The possibilities of fuel economy in railways – The hybrid traction propulsion

• Autorzy: Kalinčák D. , Mikolajćík M. , Grenčík J.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The utilization of installed power of internal combustion engines (ICE) especially in shunting locomotives and locomotives for industrial transport is very low. The result is that most of the time internal combustion engine works in regimes that are far from optimum mode. Some examples of measured operational regimes of locomotives in shunting operation are given in the paper. Kinetic energy of a classic diesel locomotive is transformed into thermal energy during braking process. Classic diesel locomotives cannot utilize this kinetic energy in a reasonable way. The braking energy should be transformed into a suitable form and stored for following use. The improvement can be achieved by using the unconventional traction drive of rail vehicles. One of the possible ways is using the hybrid traction drive. The hybrid drive includes the ICE and the energy storage device. In this case the installed output of ICE can be substantially lower than in the classic traction. The parameters of such traction drive must be based on analysis of real operational regimes of vehicles. There are other ways how to save fuel at railway vehicles, e.g. by better utilization of heat released from the fuel, rational control of auxiliaries or using of solar energy.

PL

Wykorzystanie mocy zainstalowanej silników wewnętrznego spalania, zwłaszcza w lokomotywach manewrowych i lokomotywach przemysłowych, jest bardzo niskie. W związku z tym przez większość czasu silnik pracuje w reżimie eksploatacyjnym dalekim od optymalnego. Przykłady zmierzonych reżimów eksploatacyjnych lokomotyw w trybie manewrowych przedstawiono w pracy. Podczas procesu hamowania energia kinetyczna klasycznej lokomotywy, napędzanej silnikiem wysokoprężnym, jest przekształcana w energię cieplną. Klasyczne lokomotywy spalinowe nie są zdolne do wykorzystania tej energii kinetycznej w sposób użyteczny. Energia hamowania powinna być, w związku z tym, przekształcona do odpowiedniej postaci i zmagazynowana w celu późniejszego wykorzystania. Opisywane ulepszenie może zostać osiągnięte poprzez zastosowanie niekonwencjonalnego napędu trakcyjnego. Jedną z możliwości jest zastosowanie hybrydowego układu napędowego. Napęd hybrydowy zawiera silnik spalinowy i zasobnik energii. W tym przypadku moc zainstalowana silnika spalinowego może być istotnie niższa niż w przypadku klasycznego napędu trakcyjnego. Parametry takiego napędu trakcyjnego muszą być wyznaczone w oparciu o analizę rzeczywistych reżimów pracy pojazdów. Istnieją inne sposoby uzyskiwania oszczędności paliwa zużywanego przez pojazdy szynowe, poprzez wykorzystanie ciepła generowanego w wyniku spalania paliwa, racjonalne sterowanie napędami pomocniczymi lub poprzez wykorzystanie energii słonecznej.

Słowa kluczowe

EN

traction vehicles; shunting locomotives; hybrid drives; fuel savings; energy consumption reduction; braking energy recovery

PL

pojazdy trakcyjne; lokomotywy manewrowe; napędy hybrydowe; oszczędność paliwa; ograniczenie zużycia energii; odzyskiwanie energii hamowania

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 4
• Strony: 3912--3921, CD2
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kalinčák D.

• Univerzity of Žilina, Faculty of Mechanical Engineering, Univerzitná 1, SK-010 26 Žilina, Slovakia

autor

Mikolajćík M.

• Univerzity of Žilina, Faculty of Mechanical Engineering, Univerzitná 1, SK-010 26 Žilina, Slovakia

autor

Grenčík J.

