◄ کدام لوکوموتیو کشش مداوم بیشتری دارد، 3 یا 4 هزار اسب؟
کشش لوکوموتیو برقی از دیزلی با پیشرانه یکسان (تراکشن، چسبندگی ...)، اندکی کمتر اما سرعت آن بسیار بیشتر خواهد بود.
عباس قربانعلی بیک:
پس از ورود لوکوموتیوهای U30C در سال 1371 و به کارگیری آنها با رویکرد حداکثر فشار کاری مجاز، مشکلات آنها در دوران گارانتی آشکار شد که با اثبات قصور شرکت GE ورود سری اول متوقف و مذاکرات برای مشخصات سری دوم آغاز گردید که منتج به ورود نوع C30-7 گردید، با همان موتور 12 سیلندر 3300 اسب ولی قابلیت کشش بار 2900 تن در فراز 10 در هزار.
با وجود یکسان بودن قدرت موتورها، سیستم کنترل لغزش و ضریب چسبندگی یکسان در این دو لوکوموتیو، داشتن تراکشن موتور و ژنراتور قویتر لوکوموتیو دوم در کنار بار محوری اندکی بیشتر (22 تن بجای 20 تن)، سبب این تفاوت 45 درصدی قابلیت کشش در آن هنگام شد که اکنون با کاهش دادن بار لوکوموتیوهای اولیه از 2000 به 1620 تن، برتری لوکوموتیو دوم به 79 درصد افزایش یافته و با وجود عمر نسبتا بالا، یکی از موفقترین لوکوموتیوهای راه آهن محسوب می گردد. (تین 233071)
در این یادداشت دو لوکوموتیو خریداری شده 3000 اسب از جنرال الکتریک که مشخصات اولیه آن توانایی کشش 1000 تن بار بوده مقایسه شد که سبب جدال فنی بین راه آهن و سازنده پس از بروز مشکلات نمونه اول گردید (تین 246781 و 248023).
تحلیل چالش ها زمینه اتخاذ راهبرد جدیدی در تدوین مشخصات لوکوموتیو جدید 4000 اسب گردید که در یاداشت تین 73351 مورخ 940821 بیان شده است: برای پرهیز از این ضعف متداول در اوایل دهه 70 رویکرد انتخابی مشابه لوکوموتیوهای داخلی آمریکا (Domestic) به جای انواع صادراتی اتخاذ شد که در این راستا لوکوموتیوهای جی ام SD70i و جی ای C40-8 با توان 4000 اسب بخار، بار محوری 25 تن و قواره (گاباری) بزرگ انتخاب و پیشنهادات فنی از شرکت های سازنده دریافت گردید.
لوکوموتیوهای پیشنهادی شرکت جنرال الکتریک از نوع C40-8 بود که تراکشن موتورهای آن با لوکوموتیوهای C30-7 یکسان بود ولی به دلیل پذیرش گاباری بزرگ برای مسیر هرمزگان، بار محوری 25 تن و ضریب چسبندگی 28 تا 30، مشخصات آن به جز بارمحوری کاملا مشابه انواع لوکوموتیو مورد استفاده در آمریکا بود و ریسک تکرار اشتباهات سال 71 را تقریبا به صفر می رساند.
در یادداشت 13 مرداد 1400 به شباهت ها و تفاوتهای لوکوموتیوهای 4 و 5 هزار اسب چینی با تجهیزات مشابه پیشرانش اشاره شده (تین 233821): پس از این تجربه موفق، دیدگاه هایی در مورد بهینه نبودن و عدم نیاز به موتور 5000 اسب (با موتور 16 سیلندر 3680 کیلووات) و ... مطرح و نهایتا یک نمونه لوکوموتیو 4000 اسب (با موتور 12 سیلندر 2760 کیلووات) برای آزمایش وارد گردید درصورتی که کشش هر دو لوکوموتیو تقریبا یکسان بوده و می توانستند 3000 تن را در فراز 10 درهزار بکشند اما سرعت اولی 30 و دومی 21 (زمان فراز 43% بیشتر)، درحالی که باربری لوکوموتیو 3000 اسب C30-7، 2900 تن در سرعت 20 است.
