◄ شبیه‌ سازی لوکوموتیو زیمنس در مسیر راه آهن تهران مشهد

عباس قربانعلی بیک:

سند فنی زیمنس (2009Technical description, )، نتایج شبیه سازی لوکوموتیو ER24PC با موتور: MTU16V4000R43L با توان 2400 کیلو وات (در شرایط UIC) در مسیر راه آهن تهران مشهد را با مشخصات و پارامترهای عملیاتی، چنین ارائه می دهد: 

مشخصات اصلی، خط: حداکثر سرعت مجاز 160 کیلومتر بر ساعت (کبس)، محدودیت سرعت در ایستگاه ها 80 کبس، حداقل شعاع قوس: 300 متر (با اصلاحاتی به 700 رسیده)، شیب طولی حداکثر 15 در هزار (اصلاح شده)، تغییرات ارتفاعی: بین 360- تا +480 متر از سطح مبنا (ایستگاه تهران)، حداکثر دوّر: 150 م م (محاسبه سرعت مجاز در قوس ها با فرمول DB AG).

آرایش (پیکربندی) قطار: ترکیب استاندارد: 11 واگن مسافری (هر کدام 46 تن) به همراه لوکوموتیوها (هر کدام 84 تن)، با تامین توان مصرفی ثابت تهویه و ... واگن ها (HEP): 450 کیلووات، باد مخالف ثابت: 18 کبس، چهار توقف مجموعا 30 دقیقه. سه سناریوی اصلی شبیه سازی: 1) عملکرد با دو لوکوموتیو (تهران-مشهد)، کل مسافت: 926 کیلومتر، زمان کل سفر: حدود 7 ساعت و 18 دقیقه (7.3 ساعت شامل 30 دقیقه توقف) سرعت متوسط: 127 کبس، مصرف سوخت: 3,785 لیتر برای هر لوکوموتیو، 2) عملکرد با دو لوکوموتیو (مشهد-تهران): کل مسافت 926 کیلومتر، زمان کل سفر: حدود 7 ساعت و 18 دقیقه (7.3 ساعت شامل 30 دقیقه توقف) سرعت متوسط: 127 کبس، مصرف سوخت: 3,749 لیتر برای هر لوکوموتیو، 3) عملکرد اضطراری با یک لوکوموتیو: در این سناریو، یک لوکوموتیو از کار افتاده (سرد) اما همچنان بخشی از قطار است و لوکوموتیو دیگر تمام بار و توان مصرفی 450 کیلوواتی را تأمین می کند. تهران-مشهد: افزایش زمان سفر به حدود 9 ساعت و 42 دقیقه (9.7 ساعت شامل 30 دقیقه توقف) سرعت متوسط: 95 کبس، افزایش مصرف سوخت: 5,477 لیتر برای لوکوموتیو فعال. مشهد-تهران: حدود 9 ساعت و 48 دقیقه (9.8 با 30 دقیقه توقف)، سرعت متوسط: 94.5 کبس، مصرف سوخت: 5,610 لیتر

شتاب گیری (با دو لوکوموتیو): آزمایش در فراز 10 درهزار، زمان رسیدن به سرعت 100 کبس 3 دقیقه و زمان رسیدن به سرعت 120 در 10 دقیقه و آزمایش در فراز صفر، زمان رسیدن به سرعت سرعت 100 در 1 دقیقه و سرعت 160 کبس 6 دقیقه.

نکات مهم: سند تأکید می کند که عملکرد واقعی ممکن است به دلایل زیر با نتایج شبیه سازی متفاوت باشد: شرایط آب و هوایی، کیفیت سوخت، عوامل محیطی، متغیرهای عملیاتی (کیفیت راهبری قطار، وزن، ابعاد و آیرودینامیک واگن ها). 

این شبیه سازی نشان می دهد که در شرایط عادی با دو لوکوموتیو، زمان سفر در هر دو جهت حدود 7 ساعت و 18 دقیقه است. اما در شرایط اضطراری با یک لوکوموتیو، زمان سفر حدود 2.5 ساعت افزایش می یابد و مصرف سوخت لوکوموتیو فعال حدود 45 تا 50% بیشتر می شود (بدون نتایج اختلال گراف) که اهمیت حفظ عملکرد دو لوکوموتیو برای خدمات بهینه را نشان می دهد.

این محاسبات با فرض قابلیت اعتماد بالا و توان 2400 کیلووات انجام شده و در شرایط کنونی که علاوه بر کاهش قابلیت اعتماد و افت آماده بکاری به کمتر از 50 درصد، توان لوکوموتیوها هم به شدت کاهش یافته زمان سیر هرسه سناریو افزایش خواهد یافت.

البته افزایش شعاع قوس از 300 به 700 متر شرایط را اندکی بهبود داده ضمن اینکه سرعت عبور از ایستگاه که 80 بود با استفاده از تراورس های سوزن بتنی به 100 بلکه بالاتر افزایش یافته که تاثیر زیادی بر کاهش زمان سیر قطارها خواهد داشت. 

نکته قابل توجه دیگر اینکه 11 واگن منظور شده با توجه به وزن از نوع اروپایی هستند در حالی که واگنهای جدید غالبا نوع چینی سنگین هستند که در مرحله تدوین مشخصات فاصله زیادی بین دو واگن ایجاد شده (بیش از 3 برابر فاصله واگن های اروپایی 50 سال پیش و بیش از 4 برابر توربوترن که متاسفانه این رویکردغلط در ترنست زیمنس و ریلباس روتم هم دیده شده).

نیمه دوم دهه هفتاد بررسی های عددی نشان داد با سرعت 160 کبس، توان مورد نیاز با فاصله نامناسب دو واگن و ...، حدود 1 مگا وات افزایش می یابد که این امر نه تنها مصرف سوخت و زمان سیر را میافزاید بلکه استهلاک، خرابی و هزینه بیشتر موتور را درپی دارد.

برای کاهش خرابی موتور لوکوموتیوهای دیزل و برای کاهش مصرف انرژی انواع برقی در آینده باید به عوامل افزایش مقاومت قطارها به ویژه خصوصیت آیرودینامیک و در کنار آن به تعداد و مشخصات ایستگاه ها ... هم پرداخت (تین 234095).