Obraz
Droga do optymalizacji paliwa w kolejach towarowych
Wykorzystywanie mocy rozwiązań cyfrowych
David Eldredge, Adam Franco, Joseph Nazareth, William Schoonmaker i Kiron Viegas
Wprowadzenie
Paliwo jest głównym czynnikiem w działalności kolejowej, obejmującym średnio 15-20% kosztów operacyjnych i 90% emisji gazów cieplarnianych. Tak więc, gdy linie kolejowe zużywają mniej paliwa, jest to korzystne dla kolei i środowiska: niższe koszty eksploatacji i zmniejszenie emisji dwutlenku węgla.
Obecnie kolej jest najbardziej energooszczędnym i opłacalnym sposobem przemieszczania ładunków. Wydajność rośnie w całej branży od dziesięcioleci. W 1980 roku amerykańskie pociągi klasy 1 przemieszczały średnio tonę towaru 235 mil na galon paliwa. Dziś odległość ta wzrosła ponad dwukrotnie do 489 mil na jednym galonie 1.
Więc, co będzie dalej? Jak koleje przenoszą optymalizację paliwa na wyższy poziom? Jak każdy pociąg może być najbardziej wydajny? Odpowiedź leży w czynnikach wpływających na wykorzystanie paliwa.
Wpływ na paliwo
Każda misja ma wiele zmiennych, które wpływają na zużycie paliwa:
- Klasa i krzywizna toru
- Odmiana kierowca-kierowca
- Ograniczenia prędkości i warunki sygnału
- Nadmierna moc
- Agresywne hamowanie
- Utrzymanie drogi
- Spotyka się i przechodzi
- Pogoda
A wszystko to dzieje się na tle stale zmieniającego się środowiska. Wyzwaniem w osiąganiu wyników zrównoważonego rozwoju na wyższym poziomie jest nie tylko zarządzanie zmiennymi wpływającymi na zużycie paliwa, ale także konsekwentne i na dużą skalę.
Obraz
Podejście trzystopniowe
Droga do optymalizacji paliwa i automatyzacji
Technologia cyfrowa umożliwia rozwiązywanie tych wyzwań i uwolnienie pełnego potencjału wydajnej i zrównoważonej kolei towarowej. Dzięki danym, fizyce, algorytmom i uczeniu maszynowym Wabtec może uczynić lokomotywy inteligentniejszymi, pociągi bardziej wydajnymi, a sieci bardziej płynnymi.
Aby pomóc kolejom w realizacji korzyści płynących z optymalizacji paliwa dzięki rozwiązaniom cyfrowym, firma Wabtec opracowała ramy umożliwiające stopniowe podejście z sekwencyjnymi krokami. Każda faza chronologicznie dostosowuje się do czynników wpływających na wykorzystanie paliwa z jasnymi celami taktycznymi. Kluczową zaletą jest to, że linie kolejowe mogą wskoczyć na każdym etapie i wprowadzać natychmiastowe stopniowe ulepszenia, minimalizując ryzyko i zapewniając zwrot z inwestycji. Ostatecznie linie kolejowe mogą wykorzystać te ramy do opracowania strategii osiągnięcia najwyższego poziomu optymalizacji paliwa i automatyzacji.
Popraw obsługę pociągów
Droga do optymalizacji paliwa zaczyna się tutaj:
1) Moc rozproszona
Aby zaspokoić zapotrzebowanie na dłuższe, cięższe pociągi - i zapewnić wydajną obsługę pociągów - zaawansowane rozproszone systemy zasilania umożliwiają zdalne sterowanie lokomotywami oddzielnie od lokomotywy wiodącej. Rozproszony system zasilania LOCOTROL® firmy Wabtec to sprawdzony system sterowania i komunikacji, który umożliwia skoordynowany rozkład mocy hamowania i trakcji między lokomotywami ołowianymi i zdalnymi — w celu zwiększenia efektywności paliwowej, zwiększenia wydajności transportu i obniżenia kosztów eksploatacji.
2) Tempomat
Zarządzanie energią tempomatu: Trip Optimizer™ to podstawa optymalizacji paliwa. Trip Optimizer pozwala kierowcom osiągnąć optymalne wykorzystanie paliwa poprzez automatyczne sterowanie prędkością lokomotywy w czasie rzeczywistym, zmniejszając zmienność kierowcy i zwiększając spójność. Trip Optimizer uwzględnia teren, układ pociągu, ograniczenia prędkości i warunki pracy, aby obliczyć optymalny profil prędkości. Automatycznie steruje przepustnicą lokomotywy i hamulcami dynamicznymi, aby zmniejszyć spalanie paliwa i zapewnić wydajną obsługę pociągu. Optymalizator podróży integruje się z Distributed Power, aby jeszcze bardziej poprawić obsługę pociągów w dłuższych, cięższych pociągach.
Inteligentna optymalizacja pociągów i sieci
Dodaje inteligencję i integrację w celu zwiększenia oszczędności paliwa:
1) Inteligentna moc na tonę (Smart HPT)
Nadmiar mocy skutkuje zmniejszeniem zużycia paliwa i zwiększoną emisją gazów cieplarnianych. Tradycyjnie proces określania mocy na tonę był procesem ręcznym, powodując duże zróżnicowanie zużycia paliwa w różnych pociągach. Ponadto nie było sposobu na kontrolowanie koni mechanicznych lub izolowanie silników, gdy pociąg miał więcej lokomotyw niż potrzebował na danym odcinku trasy. Trip Optimizer Smart HPT optymalizuje osiągi pociągu, automatycznie zmniejszając moc na tonę pociągu bez wpływu na prędkość, zwiększając przyrostowe oszczędności paliwa.