در جدول مقایسه ای خلاصه بر اساس صفحات 2 و 3 کتابچه بهره برداری لوکوموتیوهای GE سری Dash 8 با توان کششی 2300 تا 3900 اسب بخار، تاثیر توان موتور بر کشش مداوم لوکوموتیو در دو نوع 4 و 6 محوره که بر خلاف انتظار و باور برخی در همه موارد کاهش توان موتور سبب افزایش کشش شده قابل توجه است (چسبندگی نیز با کاهش سرعت افزایش مییابد).
توان لوکوموتیوهای چهار محوره 2300، 3150 و 3900 اسب و لوکوموتیوهای ۶ محوره 3150 و 3900 اسب (به ترتیب با کشش مداوم 108 و 107 هزارپاوند در سرعت های 8 و 11 مایل برساعت) و همه با ترکشن 752 که مبین افزایش کشش مداوم با کاهش توان بوده و بدلیل کاهش مقاومت قطار با کاهش سرعت، اثرات مطلوب آن تشدید میشود (کنار تاثیرمنفی بر ظرفیت).
یکی از پندهای اثر معکوس توان بر کشش در پروژه های جایگزینی موتور ضعیف تر در لوکوموتیوهایی مانند آلستوم است که نه تنها کشش را کاهش نمی دهد بلکه کشش مداوم و ضریب چسبندگی لوکوموتیو با تعویض موتور و کاهش ظاهری توان افزایش خواهند یافت، پند دوم در برقی سازی خطوط باری بوده و اثبات می نماید کشش لوکوموتیو برقی از دیزلی با پیشرانه یکسان (تراکشن، چسبندگی ...)، اندکی کمتر اما سرعت آن بسیاربیشتر خواهد بود، پندسوم در لوکوموتیوهای برقی دیزلی (تین 242643 و 256292) و پند چهارم برای انتخاب و خرید 550 دستگاه لوکوموتیو جدید باری در برنامه هفتم است (تین 267290). با وجود افزایش کشش مداوم و چسبندگی در اثر کاهش توان، نباید از تاثیر منفی توان بر ظرفیت بلاک بحرانی غفلت شود، که می شود. ( فایل مرتبط)
عوامل موثر بر کشش مداوم لوکوموتیو و بهینه‌سازی عملکرد
بر اساس داده‌های ارائه شده در گزارش، به نظر می‌رسد که رابطه مستقیمی بین توان موتور لوکوموتیو و کشش مداوم آن وجود ندارد. در برخی موارد، کاهش توان موتور منجر به افزایش کشش مداوم شده است. بطوريكه توان موتور تنها یکی از عوامل موثر بر کشش مداوم لوکوموتیو است و عوامل دیگری مانند طراحی سیستم انتقال قدرت، بار محوری، ضریب چسبندگی و سرعت حرکت نیز نقش مهمی ایفا می‌کنند. در این بخش، به بررسی دقیق‌تر این عوامل و ارائه راهکارهایی برای بهینه‌سازی عملکرد لوکوموتیو می‌پردازیم.
این نتیجه ممکن است در ابتدا متناقض به نظر برسد، اما با بررسی عوامل مختلفی مانند:
عوامل موثر بر کشش مداوم و راهکارهای بهبود:
• طراحی سیستم انتقال قدرت:
o انتخاب نوع تراکشن موتور: نوع تراکشن موتور (AC یا DC) و مشخصات آن مانند گشتاور شروع و سرعت نامی، به طور مستقیم بر کشش مداوم تاثیر می‌گذارد. موتورهای AC به دلیل کنترل دقیق‌تر گشتاور، عملکرد بهتری در شرایط مختلف دارند.
o بهینه‌سازی نسبت دنده: انتخاب نسبت دنده مناسب بین موتور و محور چرخ، به منظور دستیابی به بهترین ترکیب بین گشتاور و سرعت، بسیار مهم است.
o سیستم کنترل لغزش: یک سیستم کنترل لغزش کارآمد می‌تواند از لغزش چرخ‌ها جلوگیری کرده و کشش مداوم را افزایش دهد.
