Potrošnja energije za vuču vozova

238

Potrošnja energije za vuču vozova

239

?4r ^vxcaooi.^,Y./'/c^>ući (vuče ^^^'^^

f&idtčt/v

7. POTROŠNJA ENERGIJE ZA VUČU VOZOVA

Troškovi energije za vuču predstavljaju značajnu komponentu u ukupnim

troškovima vuče vozova, pa je njihovo sistematsko praćenje bitan interes
železničkih uprava. Sem toga, energija za vuču vozova nije samo ekonomska
kategorija jer u uslovima nedostatka energenata za vuču vozilima sa dizel motorom i

sa orijentacijom na širu primenu električne vuče u železničkom saobraćaju, sve je
aktuelnija i neophodnija tendencija za što racionalnije korišćenje energije. Iz tog
razloga i metode za izračunavanje potrošnje energije dobijaju na značaju, uz strožije
zahteve i za povećanu tačnost. Prema [24] problemu smanjivanja potrošnje energije
pridavan je veliki značaj počev od 60-tih godina a posebno u vreme energetske

krize. Radi ilustracije, navodi se podatak da su u 1975.godini u SAD troškovi
energije u prošeku iznosili 5-5-10% troškova eksploatacije a 1986.godine 15-5-20%.
Rastuće cene energije kao i nemogućnost obezbedenja dovoljne količine energenata,
primoravaju železničke uprave na istraživanja u oblasti uštede energije. Pri

sadašnjim cenama, troškovi kod prigradskih železnica u Minhenu učestvuju u
ukupnim eksploatacionim troškovima sa 25%. Što se tiče naših železnica, u Tabeli
7.1 dati su pokazatelji potrošnje energije i izvršenog rada u 1990.godini.

Tabela 7.1 Pokazatelji potrošnje energije

Pokazatelj

Jedinica

Vrsta vuče električna dizel
parna

1. Izvršeni rad
2. Utrošena količina energije
3. Specifična potrošnja

kbrtkm MWh,
tona kWh,
kg/kbrtkm

13.805.057 6.080.047
-291.536 25.732 464
21,12 4,23

Na osnovu podataka iz tabele, može se konstatovati da učešće dizel vuče

u ukupnom radu na teritoriji ŽTP Beograd iznosi cea 30%, pa se problemu uštede
energije kod dizel vozila mora posvetiti odgovarajuća pažnja kao i kod električne
vuče.

Potrošnja energije zavisi od niza faktora (karakteristike uzdužnog profila

pruge, vrsta vuče, konstrukcija vučnog vozila, organizacija saobraćaja, način
vožnje...).

Sistem javnog gradskog prevoza (JGP) se karakteriše velikim prosečnim

brojem putnika po vozilu i znatno nižom jediničnom potrošnjom energije nego ostali
vidovi prevoza, pre svega automobilski [28]. Uprkos svojstvenim relativnim
prednostima nad drugim vidovima, ovaj sistem je veliki potrošač energije
posmatrano u apsolutnim vrednostima. Prema tome, prevoznici u JGP moraju uvek
nastojati da postignu maksimalno moguću energetsku efikasnost u eksploataciji.
Pored usaglašavanja sa nacionalnom politikom štednje energije, svako povećanje
energetske efikasnosti može dovesti do zanačajnog smanjenja troškova eksploatacije
za prevoznika u JGP.

Predmet najnovijih istraživanja u ovoj oblasti se odnosi na optimizaciju

potrošnje energije analizom načina vožnje, kako bi se za zadatu relaciju saobracanja
izvršio izbor režim vožnje sa smanjenom potrošnjom u odnosu na uslove koji su
definisani redom vožnje, čemu će se u ovom poglavlju posvetiti posebna pažnja. Pri
tome se primenjuju opisani simulacioni modeli. Cilj optimalnog načina vožnje je da
se na unapred zadatoj deonici pruge vožnja obavlja u planiranom vremenu uz
minimalnu potrošnju energije, što ima povratno dejstvo na red vožnje (poboljšanje
metoda njegovog projektovanja).

Vožnja pomoću određenog, unapered zadatog načina je našla vrlo široku

primenu u prigradskom železničkom saobraćaju, dok su istraživanja u
međugradskom saobraćaju u fazi razvoja.

Prigradski saobraćaj se karakteriše velikim brojem kratkih medustaničnih

rastojanja i intenzivnom potrošnjom energije, pa je interesantan za istraživanja u
oblasti uštede energije. Prema podacima iz literature [24] ušteda energije u ovom

Potrošnja energije za vuču vozova

240

vidu saobraćaja iznosi 8-14% i u svetu je realizovano nekoliko konkretnih rešenja

optimalnog upravljanja (detaljnije u [24]).

7.1 UTICAJNI FAKTORI NA POTROŠNJU ENERGIJE

U prigradskom saobraćaju se prilikom izrade reda vožnje polazi od sledećih,

unapred zadatih i nepromenljivih, parametara i to su [24]:

vozila, koja se karakterišu odgovarajućim karakteristikama,

medustanična rastojanja,

karakteristike pruge (nagibi i krivine) i

broj putnika.

