スマート HPT: 燃料を節約し排出量を削減する素晴らしい方法

デヴィッド・エルドリッジ、ウィリアム・スクーンメーカー、カイロン・ベガス

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はじめに

燃料効率を高め、温室効果ガス排出量を削減するには、1トンあたりの馬力 (HPT) の管理が不可欠です。

その理由は次のとおりです。馬力の需要は、列車の構成、地形、その他の運行条件によって異なります。鉄道が列車を建造する場合、ルート上の最も急な勾配 (規制等級) を乗り越えるのに十分な機関車動力があることを確認する必要があります。しかし、一般的には、ルーリンググレードは旅行全体のほんの一部に過ぎません。そのため、最も危機的な状況のニーズを満たすために、旅程の残りの間に過剰な馬力が消費されることになります。そして、その過剰な馬力は、燃料消費量とそれに伴う排出量の増加につながります。

これを解決する鍵は、トン当たりの馬力を最適化することです。

トン当たりの馬力:入門編

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機関車の出力と列車の重量の比率は、1 トンあたりの馬力です。具体的には、列車内のすべての機関車の馬力を合計し、列車の重量（トン）で割って計算されます。

算出される HPT 比は重要です。というのも、この比率は、特定の列車にどれだけの電力が必要かを知るための指標だからです。たとえば、輸送する貨物の量によっては、ある列車には75台の車があり、別の列車には100台の車がある場合があります。そのため、HPT (トン当たりの馬力) を指標として使用すると、その路線を走るすべての列車の消費電力を標準化するのに役立ちます。そうすることで、旅行のどの区間でも使用される機関車の数が減ります。

では、鉄道はどのようにして特定のHPTまでたどり着くのでしょうか。

課題

トン当たりの馬力を管理するのは大変です。以下にその例を示します。

• たとえば、1 台あたり 4,000 馬力、トレーリングトン数が 8,000 トンの機関車が 2 台あるとしましょう。この例では、私の鉄道ルールは 0.5 HPT で走ることです。つまり、1 台の機関車を手動で隔離することになります。さて、これをもっと現実世界のようにしましょう。もう1台の車が現れます。これで私の列車は8,100トンになりました。運行ルールは 0.5 HPT で、スイッチは機関車の電源を入れるか切るかしかないので、その列車は 0.49 HPT から 1.0 HPT になります。そのため、全行程で 2 台の機関車を運転することになります。

これをさらに複雑にするのは、HPTを手動で制御するという難しい作業です。旅行の各セグメントでどれだけの電力が必要か、どれだけの電力が必要でないかを人間が把握することは困難です。列車の長さ、速度制限、地形、気象条件などを考慮すると、このプロセスには多くの手作業と精神的努力が必要です。さらに、ノッチを制限したり、特定の機関車を停止したりするなどの戦術では、乗組員のコンプライアンスが必要であり、乗組員はこれを忘れずに行う必要があります。そして、これらはすべて、絶えず変化する環境を背景にしたものです。その結果、列車は過負荷になり、効率が悪くなります。

では、鉄道はどのようにしてこれらの課題を解決し、トン当たりの馬力を最適化するというメリットを享受するのでしょうか。その答えは、スマート HPT による自動化です。

スマート HPT

スマートHPTは、特定のトン当たりの馬力目標に合わせて列車の性能を最適化します。

スマート HPT の基盤はトリップオプティマイザークルーズコントロールに基づいています。Trip Optimizerは列車の構成と重量に関するデータを持ち、線路の地形とトポロジーを把握しているため、スマートHPTはルート沿いのあらゆる地点で必要な馬力を正確に判断できます。その結果、鉄道は速度に影響を与えずに自動的に燃料を節約し、排出量を削減できます。

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スマート HPT は次の 3 つの機能で構成されています。

1. スマートプランナー:Trip Optimizerプランを鉄道が要求する列車と路線のHPT制限に一致するように変更することで、列車のHPTを制限することで、過剰な馬力を回避します。この強力な機能により、列車の位置に基づいてHPTが自動的に制限されます。列車が過負荷になるのを防ぎます。
2. 自動アイドル:過剰な馬力を検出し、列車の速度を調整せずに後続ユニットを自動的にアイドル状態にします。この機能は、機関車エンジンは高回転数で運転するほうが効率的であることを認識しているため、ノッチ 2 に 3 台の機関車を置くよりも、たとえばノッチ 5 に機関車を 1 台置く方が適切です。自動アイドル状態で Trip Optimizer のプラン速度が 1 台の機関車の動力だけで維持できることがわかると、後続のユニットはアイドル状態になり、先頭のユニットだけがオンラインになった状態で運転されます。
3. ネットワーク制御:内部制御により、先頭組織内の機関車を自動的に隔離します。隔離されたユニットは、各自の鉄道固有のルールに従って停止します。この機能により、誰かが戻ってスイッチを物理的に切り替えることなく、先頭ユニットが後続ユニットに隔離するように命令できます。これにより、隔離された機関車は自動エンジン始動停止（AESS）によって管理されるため、燃料のさらなる節約につながります。そのため、完全に停止することができ、まったく走らないことで燃料を節約できます。

さらに、スマートHPTは、機関車が計画速度で稼働していないかどうかを判断し、それに応じて自動調整し、電源を再投入して失速を防ぎ、スケジュールを維持します。

結論

スマートHPTは、列車の速度を落とすことなく、トン当たりの馬力を制御する上での当て推量や頭脳的な計画から解放されます。その結果、

• 燃料の節約と排出量の削減：5～ 10%（5% EPA認定）
• 列車のハンドリングの向上

 

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