• بار محوری:
o افزایش بار محوری: افزایش بار محوری تا حد مجاز مجاز، می‌تواند به افزایش نیروی چسبندگی بین چرخ و ریل و در نتیجه افزایش کشش مداوم کمک کند.
o توزیع یکنواخت بار: توزیع یکنواخت بار بر روی محورهای مختلف، از ایجاد تنش‌های بیش از حد در محورها جلوگیری کرده و عمر مفید آنها را افزایش می‌دهد.
• ضریب چسبندگی:
o نوع ریل: جنس ریل، وضعیت سطح ریل و نوع اتصال ریل‌ها بر ضریب چسبندگی تاثیر می‌گذارد.
o شرایط آب و هوایی: بارندگی، برف، یخ‌زدگی و دمای محیط بر ضریب چسبندگی تاثیر می‌گذارد.
o نوع چرخ: جنس چرخ و پروفایل چرخ بر ضریب چسبندگی تاثیر می‌گذارد.
• سرعت حرکت:
o رابطه بین سرعت و کشش: به طور کلی، با افزایش سرعت، کشش مداوم کاهش مییابد.
o بهینه‌سازی پروفایل سرعت: طراحی پروفایل سرعت بهینه برای هر مسیر، می‌تواند به افزایش کارایی و کاهش مصرف سوخت کمک کند.
• وزن مرده لوکوموتیو:
o کاهش وزن مرده: کاهش وزن مرده لوکوموتیو، به افزایش نسبت توان به وزن و در نتیجه افزایش شتاب و کشش کمک می‌کند.
راهکارهای بهینه‌سازی عملکرد لوکوموتیو:
• بکارگیری سیستم‌های کنترل پیشرفته: استفاده از سیستم‌های کنترل پیشرفته مانند سیستم‌های کنترل کشش مبتنی بر مدل و سیستم‌های کنترل هوشمند، می‌تواند به بهبود عملکرد لوکوموتیو کمک کند.
• بهینه‌سازی مصرف سوخت: استفاده از سیستم‌های مدیریت مصرف سوخت، می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و هزینه‌های عملیاتی کمک کند.
• نگهداری و تعمیرات به موقع: انجام تعمیرات و نگهداری به موقع از لوکوموتیو، می‌تواند عمر مفید آن را افزایش داده و از خرابی‌های غیرمنتظره جلوگیری کند.
• آموزش نیروی انسانی: آموزش نیروی انسانی متخصص در زمینه تعمیر و نگهداری لوکوموتیو، می‌تواند به بهبود عملکرد لوکوموتیو کمک کند.
• توسعه تحقیقات و فناوری: سرمایه‌گذاری در تحقیقات و توسعه فناوری‌های جدید در حوزه ریلی، می‌تواند به بهبود عملکرد لوکوموتیو و توسعه نسل جدیدی از لوکوموتیو‌ها کمک کند.
آینده صنعت ریلی:
آینده صنعت ریلی با تحولات بزرگی همراه خواهد بود. برخی از مهم‌ترین این تحولات عبارتند از:
• الکتریکی شدن خطوط ریلی: الکتریکی شدن خطوط ریلی می‌تواند به کاهش آلودگی هوا و بهبود کارایی سیستم حمل و نقل کمک کند.
• خودکارسازی سیستم‌های کنترل: استفاده از سیستم‌های کنترل خودکار، می‌تواند به افزایش ایمنی و بهره‌وری سیستم حمل و نقل کمک کند.
• توسعه حمل و نقل ترکیبی: توسعه حمل و نقل ترکیبی (ترکیب حمل و نقل ریلی با سایر مدهای حمل و نقل) می‌تواند به افزایش انعطاف‌پذیری و کاهش هزینه‌های حمل و نقل کمک کند.
• استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر: استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای تامین انرژی لوکوموتیو‌ها، می‌تواند به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک کند.
نتیجه‌گیری:
کشش مداوم لوکوموتیو یک پارامتر بسیار مهم در طراحی و بهره‌برداری از سیستم‌های ریلی است. با در نظر گرفتن عوامل موثر بر کشش مداوم و استفاده از راهکارهای بهینه‌سازی، می‌توان به افزایش کارایی و بهره‌وری سیستم حمل و نقل ریلی کمک کرد.