Na osnovu ovih parametara i poznavanja tražnje za prevozom pristupa se

izradi reda vožnje koji se može ocenjivati korišćenjem različitih kriterijuma, od koji se

u [24] izdvajaju najvažniji i to su:

komercijalna brzina vožnje,

elastičnost opsluživanja saobraćaja i

potrošnja energije.

Može se zaključiti da su izdvojeni kriterijumi međusobno suprotni npr.

manja komercijalna brzina vožnje uslovljava veću potrošnju goriva, i na taj način se

stvaraju uslovi za primenu metoda otpimizacije, prvenstveno u cilju smanjivanja

potrošnje energije za vuču. U tu svrhu je potrebno poznavati zavisnost potrošnje

energije od:

karakteristika vozila, načina vožnje i pruge,

brzine vožnje i

elastičnosti opsluživanja saobraćaja.

Potrošnja energije za vuču vozova

Ovi faktori istovremeno predstavljaju osnovne uticajne faktore na potrošnju

energije za vuču .

Pre svega, treba napomenuti da su planske podloge za izradu reda vožnje,

sem navedenih, vreme vožnje između stanica i zadržavanje voza u stanicama. Vreme

vožnje, kao stoje rečeno, zavisi od:

karakteristike pruge, koje određuju vrednosti dodatnih otpora i za određenu

deonicu imaju konstantnu vrednost i

karakteristike vozila, koje omogućavaju različite načine vožnje u zavisnosti

od primenjene logike. Radi razmatranja ovog uticaja potrebno je poznavati

vučnu karakteristiku vozila Fv, F

, F

-V, i zavisnost Fv od jačine struje

(za dizel vozila sa električnim prenosnikom i električna vozila).

Primenom različite logike vožnje moguće je varirati vreme vožnje i

potrošnju energije koje su, kao što je rečeno, obrnuto proporcionalne veličine. Grafički

prikazi ovih zavisnosti, koji predstavljaju osnovu za optimizaciju potrošnje energije

primenom različitih načina vožnje, dati su na slikama 7.1 i 7.2.

' Sem njih treba navesti faktore vezane za održavanje vučnih vozila koje bitno utičnc na potrošnju

energije kao i ljudski faktor.

241

Potrošnja energije za vuču vozova

244

Potrošnja energije za vuču vozova

245

100

»o

E 8

UVh/vuino

vozilo)

Slika 7.4 Zavisnost potrošnje energije i brzine od vremena za različite načine vožnje

Vremenski dodatak predstavlja razliku između vremena po redu vožnje i

najkraćeg vremena vožnje između dve stanice i predstavlja meru elastičnosti ponude

prevoza. Kod klasičnog načina izrade reda vožnje, vreme vožnje se određuje tako što se na

minimalno vreme dodaje vremenski period koji se određuje iskustveno i iznosi 6-*-12%.

U [24] se navodi da se manjim vrednostima dodatka vremena ne može

realizovati red vožnje i pri minimalnim eksploatacionim poremećajima, iako je potrošnja

energija bliska maksimalnoj. Takođe se navodi da dodavanje istog procentualnog iznosa na

najkraća vremena vožnje za sva međustanična rastojanja ne obezbeđuje i optimizaciju

potrošnje energije. Iz tog razloga, potrebno je:

odrediti potrošnju energije u zavisnosti od vremena vožnje za svako

međustanično rastojanje,

povećavati vreme vožnje za At dok se ne odredi najveće smanjenje potrošnje za

svako međustanično rastojanje i

postupak pod b) se nastavlja dok se ne postigne isti efekat za ćelu liniju.

Opisani postupak se odnosi na prigradski saobraćaj Hamburga a u [24] je dat

prikaz istraživanja prigradskog saobraćaj u Minhenu, Australiji i dva modela u SAD-u, pri

čemu se drugi model odnosi na međugradski saobraćaj. U ovim istraživanjima obuhvaćeni

su stvarni voz i model, pri čemu su analizirani prazni i

tovareni a osnovni cilj je da se formira što verniji model pomoću koga bi se realizovalo

istraživanje u oblasti uštede energije.

Podaci za stavrni voz su prikupljani sa kružne relacije dužine 917km. Pri tome

su dobijeni sledeći podaci: stvarna potrošnja goriva između dva punjenja je 33.36 IX.. dok

je modelom dobijena vrednost 32.286A. stoje za 1.075A. manje (razlika 3%). Takode,

mašinovode su u 41%> vremena koristile niže pozicije kontrolera dok je u modelu ta

vrednost iznosila 48%. Iz navedenog sledi da je moguće formirati vrlo realan model i

postići ušteda goriva i u međugradskom saobraćaju.

Stečena teorijska saznanja u oblasti uštede energije za vuču se mogu realizovati

na dva načina:

postavljanjem računara u vučno vozilo pri čemu on može imati savetodavnu

ulogu ili da direktno upravlja vozilom, ili

dopunskom obukom i uputstvima mašinovodama u dokumentima reda vožnje.

