Dr. ing. Viorel Lucaci - EXPERT Autoritatea de Siguranță Feroviară Română - AFER

1. STUDIU ASUPRA UTILIZĂRII EFICIENTE A VEHICULELOR FEROVIARE MOTOARE ÎN FUNCTIE DE CONSUMURILE ENERGETICE Dr. ing. Viorel Lucaci - EXPERT Autoritatea de Siguranță Feroviară Română - AFER

2. Cuprins • ITRODUCERE • Considerații generale privind sistemul de transport feroviar • CONSIDERENTE CU PRIVIRE LA CONSUMURILE ENERGETICE DIN SISTEMLUL DE TRANSPORT FEROVIAR • ASPECTE CU PRIVIRE LA CONSUMURILE ENERGETICE PE REŢEAUA CFR • Ponderea consumurilor energetice corespunzătoare diferitelor sisteme de tracţiune • Particularităţile sistemelor de tracţiune • Comparaţia unor tipuri de vehicule feroviare motoare utilizate în România • CONCLUZII 3. Menținerea în timp a valorii ecartamentului Problemele legate de valoarea ecartamentului în funcție de materialele utilizate la construcția cadrului șine - traverse Toleranțe la valoarea ecartamentului 4. Probleme de interacțiune a materialului rulant cu rețele de cale ferată cu caracteristici constructive diferite Înclinația șinelor căii de rulare Noțiuni tehnice de contact roată - șină în condițiile diferitelor valori de înclinare a șinei și a conicității profilului roții 5. Concluzii Elaborarea unui profil de roată unificat european

3. ITRODUCERE • Activitatea de transport în general şi cea feroviară în particular constituie o parte componentă a unui vast domeniu energofag. • Se desfășoară pe suprafeţe extinse, implicând utilizarea unor infrastructuri complexe, compuse din sisteme tehnice şi reţele variate. • Prezintă încă de la apariţie, o serie de particularităţi și multiple avantaje tehnice şi energetice în comparație cu domeniul rutier. • Oferta sistemului de transport feroviar, trebuie să îndeplinească exigenţele din ce în ce mai crescute, toate acestea au loc în contextul unei concurențe modale strânse.

5. CONSIDERENTE CU PRIVIRE LA CONSUMURILE ENERGETICE DIN SISTEMLUL DE TRANSPORT FEROVIAR • Caracteristicile constructive ale vehiculelor feroviare motoare influențează în mod direct comportarea energetică. • Cu privire la randament, tracţiunea electrică constituie cea mai eficientă soluţie. • Există reţele feroviare în cadrul cărora nu poate fi asigurată o disponibilitate ridicată a energiei electrice de-a lungul liniilor, ceea ce determină aplicarea altor sisteme de tracțiune (ex. SUA, Canada, Australia). • Caracteristicile tehnice de exploatare determină ponderea consumurilor energetice. • Teoriile de conducere optimală a trenului relevă faptul că acceleraţiile şi deceleraţiile mari reduc consumul energetic.

6. ASPECTE CU PRIVIRE LA CONSUMURILE ENERGETICE PE REŢEAUA CFR • Consumul de energie necesar procesului de remorcare a trenurilor reprezintă un element important al costului pentru economia unui operator feroviar. • Analiza şi studiul comportării materialului rulant motor, din punct de vedere al consumului energetic în scopul eficientizării, reprezintă o provocare semnificativă pentru specialiştii din domeniul proiectării și exploatării.

7. Ponderea consumurilor energetice corespunzătoare diferitelor sisteme de tracţiune • În vederea gestionării eficiente a consumurilor energetice, unităţile de bază întocmesc indicatori tehnico-economici. • consum lunar de energie electrică • consum specific de combustibil • sute tone brute (STB) • indicatorul tren kilometru - tr.km

8. Particularităţile sistemelor de tracţiune • Tracţiunea diesel. În domeniul tracţiunii diesel-electrice, randamentul energetic al unei LDE poate atinge valoarea de 65 - 67%. Administraţiile de cale ferată din America de Nord, au adoptat în proporţie de 70 - 80% remorcarea trenurilor cu locomotivele diesel-electrice. • Ca urmare a distantelor mari parcurse, o electrificare a acestor linii ar implica investiţii semnificative în infrastructura energetică.

9. Tracţiunea electrică - cea mai utilizată în Europa. • Prezintă avantaje incontestabile față de celelalte sisteme, cum ar fi: posibilitatea instalării unor puteri mari pe locomotive şi trenuri electrice, circulaţia cu viteze ridicate, impactul redus asupra mediului, fiabilitatea ridicată etc. • Tracţiunea cu abur –doar în cazul trenurilor turistice sau aniversare.

10. Studiul a fost axat asupra reţelei feroviare din România. • În vederea realizării unei comparaţii exacte între consumurile energetice pe o anumită distanţă dată, s-a luat în considerare că distanţa aproximativă dintre două puncte de oprire pentru trenurile regio este de aproximativ 3 - 4 Km. Valoarea constituie media distanţelor dintre două puncte de oprire (staţii, halte etc.) calculată pentru reţeaua de cale ferată CFR. • A fost studiat un tren de 10 vagoane remorcat de o locomotivă electrică de 5.100 kW, care a circulat pe relaţia Bucureşti - Suceava. • cel mai convenabil - vehiculul este solicitat într-o proporţie cât mai mare şi circulă la viteza sa maximă.

