Afbeelding
De weg naar brandstofoptimalisatie in het goederenspoor
De kracht van digitale oplossingen benutten
door David Eldredge, Adam Franco, Joseph Nazareth, William Schoonmaker en Kiron Viegas
Introductie
Brandstof is een belangrijke factor bij spoorwegactiviteiten en omvat gemiddeld 15-20% van de bedrijfskosten en 90% van de uitstoot van broeikasgassen. Dus als spoorwegen minder brandstof verbruiken, is dat een win-win voor de spoorwegen en het milieu: lagere bedrijfskosten en minder CO2-uitstoot.
Tegenwoordig is het spoor de meest energiezuinige en kosteneffectieve manier om goederen te vervoeren. De efficiëntie in de hele sector neemt al decennia lang toe. In 1980 verplaatsten Amerikaanse treinen van klasse 1 gemiddeld een ton vracht van 235 mijl per gallon brandstof. Tegenwoordig is die afstand meer dan verdubbeld tot 489 mijl op een enkele gallon 1.
Dus, wat is de volgende stap? Hoe tillen spoorwegen brandstofoptimalisatie naar een hoger niveau? Hoe kan elke trein de meest efficiënte zijn? Het antwoord ligt in de factoren die van invloed zijn op het brandstofverbruik.
Effecten op brandstof
Elke missie heeft een groot aantal variabelen die van invloed zijn op het brandstofverbruik:
- Helling en kromming van het spoor
- Variatie van bestuurder tot bestuurder
- Snelheidsbeperkingen en signaalomstandigheden
- Overmatige paardenkracht
- Agressief remmen
- Onderhoud van de weg
- Ontmoet en passeer
- Het weer
En dit alles tegen de achtergrond van een voortdurend veranderende omgeving. De uitdaging bij het behalen van duurzaamheidsresultaten op een hoger niveau ligt niet alleen in het beheren van de variabelen die van invloed zijn op het brandstofverbruik, maar ook om dit consistent en op grote schaal te doen.
Afbeelding
Een aanpak in drie stappen
De weg naar brandstofoptimalisatie en -automatisering
Digitale technologie maakt het mogelijk deze uitdagingen op te lossen en het volledige potentieel van efficiënt en duurzaam goederenvervoer te ontsluiten. Door middel van data, fysica, algoritmen en machine learning kan Wabtec locomotieven slimmer maken, treinen efficiënter en netwerken vloeiender maken.
Om spoorwegen te helpen de voordelen van brandstofoptimalisatie te benutten door middel van digitale oplossingen, heeft Wabtec een raamwerk ontwikkeld dat een gefaseerde aanpak met opeenvolgende stappen mogelijk maakt. Elke fase is chronologisch afgestemd op factoren die van invloed zijn op het brandstofverbruik met duidelijke tactische doelen. Een belangrijk voordeel is dat spoorwegen bij elke stap kunnen ingrijpen en onmiddellijke incrementele verbeteringen kunnen bewerkstelligen, waarbij risico's worden geminimaliseerd en het investeringsrendement wordt gegarandeerd. Uiteindelijk kunnen spoorwegen dit raamwerk gebruiken om een strategie uit te stippelen om de hoogste niveaus van brandstofoptimalisatie en -automatisering te bereiken.
Verbeter het rijgedrag van treinen
De weg naar brandstofoptimalisatie begint hier:
1) Gedistribueerde stroom
Om aan de vraag naar langere, zwaardere treinen te voldoen — en te zorgen voor een efficiënte treinafhandeling — maken geavanceerde gedistribueerde energiesystemen het mogelijk om locomotieven op afstand te bedienen die gescheiden zijn van de hoofdlocomotief. Het LOCOTROL® Distributed Power System van Wabtec is een beproefd besturings- en communicatiesysteem dat een gecoördineerde distributie van rem- en tractiekracht mogelijk maakt tussen leidende en afgelegen locomotieven — voor een betere brandstofefficiëntie, meer transportcapaciteit en lagere bedrijfskosten.
2) Snelheidsregeling
Cruise Control Energy Management: Trip Optimizer™ vormt de basis voor brandstofoptimalisatie. Met Trip Optimizer kunnen chauffeurs een optimaal brandstofverbruik bereiken door de snelheid van de locomotief automatisch in realtime te regelen, waardoor de variabiliteit van de bestuurder wordt verminderd en de consistentie wordt verhoogd. Trip Optimizer houdt rekening met het terrein, de samenstelling van de trein, snelheidsbeperkingen en bedrijfsomstandigheden om een optimaal snelheidsprofiel te berekenen. Het regelt automatisch het gaspedaal van de locomotief en de dynamische remmen om het brandstofverbruik te verminderen en een efficiënte treinafhandeling te garanderen. Trip Optimizer integreert met Distributed Power om de treinafhandeling op langere, zwaardere treinen verder te verbeteren.