Što se tiče vozila javnog gradskog prevoza, u [28] se navodi da postoji veliki

broj faktora koji utiču na potrošnju energije sistema ili vida JGP i da se mogu svrstati u tri

opšte kategorije: karakteristike vozila, karakteristike trase i operativni aspekti eksploatacije.

Karakteristike vozila obuhvataju:

tehniku kontrole i vođenja vozila,

projektovana svojstva (specifična težina vozila, odnos sedenja i stajanja, konfor),

kapacitet vozila i njegovo iskorišćenje,

dinamičke performanse (maksimalna brzina i način kočenja) i

tip kontrole motora i prenosnika.

Karakteristike trase obuhvataju:

- tehnička svojstva (tip vođenja i podloge) i

l«m/s!

U»l

Potrošnja energije za vuču vozova

246

Potrošnja energije za vuču vozova

247

- geometrijska svojstva (profil trase).

Operativni aspekti obuhvataju: -- redovi

vožnje (skraćeni obrti, prazne vožnje...),

saobraćajni uslovi,
rastojanje stanica i strategija zaustavljanja (po zahtevu ili sa obaveznim

zaustavljanjem),

lokalna, ekspresna ili ubrzana usluga i
način vožnje (korišćenje kretanja po inerciji, različiti stepeni kočenja...) za vidove sa

delimično ili potpuno izdvojenim trasama.

Određena količina potrošene energije obuhvata nekoliko elemenata.

Energija utrošena za kretanje vozila predstavlja količinu iskorišćenu direktno za
prevoz. Pored toga, potrošnja sistema uključuje i energiju koja se koristi u objektima i
instalacijama (za JGP: stanice, garaže i depoi, signali itd.; za automobil: putevi, ulice,
parkinzi i drugo), i za prateće funkcije (održavanje vozila, čišćenje, preglede,). Obe ove
kategorije predstavljaju "neto" potrošnju (tj. stvarno iskorišćenu energiju).

Ukupna, "bruto", potrošnja energije predstavlja energiju utrošenu da se

proizvede "neto" iskorišćena energija. Kod električne vuče razliku između ove dve
količine predstavljaju gubici u proizvodnji električne energije, u prenosu, u
napajanju vozila duž linije, i drugi. Kod vozila koje pokreću motori SUS gubici se
javljaju u procesima u rafinerijama goriva, transportu goriva od izvora nafte preko
rafinerija do pumpi, i na drugim mestima. Da bi se neto potrošnja pretvorila u bruto,
neto količine se moraju podeliti stepenom iskorišćenja za svaki od procesa koji su
navedeni između izvora i tačaka potrošnje, kao što su pretvaranje energije, prerada,
transport i distribucija.

Kako je jedinična potrošnja različitih vidova funkcija i karakteristike

vozila, preporučljivo je porediti potrošnju vozila sa sličnim karakteristikama
(ubrzanje i maksimalna brzina) ili potrošnju različitih vidova sa sličnim staničnim

rastojanjima i prosečnim brzinama putovanja. Drugim recima, svaki sistem ili vid
mora se vrednovati na osnovu odnosa između potrošnje energije i performansi.
Prema tome, vid JGP sa minimalnom potrošnjom energije po nekoj jedinici
proizvoda ne mora u svakom slučaju biti i najbolji. Njegove performanse, koje utiču na
nivo usluge i privlačnost za putnike, takode se moraju uporediti sa odgovarajućim
karakteristikama drugih vidova.

Kod analize potrošnje energije moraju se takode uzimati u obzir i dodatni

faktori: (1) sekundarni uticaji potrošnje svake vrste energije, kao što su zagađenja
vazduha, nečistoća i buka (električna energija je superiorna u odnosu na druge
oblike energije po svim ovim aspektima) i (2) karakteristike svake vrste energije u
pogledu raspoloživosti primarnih izvora date energije, poželjnosti njenog korišćenja,
snabdevanja iz sopstvenih resursa nasuprot uvozu...

Postoje mnoge studije o energetskoj efikasnosti različitih vidova, ali one se

međusobno razlikuju po pristupu, metodoligiji i po obliku rezultata. Kao što
pokazuje pregled mnogih ovih studija, ne postoji potpun skup odgovarajućih
podataka o energetskoj efikasnosti različitih vidova, koji bi uključivao faktore o
kojima je bilo reci.

Nije moguće prikazati skup preciznih, prostih brojeva o potrošnji energije

različitih vidova zbog toga što su uticajni faktori veoma raznoliki. Međutim, radi
opšte orijentacije, u Tabeli 7.2 dat je prikaz tipičnih opsega vrednosti energetske
efikasnosti nekoliko najvažnijih vidova. Opsezi obuhvataju većinu slučajeva, ali
specijalni uslovi mogu dovesti do vrednosti koje se nalaze van granica ovih opsega.