hamowania.
Stosując większe opóźnienie hamowania (silniejsze hamowanie) zmniejszamy czas jazdy pod prądem (t1 mniejsze od t2) i wyłączamy silniki trakcyjne nieco poniżej prędkości dopuszczalnej. Dzięki temu zmniejszamy zużycie energii elektrycznej w stosunku do przejazdu (2) o kilka procent.
Fot. 9.
Rysunek przedstawia prawidłowy (1) przejazd krótkiego odcinka międzyprzystankowego z tą samą prędkością techniczną i z tzw. przetrzymaniem rączki nastawnika jazdy na pozycji szeregowej (2).
Na rysunku widać, że zbyt długie przetrzymywanie rączki nastawnika jazdy na pozycji szeregowej powoduje zwiększenie czasu jazdy pod prądem (t2 większe od t1), skraca wybieg przez co powoduje zwiększenie zużycia energii elektrycznej.
Fot. 10.
Rysunek przedstawia przejazd odcinka międzyprzystankowego z tą samą prędkością techniczną prawidłowy (1) i z tzw. przyhamowaniem (2). Stosowanie przyhamowania zwiększa czas jazdy pod prądem (t2 większe od t1) wymusza wyłączenie prądu silników trakcyjnych przy prędkości większej (Vdop),
skraca wybieg, przez co zwiększa zużycie energii elektrycznej.
Fot. 11.
Rysunek przedstawia przejazd długiego odcinka międzyprzystankowego przy mniejszym (1) i większym (2) czasie przejazdu.
Przy równości zacieniowanych pól A i B, droga przejechana będzie ta sama. Przejazd 1 jest więc przejazdem forsownym (bez wybiegu) wykonanym w krótszym czasie - lecz z poborem prądu większym (t2 większe od t1). Niewielkie skrócenie czasu jazdy powoduje większe zużycie energii elektrycznej aniżeli w przejeździe (2) z zastosowaniem wybiegu. ~
Fot. 12.
Rysunek przedstawia przejazd długiego odcinka międzyprzystankowego z tą samą prędkością techniczną z doborem bocznika (1) i jazdą tzw. piłowaną (z dodatkowym rozruchem uzupełniającym - 2).
Wybierając odpowiedni bocznik, jazdę możemy kontynuować z prędkością ustaloną mniejszą od dopuszczonej (krzywa 1). Przejazd ten daje mniejsze zużycie energii elektrycznej od tzw. jazdy piłowanej (2) ponieważ opory ruchu rosną z kwadratem prędkości i zwiększają zużycie energii elektrycznej w stopniu większym aniżeli jazda na charakterystyce naturalnej przy mniejszej prędkości ustalonej.
Zwróćmy uwagę, że jazda piłowana zmusza maszynistę do doprowadzania pociągu (nawet kilka razy) do prędkości dopuszczalnej, a więc wyższej aniżeli osiągana na wybranym boczniku.
WNIOSKI:
1. Jak widać z przytoczonych przykładów, w ruchu podmiejskim decydujący wpływ na zużycie energii elektrycznej ma technika prowadzenia pociągu przez maszynistę. Przejazd pociągu może być wykonany różnymi sposobami dającymi mniejsze lub większe zużycie energii.
Prawidłowy sposób prowadzenia pociągu różni się nieco dla różnych odległości międzyprzystankowych. Upraszczając, odległości te możemy podzielić na krótkie (2-5 km) i długie (powyżej 5 km).
2. Przy krótkich odległościach międzyprzystankowych należy możliwie najszybciej osiągnąć prędkość zapewniając uzyskanie prędkości technicznej, a następnie tak długo wykorzystywać bieg pociągu z rozpędu (wybieg), aby stosując możliwie najwyższą siłę hamowania hamować pociąg z możliwie najmniejszej szybkości .
3. Przy dłuższych odległościach międzyprzystankowych tzn. z wykorzystaniem fazy 2 przejazdu (jazda z prędkością ustaloną), wytyczne dla rozruchu wybiegu i hamowania są takie same jak dla krótkich odległości międzyprzystankowych. Jednak jazdę należy kontynuować z prędkością ustaloną (przez dobór bocznika) zapewniającą uzyskanie wymaganej prędkości technicznej bez stosowania jazdy piłowanej.
JAZDA WYBIEGIEM
Rozpędzony pociąg posiada zakumulowaną w sobie dużą energię kinetyczną. Jazda forsowna, polegająca na bezpośrednim przejściu z rozruchu do hamowania, bez stosowania wybiegu, powoduje bezpowrotną stratę tej energii.
Fot. 13.
Na rys. 13 przedstawiono wykresy jazdy typowego dalekobieżnego pociągu pasażerskiego na odcinku prostym, poziomym o długości 10 km. Przejazd -a- to jazda forsowna. Warianty b1-d1 to przejazdy coraz dłuższej części trasy wybiegiem tak, aby czas kolejnego przejazdu był o 10% dłuższy. Porównawczo pokazano również przejazdy b2-d2 ze stałą prędkością i zachowaniem tych samych czasów jazdy co w przejazdach b1-d1.
Widać, że w każdym przypadku, przy tym samym czasie jazdy stosowanie wybiegu, w porównaniu z jazdą ze stałą prędkością, pozwala zaoszczędzić od kilku do kilkunastu procent energii.
Stąd wniosek, że we wszystkich przypadkach: czy to lokomotywa luzem czy też ciężki pociąg towarowy, stosowanie wybiegu jest energetycznie opłacalne. Zawsze zysk energii jest większy niż wydłużenie czasu jazdy.
Szczególnie ważnym elementem we właściwym wykorzystaniu energii kinetycznej jadącego pociągu jest stosowanie wybiegu przed hamowaniem. Odzyskuje się tu część energii bezpowrotnie traconej podczas hamowania.
Fot. 14.
Na rysunku przedstawiono zależność zmniejszenia zużycia energii trakcyjnej i wzrostu czasu jazdy ciężkiego pociągu towarowego, na odcinku prostym poziomym o długości 6 km, zależnie od prędkości początku hamowania.
Widać, że wybieg od 70 do 60 km/h daje wzrost czasu jazdy o 10% a zmniejszenie zużycia energii aż o 22%. Podobnie wybieg do prędkości 50 km/h wydłuża - w stosunku do jazdy forsownej - czas jazdy o 20% (tutaj: 1,2 min) a zmniejsza zużycie energii aż o 40% (110 kWh).
Wniosek: Każde hamowanie pełne, do zatrzymania, oraz częściowe - podczas dojazdu do miejscowego ograniczenia prędkości - powinno być poprzedzone wybiegiem.
Fot. 15.
Dobra znajomość przez maszynistę profilu linii kolejowej jest warunkiem możliwości stosowania energooszczędnego prowadzenia pociągów. Jak widać z rys. 15, dla zespołów trakcyjnych serii EN 57 spadek profilu wynoszący - 5%o pozwala na jazdę wybiegiem bez utraty prędkości. Natomiast na torze prostym poziomym (0%o), podczas wybiegu na dystansie 1200 m prędkość spadnie nam o ok. 10 km/h.
Im cięższy pociąg, tym większa jest jego energia kinetyczna, tym dłuższy odcinek może on przejechać wybiegiem bez nadmiernej utraty prędkości.
Fot. 16.
Pospieszny pociąg 11-wagonowy (rys. 16) utrzymuje stałą prędkość 70 km/h na spadku - 3,5%o zaś ciężki towarowy (rys. 17) - już na spadku 2,5 %o .
Fot. 17.
Stąd wniosek, że spadki na linii mające profil rzędu 3%o-5%o pozwalają na jazdę wybiegiem bez utraty prędkości. Przed dojazdem do takiego spadku należy więc rozwinąć możliwie największą prędkość.
WYKORZYSTANIE PROFILU LINII
Linie o zmiennym profilu, mające kolejno po sobie następujące wzniesienia i spadki pozwalają dobremu maszyniście na pełne wykazanie umiejętności energooszczędnego prowadzenia pociągu, na przejechanie trasy w czasie rozkładowym, z minimalnym zużyciem energii.
Technika jazdy energooszczędnej w takim terenie polega na wjeździe na wzniesienie z prędkością maksymalną, na ostatniej pozycji bocznikowania wzbudzenia silników. Gdy na podjeździe prędkość pociągu zaczyna maleć - stopniowo redukujemy pozycje bocznikowania aby zwiększyć siłę pociągową. Przed dojazdem do szczytu wzniesienia wyłączamy prąd przechodząc na wybieg. Początkowo prędkość zmaleje, ale na spadku ponownie wzrośnie. Miejsce wyłączenia poboru należy wybrać tak, aby pociąg wyjechał ze spadku z prędkością maksymalną.
Fot. 18.
Rysunek 18 przedstawia wpływ prędkości wjazdu ciężkiego pociągu towarowego z prostej poziomej na spadek - 10%o o długości 2,3 km na oszczędność energii i wzrost czasu jazdy. Zmniejszenie tej prędkości z 70 do 60 km/h pozwala zaoszczędzić 65 kWh wydłużając czas jazdy o 0,8 min. Natomiast jej zmniejszenie do 50 km/h oszczędza 175 kWh wydłużając czas jazdy o 1,75 min.
Wcześniej powiedziano, że podczas wyjazdu ze spadku pociąg powinien rozwinąć prędkość maksymalną. Jeśli na wzniesieniu przeszliśmy na wybieg zbyt wcześnie i wzrost prędkości na spadku jest zbyt wolny, należy zastosować krótki, intensywny uzupełniający rozruch. Uzyskana wtedy przez pociąg duża energia kinetyczna może być dalej efektywnie wykorzystana na pokonanie zwiększonych oporów ruchu, podczas dojazdu do następnego wzniesienia.
Fot. 19.
Rysunek 19 przedstawia wpływ prędkości wyjazdu ciężkiego pociągu towarowego ze spadku - 10%o na prostą poziomą o długości 2,5 km, na zużycie energii i czas jazdy pociągu. Widać, że wjazd na prostą z prędkością 70 km/h pozwala na przejazd prostego, poziomego odcinka 2,5 km w czasie 2,2 min. kosztem 132 kWh energii. Natomiast zmniejszenie tej prędkości np. do 50 km/h
zwiększa czas przejazdu odcinka 2,5 km o 0,33 min, ale zmniejsza zużycie energii aż o 81 kWh.
Fot. 20.
Rysunek 20 przedstawia porównawczo przejazd pociągu osobowego przez odcinek 6 km mający kolejno po sobie następujące, 2 km odcinki wzniesienia +4%o i spadku -4%o.
Przejazd odcinka ze stałą prędkością 120 km/h trwa 3 min i wymaga 34 kWh energii. Natomiast przejście na wybieg w odległości 1 km przed szczytem wzniesienia prowadzi do chwilowego zmniejszenia prędkości pociągu do 110 km/h. W tym przypadku czas jazdy wydłuża się tylko o 0,05 min (ok. 2,4 s) a zużycie energii maleje o 15 kWh.
