egy új számítási modell a Valenciai Polytechnic University (UPV) által kifejlesztett jelentős mértékben hozzájárul a a vonatok energiafogyasztásának csökkentése. Ez az innovatív modell képes generálni 15% és 20% közötti megtakarítás, amely lehetővé teszi a vasúti hálózatok energiahatékonyabbá tételét. A kutatócsoport az építőmérnök doktor vezetésével Ricardo Insa, a Közlekedési és Területi Intézet (UPV) hónapokig dolgozott a fejlett rögzítőberendezésekkel felszerelt vonatokról nyert valós adatok mérésén és elemzésén.
Számítási modell kidolgozása a vonatok energiafogyasztásának csökkentésére
A vonatok energiafogyasztásának és napi használatuk hatékonyságának pontos kiszámításához az Insa vezette csapat egy sor innovatív eszközt alkalmazott. Ennek során a vonatokat háromféle mérőeszközzel szerelték fel:
- áramszedő mérő: Ez az eszköz kulcsfontosságú volt annak rögzítésében, hogy a vonat mennyi energiát kapott és mennyit vett fel.
- Kiegészítő szolgáltatások mérő: Felelős olyan rendszerek energiafogyasztásának rögzítéséért, mint a légkondicionáló, fűtés, világítás, ajtók, videokamerák stb.
- ellenállásmérő: Ez a mérő ellenőrizte a vonatok ellenállásainak energiafogyasztását.
Ennek a technológiának köszönhetően a csapatnak sikerült megszereznie a részletes energiafogyasztási térkép minden vonatút elejétől a végéig.
Sebességgörbék elemzése energiaoptimalizáláshoz
Ignác Villalba, az UPV másik kutatója a sebességgörbék a vonatról. Ezzel az információval sikerült azonosítani a optimális sebesség amelyet a vonatoknak az útvonal minden szakaszán fenn kell tartaniuk, ami lehetővé teszi az energiafogyasztás jelentős csökkentését. Ez a módszer mind az automata vonatokra, mint például a metrókra, mind a kézi hajtású felszíni vonatokra alkalmazható.
Sebességprofilok beállítása és hatékony kezelhetőség kézi vezetésnél
Az általában automata üzemmódban közlekedő metrószerelvények átprogramozhatók követésre optimalizált sebességprofilok. A kézi hajtású felszíni vonatok esetében azonban biztosítani kell részletes útmutató a járművezetőknek. Ezek az irányelvek tartalmazzák a fenntartandó optimális sebességre, a megfelelő fékezési és gyorsítási mintákra vonatkozó iránymutatásokat, amelyek jelentős energiamegtakarítást tesznek lehetővé.
"Az ötlet az, hogy a modellben kapott új sebességprofilokat normál működés közben alkalmazzuk, lehetővé téve annak elemzését, hogy a modellben elért elméleti megtakarítások a gyakorlatban is megvalósulnak-e." – tette hozzá Villalba.
A modellen túl: egyéb energiamegtakarítási stratégiák a vasúti szektorban
Bár az UPV-kutatás nagy előrelépést hozott, számos más stratégiát alkalmaznak világszerte a vonatok energiafogyasztásának csökkentésére. Hasonló kutatások és tanulmányok alapján, mint például a Vasúti Alapítvány (az UIC utasítására) a következő területek kulcsfontosságúak az ágazat energiafogyasztásának csökkentésében:
Optimalizálás az infrastruktúra és a megfordítható alállomások tervezésében
A vágányelrendezés kialakításából olyan fejlesztések valósíthatók meg, mint például a reverzibilis alállomások alkalmazása az egyenárammal villamosított vonalakon. Ezek az alállomások lehetővé teszik, hogy kihasználja a fékezéskor regenerálódó energia jelentősen csökkenti az energiaveszteséget.
Emellett vizsgálják az energiaakkumulátorok használatát mind a földön, mind magukban a vonatokban, ami hozzájárul a Energetikai hasznosítás működés közben, és csökkenti a külső áramtól való függőséget. Jó példa erre az olyan városok metrórendszerei, mint Bilbao és Madrid.
Járműtervezési stratégiák
A vonatok kialakítása is nagy hatással van az energiafogyasztásra. A aerodinamika a vonat, a meghajtórendszer teljesítménye és a tömegcsökkentés (könnyű anyagok felhasználásával) alapvető tényezők. Ezenkívül az akkumulátorok beépítése lehetővé teszi a fékezés során keletkező energia kihasználását, különösen az olyan villamosrendszerekben, mint például Zaragozában és Sevillában.
Hatékony vezetés automata rendszereken keresztül
A gazdaságos vezetés egy másik technika, amelyet széles körben alkalmaznak. Az automatikus vezetési rendszerrel (ATO) felszerelt vonatok követésre programozhatók optimalizált sebességprofilok, biztosítva a hatékony energiafelhasználást és a sebességet a forgalmi vagy útviszonyokhoz igazítva.
Spanyolországban számos metróvonal, például a Barcelona 9-es metróvonala teljesen automatizált sofőr nélkül, lehetővé téve az energiafogyasztás pontos szabályozását. Ezt a technológiát a nagysebességű vonalakra és más vasúti hálózatokra is kiterjesztik.
Az elektromos vontatási és regeneratív fékrendszerek hatása
Rendszerek regeneratív fékezés Lehetővé teszik, hogy a fékezéskor keletkező mozgási energia visszakerüljön az elektromos hálózatba, vagy későbbi felhasználás céljából eltárolható legyen. Ezt számos modern vonat- és metrórendszerben megvalósították, jelentősen csökkentve az energiaveszteséget.
Másrészt, elektromos vontatás sokkal hatékonyabb teljesítményt kínál, mint a dízelvonatok. A Renfe például növelte az elektromos vontatású vonatok arányát, és több mint 2%-kal csökkentette a CO50-kibocsátást. Amellett, hogy javítja a hatékonyságot, ez a fajta vontatás alacsonyabb szintű szennyezést eredményez.
A légkondicionálás és a világítás fejlesztése
Az energiatakarékosságnál egy másik fontos szempont a vonatok légkondicionálása és világítása. A használata intelligens rendszerek A jelenlévő utasok számához igazított légkezelés akár a légkondicionálásra általában fordított energia akár 50%-át is megtakaríthatja.
A maga részéről a szabályozható LED világítás, amelyet néhány vonaton már megvalósítottak, a hagyományos rendszerekhez képest több mint 70%-os energiamegtakarítási potenciállal rendelkezik.
Energiamegtakarítás a forgalomirányításban és a központi irányításban
Mint fentebb említettük, hatékony ütemterv tervezés és kommunikációs rendszerek megvalósítása központosított forgalomirányítás jelentős energiamegtakarítást eredményezhet. Ez a megközelítés lehetővé teszi a vonatok működésének valós időben történő újratervezését, a forgalmi viszonyoknak megfelelően optimalizálva a pályákat és a fogyasztást.
Ezek a technológiák várhatóan szabványokká válnak, mivel a mesterséges intelligencia és a big data fejlődése lehetővé teszi a vasúti hálózatok hatékonyabb kezelését.
A vasúti közlekedés energetikai szempontból az egyik leghatékonyabb közlekedési eszköz. Az infrastruktúra, a járműtervezés és a forgalomirányítás folyamatos fejlesztése, valamint a megújuló energiák elterjedése azonban lehetővé teszi számunkra, hogy továbbra is csökkentsük az energiafelhasználást, hozzájárulva egy fenntarthatóbb és környezetbarátabb közlekedési modellhez.