Operational regimes of motive power units and their hybrid propulsion

• Autorzy: Kalinčák D. , Mikolajčík M.

Warianty tytułu

SK

Prevádzkové režimy hnacích vozidiel a ich hybridné pohony

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the authors present some outcomes of research of operational regimes of rail motive power units and possibilities of hybrid drive utilization. The paper is focused on operational regimes of shunting locomotives and main line locomotives as well. The hybrid propulsion utilization is supposed mainly on shunting and industrial locomotives and diesel units for regional operation. Some results of simulation calculation of hybrid propulsion on the proposed of rebuilding main line locomotive Class 757 are shown. But there are some ways of the better using of ICE in the case of main line locomotives leading to fuel savings. There are mentioned some another methods and means contributing to better using of internal combustion engines at rail vehicles and to fuel savings and reduction of pollution emissions.

SK

Využitie inštalovaného výkonu spaľovacieho motora na hnacích koľajových vozidlách (najmä posunovacích rušňov a rušňov pre priemyslovú dopravu) je veľmi nízke. Priemerný výkon spaľovacieho motora v takýchto prevádzkových podmienkach je okolo 10 - 20 % jeho menovitého výkonu. Výsledkom je, že motor pracuje počas dlhej doby v režimoch, ktoré sú vzdialené od optimálneho režimu. To znamená, že merná spotreba je veľká. Niekoľko príkladov nameraných prevádzkových režimov rušňov v posunovacej službe a iných hnacích vozidiel sú uvedené v príspevku. Kinetická energia klasického motorového rušňa ako aj motorovej jednotky a vlaku je transformovaná do podoby tepelnej energie v procese brzdenia. Bežne nie je možné využiť túto kinetickú energiu. Aby sa dosiahla úspora paliva, kinetická energia by mala byť transformovaná do vhodnej formy a uložená pre ďalšie využitie, na čo je možné využiť komponenty hybridného pohonu. Zlepšenie môže byť dosiahnuté použitím nekonvenčného pohonu koľajového vozidla. Jedna z možných ciest je použitie hybridného pohonu. Hybridný pohon pozostáva zo spaľovacieho motora, generátora, trakčných motorov, zariadenia na akumuláciu energie a riadiaceho systému. V takomto prípade môže byť výkon SM podstatne menší ako pri klasickom pohone. Výber parametrov takéhoto trakčného pohonu musí byť podložený analýzou reálnych prevádzkových podmienok vozidla. Takéto parametre sú najmä: výkon SM, výkon trakčných motorov, kapacita a výkon zariadenia na akumuláciu energie (akumulátorov). V príspevku je stručne predstavený aj návrh aplikácie hybridného pohonu na traťovom rušni radu 757 a výsledky počítačovej simulácie tohto pohonu. Existujú aj iné spôsoby úspory paliva na koľajových vozidlách, napríklad lepším využitím tepla uvoľneného z paliva a odvádzaného napríklad výfukovými plynmi.

Słowa kluczowe

EN

railtrack; hybrid propulsion; locomotives

PL

trakcje kolejowe; napęd hybrydowy; lokomotywy

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "SPATIUM". sp. z o.o.
• Czasopismo: Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 17, nr 6
• Strony: 909--914
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Kalinčák D.

• Department of Transport and Handling Machines, Faculty of Mechanical Engineering, Univerzity of Žilina, Univerzitná 1, SK-010 26 ŽILINA, SLOVAKIA

autor

Mikolajčík M.

• Department of Transport and Handling Machines, Faculty of Mechanical Engineering, Univerzity of Žilina, Univerzitná 1, SK-010 26 ŽILINA, SLOVAKIA

Bibliografia

• 1. Barta D., Galliková J., Wheels vehicles - troleybuses and alter-native drives (in Slovak), Žilinská Univerzita v Žilline v EDIS, 2013. ISBN 978-80-554-0751-7.
• 2. Bartík, Ľ., Optimization of energy utilization of independent traction locomotive (in Slovak), Thesis. University of Žilina, 2013.
• 3. Kalinčák D., Bartík Ľ., The possibilities of fuel economy - The hybrid traction propulsion, Prace Naukowe - Transport, z. 98, 2013, Oficina wydawnicza Politechniki Warszawskiej. ISSN 1230-9265. Str. 225 -235, Warszawa, 2013.
• 4. Kalinčák D., Bartík Ľ., Grenčík J. Some ways of fuel consumption reduction of diesel railway vehicles, Autobusy - Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe, Nr. 3/2013, Instytut Naukowo-Wydawniczy „SPATIUM“ sp. z o.o., Radom, ISSN 1509-5878. pp. 1957 - 1966, Radom, 2013.
• 5. Kalinčák D., Mikolajčík M., Grenčík J. The possibilities of fuel economy in railways - The hybrid traction propulsion. Logistika Nr 4/2015, Instytut Logistyki i Maganizowania. ISSN 1231-5478. Pp. 3912 - 3921.
• 6. Kalinčák D., Palko P. Operational utilization of the internal combustion engines at the motive power units and unconventional traction drives (in Slovak). Proc. of 4th Int. Scientific Conference “Challenges in Transport and Communication”, Part III, University Pardubice 2006. ISBN 80-7194-880-2, pp. 1247 - 1252.
• 7. Mikolajčík M., Kalinčák D. New trends for decreasing fuel consumption of rail vehicle of independent traction (in Slovak). Proc. of 22nd int. conference „Current problems in rail vehicles - PRORAIL 2015”, vol. 2. VTS pri ŽU 2015. ISBN 978-80-89276-49-3. pp. 61 - 68.
• 8. Müller, J. Hybridní pohon a rozdělení provozních režimů posunovací lokomotivy. In: Železniční technika (13), 2/1983, pp. 55 - 56.
• 9. Pácha M., Štěpánek J. Energy Savings and Performance Optimizations of Hybrid Shunting Locomotives. Proc. of 2012 Elektro, University of Zilina, 2012. ISBN 978-1-4673-1178-6.
• 10. Pácha M., Štěpánek J. Novel design of a supercapacitor driven hybrid locomotive for heavy yard switching operations. MET´2013, XIth mięzynarodowa konferencja naukowa „Nowoczesna trakcja elektryczna“. Warszawa, 10 - 12 października 2013. Instytut Maszyn Elektrycznych PW, 2013. ISBN 978-83-908116-1, pp. 112 - 116.
• 11. Pácha M., Štěpánek J. Performance and fuel consumption optimization of hunting hybrid locomotives. Communication: scientific letters of the University of Žilina, vol 15, № 2A (2013). ISSN 1335-4205, pp. 107 - 112.
• 12. Palko, P. Hybrid drive systems in rail vehicles (in Slovak). Thesis. University of Žilina, 2008.
• 13. http://voith.com/en/products-services/power-transmission/waste-heat-recovery-10360.html.
• 14. http://www.bowmanpower.com.

Uwagi

EN

This article was supported by the Scientific Grant Agency of the Ministry of Education of the Slovak Republic and the Slovak Academy of Sciences in project no. VEGA 1/0927/15 “Research of the possibilities of using alternative fuels and hybrid propulsion in rail vehicles with the aim to reduce fuel consumption and production of air pollutants”.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.