• Univerzity of Žilina, Faculty of Mechanical Engineering, Univerzitná 1, SK-010 26 Žilina, Slovakia

Bibliografia

• 1. Barta D., Kendra M., Carbon dioxide emissions in transport of Slovak Republic. In Proc. of RAILCON ´08, XVIII scientific – expert conference on railways, Niš, pp. 61 - 64. Mašinski fakultet Niš, 2008. ISBN 987-86-80587-78-3.
• 2. Kalinčák D., Bartík Ľ., The possibilities of fuel economy - the hybrid traction propulsion. In Prace Naukowe – Transport, z. 98, 2013, Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2013, ISSN 1230-9265, pp. 225-235.
• 3. Kalinčák D., Bartík Ľ., Grenčík J., The hybrid traction – the way of fuel utilization improvement. In Proc. of RAILCON ´12, XV scientific – expert conference on railways, Niš, pp. 1 - 4. Faculty of Mechanical Engineering Niš, 2012. ISBN 987-86-6055-028-8.
• 4. Kalinčák D., Grenčík J., Bartík Ľ., Operation utilization of the internal combustion engines at the motive power units and hybrid traction drives. In Logistika Nr 3/2011, pp. 1066 – 1072, Instytut Logistiki I Maganizowania. ISSN 1231-5478.
• 5. Kalinčák D., Palko P., Prevádzkové využitie spaľovacích motorov na hnacích koľajových vozidlách a nekonvenčné trakčné pohony. In Proc. of 4th International Scientific Conference “Challenges in Transport and Communication”, Part III, Univerzita Pardubice 2006, pp. 1247 – 1252.ISBN 80-7194-880-2.
• 6. Kalinčák D., Palko P., Prevádzkové podmienky motorových hnacích vozidiel a hybridné pohony. In Proc. of XVIII. Int. conf. “Current Problems in Rail Vehicles – PRORAIL 2007”, Žilina 2007, Vol. I, pp. 285 – 292. VTS pri ŽU v Žiline, 2007. ISBN 978-80-89276-06-6.
• 7. Mlynařík L., Novák J., Studie regionálního železničního provozu s akumulátorovým vozem a solárním napájením v podmínkách ČR. In Vědeckotechnický sborník ČD č. 32/2001.
• 8. Müller J., Divišová H., Herzáň F., Meranie prevádzkových parametrov lokomotív T 419 v dopravnom závode n. p. NHKG. Report No SET – KKVMZ – HZ – 20/2830/84. VŠDS Žilina 1984.
• 9. Müller J. et al., Meranie prevádzkových parametrov dieselelektrickej lokomotívy T 448. Report № KV 03-88, VŠDS Žilina 1988.
• 10. Müller J. et al., Spoľahlivosť pojazdu koľajových vozidiel. Report № SET – KKVMZ/2/85. VŠDS Žilina 1985.
• 11. Pácha M., Hybridní pohon kolejových vozidel. PhD thesis. University of Žilina, 2010.
• 12. Pácha M., Štěpánek J., Provoz dieselelektrických vozidel SM 42 se dvěmi spalovacími motory. In Proc. of Int. conf. “Current Problems in Rail Vehicles – PRORAIL 2011”, Žilina 2011, Vol. III, pp. 13 – 20. VTS pri ŽU v Žiline, 2011. ISBN 978-80-89276-32-5.
• 13. Pácha M., Štěpánek J., Novel design of supercapacitor driven hybrid locomotive for heavy yard switching operations. In MET 2013: XIth międzynarodowa konferencja naukowa ”Nowoczesna trakcja elektryczna”, Warszawa, 10 – 12 października 2013. Instytut Maszyn Elektrycznych PW 2013. ISBN 978-83-908116-1, pp. 112-116.
• 14. Pácha M., Štěpánek J., Performance and fuel consumption optimizations of shunting hybrid locomotives. In Communications – scientific letters of the University of Žilina, Vol. 15, № 2A (2013). ISSN 1335-4205, pp. 107-112.
• 15. Palko P., Hybridné systémy pohonov v koľajových vozidlách. Thesis. University of Žilina, 2008.
• 16. Palko P., Barta D., Alternatívne palivá a pohony použiteľné i v železničnej a koľajovej priemyselnej doprave. In Železničná doprava a logistika, 2007 № 1, pp. 21 – 26. ISSN 1336-7943. www.zdal.uniza.sk.
• 17. Pohl J., Výsledky výzkumu hybridního diesel akumulátorového pohonu lokomotiv. In Železniční technika 17 (1987) № 5, pp. 206 – 211.
• 18. http://voith.com/en/products-services/power-transmission/waste-heat-recovery-10360.html.
• 19. http://www.bowmanpower.com.