zeus04
2011-04-14 11:04:34 UTC
Technika Transportu Szynowego nr. 1 z 1995
Irena Mazurkiewicz
Polskie Koleje Państwowe
Analiza czynników wpływających na zużycie
energii w przewozach PKP
Wydatki ponoszone na zakup energii elektrycznej stanowią istotny składnik
kosztów działalności eksploatacyjnej przedsiębiorstwa PKP. Konieczność
ograniczenia tych wydatków nie wymaga specjalnego uzasadniania. Racjonalne
podejście do powyższego problemu wymaga głębszej analizy czynników
wpływających na poziom zużycia energii.
Czynniki obiektywne
Ukształtowanie terenu
Biorąc pod uwagę zużycie energii elektrycznej, najbardziej korzystne jest
prowadzenie pociągu w terenie idealnie płaskim i na torze kolejowym o małej
ilości łuków o dużych promieniach. Ze względu na konieczność ograniczenia
prędkości, każda nierówność terenu, każdy łuk wymagają dla ich pokonania
dodatkowej energii. Ważny jest tu również fakt, że przy zjeździe w dół ze
wzniesienia energia z reguły nie może być odzyskiwana. Z przeprowadzonych
badań wynika, że rozruch pociągu jadącego pod górę na profilu 15%o wymaga o
ponad 50% więcej energii niż rozruch w terenie płaskim.
Warunki klimatyczne (atmosferyczne)
Określenie w sposób liczbowy wpływu powyższych warunków na zużycie energii
jest praktycznie niemożliwe. Wiadomo, że zużycie energii przez pociąg
pasażerski w okresie zimowym jest większe z uwagi na ogrzewanie wagonów, np.
moc układu ogrzewczego zespołu trakcyjnego EN57 wynosi 70 kW (dla 3
wagonów), a przeciętnego wagonu pasażerskiego 36-45 kW. W wagonach
nowoczesnych z nagrzewaniem nawiewnym moc ta jest jeszcze większa. Włączenie
ogrzewania w zimnym pociągu wymaga grzania pełną mocą przez około 1 godzinę
dla uzyskania niezbędnego stopnia nagrzania. Po ustabilizowaniu się
temperatury dalsze grzanie wymaga ok. 30% tej energii, ale przy założeniu,
że sprawne są termostaty i szczelne otwory zewnętrzne wagonu.
Dla przykładu: pociąg podmiejski złożony z dwóch zespołów EN57 jest raz na
dobę podgrzewany przez 1 godz., a następnie pracując przez 20 godzin, zużywa
na ogrzanie ok. 800 kWh
energii elektrycznej. Jeżeli pociąg podmiejski przejeżdża w ciągu doby około
400 km i zużywa ok. 4000 kWh energii na cele trakcyjne, to energia zużyta na
ogrzewanie stanowi ok. 20% jego całkowitego zużycia. W pociągach
pasażerskich dalekobieżnych sytuacja ta przedstawia się trochę korzystniej
ze względu na dzielone wagony i mniejsze straty energii przez otwory
drzwiowe a także lepszą izolacyjność termiczną pudeł. Z drugiej strony
postoje pociągów na torach postojowych powodują ich wyziębienie i
konieczność ponownego ich nagrzewania przed wyjazdem. Istotnym czynnikiem
wpływającym na wzrost zużycia energii jest deszcz i śnieg. Opady deszczu i
śniegu (szczególnie mokrego) powodują zmniejszenie przyczepności na styku
koło - szyna i zmuszają maszynistów do jazdy z mniejszym prądem trakcyjnym i
mniejszą siłą napędową. Wydłuża to czas rozruchu, a w ruchu podmiejskim
skraca czas jazdy wybiegiem.
Zużycie energii jest proporcjonalne do masy pociągu i założonej prędkości
handlowej. Im większa masa pociągu i większa założona prędkość handlowa, tym
większe zużycie energii. Dlatego w tym przypadku istotne jest budowanie
wagonów ze stopów lekkich metali (zmniejszenie masy).
Czynniki subiektywne - techniczne
Prawidłowy dobór środków trakcyjnych do prowadzenia przewozów
W warunkach PKP możliwości wyboru optymalnego środka trakcyjnego do
prowadzenia pociągów określonego typu są ubogie. Ruch podmiejski i miejski
we wszystkich aglomeracjach obsługiwany jest podstawowo przez zespoły
trakcyjne EN57. Zespół ten z założenia był przewidziany do obsługi
pasażerskiego ruchu lokalnego o średnich odległościach międzyprzystankowych.
W parku lokomotyw sytuacja jest niewiele lepsza. Do obsługi pozostałego
ruchu pasażerskiego nie obsługiwanego przez zespoły EN57 wykorzystywane są
lokomotywy EU07 oraz dosyć często lokomotywy towarowe ET22 i ET21. Do
przewozów towarowych podstawowe wykorzystywana jest lokomotywa sześcioosiowa
ET22 oraz trzy typy podobnych pod względem trakcyjnym lokomotyw
dwuczłonowych (ET40, ET41, ET42). Przy tak niewielkim zróżnicowaniu pojazdów
trakcyjnych trudno jest o optymalny wybór. Można jedynie unikać prowadzenia
np. kilkuwagonowych lokalnych pociągów pasażerskich ciężkimi lokomotywami
towarowymi. W tym przypadku masa lokomotywy stanowi znaczną cześć masy
całego pociągu, a to pociąga za sobą zwiększenie zużycia energii. Np. jeśli
pociąg złożony z 4 wagonów o masie 160 ton jest ciągniony lokomotywą o masie
120 ton, to łączna masa wynosi 280 t. Przewyższa to masę dwóch zespołów
trakcyjnych EN57 (2x125 t = 250 t) o nieco większej liczbie miejsc do
siedzenia.