PRZEJAZDY ENERGOCHŁONNE I ENERGOOSZCZĘDNE
Dla ugruntowania zasad stosowania energooszczędnej techniki prowadzenia pociągów przeanalizujmy zarejestrowane na taśmie szybkościomierza fragmenty przejazdów rzeczywistych tych samych pociągów osobowych na tych samych odcinkach prowadzonych w sposób tradycyjny i w sposób energooszczędny.
Fot. 21.
Rysunek 21 przedstawia przejazd pociągu ekspresowego nr 1701 "WARTA" (EP05 + 9 wagonów) na odcinku Błonie-Łowicz. Profil odcinka równinny, prędkość maksymalna: 130 km/h na odcinku do Sochaczewa, dalej zaś 100 km/h. Występuje tu sześć ograniczeń prędkości. Rozkładowy czas przejazdu odcinka 34,5 min.
Maszynista a) po przejeździe pierwszego ograniczenia do 100 km/h wykonał przerywany rozruch do 130 km/h, następnie jechał na jednej z pozycji bocznikowania z prędkością 120 km/h stosując krótki wybieg i hamowanie do drugiego ograniczenia 100 km/h. Ograniczenie to przejeżdżał zbyt długo. Następnie ponowny rozruch do 130 km/h, jazda ciągła z tą prędkością i hamowanie do ograniczenia 50 km/h. Kolejny rozruch do 100 km/h, jazda ze stałą prędkością, hamowanie. Zwróćmy uwagę, że z wyjątkiem dwóch krótkich wybiegów: na km 41 i 61 cały odcinek był przejechany forsownie. Efekt: skrócenie czasu jazdy - w stosunku do rozkładowego - 0,05 min i zużycie 834 kWh energii.
Natomiast maszynista b) stosował bardziej intensywne rozruchy, od R1 do R8, nie przedłużał nadmiernie przejazdu ograniczeń prędkości, każde hamowanie poprzedzał wybiegiem. W efekcie przejechał odcinek ściśle w czasie rozkładowym zużywając tylko 539 kWh energii czyli o blisko 300 kWh (o 36%) mniej niż maszynista a).
Fot. 22. Rysunek przedstawia przejazd tym samym pociągiem odcinka: Konin-Gutowo (o długości ok. 50 km) mającego profil zróżnicowany.W tym przypadku prędkość maksymalna odcinka wynosi 120 km/h i występują cztery ograniczenia prędkości. Rozkładowy czas przejazdu odcinka wynosi 30 min.
Maszynista a) stosował intensywne rozruchy i jazdę forsowną, z prędkością maksymalną, bez zwracania uwagi na profil odcinka. W końcowej części wykonał serię czterech krótkich rozruchów uzupełniających wybierając ich miejsca dość przypadkowo. W efekcie skrócił - w stosunku do rozkładowego czas jazdy o 5 min. zużywając 494 kWh energii.
Natomiast maszynista b) ruszając ze stacji Konin wykonał intensywny rozruch R1 do prędkości dopuszczalnej 120 km/h i od km 209 jechał wybiegiem dojeżdżając do pierwszego ograniczenia 80 km/h z krótkim hamowaniem. Następnie, umiejętnie wykorzystując profil linii stosował krótkie rozruchy R2 i R3 przy wyjazdach z kolejnych ograniczeń prędkości. Zwróćmy uwagę, że po minięciu wybiegiem ograniczenia 90 km/h na km 237 wykonał krótki rozruch uzupełniający R4 dopiero od km 239, wykorzystując 2,5 km spadek na trasie. Ostatni krótki rozruch uzupełniający, R5 został również wykonany na spadku. W efekcie, przejeżdżając odcinek w czasie o 2,5 min dłuższym niż w poprzednim przypadku (ale nadal o 2,5 min krótszym niż rozkładowy) zużył o ok. 140 kWh energii mniej niż w poprzednim przypadku.
Zastanówmy się, gdzie można byłoby zużyć istniejącą nadal rezerwę czasu jazdy 2,5 min.?
Należy sądzić, że rozruch R2 powinien być zakończony przy prędkości 110 km/h unikając krótkiego podhamowania pociągu przed ograniczeniem prędkości na km 225. Ponadto możliwe było skrócenie rozruchu R4 do 110 km/h lub - alternatywnie - rezygnacja z rozruchu R5. Tymi działaniami, zachowując rozkładowy czas jazdy można było zmniejszyć zużycie energii przez pociąg aż o około 50% w stosunku do przejazdu a).
Fot. 23.
I ostatni już przykład, tym razem jazdy pociągu pospiesznego nr 3108 "WISŁA" na odcinku Jędrzejów-Kielce. Profil odcinka jest tu silnie zmienny, rozkładowy czas przejazdu: 39 min, prędkość maksymalna odcinka: 90 km/h. Występują tu trzy ograniczenia prędkości.
Maszynista a) wykonał długi rozruch przy niewielkim (350 do 400 A) prądzie silników, przypuszczalnie zasugerowany faktem wykonywania rozruchu na spadku. Dalej jechał wybiegiem hamując na spadkach i utrzymując prędkość stałą bliską dopuszczalnej 90 km/h. Na wzniesieniu +7,1%o wykonał uzupełniający rozruch i nadal podhamowywał pociąg na spadku -7,6%o utrzymując prędkość 90 km/h. Dojazd do ograniczenia 30 km/h był poprzedzony krótkim (z 90 do 80 km/h) wybiegiem i długim hamowaniem a odcinek ograniczenia przejechany z prędkością tylko 20 km/h. Następnie wykonał kolejny, wolny i długi rozruch do prędkości 85 km/h i kilka krótkich rozruchów uzupełniających. Dojazdy do obu ograniczeń 60 km/h i stacji Kielce były poprzedzone krótkimi wybiegami i hamowaniem.
Przejazdy obu ograniczeń odbyły się z prędkością mniejszą od dopuszczalnej o 10 km/h. Rozkładowy czas jazdy został tu skrócony o 7 min. a zużycie energii wyniosło 1240 kWh.
Natomiast maszynista b) wykonał krótki intensywny rozruch początkowy R1 przy prądzie silników trakcyjnych: 500-550 A, następnie przejechał wybiegiem kolejne wzniesienia i spadki (podhamowując pociąg na spadku między km 229 i 224) aż do km 209, gdzie od prędkości 70 km/h rozpoczął hamowanie do ograniczenia 30 km/h. Potem intensywny rozruch R2 do prędkości tylko 75 km/h, dalej - wykorzystując spadek trasy - wybieg do prędkości 90 km/h, która na następnym wzniesieniu zmalała do 80 km/h. Krótki, uzupełniający rozruch R3 do 90 km/h i długi wybieg do ograniczenia 60 km/h bez jakiegokolwiek hamowania, wyjazdy z obu ograniczeń krótkimi intensywnymi rozruchami, zaś dojazdy do ostatniego ograniczenia i stacji Kielce były poprzedzone długimi wybiegami. W efekcie czas jazdy był tu dłuższy, niż w przypadku a) o 4 min. a zużycie energii mniejsze o 478 kWh (o blisko 40%).
Trzyminutową rezerwę czasu przejazdu można tu było wykorzystać na skrócenie rozruchów R2, R4 i R5 oraz wykonanie częściowego rozruchu uzupełniającego R3 nieco dalej, na profilu poziomym na km 199-197.
PODSUMOWANIE
Zasady energooszczędnego prowadzenia pociągów są proste i warte zapamiętania. Oto one:
- intensywny rozruch pociągu, przy największym możliwym natężeniu prądu silników trakcyjnych,
- możliwie najdłuższa jazda wybiegiem, zwłaszcza na spadkach profilu trasy oraz przed każdym hamowaniem,
- krótkie, intensywne hamowanie od możliwie najniższej prędkości.
- w przypadku zespołów trakcyjnych przy odległościach międzyprzystankowych ponad 5 km, zamiast uzupełniających rozruchów (tzw. jazda piłowana) - ciągła jazda na odpowiednio dobranej pozycji bocznikowej nastawnika,
- w ruchu dalekobieżnym na liniach równinnych - wykonywanie rozruchów uzupełniających na spadkach profilu trasy i wjazd na wzniesienie wybiegiem z prędkością maksymalną,
- na liniach o profilu zmiennym: wjazd na wzniesienie z prędkością maksymalną na ostatniej pozycji bocznikowania, stopniowa redukcja boczników przy podjeździe pociągu, wyłączenie prądu przed szczytem wzniesienia, przejazd przez szczyt i zjazd na spadku - wybiegiem.
Jak wykazały zrealizowane przez COBiRTK jazdy pomiarowe, zastosowanie energooszczędnej techniki prowadzenia pociągów pozwoliło - bez wydłużenia czasów jazdy - zmniejszyć zużycie energii trakcyjnej w:
- pociągach ekspresowych nr 1701/7102 na trasie Warszawa Centralna-Poznań Główny Osobowy: z 2.130 kWh na 1.600 kWh, tzn. o 25%
- w ciężkich pociągach towarowych (ET42 + 3400 t) na magistrali węglowej Tarnowskie Góry-Bydgoszcz-Gdańsk: z 10.500 kWh na 8.500 kWh, tzn. o ok. 20%.
WSKAZÓWSKI METODYCZNE DLA PROWADZĄCEGO ZAJĘCIA PRZY UŻYCIU ZESTAWU PRZEŹROCZY P.T. "ENERGOOSZCZĘDNE PROWADZENIE POCIĄGÓW".
Możliwe pytania i wątpliwości słuchaczy oraz ustosunkowanie się do nich wykładowcy :
1. Najczęściej, podczas prezentowania zasady jazdy energooszczędnej polegającej na intensywnym rozruchu, wątpliwości słuchaczy budzi fakt, że najmniejsze zużycie energii uzyskuje się podczas rozruchu realizowanego przy maksymalnym natężeniu prądu pobieranego przez silniki trakcyjne. Ponadto energia elektryczna może być określona wg wzoru: E = I^2 x Rt, a więc wzrost prądu prowadzi do wzrostu zużycia energii.
Odpowiedź:
1) Dla naszych potrzeb lepiej posługiwać się tu wzorem: E=UIt (przekształcenie wzoru poprzedniego korzystając z prawa Ohma: I =U/R. Jeśli porównujemy rozruchy realizowane w tych samych warunkach przy mniejszym i większym natężeniu prądu, to z założenia: "te same warunki" wynika, że w obu przypadkach napięcie sieci trakcyjnej U jest identyczne. W takim przypadku widać, że na wielkość zużytej energii mają wpływ: natężenie prądu I oraz czas rozruchu t.
Otóż, jeśli np. zwiększymy natężenie prądu o 10% to czas rozruchu skraca się o więcej niż 10%, np. o 15%, (patrz np. przeźrocze nr 6), a więc w efekcie iloczyn tych dwóch wielkości również maleje.
