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作者:大卫·埃尔德雷奇、亚当·佛朗哥、约瑟夫·拿撒勒、威廉·舒恩马克和凯伦·维加斯
燃料是铁路运营的主要因素,平均占运营开支的15-20%和温室气体排放的90%。因此,当铁路消耗更少的燃料时,对铁路和环境来说都是双赢的:降低运营成本和减少碳排放。
如今,铁路是最节能、最具成本效益的货运方式。几十年来,整个行业的效率一直在提高。1980年,美国1级列车平均每加仑燃料运送一吨货物235英里。如今,每加仑1的距离已经增加了一倍以上,达到489英里。
那么,下一步是什么?铁路如何将燃料优化提升到一个新的水平?怎么能让每列火车都达到最高效?答案在于影响燃料利用率的因素。
每个任务都有许多影响燃油效率的变量:
而所有这些都是在不断变化的环境的背景下发生的。实现更高水平的可持续发展成果所面临的挑战不仅在于管理影响燃料使用的变量,还在于持续和大规模地管理影响燃料使用的变量。
数字技术是解决这些挑战并释放高效和可持续货运铁路全部潜力的推动力。通过数据、物理、算法和机器学习,Wabtec 可以使机车变得更智能,列车更高效,网络更流畅。
为了帮助铁路通过数字化解决方案实现燃料优化的好处,Wabtec 开发了一个框架,该框架支持采用按顺序分阶段的方法。每个阶段都按时间顺序与影响燃料利用率的因素保持一致,并制定明确的战术目标。一个关键优势是,铁路可以随时介入,并立即推动渐进改进,从而最大限度地降低风险并确保投资回报。最终,铁路可以使用该框架来制定实现最高水平的燃料优化和自动化的策略。
为了满足对更长、更重的列车的需求,并提供高效的列车操控性,先进的分布式电力系统允许将机车与主机车分开进行远程控制。Wabtec 的 LOCOTROL® 分布式电力系统是一种成熟的控制和通信系统,可实现牵引机车和远程机车之间的协调制动和牵引功率分配,从而提高燃油效率、增加运输能力和降低运营成本。
巡航控制能量管理:行程优化器™ 是燃料优化的基础。Trip Optimizer 允许驾驶员通过实时自动控制机车速度、减少驾驶员变异性并提高一致性来实现最佳燃料利用率。Trip Optimizer 会考虑地形、列车构成、速度限制和运行条件来计算最佳速度分布。它可以自动控制机车油门和动态制动器,以减少燃油消耗并提供高效的列车操控性。Trip Optimizer 与分布式电源集成,可进一步增强更长、更重的列车的操控性。
过剩的马力会降低燃油效率并增加温室气体排放。传统上,确定每吨马力的过程是手动过程,这导致不同列车的燃油效率差异很大。此外,当列车的机车数量超过其给定路段所需数量时,就无法控制马力或隔离发动机。Trip Optimizer Smart HPT 通过在不影响速度的情况下自动降低每吨列车的马力,从而优化列车性能,从而逐步节省燃料。
有效的集合通行证计划是管理线路空闲时间、节省燃料和提高列车可预测性的方法之一。挑战在于确定速度分布并满足通行计划,该计划可同时优化网络中每列列列车的性能并节省燃料。将 Trip Optimizer 与运动计划器结合使用可实现 Pacing,从而重新分配和优化线路上的集合空闲时间。在网络上为列车配速的铁路通过减少途中的燃料消耗来逐步节省燃料。
能够根据 PTC 信号和限制更新创建行程计划,从而进一步节省燃料。与 PTC/ATP 接口的 Trip Optimizer 将增加自动里程的机会,从而节省更多的燃油。带有 PTC 接口的行程优化器会根据信号和速度限制更新自动适应实时网络变化。将速度调节到 PTC/ATP 限制,Trip Optimizer 在自动模式下的使用时间更长,从而节省更多的燃油。
扩大 Trip Optimizer 的运行周期,可以节省更多的燃油。当Trip Optimizer可以在自动模式下用于行程的大部分时间时,它可以节省更多的燃料。Trip Optimizer Auto Air Brake Control 的目标是通过以下方式增加 Auto 的行驶里程数:
将 Trip Optimizer 的运行期限扩展到 100% 的自动里程可以最大限度地提高燃油效率。
Wabtec 的燃料优化和自动化之路展示了通过数字化解决方案实现最大燃油效率的框架。它建立在模块化系统架构之上,允许分阶段集成增强型列车控制和自动化解决方案。这使客户能够逐步扩大燃料节省规模,以最好地实现其运营和可持续发展的环境目标。(图 4)
无论您是刚刚起步还是寻求更高的效率,Wabtec 都有无与伦比的数字产品组合,可提供重要的燃油效率结果。
图 4:燃料优化和自动化之路
作者简介:
戴夫·埃尔德雷奇是 Wabtec Trip Optimizer 产品线负责人。他负责行业领先的能源管理解决方案的开发和商业化。戴夫在数字电子领域拥有超过17年的经验。
亚当·佛朗哥是 Wabtec LOCOTROL、分布式电源和远程控制的高级数字产品经理。他目前专注于通过遥控和无人机控制提高运营效率和燃油效率。
约瑟夫·拿撒勒是 Wabte c 的 LOCOTROL 产品线负责人。Joe 热衷于开发远程控制解决方案,以提高货运列车运营的生产力和效率,并且在这方面拥有 20 多年的经验。
William Schoonmaker 是 Wabtec 的产品经理。William 在开发和实施货运列车控制产品方面拥有超过 25 年的经验,其中包括在 Trip Optimizer 上工作超过 10 年。
Kiron Viegas 是 Wabtec 的产品经理。Kiron在技术行业从事工程和产品管理工作超过25年,热衷于解决货运铁路运营中的可持续发展和自动化挑战。