Istotny jest też dobór środka trakcyjnego w zależności od rozkładowej
prędkości jazdy. Zastosowany w lokomotywie EP09 (Vmax = 160 km/h) silnik o
mocy 730 kW osiąga charakterystykę naturalną przy prędkości ponad 80 km/h.
Straty w rezystorach rozruchowych tej lokomotywy są znaczne, a zatem nie
powinna być ona eksploatowana na liniach, gdzie prędkość jazdy jest
ograniczona nawet na części trasy do 80 km/h.
Natomiast z badań przeprowadzonych na jednej z linii PKP, dotyczących wpływu
środka trakcyjnego na zużycie energii elektrycznej przy zastosowaniu
czterech podobnego typu lokomotyw (EU07, ET21, ET22, ET42) i masach pociągów
800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2500 i 3000 Mg (prędkości dopuszczalne
60, 70, 80 i 100 km/h) wynika, że różnice w zużyciu energii przy
zastosowaniu różnych typów omawianych lokomotyw są niewielkie.
Przy masach pociągów do 1500 Mg różnice te są niezauważalne, dopiero powyżej
większe, rzadko przekraczając 10% wartości najmniejszej. Spowodowane jest to
zbliżonymi masami własnymi środków trakcyjnych.
Rozwiązania techniczne środków trakcyjnych
W bilansie energetycznym pojazdu trakcyjnego energia elektryczna pobierana z
sieci jest przetwarzana na pracę mechaniczną. Przetwarzanie to nie odbywa
się bez strat. Część pobranej energii jest wytracana w rezystorach
rozruchowych, w obwodach pomocniczych pojazdu oraz w postaci strat w
silnikach trakcyjnych. Straty w silnikach trakcyjnych, przekładniach i
obwodach pomocniczych są nie do uniknięcia, mogą być tylko nieznacznie
zmniejszone. Natomiast straty w głównych obwodach rezystorów rozruchowych
mogą być znacznie zmniejszone przez zastosowanie nowoczesnego sterowania
energoelektronicznego. Układ sterowania pojazdu trakcyjnego musi realizować
następujące funkcje: rozruch, regulacja obrotów, hamowanie. W
eksploatowanych przez PKP zespołach trakcyjnych sterowanie silników
szeregowych prądu stałego odbywa się przez przełączanie silników i poprzez
regulację oporów włączanych z nimi w szereg. Na rys. 1. przedstawiono
niektóre sposoby regulacji prędkości obrotowej stosowane w zespołach
trakcyjnych.
W przypadku sterowania impulsowego (rys. 1c) nie stosuje się przełączania
silników. W zależności od napięcia w sieci są one połączone stale szeregowo
bądź równolegle. Szczególnie ważną rolę odgrywa układ sterowania w czasie
rozruchu pojazdu trakcyjnego. Jego zadaniem jest utrzymanie przepływającego
wówczas przez silniki elektryczne prądu na dopuszczalnym poziomie
(ograniczonym z góry). Wymaganie to związane jest z wytrzymałością
mechaniczną i termiczną samych silników, jak i dynamiką ruchu pojazdu oraz
parametrami technicznymi układu zasilania. Przepływ prądu w czasie rozruchu
przez regulowany rezystor R,(rys. 1b) powoduje straty mocy, a uwzględniając
czas - energii.
Ograniczenie strat energii elektrycznej występujących podczas rozruchu na
rezystancji R, można osiągnąć stosując urządzenia impulsowe. Zagadnienie to
ma jednak charakter bardziej złożony. Urządzenie sterujące (przerywacz) aby
dawało zauważalne korzyści energetyczne musi samo posiadać odpowiednio
wysoki współczynnik sprawności. Jego masa nie powinna być również większa od
masy wyeliminowanych rezystorów wraz z układem styczników. Dla służb
technicznych bezpośrednio eksploatujących tabor istotnym jest również to,
aby urządzenie było niezawodne w działaniu.
Zwiększenie wartości współczynnika sprawności przerywacza o 1% w stosunku do
wartości minimalnej, stanowiącej próg opłacalności stosowania przerywacza
impulsowego względem tradycyjnego układu sterowania, daje oszczędność
energii około 4% (przy zachowaniu warunku, że po zakończeniu rozruchu
przerywacz zostanie zbocznikowany stykami stycznika, celem ograniczenia w
nim strat w czasie jazdy pod prądem).
Zastosowanie hamowania odzyskowego w elektrycznych pojazdach trakcyjnych
Ważnym zagadnieniem w ogólnym bilansie energii zużywanej na cele trakcyjne
jest stosowanie hamowania odzyskowego. W warunkach PKP, w trakcji prądu
stałego możliwe jest hamowanie odzyskowe tylko przy istnieniu na odcinku
zasilania innego pojazdu, który mógłby pobrać energię oddawaną do sieci
przez pojazd hamujący odzyskowe. Część energii rekuperacji może być w tych
przypadkach również zużywana przez obwody pomocnicze pojazdu trakcyjnego, a
w okresie zimowym w pociągach pasażerskich do ogrzewania składu pociągu.
W warunkach PKP korzystne warunki do hamowania odzyskowego występują tylko
na części sieci. Analizy wykonane w latach 1989 - 1991 wykazały możliwość
odzyskiwania kilku do kilkunastu procent energii hamowania pociągów.