2) Rozruch przy maksymalnym natężeniu prądu silników trakcyjnych daje w efekcie zmniejszenie zużycia energii tylko, jeśli uzyskana tą drogą rezerwa czasu jest następnie wykorzystywana na jazdę wybiegiem (bezprądowo). Jest oczywiste, że jeśli w ślad za intensywnym rozruchem będzie szła jazda z poborem prądu, przy prędkości maksymalnej, to będzie to jazda forsowna, a więc dająca w efekcie maksymalne zużycie energii.
2. Autorzy zestawu spotkali się ze stwierdzeniem, że intensywny rozruch pogorszy komfort jazdy pasażerów (np. osoby stojące będą się przewracać).
Odpowiedź: Powszechnie w literaturze przyjmuje się, że w środkach transportu zbiorowego gdzie są również pasażerowie stojący, z uwagi na komfort jazdy, dopuszczalne przyspieszenie rozruchu i opóźnienie hamowania nie powinno przekraczać 1,5 m/s2. Wielkość ta wynika z ograniczenia parametrów trakcyjnych pojazdu przez zjawiska przyczepności *)
Otóż:
- w polskich tramwajach serii 13N, 105N itp. przyśpieszenie rozruchu wagonu próżnego na torze prostym poziomym wynosi 1,4 m/s2 zaś opóźnienie hamowania normalnego: 1,3 m/s2
- w elektrycznych zespołach trakcyjnych serii EW55 i EN57 (wagony próżne, tor prosty poziomy), przy pozycji "Naprzód II" wynosi ono 0,55 m/s2.w zespołach serii EW58 na trzeciej pozycji rozruchowej: 1,0 m/s2. W obu przypadkach opóźnienie hamowania wynosi ok. 0,7 m/s2.
- w krótkich, lekkich pociągach pasażerskich (np. 6 wagonów) prowadzonych lokomotywą serii EU07, EP05 lub EP08 maksymalne możliwe do uzyskania przyśpieszenie rozruchu nie przekracza 0,3 m/s2, zaś opóźnienie hamowania nagłego: max, 0,85 m/s2.
Nie ma więc obawy,że w dającej się przewidzieć przyszłości, przyspieszenia rozruchu i opóźnienia hamowania pociągów PKP zbliżą się do wartości krytycznych dla pasażera stojącego.
Bliższa temu jest z. pewnością komunikacja miejska niż kolej, i to nie tylko w Polsce.
*) patrz np.: St. Plewako: "podstawy trakcji elektrycznej". WKiŁ Warszawa, 1963, str. 121-123.
3. Warunkiem realizacji jazdy energooszczędnej jest wyposażenie elektrycznych pojazdów trakcyjnych w liczniki zużycia energii, zaś lokomotyw spalinowych w przepływomierze, w obu przypadkach - z powtarzaczami kabinowymi, aby maszynista od razu widział skutki swych decyzji. A tego brakuje. Liczników jest zbyt mało zaś przepływomierzy nie ma w ogóle... .
Odpowiedź: oczywiście. To byłoby rozwiązanie idealne i do tego PKP dąży.
Jeśli chodzi o liczniki zużycia energii, to do końca 1986 r. wyprodukowano w COBiRTK oraz w PPZ "PULSON" próbne partie liczników liczące po 20-50 szt, które przeszły pierwsze próby eksploatacyjne i zostały skierowane do wybranych lokomotywnowni PKP. Docelowo, produkcję seryjną liczników podejmą Kolejowe Zakłady Automatyki w Krakowie. W 1987 r. będzie tam wyprodukowana seria informacyjna licząca kilkanaście sztuk, która zostanie poddana wszechstronnym, ponad rocznym badaniom laboratoryjnym i eksploatacyjnym. Dopiero, jeśli wyniki tych badań będą pozytywne, rozpocznie się produkcja seryjna.
Jeśli chodzi o przepływomierze, to prace nad nimi trwają od kilku lat w Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomiarów w Warszawie. Zagadnienie jest bardzo trudne i - wg informacji COBiRTK - nikt tego jeszcze nie rozwiązał w sposób zadowalający. O skali trudności niech świadczą następujące, wymagające tu rozwiązania problemy techniczne:
- pomiar, z dokładnością do ok. 1,5%, przepływu oleju napędowego zmieniającego się w granicach od 5% (bieg jałowy silnika spalinowego) do 100% (pełna moc). Dotychczas zbudowane prototypy dawały - przy małych przepływach - błąd dochodzący do 30%.
- struga oleju napędowego w układzie paliwowym lokomotywy nie jest jednorodna. Występują w niej silne podłużne pulsacje ciśnienia, wskutek pracy pomp wtryskowych. Powoduje to zakłócenia pracy elementów obrotowych (np. turbinka) czujnika przepływomierza.
Niemniej prace trwają a opracowanie prawidłowo funkcjonującego prototypu jest planowane na koniec 1987 r.
4. Jak - wobec tego - przy braku liczników i przepływomierzy, kontrolować zużycie energii i paliwa przez poszczególnych maszynistów?
Odpowiedź:
- W trakcji spalinowej: np. sprawdzając zużycie oleju napędowego przy pomocy dostępnych na lokomotywie wskaźników ilości paliwa w zbiorniku (wskazówkowe, bagnetowe itp.).
- W obu trakcjach: ustalając na podstawie analizy taśmy z szybkościomierza jaką część trasy maszynista przejechał bezprądowo. Im część ta będzie większa, tym maszynista jest lepszy.
5. A co ja z tego będę miał?
Odpowiedź: Na razie satysfakcję, że podczas jazdy myślę, że w zawodzie jestem lepszy od swoich kolegów. Docelowo: premię pieniężną za zaoszczędzoną energię lub paliwo.
Docelowo, za kilka lat, na PKP zostaną wprowadzone, dla poszczególnych pociągów, normy zużycia energii (paliwa), z uwzględnieniem czynników, które na to zużycie wpływają (np. profil linii, liczenie planowych zatrzymań i zwolnień, masa brutto pociągu itp.) a nie są zależne od maszynisty. Jest to zagadnienie trudne, drażliwe (pieniądze) i obecnie są tu jeszcze zbierane doświadczenia. Nasuwa się tu szereg kwestii wymagających uregulowania, np: nieplanowe zatrzymanie lub zwolnienie biegu pociągu, niezawinione przez maszynistę a zwiększające zużycie energii przez pociąg. Skutkami tego nie można oczywiście obciążać maszynisty. Trzeba więc przewidzieć, do normy, odpowiednie współczynniki (dodatki) aby maszynista nie był tu poszkodowany. Z drugiej strony, za skutki zwiększonego zużycia trzeba obciążyć odp. służbę. Nie jest to więc problem prosty, stąd tak długi okres przeznaczony na jego rozwiązanie. Ale, czy się to nam podoba czy nie, energia będzie coraz droższa i coraz trudniej dostępna. Nie ma więc innej alternatywy jak przestawienie PKP na powszechne stosowanie energooszczędnej techniki prowadzenia pociągów. W tej sytuacji trzeba zerwać z dotychczasowym poglądem, że dobry maszynista to ten, który całą trasę przejeżdża z jednakową, stałą prędkością. Niech będzie odtąd, że dobry maszynista to ten, który:
- zna doskonale profil szlaku, usytuowanie miejsc ograniczenia prędkości oraz zna - w metrach - długość swojego pociągu,
- "czuje" swój pociąg podczas jazdy, jest w stanie przewidzieć jak pociąg zareaguje w określonych okolicznościach, wie jaką ma on bezwładność, jakie opory ruchu, jak reaguje na wiatr boczny i czołowy,
- ma świadomość czy opory ruchu są normalne czy też nadmiernie zwiększone (np. otwarte okna, drzwi, śnieg na torze, wiatr czołowy itp),
- umiejętnie wykorzystuje rezerwy czasu istniejące w rozkładzie jazdy, nie jedzie niepotrzebnie zbyt wcześnie (przed czasem "rozkładowym"), rezerwy te rozkłada z uwzględnieniem profilu i specyfiki trasy (np. na wzniesieniu świadomie jedzie wolniej, z opóźnieniem, aby przyśpieszyć na spadku nadrabiając to opóźnienie),
- myśli podczas jazdy.
Łódzkie Zakłady Wytwórcze Kopii Filmowych - Filmservice wykonują zestawy przeźroczy wraz z drukowanymi komentarzami. Opracowaliśmy system współpracy ze zleceniodawcami gwarantujący wykonanie zamówienia zgodnie z życzeniami zamawiającego. Korzystamy z usług wybitnych autorów, grafików i fotografików, a nasze zaplecze gwarantuje wysoki poziom techniczny.
Nasz adres:
Łódzkie Zakłady Wytwórcze Kopii Filmowych - Filmservice
90-950 Łódź
ul. Narutowicza 86/88
tel. c. 34 98 84 w 267. tlx 88 42 65
Z.G.W.N. Łódź, ul. Żwirki 2, zam.704/86n.510 B-6/2067
https://photos.app.goo.gl/SqoP2znCKy3KPWH6A
Tekst tu:
Centralny Ośrodek Badań i Rozwoju Techniki Kolejnictwa
Komentarz do zestawu przezroczy pt.
ENERGOOSZCZĘDNE PROWADZENIE POCIĄGÓW
Wykonanie: "Filmservice" Łódź 1987.
Scenariusz i komentarz: mgr inż. Wojciech Bogdański, mgr inż. Krzysztof Łopuch
Konsultacja: mgr inż. Grażyna Palamer
Opracowanie plastyczne: Andrzej Mikołajczyk
Redakcja: Andrzej Izbiński
Zestaw wykonano na zlecenie Centralnego Ośrodka Badań i Rozwoju Techniki Kolejnictwa w Warszawie.
ENERGOOSZCZĘDNE PROWADZENIE POCIĄGÓW
PRZEZNACZENIE ZESTAWU: Dla instruktorów maszynistów pojazdów trakcyjnych PKP, w celu szkolenia maszynistów w energooszczędnym prowadzeniu pociągów na kursach w ośrodkach szkoleniowych oraz na pouczeniach okresowych.
Uwaga: Przykłady podane na przeźroczach dotyczą pociągów trakcji elektrycznej. Wszystkie przykłady dotyczące techniki energooszczędnego prowadzenia pociągów są ważne również dla pozostałych rodzajów trakcji.
WSTĘP
Fot. 1.
W 1985 roku PKP zużyły na cele trakcyjne 4,77 mld kWh energii elektrycznej i 530 tys. t. oleju napędowego. Zapłacono za to ok. 34 mld. zł. Stosowanie energooszczędnej techniki jazdy pozwala na zmniejszenie zużycia energii co najmniej o ok. 15%, bez wydłużenia czasu jazdy.