2) Integracja sieciowa
Skuteczne planowanie przepustek jest jednym ze sposobów zarządzania czasem luzu na linii, oszczędzania paliwa i poprawy przewidywalności pociągu. Wyzwaniem jest określenie profilu prędkości i planu spełnienia przejazdu, który optymalizuje osiągi i oszczędność paliwa w każdym pociągu w sieci jednocześnie. Połączenie Trip Optimizer z planerem ruchu pozwala na tempo, który redystrybuuje i optymalizuje czas spotkania na linii. Koleje, które kursują pociągi w całej sieci, osiągają przyrostowe oszczędności paliwa dzięki zmniejszeniu spalania paliwa na trasie.
Automatyzacja
Umożliwia dokładniejszą jazdę i zatrzymanie pociągu, co zapewnia większe oszczędności paliwa i lepsze przestrzeganie harmonogramu:
1) Automatyczna regulacja sygnałów PTC/ATP
Możliwość stworzenia planu podróży opartego na sygnałach PTC i aktualizacjach ograniczeń zapewnia dodatkowe oszczędności paliwa. Optymalizator podróży połączony z PTC/ATP zwiększy możliwości Auto Mile, umożliwiając większe oszczędności paliwa. Optymalizator podróży z interfejsem PTC automatycznie dostosowuje się do zmian sieci w czasie rzeczywistym na podstawie aktualizacji sygnału i ograniczeń prędkości. Regulując prędkość do limitów PTC/ATP, Trip Optimizer pozostaje włączony dłużej w trybie automatycznym, co powoduje większe oszczędności paliwa.
2) Automatyczna kontrola hamulca pneumatycznego
Zwiększenie obwiedni, podczas której działa Trip Optimizer, zwiększa oszczędność paliwa. Optymalizator podróży oszczędza więcej paliwa, gdy można go używać w trybie automatycznym przez większą część podróży. Celem Trip Optimizer Auto Air Brake Control jest zwiększenie liczby mil obsługiwanych w Auto o:
- Dodawanie startu i zatrzymania do koperty operacyjnej
- Zezwalanie Trip Optimizer na włączenie hamulców pneumatycznych w razie potrzeby do kontrolowania prędkości pociągu
- Zezwalanie Optymalizatorowi podróży pozostawanie w trybie automatycznym na sygnałach podejścia
3) 100% automatycznych mil
Wydłużenie obwiedni, podczas której działa Trip Optimizer, do 100% automatycznych mil zapewnia maksymalną oszczędność paliwa.
Obraz
Łącząc to wszystko razem
Path to Fuel Optimization and Automation firmy Wabtec pokazuje ramy pozwalające osiągnąć maksymalną oszczędność paliwa dzięki rozwiązaniom cyfrowym. Zbudowany w oparciu o modułową architekturę systemu pozwala na stopniową integrację ulepszonych rozwiązań sterowania i automatyzacji pociągów. Pozwala to klientom na stopniowe skalowanie oszczędności paliwa, aby jak najlepiej spełnić ich cele operacyjne i zrównoważone środowiskowe. (Rysunek 4)
Wniosek
Niezależnie od tego, czy dopiero zaczynasz, czy szukasz dodatkowej wydajności, Wabtec oferuje niezrównaną ofertę produktów cyfrowych, które zapewniają istotne efekty zużycia paliwa.
Obraz
Rysunek 4: Droga do optymalizacji paliwa i automatyzacji
O Autorach:
Obraz
Dave Eldredge jest liderem linii produktów w firmie Wabtec for Trip Optimizer. Odpowiada za rozwój i komercjalizację wiodących w branży rozwiązań do zarządzania energią. Dave ma ponad 17-letnie doświadczenie w elektronice cyfrowej.
Obraz
Adam Franco jest starszym menedżerem ds. produktów cyfrowych w firmie LOCOTROL, Distributed Power and Remote Control w firmie Wabtec. Obecnie koncentruje się na zapewnieniu wyższego poziomu wydajności operacyjnej i oszczędności paliwa poprzez zdalne sterowanie i sterowanie dronem.
Obraz
Joseph Nazareth jest li derem linii produktów LOCOTROL w firmie Wabtec. Joe jest pasjonatem opracowywania rozwiązań zdalnego sterowania, które poprawiają produktywność i wydajność operacji pociągów towarowych i ma w tym ponad 20-letnie doświadczenie.
Obraz
William Schoonmaker jest Product Manager w firmie Wabtec. William ma ponad 25-letnie doświadczenie w opracowywaniu i wdrażaniu produktów do kontroli pociągów towarowych, w tym ponad 10 lat pracy nad Trip Optimizer.
Obraz
Kiron Viegas jest Produc t Manager w firmie Wabtec. Kiron spędził ponad 25 lat na stanowiskach inżynierskich i zarządzania produktami w branży technologicznej i pasjonuje się rozwiązywaniem wyzwań związanych ze zrównoważonym rozwojem i automatyzacją w transporcie kolejowym towarowym.