Największe efekty w odzysku energii są do osiągnięcia w ruchu podmiejskim
Gdańsk - Gdynia - Wejherowo oraz w węźle warszawskim. Przy wyposażeniu
pojazdów trakcyjnych w urządzenia do hamowania odzyskowego przewiduje się
zaoszczędzenie (w przypadku Trójmiasta) około 10-25% energii, a w węźle
warszawskim około 5%. Ilość odzyskanej energii zależy od własności pojazdu
trakcyjnego tzn. czy umożliwia on jednokrotne czy wielokrotne podejmowanie
próby hamowania odzyskowego. Obecnie PKP nie dysponują ani jednym
elektrycznym pojazdem trakcyjnym wyposażonym w urządzenia do hamowania
odzyskowego. Według szacunkowych ocen koszt pojazdu trakcyjnego ze
sterownikiem impulsowym w wersji z hamowaniem odzyskowym byłby około 10-15%
wyższy niż pojazdu bez hamowania odzyskowego, a wiec uwzględniając
oszczędności energii poniesione większe nakłady zamortyzowałyby się w
niedługim czasie.
Sprawność różnych systemów zasilania
Zagadnienie to należy rozpatrywać z punktu widzenia jednostkowego zużycia,
jak również sprawności rozpatrywanych systemów zasilania. Dla porównania
jednostkowego zużycia energii pojazdu trakcyjnego przy różnych systemach
zasilania przeprowadzono obliczenia tego zużycia podczas przejazdu
teoretycznego metodą analityczną. Założono, że przejazd teoretyczny odbywa
się między dwiema stacjami na trasie
o dł. 20383 m. Trasa posiada profil bez wzniesień, spadków i łuków.
Zestawiony pociąg był pociągiem pośpiesznym i rozwijał prędkość vmax = 120
km/h. Masę przyjęto dla systemu prądu stałego 3'kV - m = 540 t, dla systemu
15 kV 16 2/3 Hz - m = 502 t, dla pociągu zasilanego prądem przemiennym 25 kV
50 Hz - m = 548 t. Masy lokomotyw i wagonów dobrano tak, aby nie różniły się
między sobą więcej niż o 10%. Do badań wybrano lokomotywy EU07, ET22 prądu
stałego oraz E10002, E24421 prądu przemiennego. Składowe jednostkowego
zużycia energii (JZE) analizowanych systemów zasilania urządzeń
elektrycznych trakcji kolejowej przedstawiono poniżej w tabeli.
Dla obliczenia sprawności całego systemu zasilania niezbędne było obliczenie
sprawności energetycznych poszczególnych urządzeń. Z przeprowadzonych analiz
jednostkowego zużycia, jak i obliczonych sprawności systemów zasilania
wynika:
• Całkowite JZE na wejściu układu zasilania (paliwo kotła) jest zauważalnie
różniące się dla systemów 3 kV (lok. EU07), 15 kV i 25 kV, natomiast
najmniejsze jest dla systemu 3 kV (lok. ET22).
• Mimo że całkowite JZE całego systemu zasilania jest w przybliżeniu
niewiele różniące się dla trzech rozpatrywanych systemów zasilania, to
sprawności ich elementów mogą być różne, gdyż jest to zależne od wartości
strat energii i związanymi z nimi sprawnościami poszczególnych elementów
analizowanego systemu zasilania.
• Sterując wymienionymi sprawnościami elementów w fazie projektowania, a
także w warunkach eksploatacji poszczególnych systemów zasilania pojazdów
trakcyjnych można uzyskać w systemie najmniejsze straty energetyczne.
• Należałoby prowadzić prace badawcze dotyczące zmniejszenia JZE na cele
trakcyjne, mogące wskazać w jaki sposób na poszczególnych elementach systemu
w danych warunkach obciążenia trakcyjnego osiągnąć minimum strat.
Wielkość napięcia w sieci trakcyjnej
Zużycie energii na cele trakcyjne, zwłaszcza w ruchu podmiejskim, jest
najmniejsze, kiedy przeprowadza się rozruch z maksymalną siłą pociągową, jak
najdłuższą jazdę wybiegiem i hamowanie z maksymalną siłą. Większość
charakterystyk trakcyjnych prezentowanych w dokumentacjach i literaturze
jest przedstawionych dla napięcia 3 kV. Jeśli rzeczywiste napięcie w sieci
trakcyjnej jest wyższe niż znamionowe napięcie 3 kV, siła trakcyjna w
zakresie jazdy po zakończeniu rozruchu rezystorowego jest większa od
możliwej do uzyskania przy napięciu 3 kV. Skraca to czas rozruchu, ponieważ
średnie przyśpieszenie rozruchowe aż do wyłączenia napędu jest większe, a
zatem zmniejsza się ilość energii zużytej na przejazd odcinka trasy.
Odwrotnie - obniżenie napięcia poniżej znamionowego powoduje zmniejszenie
siły trakcyjnej, wydłużenie rozruchu, konieczność dłuższej a czasem nawet
ciągłej jazdy z włączonym napędem, a tym samym zwiększenie zużycia energii.
Można przyjąć, że wzrost siły trakcyjnej i przyśpieszenia rozruchowego jest
proporcjonalny do wzrostu napięcia w sieci. Zatem przy obniżeniu napięcia w
sieci trakcyjnej zmniejsza się prędkość pojazdu, przy której następuje
zakończenie rozruchu oporowego, a siła trakcyjna od tego punktu
charakterystyki maleje. Uzyskuje się efekt jazdy zbliżony w charakterze do
jazdy bez bocznikowania wzbudzenia. Dotychczas nie przeprowadzono
kompleksowych analiz i badań wpływu napięcia w sieci trakcyjnej na zużycie
energii. Analizy takie można przeprowadzić za pomocą symulacji komputerowej,
jednak potwierdzenie tych obliczeń metodą pomiarów w warunkach rzeczywistych
wymagałoby budowy wydzielonego toru z odrębnym zasilaniem.