Te 15% to:
- w trakcji elektrycznej: ok. 716 mln kWh
- w trakcji spalinowej: ok. 80 tys. t. oleju napędowego.
Są to ilości wystarczające aby:
- w ciągu roku mogło codziennie kursować 250 par pociągów ekspresowych na trasie 300 km
- 250 samochodów ciężarowych TIR o nośności po 20 t. mogło przejechać po 1 mln km. każdy.
Fot. 2.
Energia pobierana przez jadący pociąg jest częściowo zużywana na po trzeby własne pojazdu trakcyjnego i tracona na ciepło w opornikach rozruchowych. Pozostała część trafia do silników trakcyjnych, gdzie jest zamieniana na pracę mechaniczną. Podczas tej zmiany występują straty w silnikach (np. na ich nagrzewanie) i w przekładni głównej. Dopiero pozostała jej część napędza pojazd trakcyjny. Ta część zaś jest zużywana na pokonanie oporów ruchu pociągu oraz tracona podczas jego hamowania.
Na trzech kolejnych rysunkach przedstawiono bilanse energetyczne typowych pociągów PKP w typowych warunkach ich eksploatacji (profil linii, odległości między zatrzymaniami itp.). W przypadku pociągu podmiejskiego większość energii jest tracona w samym pojeździe (31,8%, w tym straty w opornikach rozruchowych: 20,3%) i podczas hamowania pociągu (45,9%).
Straty energii na pokonanie oporów ruchu są tu stosunkowo niewielkie.
Fot. 3.
Natomiast w przypadku pociągów dalekobieżnych z długimi odstępami międzyprzystankowymi, zasadnicza część energii jest zużywana na pokonanie oporów ruchu (61,6-73,7%), zwłaszcza zaś oporów jazdy (56,3- 69,6%).
Fot. 4.
Drugim istotnym elementem są w tym przypadku straty energii podczas hamowania (8,2%-18,8). Straty energii w opornikach rozruchowych są tu stosunkowo niewielkie (2,8%-4,4).
Fot. 5.
Na rysunku 5 pokazano kolejne fazy jazdy pociągu: rozruch, jazda ze stałą prędkością (tu: prędkością dopuszczalną), wybieg i hamowanie. W ruchu podmiejskim, przy krótkich odległościach międzyprzystankowych, faza druga zwykle nie jest stosowana.
POCIĄGI PODMIEJSKIE
Fot. 6.
Rysunek przedstawia przejazdy odcinka międzyprzystankowego tzw. krótkiego z taką samą prędkością techniczną przy stosowaniu większego (1) i mniejszego (2) przyspieszenia rozruchu oporowego. Prędkość techniczna obu przejazdów jest zachowana, ponieważ zacieniowane pola A i B są sobie równe. Przejazd przy większym przyspieszeniu rozruchowym jest realizowany przy ustawieniu rączki nastawnika kierunkowego w zespole trakcyjnym na pozycję II, zaś z mniejszym przyspieszeniem na pozycji I.
Wyraźnie widać, że przy przejeździe 1 czas t. poboru prądu przez silniki trakcyjne jest mniejszy. Również prędkość, przy której wyłączyć należy prąd silników, może być mniejsza aniżeli przy przejeździe 2, przy którym prąd wyłączono w momencie uzyskania prędkości dopuszczalnej.
Stąd wniosek, że stosowanie jazdy z większym przyspieszeniem rozruchu oporowego pozwala na krótszy czas jazdy pod prądem oraz na zaoszczędzenie energii elektrycznej od kilku do kilkunastu procent.
Fot. 7.
Rysunek przedstawia przejazd dla krótkiego odcinka międzyprzystankowego z tą samy prędkością techniczną, przy stosowaniu rozruchu bocznikowego (1) i jeździe na charakterystyce naturalnej (2) czyli bez stosowania stopni bocznikowania wzbudzenia. Widzimy, że stosowanie boczników (BI, BII, BIII) pozwoli na szybsze wyłączenie prądu silników trakcyjnych (t1 mniejsze od t2) przy czym może to nastąpić przy prędkości nieco mniejszej od prędkości dopuszczalnej. Dzięki temu przejazd 1 daje mniejsze o kilka procent zużycie energii elektrycznej.
Fot. 8.
Rysunek przedstawia przejazd odcinka międzyprzystankowego z tą samą prędkością techniczną, z większym (1) i mniejszym (2) opóźnieniem hamowania.
Stosując większe opóźnienie hamowania (silniejsze hamowanie) zmniejszamy czas jazdy pod prądem (t1 mniejsze od t2) i wyłączamy silniki trakcyjne nieco poniżej prędkości dopuszczalnej. Dzięki temu zmniejszamy zużycie energii elektrycznej w stosunku do przejazdu (2) o kilka procent.
Fot. 9.
Rysunek przedstawia prawidłowy (1) przejazd krótkiego odcinka międzyprzystankowego z tą samą prędkością techniczną i z tzw. przetrzymaniem rączki nastawnika jazdy na pozycji szeregowej (2).
Na rysunku widać, że zbyt długie przetrzymywanie rączki nastawnika jazdy na pozycji szeregowej powoduje zwiększenie czasu jazdy pod prądem (t2 większe od t1), skraca wybieg przez co powoduje zwiększenie zużycia energii elektrycznej.
Fot. 10.
Rysunek przedstawia przejazd odcinka międzyprzystankowego z tą samą prędkością techniczną prawidłowy (1) i z tzw. przyhamowaniem (2). Stosowanie przyhamowania zwiększa czas jazdy pod prądem (t2 większe od t1) wymusza wyłączenie prądu silników trakcyjnych przy prędkości większej (Vdop),
skraca wybieg, przez co zwiększa zużycie energii elektrycznej.
Fot. 11.
Rysunek przedstawia przejazd długiego odcinka międzyprzystankowego przy mniejszym (1) i większym (2) czasie przejazdu.
Przy równości zacieniowanych pól A i B, droga przejechana będzie ta sama. Przejazd 1 jest więc przejazdem forsownym (bez wybiegu) wykonanym w krótszym czasie - lecz z poborem prądu większym (t2 większe od t1). Niewielkie skrócenie czasu jazdy powoduje większe zużycie energii elektrycznej aniżeli w przejeździe (2) z zastosowaniem wybiegu. ~
Fot. 12.
Rysunek przedstawia przejazd długiego odcinka międzyprzystankowego z tą samą prędkością techniczną z doborem bocznika (1) i jazdą tzw. piłowaną (z dodatkowym rozruchem uzupełniającym - 2).
Wybierając odpowiedni bocznik, jazdę możemy kontynuować z prędkością ustaloną mniejszą od dopuszczonej (krzywa 1). Przejazd ten daje mniejsze zużycie energii elektrycznej od tzw. jazdy piłowanej (2) ponieważ opory ruchu rosną z kwadratem prędkości i zwiększają zużycie energii elektrycznej w stopniu większym aniżeli jazda na charakterystyce naturalnej przy mniejszej prędkości ustalonej.
Zwróćmy uwagę, że jazda piłowana zmusza maszynistę do doprowadzania pociągu (nawet kilka razy) do prędkości dopuszczalnej, a więc wyższej aniżeli osiągana na wybranym boczniku.
WNIOSKI:
1. Jak widać z przytoczonych przykładów, w ruchu podmiejskim decydujący wpływ na zużycie energii elektrycznej ma technika prowadzenia pociągu przez maszynistę. Przejazd pociągu może być wykonany różnymi sposobami dającymi mniejsze lub większe zużycie energii.
Prawidłowy sposób prowadzenia pociągu różni się nieco dla różnych odległości międzyprzystankowych. Upraszczając, odległości te możemy podzielić na krótkie (2-5 km) i długie (powyżej 5 km).
2. Przy krótkich odległościach międzyprzystankowych należy możliwie najszybciej osiągnąć prędkość zapewniając uzyskanie prędkości technicznej, a następnie tak długo wykorzystywać bieg pociągu z rozpędu (wybieg), aby stosując możliwie najwyższą siłę hamowania hamować pociąg z możliwie najmniejszej szybkości .
3. Przy dłuższych odległościach międzyprzystankowych tzn. z wykorzystaniem fazy 2 przejazdu (jazda z prędkością ustaloną), wytyczne dla rozruchu wybiegu i hamowania są takie same jak dla krótkich odległości międzyprzystankowych. Jednak jazdę należy kontynuować z prędkością ustaloną (przez dobór bocznika) zapewniającą uzyskanie wymaganej prędkości technicznej bez stosowania jazdy piłowanej.
JAZDA WYBIEGIEM
Rozpędzony pociąg posiada zakumulowaną w sobie dużą energię kinetyczną. Jazda forsowna, polegająca na bezpośrednim przejściu z rozruchu do hamowania, bez stosowania wybiegu, powoduje bezpowrotną stratę tej energii.
Fot. 13.
Na rys. 13 przedstawiono wykresy jazdy typowego dalekobieżnego pociągu pasażerskiego na odcinku prostym, poziomym o długości 10 km. Przejazd -a- to jazda forsowna. Warianty b1-d1 to przejazdy coraz dłuższej części trasy wybiegiem tak, aby czas kolejnego przejazdu był o 10% dłuższy. Porównawczo pokazano również przejazdy b2-d2 ze stałą prędkością i zachowaniem tych samych czasów jazdy co w przejazdach b1-d1.
Widać, że w każdym przypadku, przy tym samym czasie jazdy stosowanie wybiegu, w porównaniu z jazdą ze stałą prędkością, pozwala zaoszczędzić od kilku do kilkunastu procent energii.
Stąd wniosek, że we wszystkich przypadkach: czy to lokomotywa luzem czy też ciężki pociąg towarowy, stosowanie wybiegu jest energetycznie opłacalne. Zawsze zysk energii jest większy niż wydłużenie czasu jazdy.
Szczególnie ważnym elementem we właściwym wykorzystaniu energii kinetycznej jadącego pociągu jest stosowanie wybiegu przed hamowaniem. Odzyskuje się tu część energii bezpowrotnie traconej podczas hamowania.
Fot. 14.
Na rysunku przedstawiono zależność zmniejszenia zużycia energii trakcyjnej i wzrostu czasu jazdy ciężkiego pociągu towarowego, na odcinku prostym poziomym o długości 6 km, zależnie od prędkości początku hamowania.
Widać, że wybieg od 70 do 60 km/h daje wzrost czasu jazdy o 10% a zmniejszenie zużycia energii aż o 22%. Podobnie wybieg do prędkości 50 km/h wydłuża - w stosunku do jazdy forsownej - czas jazdy o 20% (tutaj: 1,2 min) a zmniejsza zużycie energii aż o 40% (110 kWh).
Wniosek: Każde hamowanie pełne, do zatrzymania, oraz częściowe - podczas dojazdu do miejscowego ograniczenia prędkości - powinno być poprzedzone wybiegiem.
