Smart HPT: een briljante manier om brandstof te besparen en emissies te verminderen

Door David Eldredge, William Schoonmaker en Kiron Vegas

Afbeelding

Introductie

Op weg naar hogere niveaus van brandstofefficiëntie en lagere broeikasgasemissies is beheersing van het vermogen per ton (HPT) essentieel

Dit is waarom: de vraag naar vermogen varieert op basis van de samenstelling van de trein, het terrein en andere bedrijfsomstandigheden. Wanneer spoorwegen treinen bouwen, moeten ze ervoor zorgen dat ze voldoende locomotiefvermogen hebben om over de steilste helling (heersende rang) op de route te komen. Wat echter meestal gebeurt, is dat het heersende cijfer slechts een klein deel van een hele reis is. Om aan de behoeften van de meest kritieke toestand te voldoen, wordt er dus tijdens de rest van de reis overtollig vermogen verbruikt. En dat overtollige vermogen resulteert in een hoger brandstofverbruik en de bijbehorende emissies.

De sleutel om dit op te lossen is het optimaliseren van het vermogen per ton.

Paardenkracht per ton: een inleiding

Afbeelding

De verhouding tussen het locomotiefvermogen en het gewicht van de trein is paardenkracht per ton. Het wordt met name berekend door het vermogen van alle locomotieven in de trein bij elkaar op te tellen en te delen door het gewicht (in tonnen) van de trein.

De resulterende HPT-ratio is belangrijk omdat het een maatstaf is die wordt gebruikt om aan te geven hoeveel vermogen nodig is voor een bepaalde trein. Afhankelijk van de hoeveelheid lading die erin wordt vervoerd, kan de ene trein bijvoorbeeld 75 auto's hebben en een andere trein 100 auto's. Het gebruik van HPT, of paardenkracht per ton, als maatstaf helpt dus om het vermogen dat wordt gebruikt voor alle treinen op die route te normaliseren. Hierdoor wordt het aantal locomotieven dat tijdens elk deel van de reis wordt gebruikt, verminderd.

Dus, hoe gaan spoorwegen om met een specifieke HPT?

Uitdagingen

Het managen van paardenkracht per ton is een uitdaging. Hier is een illustratie:

• Stel dat we de perfecte trein hebben: twee locomotieven met elk 4.000 pk en 8.000 sleepton. Voor dit voorbeeld is mijn spoorwegregel om op 0,5 HPT te rijden. Dat zou dus betekenen dat één locomotief handmatig moet worden geïsoleerd. Laten we dit nu meer op de echte wereld laten lijken: er verschijnt nog een auto. Dus nu weegt mijn trein 8.100 ton. Aangezien de bedieningsregel 0,5 HPT is en je enige schakelaar is om een locomotief aan of uit te zetten, gaat die trein van 0,49 HPT naar 1,0 HPT. Je moet dus uiteindelijk gedurende de hele reis twee locomotieven besturen.

Dit wordt nog verergerd door de moeilijke taak om HPT handmatig te besturen. Het is moeilijk voor mensen om erachter te komen hoeveel vermogen ze nodig hebben versus hoeveel ze niet nodig hebben voor elk deel van de reis. Het proces vergt veel handmatige en mentale inspanningen, van de treinlengte tot de snelheidsbeperkingen, het terrein en de weersomstandigheden. Bovendien vereisen tactieken zoals het beperken van de inkeping of het uitschakelen van bepaalde locomotieven dat de bemanning zich aan de regels houdt en dat de bemanning eraan moet denken dit te doen. En dit alles tegen de achtergrond van een voortdurend veranderende omgeving. Het resultaat: overvolle treinen en inefficiëntie.

Dus, hoe lossen spoorwegen deze uitdagingen op en profiteren ze van de voordelen van een geoptimaliseerd vermogen per ton? Het antwoord is automatisering via Smart HPT.

Slimme HPT

Smart HPT optimaliseert de treinprestaties voor een bepaald vermogen per ton.

De basis van Smart HPT is gebaseerd op Trip Optimizer cruise control. Omdat Trip Optimizer gegevens heeft over de samenstelling en gewichten van de trein en inzicht heeft in het terrein en de topologie van de baan, kan Smart HPT precies bepalen welk vermogen nodig is op elk punt op de route. Het resultaat: spoorwegen besparen brandstof en verminderen emissies zonder de snelheid te beïnvloeden — automatisch.

Afbeelding

Smart HPT bestaat uit drie functies:

1. Slimme planner: Voorkomt overmatige paardenkracht door de HPT van de trein te beperken door het Trip Optimizer-plan aan te passen aan de gevraagde HPT-limiet van de spoorweg voor de trein en de route. Deze krachtige mogelijkheid automatiseert het beperken van de HPT op basis van de locatie van de trein. Het voorkomt een overvolle trein.
2. Auto Idle: Identificeert te veel vermogen en laat sleepeenheden automatisch stationair draaien zonder de treinsnelheid aan te passen. Deze functie erkent dat locomotiefmotoren efficiënter zijn wanneer ze met een hoger toerental draaien, dus het is beter om één locomotief in, bijvoorbeeld notch 5, te hebben dan om drie locomotieven in notch 2 te hebben. Telkens wanneer de Trip Optimizer-plansnelheid kan worden gehandhaafd met slechts één locomotief, worden de sleepeenheden stationair uitgezet en met alleen de hoofdeenheid online gereden.
3. Netwerkbesturing: isoleert automatisch locomotieven aan de leiding met behulp van besturing binnen het netwerk. Geïsoleerde eenheden zullen dan hun spoorwegspecifieke regels voor stillegging volgen. Met deze functie kan de hoofdeenheid de volgeenheid opdracht geven om te isoleren, zonder dat iemand teruggaat en de schakelaars fysiek omdraait. Dat is een verdere brandstofbesparing, want dan wordt de geïsoleerde locomotief beheerd door Auto Engine Start Stop (AESS). Het kan dus volledig worden uitgeschakeld en bespaart brandstof door helemaal niet te werken.

Bovendien kan Smart HPT bepalen of een locomotief niet volgens de geplande snelheden rijdt en zichzelf daarop aanpassen, zodat de stroom weer wordt ingeschakeld om stilstand te vermijden en het schema wordt aangehouden.

Conclusie

Smart HPT neemt het giswerk en de mentale planning weg bij het beheersen van het aantal pk's per ton — zonder de trein te vertragen. Het resultaat:

• Brandstofbesparing en emissiereductie: 5-10% (5% EPA-gecertificeerd)
• Verbeterde treinafhandeling

Over de auteurs:

Afbeelding

Dave Eldredge is de productlijnleider bij Wabtec voor Trip Optimizer. Hij is verantwoordelijk voor de ontwikkeling en commercialisering van toonaangevende oplossingen voor energiebeheer. Dave heeft meer dan 17 jaar ervaring in digitale elektronica.

Afbeelding

William Schoonmaker is productmanager bij Wabtec. William heeft meer dan 25 jaar ervaring met het ontwikkelen en implementeren van producten voor de besturing van goederentreinen, waaronder meer dan 10 jaar ervaring met Trip Optimizer.

Afbeelding

Kiron Viegas is productmanager bij Wabtec. Kiron heeft meer dan 25 jaar ervaring in engineering- en productmanagementfuncties in de technologische industrie en heeft een passie voor het oplossen van uitdagingen op het gebied van duurzaamheid en automatisering in het goederenvervoer per spoor.