Układ zasilania trakcji elektrycznej na PKP
Oszczędzanie energii w układzie zasilania można zapewnić na różnych etapach
tj. projektowania, realizacji i eksploatacji urządzeń zasilających trakcję
elektryczną. Przewidywane oszczędności w zakresie energii elektrycznej mogą
mieć miejsce w odpowiednim planowaniu elektryfikacji (kolejność
projektowania układu zasilania, komplet zagadnień kolejowych.
lokalizacyjnych i energetyki zawodowej), właściwej eksploatacji (konserwacja
urządzeń, ich naprawa i modernizacja). Duże znaczenie ma również dobór
właściwych urządzeń i aparatów, regulacja przepływu energii w układzie
zasilania.
Przy planowaniu kolejności elektryfikacji linii należy uwzględnić natężenie
ruchu pociągów na tej linii (wielkość przewidywanego zużycia energii
liczonej w MWh/km rok), jak również jej powiązanie z istniejącą siecią linii
już zelektryfikowanych. Istotnym zagadnieniem na etapie projektowym jest
ustalenie właściwych odległości między podstacjami w zależności od natężenia
ruchu pociągów, dopuszczalnych spadków napięcia w liniach zasilających
podstacje, w samej podstacji i w sieci trakcyjnej.
Oprócz zagadnień związanych z etapem projektowania znaczącą rolę mają
zagadnienia związane z eksploatacją urządzeń zasilających trakcję
elektryczną, a więc:
- racjonalne użytkowanie urządzeń istniejących (odpowiednie załączanie,
wyłączanie i przełączanie),
- włączanie do pracy w podstacji trakcyjnej racjonalnej liczby zespołów
prostownikowych,
- ograniczenie ilości przypadków wyłączeń całej podstacji,
- stosowanie aparatów i materiałów o jak największej niezawodności i
sprawności.
Czynniki subiektywne - organizacyjne
Sposób prowadzenia pociągu przez maszynistę
Jako energooszczędne prowadzenie pociągu rozumiemy taki proces sterowania
pojazdem trakcyjnym, który zapewnia minimalizację zużycia energii trakcyjnej
przy zachowaniu rozkładowego czasu jazdy. Typowy wykres jazdy pociągu na
odcinku pomiędzy kolejnymi przystankami przedstawia się następująco:
Każdy dowolny przejazd pociągu na trasie jest zbiorem poszczególnych
elementów składowych tego cyklu. W zależności od odległości między
przystankami powyższy cykl jazdy będzie miał inny przebieg. Dla niewielkich
odległości między przystankami jazda energooszczędna polegać będzie na
intensywnym rozruchu (R) i hamowaniu (H) oraz możliwie najdłuższej jeździe
wybiegiem. Przy odległościach większych od 5 km jazda w cyklu 3-fazowym (R -
W - H) jest niemożliwa. Jazda może być tu realizowana w cyklu 4-fazowym (R -
Vc - W - H) lub 5-fazowym t.j. z zastosowaniem rozruchu uzupełniającego na
etapie wybiegu. Zasady te mają zastosowanie na trasie w terenie równinnym i
na prostej. W rzeczywistości linie kolejowe mają profil zróżnicowany. W
warunkach PKP większość linii ma charakter równinny z kolejnymi
następującymi po sobie wzniesieniami i spadkami nie przekraczającymi z
reguły kilku promil. Na tego rodzaju liniach po osiągnięciu przez pociąg
prędkości dopuszczalnej i przejściu na jazdę wybiegiem zachodzi konieczność
wykonania rozruchu uzupełniającego (przy możliwie minimalnym zużyciu energii
przez pojazd trakcyjny), aby ponownie zwiększyć prędkość do wartości
dopuszczalnej. Rozruch uzupełniający w tym przypadku winien być wykonany
wtedy, kiedy pociąg całą swoją długością znajdzie się na spadku. Spowoduje
to wjazd pociągu na kolejne wzniesienie z maksymalną prędkością, dysponując
pełną energia kinetyczną, którą wykorzysta podczas kolejnej fazy jazdy
wybiegiem na tym wzniesieniu.
Inaczej sytuacja przedstawia się na liniach o profilu bardziej zróżnicowanym
(>10%o) ze spadkami, na których pociąg jadący wybiegiem zwiększa swoją
prędkość. W takim przypadku dojazd do wzniesienia powinien odbywać się z
maksymalną prędkością i w czasie gdy podczas wjazdu prędkość maleje należy
zwiększyć siłę pociągową. W odpowiedniej odległości przed szczytem
wzniesienia należy wyłączyć pobór prądu. Podczas dojazdu pociągu do szczytu
wzniesienia i przełomu profilu jego prędkość spadnie. Punkt wyłączenia
poboru prądu przed szczytem wzniesienia powinien być tak wybrany, aby
podczas wyjazdu ze spadku pociąg, jadąc wybiegiem, ponownie uzyskał prędkość
maksymalną.