11. În ceea ce priveşte consumul de energie şi combustibil, o influență semnificativă o are tipul materialului rulant motor utilizat. • La remorcarea trenurilor de călători, o LE 060 EA înregistrează un consum lunar de energie cuprins între 70.000 şi 190.000 kWh (SNTFC ,,CFR Călători” SA, Depoul de Locomotive Bucureşti). • 2.000 şi 3.200 kWh pentru un tren. • Pentru trenurile regio, consumurile sunt mai mari. Această situaţie apare deoarece numărul mare de opriri necesită procese de frânare şi demarare frecvente.

12. LDE înregistrează consumuri cu valori cuprinse între 300 - 350 kg de combustibil, pentru un tren cu un parcurs de cca. 200 de km. • Valorile pot atinge și 400 kg pentru trenurile regio (distanţa Bucureşti Nord - Piteşti, operate de SNTFC ,,CFR Călători” SA, remorcate cu locomotive diesel-electrice seria DE 621 EGM din parcul Depoului de Locomotive Bucureşti Călători). • O LE consumă cu aproximativ 20 - 30% mai puţin, decât o LDE, raportat la o aceeaşi distanţă parcursă şi un acelaşi tren.

13. Utilizarea automotoarelor diesel sau ramelor electrice pentru trenurile regio - reduceri semnificative de consumuri. • În aceste cazuri vehiculele sunt utilizate în proporţie de aproape 100%, cu un randament maxim. • În cazul trenurilor de lung parcurs, cea mai eficientă soluție o constituie utilizarea locomotivelor cu puteri mari. Puterea poate fi folosita în scopul remorcării trenului cu viteze mari sau un număr mare de vagoane.

14. În vederea realizării figurilor următoare, au fost utilizate datele din exploatare ale unor trenuri regio operate de SNTFC ,,CFR Călători” SA din anul 2009 şi documentaţia tehnică pentru locomotivele DE 621 EGM, 060 EA şi automotoarele DESIRO. • Sunt prezentate estimativ consumurile energetice înregistrate corespunzătoare diferitelor sisteme de tracțiune.

17. Eficientizarea transportului feroviar de calatori din punct de vedere a consumurilor energetice - ramele şi trenurile electrice. • Locomotivele clasice - pentru trenurile de marfă. Aceasta este politica de dezvoltare a trenurilor de mare viteză (Japonia, Germania, Franţa, Spania etc.).

18. Comparaţia unor tipuri de vehicule feroviare motoare utilizate în România • S-au considerat secţiile de remorcare Bucureşti Nord - Ploieşti electrificată (magistrala 1000) şi Bucureşti Nord - Piteşti neelectrificată (magistrala 901). • Prezintă caracteristici de viteză şi trafic similare

19. S-au considerat secţiile de remorcare Bucureşti Nord - Ploieşti electrificată (magistrala 1000) şi Bucureşti Nord - Piteşti neelectrificată (magistrala 901). • Prezintă caracteristici de viteză şi trafic similare.

20. a rezultat următoarea ordine în funcție de consumul înregistrat: • Locomotivele diesel-electrice seria 060 DA – cca. 500 litri la sută de km (motoarele diesel cu care sunt echipate, aparţin generaţiei anilor ’50); • Locomotivele diesel-electrice de tipul 621 EGM, - consum cu 20 - 30% mai redus (Motoare diesel de concepţie modernă); • Locomotivele electrice seria 060 EA - un consum pentru un acelaşi tren şi o aceeaşi distanţă parcursă cu aproximativ 30% mai mic fata de cele diesel (randamentul LE este aproximativ 95%);

21. Consumul energetic - tren interregio de distanţa Bucureşti Nord - Suceava, (LE 060EA)

22. Consumul energetic – tren interregio de distanţa Suceava - Bucureşti Nord(LE 060EA)

23. Locomotivele electrice seria 040 EC (3400kW), - consum cu 25 - 30% mai mic faţă de modelele 060 EA; • Ramele electrice seria Z - consum cel mult 60% din consumul unei locomotive 040 EC şi aproximativ 35% din consumul unei locomotive 060 EA ; • Automotoarele diesel Desiro - cel mai mic consum raportat la capacitatea proprie de transport.

24. Consumul energetic – tren interregio de distanţa Tecuci - Bucureşti Nord (LE 040EC)

25. Considerentele prezentate anterior sunt redate integrat în figura următoare. • În partea superioară - graficul capacităţii de transport solicitate, exprimată sugestiv în număr de vagoane. • Pe verticală - graficele consumurilor energetice şi a gradului de solicitare a vehiculului, în valori procentuale.

27. Comparaţie între consumurile de energie în cazul diferitelor tipuri de material rulant, în funcţie de capacitatea ofertată şi domeniul de utilizare

28. CONCLUZII • Flexibilitate crescuta a capacităţii de transport în concordanţă cu cererea - trenuri formate din locomotive și vagoane; • Cerere redusă sau constantă - rame sau automotoare; • Capacitate între 2 şi 6 vagoane (până la 240 de călători) - automotoare sau rame electrice; • Capacitate între 3 - 6 vagoane (până la aproximativ 350 de călători) - rame electrice pe liniile electrificate, sau trenurile formate din locomotive cu puteri instalate reduse (de exemplu LE 040 EC); • Capacitate cuprinsă între 5 - 20 vagoane (între 300 şi 800 de călători) - locomotive electrice sau diesel-electrice în funcţie de caz;

29. VĂ MULŢUMESCPENTRU ATENȚIA ACORDATĂ Viorel LUCACI