Fot. 15.
Dobra znajomość przez maszynistę profilu linii kolejowej jest warunkiem możliwości stosowania energooszczędnego prowadzenia pociągów. Jak widać z rys. 15, dla zespołów trakcyjnych serii EN 57 spadek profilu wynoszący - 5%o pozwala na jazdę wybiegiem bez utraty prędkości. Natomiast na torze prostym poziomym (0%o), podczas wybiegu na dystansie 1200 m prędkość spadnie nam o ok. 10 km/h.
Im cięższy pociąg, tym większa jest jego energia kinetyczna, tym dłuższy odcinek może on przejechać wybiegiem bez nadmiernej utraty prędkości.
Fot. 16.
Pospieszny pociąg 11-wagonowy (rys. 16) utrzymuje stałą prędkość 70 km/h na spadku - 3,5%o zaś ciężki towarowy (rys. 17) - już na spadku 2,5 %o .
Fot. 17.
Stąd wniosek, że spadki na linii mające profil rzędu 3%o-5%o pozwalają na jazdę wybiegiem bez utraty prędkości. Przed dojazdem do takiego spadku należy więc rozwinąć możliwie największą prędkość.
WYKORZYSTANIE PROFILU LINII
Linie o zmiennym profilu, mające kolejno po sobie następujące wzniesienia i spadki pozwalają dobremu maszyniście na pełne wykazanie umiejętności energooszczędnego prowadzenia pociągu, na przejechanie trasy w czasie rozkładowym, z minimalnym zużyciem energii.
Technika jazdy energooszczędnej w takim terenie polega na wjeździe na wzniesienie z prędkością maksymalną, na ostatniej pozycji bocznikowania wzbudzenia silników. Gdy na podjeździe prędkość pociągu zaczyna maleć - stopniowo redukujemy pozycje bocznikowania aby zwiększyć siłę pociągową. Przed dojazdem do szczytu wzniesienia wyłączamy prąd przechodząc na wybieg. Początkowo prędkość zmaleje, ale na spadku ponownie wzrośnie. Miejsce wyłączenia poboru należy wybrać tak, aby pociąg wyjechał ze spadku z prędkością maksymalną.
Fot. 18.
Rysunek 18 przedstawia wpływ prędkości wjazdu ciężkiego pociągu towarowego z prostej poziomej na spadek - 10%o o długości 2,3 km na oszczędność energii i wzrost czasu jazdy. Zmniejszenie tej prędkości z 70 do 60 km/h pozwala zaoszczędzić 65 kWh wydłużając czas jazdy o 0,8 min. Natomiast jej zmniejszenie do 50 km/h oszczędza 175 kWh wydłużając czas jazdy o 1,75 min.
Wcześniej powiedziano, że podczas wyjazdu ze spadku pociąg powinien rozwinąć prędkość maksymalną. Jeśli na wzniesieniu przeszliśmy na wybieg zbyt wcześnie i wzrost prędkości na spadku jest zbyt wolny, należy zastosować krótki, intensywny uzupełniający rozruch. Uzyskana wtedy przez pociąg duża energia kinetyczna może być dalej efektywnie wykorzystana na pokonanie zwiększonych oporów ruchu, podczas dojazdu do następnego wzniesienia.
Fot. 19.
Rysunek 19 przedstawia wpływ prędkości wyjazdu ciężkiego pociągu towarowego ze spadku - 10%o na prostą poziomą o długości 2,5 km, na zużycie energii i czas jazdy pociągu. Widać, że wjazd na prostą z prędkością 70 km/h pozwala na przejazd prostego, poziomego odcinka 2,5 km w czasie 2,2 min. kosztem 132 kWh energii. Natomiast zmniejszenie tej prędkości np. do 50 km/h
zwiększa czas przejazdu odcinka 2,5 km o 0,33 min, ale zmniejsza zużycie energii aż o 81 kWh.
Fot. 20.
Rysunek 20 przedstawia porównawczo przejazd pociągu osobowego przez odcinek 6 km mający kolejno po sobie następujące, 2 km odcinki wzniesienia +4%o i spadku -4%o.
Przejazd odcinka ze stałą prędkością 120 km/h trwa 3 min i wymaga 34 kWh energii. Natomiast przejście na wybieg w odległości 1 km przed szczytem wzniesienia prowadzi do chwilowego zmniejszenia prędkości pociągu do 110 km/h. W tym przypadku czas jazdy wydłuża się tylko o 0,05 min (ok. 2,4 s) a zużycie energii maleje o 15 kWh.
PRZEJAZDY ENERGOCHŁONNE I ENERGOOSZCZĘDNE
Dla ugruntowania zasad stosowania energooszczędnej techniki prowadzenia pociągów przeanalizujmy zarejestrowane na taśmie szybkościomierza fragmenty przejazdów rzeczywistych tych samych pociągów osobowych na tych samych odcinkach prowadzonych w sposób tradycyjny i w sposób energooszczędny.
Fot. 21.
Rysunek 21 przedstawia przejazd pociągu ekspresowego nr 1701 "WARTA" (EP05 + 9 wagonów) na odcinku Błonie-Łowicz. Profil odcinka równinny, prędkość maksymalna: 130 km/h na odcinku do Sochaczewa, dalej zaś 100 km/h. Występuje tu sześć ograniczeń prędkości. Rozkładowy czas przejazdu odcinka 34,5 min.
Maszynista a) po przejeździe pierwszego ograniczenia do 100 km/h wykonał przerywany rozruch do 130 km/h, następnie jechał na jednej z pozycji bocznikowania z prędkością 120 km/h stosując krótki wybieg i hamowanie do drugiego ograniczenia 100 km/h. Ograniczenie to przejeżdżał zbyt długo. Następnie ponowny rozruch do 130 km/h, jazda ciągła z tą prędkością i hamowanie do ograniczenia 50 km/h. Kolejny rozruch do 100 km/h, jazda ze stałą prędkością, hamowanie. Zwróćmy uwagę, że z wyjątkiem dwóch krótkich wybiegów: na km 41 i 61 cały odcinek był przejechany forsownie. Efekt: skrócenie czasu jazdy - w stosunku do rozkładowego - 0,05 min i zużycie 834 kWh energii.
Natomiast maszynista b) stosował bardziej intensywne rozruchy, od R1 do R8, nie przedłużał nadmiernie przejazdu ograniczeń prędkości, każde hamowanie poprzedzał wybiegiem. W efekcie przejechał odcinek ściśle w czasie rozkładowym zużywając tylko 539 kWh energii czyli o blisko 300 kWh (o 36%) mniej niż maszynista a).
Fot. 22. Rysunek przedstawia przejazd tym samym pociągiem odcinka: Konin-Gutowo (o długości ok. 50 km) mającego profil zróżnicowany.W tym przypadku prędkość maksymalna odcinka wynosi 120 km/h i występują cztery ograniczenia prędkości. Rozkładowy czas przejazdu odcinka wynosi 30 min.
Maszynista a) stosował intensywne rozruchy i jazdę forsowną, z prędkością maksymalną, bez zwracania uwagi na profil odcinka. W końcowej części wykonał serię czterech krótkich rozruchów uzupełniających wybierając ich miejsca dość przypadkowo. W efekcie skrócił - w stosunku do rozkładowego czas jazdy o 5 min. zużywając 494 kWh energii.
Natomiast maszynista b) ruszając ze stacji Konin wykonał intensywny rozruch R1 do prędkości dopuszczalnej 120 km/h i od km 209 jechał wybiegiem dojeżdżając do pierwszego ograniczenia 80 km/h z krótkim hamowaniem. Następnie, umiejętnie wykorzystując profil linii stosował krótkie rozruchy R2 i R3 przy wyjazdach z kolejnych ograniczeń prędkości. Zwróćmy uwagę, że po minięciu wybiegiem ograniczenia 90 km/h na km 237 wykonał krótki rozruch uzupełniający R4 dopiero od km 239, wykorzystując 2,5 km spadek na trasie. Ostatni krótki rozruch uzupełniający, R5 został również wykonany na spadku. W efekcie, przejeżdżając odcinek w czasie o 2,5 min dłuższym niż w poprzednim przypadku (ale nadal o 2,5 min krótszym niż rozkładowy) zużył o ok. 140 kWh energii mniej niż w poprzednim przypadku.
Zastanówmy się, gdzie można byłoby zużyć istniejącą nadal rezerwę czasu jazdy 2,5 min.?
Należy sądzić, że rozruch R2 powinien być zakończony przy prędkości 110 km/h unikając krótkiego podhamowania pociągu przed ograniczeniem prędkości na km 225. Ponadto możliwe było skrócenie rozruchu R4 do 110 km/h lub - alternatywnie - rezygnacja z rozruchu R5. Tymi działaniami, zachowując rozkładowy czas jazdy można było zmniejszyć zużycie energii przez pociąg aż o około 50% w stosunku do przejazdu a).
Fot. 23.
I ostatni już przykład, tym razem jazdy pociągu pospiesznego nr 3108 "WISŁA" na odcinku Jędrzejów-Kielce. Profil odcinka jest tu silnie zmienny, rozkładowy czas przejazdu: 39 min, prędkość maksymalna odcinka: 90 km/h. Występują tu trzy ograniczenia prędkości.
Maszynista a) wykonał długi rozruch przy niewielkim (350 do 400 A) prądzie silników, przypuszczalnie zasugerowany faktem wykonywania rozruchu na spadku. Dalej jechał wybiegiem hamując na spadkach i utrzymując prędkość stałą bliską dopuszczalnej 90 km/h. Na wzniesieniu +7,1%o wykonał uzupełniający rozruch i nadal podhamowywał pociąg na spadku -7,6%o utrzymując prędkość 90 km/h. Dojazd do ograniczenia 30 km/h był poprzedzony krótkim (z 90 do 80 km/h) wybiegiem i długim hamowaniem a odcinek ograniczenia przejechany z prędkością tylko 20 km/h. Następnie wykonał kolejny, wolny i długi rozruch do prędkości 85 km/h i kilka krótkich rozruchów uzupełniających. Dojazdy do obu ograniczeń 60 km/h i stacji Kielce były poprzedzone krótkimi wybiegami i hamowaniem.
Przejazdy obu ograniczeń odbyły się z prędkością mniejszą od dopuszczalnej o 10 km/h. Rozkładowy czas jazdy został tu skrócony o 7 min. a zużycie energii wyniosło 1240 kWh.