Stosowanie jazdy energooszczędnej jest możliwe jedynie, gdy rozkład jazdy
pociągów jest właściwie ułożony tzn. że ma rezerwy na ewentualne zakłócenia
ruchowe. W celu usprawnienia pracy maszynisty, a tym samym pomocy w
optymalnym podejmowaniu decyzji podczas prowadzenia pociągu, na początku lat
80-tych opracowano i wdrożono systemy informatyczne do opracowywania
programów jazdy energooszczędnej obsługiwanych przez nie pociągów.
Konstrukcja rozkładu jazdy
Każdy pociąg pasażerski i rozkładowe pociągi towarowe mają ściśle ułożone
minutowe rozkłady jazdy, określające nie tylko czas przybycia i odjazdu ze
stacji, na których pociąg zatrzymuje się, ale także czas przejazdu przez
stacje, na których pociąg nie ma postoju. Pozwala to maszyniście zorientować
się, czy dotrzymuje rozkładu jazdy. Rozkłady jazdy są tak konstruowane, aby
maszynista miał rezerwę czasową do wykorzystania w przypadku zwolnień
związanych z robotami drogowymi. Rezerwy te są bardzo małe w pociągach
pasażerskich ekspresowych i z reguły większe dla pozostałych pociągów
osobowych. Tak np. dla pociągu podmiejskiego, zatrzymującego się często
wzdłuż całej trasy przejazdu, zużycie energii będzie zależne od narzuconego
rozkładem sposobu prowadzenia pociągu przez maszynistę. Przy założonym
czasie przejazdu całego odcinka od stacji początkowej do końcowej
energetycznie optymalny przebieg pociągu można
uzyskać w reżimie: rozruch - jazda wybiegiem - hamowanie, przy czym zarówno
rozruch jak i hamowanie powinny być realizowane maksymalną mocą układu
rozruchowego i hamującego. Łączny czas poboru energii z sieci trakcyjnej
powinien być dobrany pod kątem wykorzystania w pełni mocy silników
trakcyjnych. Czas przejazdu całej trasy powinien być sumą czasów przejazdu
każdego z odcinków, ustalonych pod kątem minimalnego zużycia energii na
całej trasie. Dla potrzeb opracowania takiego rozkładu jazdy należy do
opracowanego systemu konstruowania rozkładu jazdy WYKRES włączyć system SOT
(teoretycznego obliczania trakcyjnych czasów jazdy - przejazdów pociągów) i
uzupełnić go o programy umożliwiające wskazanie kosztów przejazdu. Po
zakończeniu konstrukcji trasy przejazdu program powinien umożliwiać
porównanie kosztów dla zdecydowania przez konstruktora, w której trasie
należy dany pociąg prowadzić. Program powinien uwzględniać różne strefy cen
za energię elektryczną w poszczególnych miesiącach roku. Praktycznie w
zależności od kosztów pociąg może jeździć co dobę lub w poszczególne dni
tygodnia w innej trasie. Obecnie częściowo jest to już realizowane.
Ograniczenia w ruchu (zatrzymania i zwolnienia)
Każde zbędne ograniczenie prędkości rozkładowej, powolne jazdy na krótkich
odcinkach, zwalnianie przed semaforami odstępowymi lub zatrzymywanie
pociągów wymaga dodatkowej energii na ponowny rozruch i ewentualnie forsowną
jazdę dla odrobienia opóźnienia. Badania ilości zużywanej dodatkowo energii
wykazały, że każde ograniczenie prędkości lub zatrzymanie pochłania
dodatkową porcję energii od kilkudziesięciu kWh (dla lekkich pociągów i
zwolnień) do 500 kWh (dla ciężkich pociągów towarowych prowadzonych
lokomotywami ET22).
Najczęściej występującymi przyczynami zwolnień i zatrzymań są:
- roboty na torach,
- uszkodzenia semaforów stacyjnych, wymagające wydania rozkazu szczególnego,
- zaniki napięcia w sieci trakcyjnej,
- zatrzymanie pociągu w wyniku nie podania sygnału zezwalającego na
semaforze wjazdowym,
- zły stan rozjazdu lub toru,
- brak obsługi lub uszkodzenie rogatek na skrzyżowaniach
szlaków kolejowych i drogowych.
Analizując powyższe przyczyny można dojść do wniosku, że część zwolnień i
zatrzymań jest nie do uniknięcia, ale przez poprawę organizacji, dyscypliny
pracy i stanu technicznego urządzeń, znaczną ich część można wyeliminować
lub zminimalizować oszczędzając w ten sposób energię.
Irena Mazurkiewicz
Polskie Koleje Państwowe
Analiza czynników wpływających na zużycie
energii w przewozach PKP
Wydatki ponoszone na zakup energii elektrycznej stanowią istotny składnik
kosztów działalności eksploatacyjnej przedsiębiorstwa PKP. Konieczność
ograniczenia tych wydatków nie wymaga specjalnego uzasadniania. Racjonalne
podejście do powyższego problemu wymaga głębszej analizy czynników
wpływających na poziom zużycia energii.
Czynniki obiektywne
Ukształtowanie terenu
Biorąc pod uwagę zużycie energii elektrycznej, najbardziej korzystne jest
prowadzenie pociągu w terenie idealnie płaskim i na torze kolejowym o małej
ilości łuków o dużych promieniach. Ze względu na konieczność ograniczenia
prędkości, każda nierówność terenu, każdy łuk wymagają dla ich pokonania
dodatkowej energii. Ważny jest tu również fakt, że przy zjeździe w dół ze
wzniesienia energia z reguły nie może być odzyskiwana. Z przeprowadzonych
badań wynika, że rozruch pociągu jadącego pod górę na profilu 15%o wymaga o
ponad 50% więcej energii niż rozruch w terenie płaskim.