Slimme trein- en netwerkoptimalisatie
Voegt intelligentie en integratie toe om incrementele brandstofbesparingen te realiseren:
1) Slimme paardenkracht per ton (slimme HPT)
Overtollig vermogen resulteert in een lager brandstofverbruik en een hogere uitstoot van broeikasgassen. Traditioneel was het proces om het vermogen per ton te bepalen een handmatig proces, wat resulteerde in een grote variatie in brandstofverbruik tussen verschillende treinen. Bovendien was er geen manier om het vermogen te beheersen of motoren te isoleren wanneer een trein meer locomotieven had dan nodig was voor een bepaald deel van het traject. Trip Optimizer Smart HPT optimaliseert de treinprestaties door automatisch het vermogen per ton van de trein te verminderen zonder dat dit ten koste gaat van de snelheid, wat leidt tot incrementele brandstofbesparingen.
2) Netwerkintegratie
Effectieve meet pass-planning is een van de manieren om de wachttijd op de lijn te beheren, brandstof te besparen en de voorspelbaarheid van de trein te verbeteren. De uitdaging is om het snelheidsprofiel te bepalen en te voldoen aan het Pass-plan, dat de prestaties en brandstofbesparingen voor elke trein in het netwerk tegelijkertijd optimaliseert. De combinatie van Trip Optimizer met Movement Planner maakt Pacing mogelijk, waarbij de meetslow-time op de lijn wordt herverdeeld en geoptimaliseerd. Spoorwegen die treinen over het hele netwerk laten rijden, zorgen voor incrementele brandstofbesparingen door minder brandstofverbruik onderweg.
Automatisering
Maakt nauwkeuriger rijden en stoppen van treinen mogelijk, wat leidt tot een hogere brandstofbesparing en een betere naleving van de dienstregeling:
1) Automatische aanpassing voor PTC/ATP-signalen
De mogelijkheid om een reisplan op te stellen op basis van PTC-signalen en restrictie-updates zorgt voor extra brandstofbesparingen. De combinatie van Trip Optimizer met PTC/ATP vergroot de mogelijkheden om automatisch kilometers te rijden, waardoor meer brandstof kan worden bespaard. Trip Optimizer met PTC-interface past zich automatisch aan realtime netwerkwijzigingen aan op basis van updates voor signaal- en snelheidsbeperkingen. Trip Optimizer reguleert de snelheid tot aan de PTC/ATP-limieten en blijft langer ingeschakeld in de automatische modus, wat resulteert in een hogere brandstofbesparing.
2) Automatische luchtremregeling
Het vergroten van het bereik waarin Trip Optimizer werkt, leidt tot meer brandstofbesparingen. Trip Optimizer bespaart meer brandstof wanneer deze gedurende een groter deel van de rit in de automatische modus kan worden gebruikt. Het doel van Trip Optimizer Auto Air Brake Control is om het aantal gereden kilometers in Auto te verhogen door:
- Starten en stoppen aan de operationele enveloppe toevoegen
- Trip Optimizer in staat stellen om zo nodig luchtremmen in te schakelen om de treinsnelheid te regelen
- Trip Optimizer in Auto laten staan bij naderingssignalen
3) 100% automatische mijlen
De uitbreiding van de actieradius van Trip Optimizer tot 100% van de Auto Miles zorgt voor maximale brandstofefficiëntie.
Afbeelding
Alles samenbrengen
Wabtec's Path to Fuel Optimization and Automation toont het raamwerk voor het realiseren van maximale brandstofefficiëntie door middel van digitale oplossingen. Het is gebaseerd op een modulaire systeemarchitectuur en maakt een gefaseerde integratie mogelijk van verbeterde treinbesturings- en automatiseringsoplossingen. Dit biedt klanten de mogelijkheid om de brandstofbesparingen stapsgewijs op te schalen om hun operationele en milieudoelstellingen op het gebied van duurzaamheid zo goed mogelijk te bereiken. (Figuur 4)
Conclusie
Of u nu net begint of op zoek bent naar extra efficiëntie, Wabtec heeft een ongeëvenaard portfolio van digitale producten die zorgen voor brandstofzuinige resultaten die er toe doen.
Afbeelding
Figuur 4: De weg naar brandstofoptimalisatie en -automatisering
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
Adam Franco is de Senior Digital Product Manager voor LOCOTROL, Distributed Power and Remote Control bij Wabtec. Hij richt zich momenteel op het leveren van een hoger niveau van operationele efficiëntie en brandstofefficiëntie door middel van afstandsbediening en drone-besturing.
Afbeelding
Joseph Nazareth is de productlijnleider van LOCOTROL bij Wabtec. Joe is gepassioneerd door het ontwikkelen van afstandsbedieningsoplossingen die de productiviteit en efficiëntie van goederentreinen verbeteren en heeft daar meer dan 20 jaar ervaring in.
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.