Natomiast maszynista b) wykonał krótki intensywny rozruch początkowy R1 przy prądzie silników trakcyjnych: 500-550 A, następnie przejechał wybiegiem kolejne wzniesienia i spadki (podhamowując pociąg na spadku między km 229 i 224) aż do km 209, gdzie od prędkości 70 km/h rozpoczął hamowanie do ograniczenia 30 km/h. Potem intensywny rozruch R2 do prędkości tylko 75 km/h, dalej - wykorzystując spadek trasy - wybieg do prędkości 90 km/h, która na następnym wzniesieniu zmalała do 80 km/h. Krótki, uzupełniający rozruch R3 do 90 km/h i długi wybieg do ograniczenia 60 km/h bez jakiegokolwiek hamowania, wyjazdy z obu ograniczeń krótkimi intensywnymi rozruchami, zaś dojazdy do ostatniego ograniczenia i stacji Kielce były poprzedzone długimi wybiegami. W efekcie czas jazdy był tu dłuższy, niż w przypadku a) o 4 min. a zużycie energii mniejsze o 478 kWh (o blisko 40%).
Trzyminutową rezerwę czasu przejazdu można tu było wykorzystać na skrócenie rozruchów R2, R4 i R5 oraz wykonanie częściowego rozruchu uzupełniającego R3 nieco dalej, na profilu poziomym na km 199-197.
PODSUMOWANIE
Zasady energooszczędnego prowadzenia pociągów są proste i warte zapamiętania. Oto one:
- intensywny rozruch pociągu, przy największym możliwym natężeniu prądu silników trakcyjnych,
- możliwie najdłuższa jazda wybiegiem, zwłaszcza na spadkach profilu trasy oraz przed każdym hamowaniem,
- krótkie, intensywne hamowanie od możliwie najniższej prędkości.
- w przypadku zespołów trakcyjnych przy odległościach międzyprzystankowych ponad 5 km, zamiast uzupełniających rozruchów (tzw. jazda piłowana) - ciągła jazda na odpowiednio dobranej pozycji bocznikowej nastawnika,
- w ruchu dalekobieżnym na liniach równinnych - wykonywanie rozruchów uzupełniających na spadkach profilu trasy i wjazd na wzniesienie wybiegiem z prędkością maksymalną,
- na liniach o profilu zmiennym: wjazd na wzniesienie z prędkością maksymalną na ostatniej pozycji bocznikowania, stopniowa redukcja boczników przy podjeździe pociągu, wyłączenie prądu przed szczytem wzniesienia, przejazd przez szczyt i zjazd na spadku - wybiegiem.
Jak wykazały zrealizowane przez COBiRTK jazdy pomiarowe, zastosowanie energooszczędnej techniki prowadzenia pociągów pozwoliło - bez wydłużenia czasów jazdy - zmniejszyć zużycie energii trakcyjnej w:
- pociągach ekspresowych nr 1701/7102 na trasie Warszawa Centralna-Poznań Główny Osobowy: z 2.130 kWh na 1.600 kWh, tzn. o 25%
- w ciężkich pociągach towarowych (ET42 + 3400 t) na magistrali węglowej Tarnowskie Góry-Bydgoszcz-Gdańsk: z 10.500 kWh na 8.500 kWh, tzn. o ok. 20%.
WSKAZÓWSKI METODYCZNE DLA PROWADZĄCEGO ZAJĘCIA PRZY UŻYCIU ZESTAWU PRZEŹROCZY P.T. "ENERGOOSZCZĘDNE PROWADZENIE POCIĄGÓW".
Możliwe pytania i wątpliwości słuchaczy oraz ustosunkowanie się do nich wykładowcy :
1. Najczęściej, podczas prezentowania zasady jazdy energooszczędnej polegającej na intensywnym rozruchu, wątpliwości słuchaczy budzi fakt, że najmniejsze zużycie energii uzyskuje się podczas rozruchu realizowanego przy maksymalnym natężeniu prądu pobieranego przez silniki trakcyjne. Ponadto energia elektryczna może być określona wg wzoru: E = I^2 x Rt, a więc wzrost prądu prowadzi do wzrostu zużycia energii.
Odpowiedź:
1) Dla naszych potrzeb lepiej posługiwać się tu wzorem: E=UIt (przekształcenie wzoru poprzedniego korzystając z prawa Ohma: I =U/R. Jeśli porównujemy rozruchy realizowane w tych samych warunkach przy mniejszym i większym natężeniu prądu, to z założenia: "te same warunki" wynika, że w obu przypadkach napięcie sieci trakcyjnej U jest identyczne. W takim przypadku widać, że na wielkość zużytej energii mają wpływ: natężenie prądu I oraz czas rozruchu t.
Otóż, jeśli np. zwiększymy natężenie prądu o 10% to czas rozruchu skraca się o więcej niż 10%, np. o 15%, (patrz np. przeźrocze nr 6), a więc w efekcie iloczyn tych dwóch wielkości również maleje.
2) Rozruch przy maksymalnym natężeniu prądu silników trakcyjnych daje w efekcie zmniejszenie zużycia energii tylko, jeśli uzyskana tą drogą rezerwa czasu jest następnie wykorzystywana na jazdę wybiegiem (bezprądowo). Jest oczywiste, że jeśli w ślad za intensywnym rozruchem będzie szła jazda z poborem prądu, przy prędkości maksymalnej, to będzie to jazda forsowna, a więc dająca w efekcie maksymalne zużycie energii.
2. Autorzy zestawu spotkali się ze stwierdzeniem, że intensywny rozruch pogorszy komfort jazdy pasażerów (np. osoby stojące będą się przewracać).
Odpowiedź: Powszechnie w literaturze przyjmuje się, że w środkach transportu zbiorowego gdzie są również pasażerowie stojący, z uwagi na komfort jazdy, dopuszczalne przyspieszenie rozruchu i opóźnienie hamowania nie powinno przekraczać 1,5 m/s2. Wielkość ta wynika z ograniczenia parametrów trakcyjnych pojazdu przez zjawiska przyczepności *)
Otóż:
- w polskich tramwajach serii 13N, 105N itp. przyśpieszenie rozruchu wagonu próżnego na torze prostym poziomym wynosi 1,4 m/s2 zaś opóźnienie hamowania normalnego: 1,3 m/s2
- w elektrycznych zespołach trakcyjnych serii EW55 i EN57 (wagony próżne, tor prosty poziomy), przy pozycji "Naprzód II" wynosi ono 0,55 m/s2.w zespołach serii EW58 na trzeciej pozycji rozruchowej: 1,0 m/s2. W obu przypadkach opóźnienie hamowania wynosi ok. 0,7 m/s2.
- w krótkich, lekkich pociągach pasażerskich (np. 6 wagonów) prowadzonych lokomotywą serii EU07, EP05 lub EP08 maksymalne możliwe do uzyskania przyśpieszenie rozruchu nie przekracza 0,3 m/s2, zaś opóźnienie hamowania nagłego: max, 0,85 m/s2.
Nie ma więc obawy,że w dającej się przewidzieć przyszłości, przyspieszenia rozruchu i opóźnienia hamowania pociągów PKP zbliżą się do wartości krytycznych dla pasażera stojącego.
Bliższa temu jest z. pewnością komunikacja miejska niż kolej, i to nie tylko w Polsce.
*) patrz np.: St. Plewako: "podstawy trakcji elektrycznej". WKiŁ Warszawa, 1963, str. 121-123.
3. Warunkiem realizacji jazdy energooszczędnej jest wyposażenie elektrycznych pojazdów trakcyjnych w liczniki zużycia energii, zaś lokomotyw spalinowych w przepływomierze, w obu przypadkach - z powtarzaczami kabinowymi, aby maszynista od razu widział skutki swych decyzji. A tego brakuje. Liczników jest zbyt mało zaś przepływomierzy nie ma w ogóle... .
Odpowiedź: oczywiście. To byłoby rozwiązanie idealne i do tego PKP dąży.
Jeśli chodzi o liczniki zużycia energii, to do końca 1986 r. wyprodukowano w COBiRTK oraz w PPZ "PULSON" próbne partie liczników liczące po 20-50 szt, które przeszły pierwsze próby eksploatacyjne i zostały skierowane do wybranych lokomotywnowni PKP. Docelowo, produkcję seryjną liczników podejmą Kolejowe Zakłady Automatyki w Krakowie. W 1987 r. będzie tam wyprodukowana seria informacyjna licząca kilkanaście sztuk, która zostanie poddana wszechstronnym, ponad rocznym badaniom laboratoryjnym i eksploatacyjnym. Dopiero, jeśli wyniki tych badań będą pozytywne, rozpocznie się produkcja seryjna.
Jeśli chodzi o przepływomierze, to prace nad nimi trwają od kilku lat w Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomiarów w Warszawie. Zagadnienie jest bardzo trudne i - wg informacji COBiRTK - nikt tego jeszcze nie rozwiązał w sposób zadowalający. O skali trudności niech świadczą następujące, wymagające tu rozwiązania problemy techniczne:
- pomiar, z dokładnością do ok. 1,5%, przepływu oleju napędowego zmieniającego się w granicach od 5% (bieg jałowy silnika spalinowego) do 100% (pełna moc). Dotychczas zbudowane prototypy dawały - przy małych przepływach - błąd dochodzący do 30%.
- struga oleju napędowego w układzie paliwowym lokomotywy nie jest jednorodna. Występują w niej silne podłużne pulsacje ciśnienia, wskutek pracy pomp wtryskowych. Powoduje to zakłócenia pracy elementów obrotowych (np. turbinka) czujnika przepływomierza.
Niemniej prace trwają a opracowanie prawidłowo funkcjonującego prototypu jest planowane na koniec 1987 r.
4. Jak - wobec tego - przy braku liczników i przepływomierzy, kontrolować zużycie energii i paliwa przez poszczególnych maszynistów?
Odpowiedź:
- W trakcji spalinowej: np. sprawdzając zużycie oleju napędowego przy pomocy dostępnych na lokomotywie wskaźników ilości paliwa w zbiorniku (wskazówkowe, bagnetowe itp.).
- W obu trakcjach: ustalając na podstawie analizy taśmy z szybkościomierza jaką część trasy maszynista przejechał bezprądowo. Im część ta będzie większa, tym maszynista jest lepszy.
5. A co ja z tego będę miał?
Odpowiedź: Na razie satysfakcję, że podczas jazdy myślę, że w zawodzie jestem lepszy od swoich kolegów. Docelowo: premię pieniężną za zaoszczędzoną energię lub paliwo.