Warunki klimatyczne (atmosferyczne)
Określenie w sposób liczbowy wpływu powyższych warunków na zużycie energii
jest praktycznie niemożliwe. Wiadomo, że zużycie energii przez pociąg
pasażerski w okresie zimowym jest większe z uwagi na ogrzewanie wagonów, np.
moc układu ogrzewczego zespołu trakcyjnego EN57 wynosi 70 kW (dla 3
wagonów), a przeciętnego wagonu pasażerskiego 36-45 kW. W wagonach
nowoczesnych z nagrzewaniem nawiewnym moc ta jest jeszcze większa. Włączenie
ogrzewania w zimnym pociągu wymaga grzania pełną mocą przez około 1 godzinę
dla uzyskania niezbędnego stopnia nagrzania. Po ustabilizowaniu się
temperatury dalsze grzanie wymaga ok. 30% tej energii, ale przy założeniu,
że sprawne są termostaty i szczelne otwory zewnętrzne wagonu.
Dla przykładu: pociąg podmiejski złożony z dwóch zespołów EN57 jest raz na
dobę podgrzewany przez 1 godz., a następnie pracując przez 20 godzin, zużywa
na ogrzanie ok. 800 kWh
energii elektrycznej. Jeżeli pociąg podmiejski przejeżdża w ciągu doby około
400 km i zużywa ok. 4000 kWh energii na cele trakcyjne, to energia zużyta na
ogrzewanie stanowi ok. 20% jego całkowitego zużycia. W pociągach
pasażerskich dalekobieżnych sytuacja ta przedstawia się trochę korzystniej
ze względu na dzielone wagony i mniejsze straty energii przez otwory
drzwiowe a także lepszą izolacyjność termiczną pudeł. Z drugiej strony
postoje pociągów na torach postojowych powodują ich wyziębienie i
konieczność ponownego ich nagrzewania przed wyjazdem. Istotnym czynnikiem
wpływającym na wzrost zużycia energii jest deszcz i śnieg. Opady deszczu i
śniegu (szczególnie mokrego) powodują zmniejszenie przyczepności na styku
koło - szyna i zmuszają maszynistów do jazdy z mniejszym prądem trakcyjnym i
mniejszą siłą napędową. Wydłuża to czas rozruchu, a w ruchu podmiejskim
skraca czas jazdy wybiegiem.
Zużycie energii jest proporcjonalne do masy pociągu i założonej prędkości
handlowej. Im większa masa pociągu i większa założona prędkość handlowa, tym
większe zużycie energii. Dlatego w tym przypadku istotne jest budowanie
wagonów ze stopów lekkich metali (zmniejszenie masy).
Czynniki subiektywne - techniczne
Prawidłowy dobór środków trakcyjnych do prowadzenia przewozów
W warunkach PKP możliwości wyboru optymalnego środka trakcyjnego do
prowadzenia pociągów określonego typu są ubogie. Ruch podmiejski i miejski
we wszystkich aglomeracjach obsługiwany jest podstawowo przez zespoły
trakcyjne EN57. Zespół ten z założenia był przewidziany do obsługi
pasażerskiego ruchu lokalnego o średnich odległościach międzyprzystankowych.
W parku lokomotyw sytuacja jest niewiele lepsza. Do obsługi pozostałego
ruchu pasażerskiego nie obsługiwanego przez zespoły EN57 wykorzystywane są
lokomotywy EU07 oraz dosyć często lokomotywy towarowe ET22 i ET21. Do
przewozów towarowych podstawowe wykorzystywana jest lokomotywa sześcioosiowa
ET22 oraz trzy typy podobnych pod względem trakcyjnym lokomotyw
dwuczłonowych (ET40, ET41, ET42). Przy tak niewielkim zróżnicowaniu pojazdów
trakcyjnych trudno jest o optymalny wybór. Można jedynie unikać prowadzenia
np. kilkuwagonowych lokalnych pociągów pasażerskich ciężkimi lokomotywami
towarowymi. W tym przypadku masa lokomotywy stanowi znaczną cześć masy
całego pociągu, a to pociąga za sobą zwiększenie zużycia energii. Np. jeśli
pociąg złożony z 4 wagonów o masie 160 ton jest ciągniony lokomotywą o masie
120 ton, to łączna masa wynosi 280 t. Przewyższa to masę dwóch zespołów
trakcyjnych EN57 (2x125 t = 250 t) o nieco większej liczbie miejsc do
siedzenia.
Istotny jest też dobór środka trakcyjnego w zależności od rozkładowej
prędkości jazdy. Zastosowany w lokomotywie EP09 (Vmax = 160 km/h) silnik o
mocy 730 kW osiąga charakterystykę naturalną przy prędkości ponad 80 km/h.
Straty w rezystorach rozruchowych tej lokomotywy są znaczne, a zatem nie
powinna być ona eksploatowana na liniach, gdzie prędkość jazdy jest
ograniczona nawet na części trasy do 80 km/h.
Natomiast z badań przeprowadzonych na jednej z linii PKP, dotyczących wpływu
środka trakcyjnego na zużycie energii elektrycznej przy zastosowaniu
czterech podobnego typu lokomotyw (EU07, ET21, ET22, ET42) i masach pociągów
800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2500 i 3000 Mg (prędkości dopuszczalne
60, 70, 80 i 100 km/h) wynika, że różnice w zużyciu energii przy
zastosowaniu różnych typów omawianych lokomotyw są niewielkie.
Przy masach pociągów do 1500 Mg różnice te są niezauważalne, dopiero powyżej
większe, rzadko przekraczając 10% wartości najmniejszej. Spowodowane jest to
zbliżonymi masami własnymi środków trakcyjnych.
Rozwiązania techniczne środków trakcyjnych
W bilansie energetycznym pojazdu trakcyjnego energia elektryczna pobierana z
sieci jest przetwarzana na pracę mechaniczną. Przetwarzanie to nie odbywa
się bez strat. Część pobranej energii jest wytracana w rezystorach
rozruchowych, w obwodach pomocniczych pojazdu oraz w postaci strat w
silnikach trakcyjnych. Straty w silnikach trakcyjnych, przekładniach i
obwodach pomocniczych są nie do uniknięcia, mogą być tylko nieznacznie
zmniejszone. Natomiast straty w głównych obwodach rezystorów rozruchowych
mogą być znacznie zmniejszone przez zastosowanie nowoczesnego sterowania
energoelektronicznego. Układ sterowania pojazdu trakcyjnego musi realizować
następujące funkcje: rozruch, regulacja obrotów, hamowanie. W
eksploatowanych przez PKP zespołach trakcyjnych sterowanie silników
szeregowych prądu stałego odbywa się przez przełączanie silników i poprzez
regulację oporów włączanych z nimi w szereg. Na rys. 1. przedstawiono
niektóre sposoby regulacji prędkości obrotowej stosowane w zespołach
trakcyjnych.
W przypadku sterowania impulsowego (rys. 1c) nie stosuje się przełączania
silników. W zależności od napięcia w sieci są one połączone stale szeregowo
bądź równolegle. Szczególnie ważną rolę odgrywa układ sterowania w czasie
rozruchu pojazdu trakcyjnego. Jego zadaniem jest utrzymanie przepływającego
wówczas przez silniki elektryczne prądu na dopuszczalnym poziomie
(ograniczonym z góry). Wymaganie to związane jest z wytrzymałością
mechaniczną i termiczną samych silników, jak i dynamiką ruchu pojazdu oraz
parametrami technicznymi układu zasilania. Przepływ prądu w czasie rozruchu
przez regulowany rezystor R,(rys. 1b) powoduje straty mocy, a uwzględniając
czas - energii.
Ograniczenie strat energii elektrycznej występujących podczas rozruchu na
rezystancji R, można osiągnąć stosując urządzenia impulsowe. Zagadnienie to
ma jednak charakter bardziej złożony. Urządzenie sterujące (przerywacz) aby
dawało zauważalne korzyści energetyczne musi samo posiadać odpowiednio
wysoki współczynnik sprawności. Jego masa nie powinna być również większa od
masy wyeliminowanych rezystorów wraz z układem styczników. Dla służb
technicznych bezpośrednio eksploatujących tabor istotnym jest również to,
aby urządzenie było niezawodne w działaniu.
Zwiększenie wartości współczynnika sprawności przerywacza o 1% w stosunku do
wartości minimalnej, stanowiącej próg opłacalności stosowania przerywacza
impulsowego względem tradycyjnego układu sterowania, daje oszczędność
energii około 4% (przy zachowaniu warunku, że po zakończeniu rozruchu
przerywacz zostanie zbocznikowany stykami stycznika, celem ograniczenia w
nim strat w czasie jazdy pod prądem).
Zastosowanie hamowania odzyskowego w elektrycznych pojazdach trakcyjnych
Ważnym zagadnieniem w ogólnym bilansie energii zużywanej na cele trakcyjne
jest stosowanie hamowania odzyskowego. W warunkach PKP, w trakcji prądu
stałego możliwe jest hamowanie odzyskowe tylko przy istnieniu na odcinku
zasilania innego pojazdu, który mógłby pobrać energię oddawaną do sieci
przez pojazd hamujący odzyskowe. Część energii rekuperacji może być w tych
przypadkach również zużywana przez obwody pomocnicze pojazdu trakcyjnego, a
w okresie zimowym w pociągach pasażerskich do ogrzewania składu pociągu.
W warunkach PKP korzystne warunki do hamowania odzyskowego występują tylko
na części sieci. Analizy wykonane w latach 1989 - 1991 wykazały możliwość
odzyskiwania kilku do kilkunastu procent energii hamowania pociągów.
Największe efekty w odzysku energii są do osiągnięcia w ruchu podmiejskim
Gdańsk - Gdynia - Wejherowo oraz w węźle warszawskim. Przy wyposażeniu
pojazdów trakcyjnych w urządzenia do hamowania odzyskowego przewiduje się
zaoszczędzenie (w przypadku Trójmiasta) około 10-25% energii, a w węźle
warszawskim około 5%. Ilość odzyskanej energii zależy od własności pojazdu
trakcyjnego tzn. czy umożliwia on jednokrotne czy wielokrotne podejmowanie
próby hamowania odzyskowego. Obecnie PKP nie dysponują ani jednym
elektrycznym pojazdem trakcyjnym wyposażonym w urządzenia do hamowania
odzyskowego. Według szacunkowych ocen koszt pojazdu trakcyjnego ze
sterownikiem impulsowym w wersji z hamowaniem odzyskowym byłby około 10-15%
wyższy niż pojazdu bez hamowania odzyskowego, a wiec uwzględniając
oszczędności energii poniesione większe nakłady zamortyzowałyby się w
niedługim czasie.