Docelowo, za kilka lat, na PKP zostaną wprowadzone, dla poszczególnych pociągów, normy zużycia energii (paliwa), z uwzględnieniem czynników, które na to zużycie wpływają (np. profil linii, liczenie planowych zatrzymań i zwolnień, masa brutto pociągu itp.) a nie są zależne od maszynisty. Jest to zagadnienie trudne, drażliwe (pieniądze) i obecnie są tu jeszcze zbierane doświadczenia. Nasuwa się tu szereg kwestii wymagających uregulowania, np: nieplanowe zatrzymanie lub zwolnienie biegu pociągu, niezawinione przez maszynistę a zwiększające zużycie energii przez pociąg. Skutkami tego nie można oczywiście obciążać maszynisty. Trzeba więc przewidzieć, do normy, odpowiednie współczynniki (dodatki) aby maszynista nie był tu poszkodowany. Z drugiej strony, za skutki zwiększonego zużycia trzeba obciążyć odp. służbę. Nie jest to więc problem prosty, stąd tak długi okres przeznaczony na jego rozwiązanie. Ale, czy się to nam podoba czy nie, energia będzie coraz droższa i coraz trudniej dostępna. Nie ma więc innej alternatywy jak przestawienie PKP na powszechne stosowanie energooszczędnej techniki prowadzenia pociągów. W tej sytuacji trzeba zerwać z dotychczasowym poglądem, że dobry maszynista to ten, który całą trasę przejeżdża z jednakową, stałą prędkością. Niech będzie odtąd, że dobry maszynista to ten, który:
- zna doskonale profil szlaku, usytuowanie miejsc ograniczenia prędkości oraz zna - w metrach - długość swojego pociągu,
- "czuje" swój pociąg podczas jazdy, jest w stanie przewidzieć jak pociąg zareaguje w określonych okolicznościach, wie jaką ma on bezwładność, jakie opory ruchu, jak reaguje na wiatr boczny i czołowy,
- ma świadomość czy opory ruchu są normalne czy też nadmiernie zwiększone (np. otwarte okna, drzwi, śnieg na torze, wiatr czołowy itp),
- umiejętnie wykorzystuje rezerwy czasu istniejące w rozkładzie jazdy, nie jedzie niepotrzebnie zbyt wcześnie (przed czasem "rozkładowym"), rezerwy te rozkłada z uwzględnieniem profilu i specyfiki trasy (np. na wzniesieniu świadomie jedzie wolniej, z opóźnieniem, aby przyśpieszyć na spadku nadrabiając to opóźnienie),
- myśli podczas jazdy.
Łódzkie Zakłady Wytwórcze Kopii Filmowych - Filmservice wykonują zestawy przeźroczy wraz z drukowanymi komentarzami. Opracowaliśmy system współpracy ze zleceniodawcami gwarantujący wykonanie zamówienia zgodnie z życzeniami zamawiającego. Korzystamy z usług wybitnych autorów, grafików i fotografików, a nasze zaplecze gwarantuje wysoki poziom techniczny.
Nasz adres:
Łódzkie Zakłady Wytwórcze Kopii Filmowych - Filmservice
90-950 Łódź
ul. Narutowicza 86/88
tel. c. 34 98 84 w 267. tlx 88 42 65
Z.G.W.N. Łódź, ul. Żwirki 2, zam.704/86n.510 B-6/2067
SW3
Jan 21, 2019, 2:04:58 PM1/21/19
to
No to kto wyliczy oszczędności z przejechania obok przystanku z
prędkością 20 km/h zamiast zatrzymania na nim (po wprowadzeniu
"przystanku na żądanie") i mniej forsownej (dzięki zyskowi czasowemu)
jeździe później? :)
> Z drugiej strony, za skutki zwiększonego zużycia trzeba obciążyć odp. służbę.
No proszę, nawet pod tym względem kolejnictwo różni się od drogownictwa.
Tam cel jest jakby odwrotny: liczniki przy światłach niechętnie
stosowane, obowiązkowe całkowite zatrzymanie na zielonej strzałce
niezależnie od okoliczności, im mniejszy i lżejszy tym większe
pierwszeństwo (samochód < rower < pieszy).
I nikomu nie przychodzi do głowy obciążanie odpowiedzialnych za przepisy
czy konkretne rozwiązania zmniejszające płynność ruchu.
--
SW3
----
Państwo to wielka fikcja, dzięki której każdy usiłuje żyć kosztem
innych. /Bastiat
prędkością 20 km/h zamiast zatrzymania na nim (po wprowadzeniu
"przystanku na żądanie") i mniej forsownej (dzięki zyskowi czasowemu)
jeździe później? :)
> Z drugiej strony, za skutki zwiększonego zużycia trzeba obciążyć odp. służbę.
Tam cel jest jakby odwrotny: liczniki przy światłach niechętnie
stosowane, obowiązkowe całkowite zatrzymanie na zielonej strzałce
niezależnie od okoliczności, im mniejszy i lżejszy tym większe
pierwszeństwo (samochód < rower < pieszy).
I nikomu nie przychodzi do głowy obciążanie odpowiedzialnych za przepisy
czy konkretne rozwiązania zmniejszające płynność ruchu.
--
SW3
----
Państwo to wielka fikcja, dzięki której każdy usiłuje żyć kosztem
innych. /Bastiat
zeus04
Jan 22, 2019, 2:16:58 AM1/22/19
to
W dniu poniedziałek, 21 stycznia 2019 20:04:58 UTC+1 użytkownik SW3 napisał:
>
> No proszę, nawet pod tym względem kolejnictwo różni się od drogownictwa.
> Tam cel jest jakby odwrotny: liczniki przy światłach niechętnie
> stosowane, obowiązkowe całkowite zatrzymanie na zielonej strzałce
> niezależnie od okoliczności, im mniejszy i lżejszy tym większe
> pierwszeństwo (samochód < rower < pieszy).
> I nikomu nie przychodzi do głowy obciążanie odpowiedzialnych za przepisy
> czy konkretne rozwiązania zmniejszające płynność ruchu.
>
Widocznie kierowcy są mniej solidarni i zjednoczeni od producentów paliw ;-)
>
> No proszę, nawet pod tym względem kolejnictwo różni się od drogownictwa.
> Tam cel jest jakby odwrotny: liczniki przy światłach niechętnie
> stosowane, obowiązkowe całkowite zatrzymanie na zielonej strzałce
> niezależnie od okoliczności, im mniejszy i lżejszy tym większe
> pierwszeństwo (samochód < rower < pieszy).
> I nikomu nie przychodzi do głowy obciążanie odpowiedzialnych za przepisy
> czy konkretne rozwiązania zmniejszające płynność ruchu.
>
Chociaż udało się przeforsować zmniejszenie vmax w terenie zabudowanym z 60 na 50 km/h ;-)
zeus04
Jan 22, 2019, 9:30:15 AM1/22/19
to
Do kilku kwestii nie mogłem się nie odnieść ;-)
"usmażę" silniki, albo przy większej górze i cięższym pociągu zadziałają mi zabezpieczenia nadmiarowe, ale silniki ciągną "mocno" i w tym sensie jest to prawda, że maszynista musi uciekać w dół i każdy stopień niżej przy tym samym prądzie ciągnie mocniej, ale każdy skok "bocznika" w dół to jest skok prądu w dół i czas na dostosowanie się prędkości do zwiększonych oporów ruchu i możliwości silników.
Ogólnie tematyka trudna i najczęściej maszynista na wyczucie musi podejmować różne decyzje np. czy lepiej będzie użyć bocznikowania na pierwszym układzie i pociągnąć pod 600 amperów, czy wcześniej (przy rozruchu) przejść na drugi układ i jechać dwa razy po 300 A. Amerykanie stosują odpowiednie algorytmy
i potrafią wyliczyć temperaturę poszczególnych części składowych silnika trakcyjnego (osobno: wirnik, komutator, stojan) bez użycia czujników temperatury, poza jednym, który mierzy temperaturę powietrza zewnętrznego. Mierząc: czas, prąd, napięcie (znając prąd i napięcie oraz stopień osłabienia pola magnetycznego stojana - komputer pokładowy np. zastosowany na znanej u nas 311D "Made by Newag & General Electric" wylicza z charakterystyki trakcyjnej konkretnego typu silnika - obroty każdego silnika z osobna), temperaturę powietrza chłodzącego, wydatek powietrza chłodzącego (tu znając obroty silnika diesla, które proporcjonalnie przekładają się na obroty sprzęgniętych z nim mechanicznie dmuchaw) - można to dość dokładnie obliczyć, ale wymaga to wielu prób i pomiarów na rzeczywistym obiekcie, a tego nasi i inni europejscy dostawcy systemów sterowania lokomotyw nie lubią (zazwyczaj
dostają zlecenie na opracowanie systemu sterowania na już, albo "na wczoraj" i po prostu nie ma na to czasu).
> Im cięższy pociąg, tym większa jest jego energia kinetyczna, tym dłuższy odcinek może on przejechać
> wybiegiem bez nadmiernej utraty prędkości.
To oczywiste że im cięższy pociąg tym energia kinetyczna wyższa, ale przewaga długiego i ładownego pociągu nad krótkim polega na mniejszych jednostkowych oporach toczenia. Przykładowo największe jednostkowe opory ma lokomotywa luzem, gdyż lokomotywy mają silniki trakcyjne, a te wytwarzają dodatkowe opory związane z ich łożyskami, przekładniami zębatymi, komutatorami, czy jak w przypadku wspomnianych EN57 wentylatorami chłodzenia które sa na wale wirnika. EN57 ma 1/3 osi napędnych więc gorzej wypadnie niż długi skład prowadzony np. EU07 (dodatkowo jednostkowe opory aerodynamiczne).
> Najczęściej, podczas prezentowania zasady jazdy energooszczędnej polegającej na intensywnym >
rozruchu, wątpliwości słuchaczy budzi fakt, że najmniejsze zużycie energii uzyskuje się podczas >
rozruchu realizowanego przy maksymalnym natężeniu prądu pobieranego przez silniki trakcyjne. Ponadto >
energia elektryczna może być określona wg wzoru: E = I^2 x Rt, a więc wzrost prądu prowadzi do >
wzrostu zużycia energii.
Wątpliwości są słuszne, gdyż straty w przewodnikach rosną do kwadratu wraz z prądem np. dwa razy większy prąd = cztery razy większe straty na nagrzewaniu uzwojeń silników trakcyjnych oraz w liniach przesyłowych, podstacjach itp. Te straty są kompensowane mniejszą stratą w rezystorze rozruchowym, gdyż wykonując mocniejszy rozruch, szybciej tzn. przy mniejszej prędkości pojazdu eliminuję go całkowicie z obwodu. Przykładowo Wykonując rozruch EU07 ze składem o masie 920 ton (łącznie z lokomotywą =1000 ton) przy prądzie 355 A i końcu rozruchu oporowego przy v=25km/h na oporach zamieniono by na ciepło minimum 6,698 kWh przy założeniu, że opory toczenia, aerodynamiczne i inne nie
istnieją oraz silniki mają 100% sprawności, czyli upraszczając znacznie model matematyczny. Wykonując to samo z większym prądem i kończąc rozruch oporowy dzięki temu przy v=23km/h w ogrzanie powietrza uleciałoby nam minimum 5,669 kWh, czyli ok. 15% mniej niż za pierwszym razem. Czy te 15% zrekompensowałoby nam większe straty na grzanie uzwojeń i przesyłowe? Nie liczyłem jeszcze. Silniki EE541 mają w optymalnych warunkach te ok. 93-94% sprawności, czyli przy 1,5 kV na zaciskach. Tu mielibyśmy 0,75 kV na zaciskach, czyli sprawność niższa. Zakładając 10% strat przy średnim prądzie ciągłym, czyli=355A, to na ogrzanie okolicy w samych tylko silnikach straciliśmy minimum 0,744 kWh i tj. OK w tym typie lokomotywy tzn. tu nie mogliśmy tego uniknąć. Patrząc na charakterystykę silnika EE541, to podając 750 V przy prędkości lokomotywy ok. 23 km/h prąd nam podskakuje do ok. 500 A, czyli ponad 40% względem 355 A, a więc straty w uzwojeniach silników wzrosną prawie dwukrotnie, czyli wzrosną o kolejne 0,732 kWh, a to tylko straty w silnikach, a gdzie reszta tzn. straty przesyłowe? Straty przesyłowe po stronie samej tylko sieci trakcyjnej czyli, od podstacji 3kV do pantografu też często sięgają 10%. Silnik trakcyjny przy prądzie ciągłym w lokomotywie jadącej 1 km/h ma sprawność na poziomie 75% tzn. na wale rozwija 39kW, a sprawność w okolicach 93-94% rozwija dopiero przy 50km/h.
> Gdy na podjeździe prędkość pociągu zaczyna maleć - stopniowo redukujemy pozycje bocznikowania aby
> zwiększyć siłę pociągową.
Rozumując ten fragment wprost można by pomyśleć, że redukcja boczników zwiększy nam siłę pociągową. Otóż zapewne jest to jakiś skrót myślowy autorów, bo odejmując stopni bocznikowania zmniejszam moment napędowy i moc lokomotywy. Gdy opory ruchu rosną a ja nie cofnę nastawnika bocznikowania, to albo
> zwiększyć siłę pociągową.
"usmażę" silniki, albo przy większej górze i cięższym pociągu zadziałają mi zabezpieczenia nadmiarowe, ale silniki ciągną "mocno" i w tym sensie jest to prawda, że maszynista musi uciekać w dół i każdy stopień niżej przy tym samym prądzie ciągnie mocniej, ale każdy skok "bocznika" w dół to jest skok prądu w dół i czas na dostosowanie się prędkości do zwiększonych oporów ruchu i możliwości silników.
Ogólnie tematyka trudna i najczęściej maszynista na wyczucie musi podejmować różne decyzje np. czy lepiej będzie użyć bocznikowania na pierwszym układzie i pociągnąć pod 600 amperów, czy wcześniej (przy rozruchu) przejść na drugi układ i jechać dwa razy po 300 A. Amerykanie stosują odpowiednie algorytmy
i potrafią wyliczyć temperaturę poszczególnych części składowych silnika trakcyjnego (osobno: wirnik, komutator, stojan) bez użycia czujników temperatury, poza jednym, który mierzy temperaturę powietrza zewnętrznego. Mierząc: czas, prąd, napięcie (znając prąd i napięcie oraz stopień osłabienia pola magnetycznego stojana - komputer pokładowy np. zastosowany na znanej u nas 311D "Made by Newag & General Electric" wylicza z charakterystyki trakcyjnej konkretnego typu silnika - obroty każdego silnika z osobna), temperaturę powietrza chłodzącego, wydatek powietrza chłodzącego (tu znając obroty silnika diesla, które proporcjonalnie przekładają się na obroty sprzęgniętych z nim mechanicznie dmuchaw) - można to dość dokładnie obliczyć, ale wymaga to wielu prób i pomiarów na rzeczywistym obiekcie, a tego nasi i inni europejscy dostawcy systemów sterowania lokomotyw nie lubią (zazwyczaj
dostają zlecenie na opracowanie systemu sterowania na już, albo "na wczoraj" i po prostu nie ma na to czasu).
> Im cięższy pociąg, tym większa jest jego energia kinetyczna, tym dłuższy odcinek może on przejechać
> wybiegiem bez nadmiernej utraty prędkości.
> Najczęściej, podczas prezentowania zasady jazdy energooszczędnej polegającej na intensywnym >
rozruchu, wątpliwości słuchaczy budzi fakt, że najmniejsze zużycie energii uzyskuje się podczas >
rozruchu realizowanego przy maksymalnym natężeniu prądu pobieranego przez silniki trakcyjne. Ponadto >
energia elektryczna może być określona wg wzoru: E = I^2 x Rt, a więc wzrost prądu prowadzi do >
wzrostu zużycia energii.
istnieją oraz silniki mają 100% sprawności, czyli upraszczając znacznie model matematyczny. Wykonując to samo z większym prądem i kończąc rozruch oporowy dzięki temu przy v=23km/h w ogrzanie powietrza uleciałoby nam minimum 5,669 kWh, czyli ok. 15% mniej niż za pierwszym razem. Czy te 15% zrekompensowałoby nam większe straty na grzanie uzwojeń i przesyłowe? Nie liczyłem jeszcze. Silniki EE541 mają w optymalnych warunkach te ok. 93-94% sprawności, czyli przy 1,5 kV na zaciskach. Tu mielibyśmy 0,75 kV na zaciskach, czyli sprawność niższa. Zakładając 10% strat przy średnim prądzie ciągłym, czyli=355A, to na ogrzanie okolicy w samych tylko silnikach straciliśmy minimum 0,744 kWh i tj. OK w tym typie lokomotywy tzn. tu nie mogliśmy tego uniknąć. Patrząc na charakterystykę silnika EE541, to podając 750 V przy prędkości lokomotywy ok. 23 km/h prąd nam podskakuje do ok. 500 A, czyli ponad 40% względem 355 A, a więc straty w uzwojeniach silników wzrosną prawie dwukrotnie, czyli wzrosną o kolejne 0,732 kWh, a to tylko straty w silnikach, a gdzie reszta tzn. straty przesyłowe? Straty przesyłowe po stronie samej tylko sieci trakcyjnej czyli, od podstacji 3kV do pantografu też często sięgają 10%. Silnik trakcyjny przy prądzie ciągłym w lokomotywie jadącej 1 km/h ma sprawność na poziomie 75% tzn. na wale rozwija 39kW, a sprawność w okolicach 93-94% rozwija dopiero przy 50km/h.
are...@wp.pl
Jan 23, 2019, 5:46:24 AM1/23/19
to
Piękny tekst. :-)
Od dawna było wiadomo, że żeby jechać ekonomiczniej trza po prostu mocniej dawać po garach. Czy to w elektrycznych, czy w spalinowych (a także w samochodach). Jednak zawsze pokutowało utarte "lekkie muskanie gazu". :-)
Może teraz coś się zmienia, ale i tak powoli. Nawet w metrze. Jak się jedzie 81 w Warszawie to się rozpędza jak żółw. A wystarczy pojechać do Moskwy i tam się nie przejmują "równowagą stojących pasażerów". :-)
Od dawna było wiadomo, że żeby jechać ekonomiczniej trza po prostu mocniej dawać po garach. Czy to w elektrycznych, czy w spalinowych (a także w samochodach). Jednak zawsze pokutowało utarte "lekkie muskanie gazu". :-)
Może teraz coś się zmienia, ale i tak powoli. Nawet w metrze. Jak się jedzie 81 w Warszawie to się rozpędza jak żółw. A wystarczy pojechać do Moskwy i tam się nie przejmują "równowagą stojących pasażerów". :-)
czajnik grupowy
Jan 23, 2019, 5:37:44 PM1/23/19
to
Dawno temu miałem okazję rozmawiać dłużej z maszynistą jeżdżącym długo na SP45/SU45/SU46. Przy jeździe pociągiem osobowym z Vmax 100 km/h i dość częstymi postojami mówił, że o wiele mniejsze zużycie paliwa jest przy rozruchu 1 pozycja i potem od razu na 10 by można było wejść na boczniki niż "cykanie" po ząbkach. Dodatkowo silnik wchodzi na obroty i jest obciążony przy optymalnych warunkach pracy.
W taborze elektrycznym dochodzą pewne subtelności jak wymieniał zeus04, ale najlepiej byłoby zamiast teorii mieć dane rzeczywiste, np. liczników energii na EZT, o ile takowe są. Składy towarowe ciężko porównać, bo opory toczenia mocno się zmieniają w zależności od składu i szlaku.
W taborze elektrycznym dochodzą pewne subtelności jak wymieniał zeus04, ale najlepiej byłoby zamiast teorii mieć dane rzeczywiste, np. liczników energii na EZT, o ile takowe są. Składy towarowe ciężko porównać, bo opory toczenia mocno się zmieniają w zależności od składu i szlaku.
Smok Eustachy
Jan 23, 2019, 5:49:42 PM1/23/19
to
W dniu 22.01.2019 o 15:30, zeus04 pisze:
/.../
nastawnikiem. Przypuszczam, że w czasach PRL marnotrawstwo prądu było
olbrzymie z powodu problemów z częściami np.
/.../
> istnieją oraz silniki mają 100% sprawności, czyli upraszczając znacznie model matematyczny. Wykonując to samo z większym prądem i kończąc rozruch oporowy dzięki temu przy v=23km/h w ogrzanie powietrza uleciałoby nam minimum 5,669 kWh, czyli ok. 15% mniej niż za pierwszym razem. Czy te 15% zrekompensowałoby nam większe straty na grzanie uzwojeń i przesyłowe? Nie liczyłem jeszcze. Silniki EE541 mają w optymalnych warunkach te ok. 93-94% sprawności, czyli przy 1,5 kV na zaciskach. Tu mielibyśmy 0,75 kV na zaciskach, czyli sprawność niższa. Zakładając 10% strat przy średnim prądzie ciągłym, czyli=355A, to na ogrzanie okolicy w samych tylko silnikach straciliśmy minimum 0,744 kWh i tj. OK w tym typie lokomotywy tzn. tu nie mogliśmy tego uniknąć. Patrząc na charakterystykę silnika EE541, to podając 750 V przy prędkości lokomotywy ok. 23 km/h prąd nam podskakuje do ok. 500 A, czyli ponad 40% względem 355 A, a więc straty w uzwojeniach silników wzrosną prawie dwukrotnie, czyli wzrosną o kolejne 0,732 kWh, a to tylko straty w silnikach, a gdzie reszta tzn. straty przesyłowe? Straty przesyłowe po stronie samej tylko sieci trakcyjnej czyli, od podstacji 3kV do pantografu też często sięgają 10%. Silnik trakcyjny przy prądzie ciągłym w lokomotywie jadącej 1 km/h ma sprawność na poziomie 75% tzn. na wale rozwija 39kW, a sprawność w okolicach 93-94% rozwija dopiero przy 50km/h.
>
A potem się okazuje że i tak styki się sypią i nie można kręcić
>
nastawnikiem. Przypuszczam, że w czasach PRL marnotrawstwo prądu było
olbrzymie z powodu problemów z częściami np.
0 new messages