Sprawność różnych systemów zasilania
Zagadnienie to należy rozpatrywać z punktu widzenia jednostkowego zużycia,
jak również sprawności rozpatrywanych systemów zasilania. Dla porównania
jednostkowego zużycia energii pojazdu trakcyjnego przy różnych systemach
zasilania przeprowadzono obliczenia tego zużycia podczas przejazdu
teoretycznego metodą analityczną. Założono, że przejazd teoretyczny odbywa
się między dwiema stacjami na trasie
o dł. 20383 m. Trasa posiada profil bez wzniesień, spadków i łuków.
Zestawiony pociąg był pociągiem pośpiesznym i rozwijał prędkość vmax = 120
km/h. Masę przyjęto dla systemu prądu stałego 3'kV - m = 540 t, dla systemu
15 kV 16 2/3 Hz - m = 502 t, dla pociągu zasilanego prądem przemiennym 25 kV
50 Hz - m = 548 t. Masy lokomotyw i wagonów dobrano tak, aby nie różniły się
między sobą więcej niż o 10%. Do badań wybrano lokomotywy EU07, ET22 prądu
stałego oraz E10002, E24421 prądu przemiennego. Składowe jednostkowego
zużycia energii (JZE) analizowanych systemów zasilania urządzeń
elektrycznych trakcji kolejowej przedstawiono poniżej w tabeli.
Dla obliczenia sprawności całego systemu zasilania niezbędne było obliczenie
sprawności energetycznych poszczególnych urządzeń. Z przeprowadzonych analiz
jednostkowego zużycia, jak i obliczonych sprawności systemów zasilania
wynika:
• Całkowite JZE na wejściu układu zasilania (paliwo kotła) jest zauważalnie
różniące się dla systemów 3 kV (lok. EU07), 15 kV i 25 kV, natomiast
najmniejsze jest dla systemu 3 kV (lok. ET22).
• Mimo że całkowite JZE całego systemu zasilania jest w przybliżeniu
niewiele różniące się dla trzech rozpatrywanych systemów zasilania, to
sprawności ich elementów mogą być różne, gdyż jest to zależne od wartości
strat energii i związanymi z nimi sprawnościami poszczególnych elementów
analizowanego systemu zasilania.
• Sterując wymienionymi sprawnościami elementów w fazie projektowania, a
także w warunkach eksploatacji poszczególnych systemów zasilania pojazdów
trakcyjnych można uzyskać w systemie najmniejsze straty energetyczne.
• Należałoby prowadzić prace badawcze dotyczące zmniejszenia JZE na cele
trakcyjne, mogące wskazać w jaki sposób na poszczególnych elementach systemu
w danych warunkach obciążenia trakcyjnego osiągnąć minimum strat.
Wielkość napięcia w sieci trakcyjnej
Zużycie energii na cele trakcyjne, zwłaszcza w ruchu podmiejskim, jest
najmniejsze, kiedy przeprowadza się rozruch z maksymalną siłą pociągową, jak
najdłuższą jazdę wybiegiem i hamowanie z maksymalną siłą. Większość
charakterystyk trakcyjnych prezentowanych w dokumentacjach i literaturze
jest przedstawionych dla napięcia 3 kV. Jeśli rzeczywiste napięcie w sieci
trakcyjnej jest wyższe niż znamionowe napięcie 3 kV, siła trakcyjna w
zakresie jazdy po zakończeniu rozruchu rezystorowego jest większa od
możliwej do uzyskania przy napięciu 3 kV. Skraca to czas rozruchu, ponieważ
średnie przyśpieszenie rozruchowe aż do wyłączenia napędu jest większe, a
zatem zmniejsza się ilość energii zużytej na przejazd odcinka trasy.
Odwrotnie - obniżenie napięcia poniżej znamionowego powoduje zmniejszenie
siły trakcyjnej, wydłużenie rozruchu, konieczność dłuższej a czasem nawet
ciągłej jazdy z włączonym napędem, a tym samym zwiększenie zużycia energii.
Można przyjąć, że wzrost siły trakcyjnej i przyśpieszenia rozruchowego jest
proporcjonalny do wzrostu napięcia w sieci. Zatem przy obniżeniu napięcia w
sieci trakcyjnej zmniejsza się prędkość pojazdu, przy której następuje
zakończenie rozruchu oporowego, a siła trakcyjna od tego punktu
charakterystyki maleje. Uzyskuje się efekt jazdy zbliżony w charakterze do
jazdy bez bocznikowania wzbudzenia. Dotychczas nie przeprowadzono
kompleksowych analiz i badań wpływu napięcia w sieci trakcyjnej na zużycie
energii. Analizy takie można przeprowadzić za pomocą symulacji komputerowej,
jednak potwierdzenie tych obliczeń metodą pomiarów w warunkach rzeczywistych
wymagałoby budowy wydzielonego toru z odrębnym zasilaniem.
Układ zasilania trakcji elektrycznej na PKP
Oszczędzanie energii w układzie zasilania można zapewnić na różnych etapach
tj. projektowania, realizacji i eksploatacji urządzeń zasilających trakcję
elektryczną. Przewidywane oszczędności w zakresie energii elektrycznej mogą
mieć miejsce w odpowiednim planowaniu elektryfikacji (kolejność
projektowania układu zasilania, komplet zagadnień kolejowych.
lokalizacyjnych i energetyki zawodowej), właściwej eksploatacji (konserwacja
urządzeń, ich naprawa i modernizacja). Duże znaczenie ma również dobór
właściwych urządzeń i aparatów, regulacja przepływu energii w układzie
zasilania.
Przy planowaniu kolejności elektryfikacji linii należy uwzględnić natężenie
ruchu pociągów na tej linii (wielkość przewidywanego zużycia energii
liczonej w MWh/km rok), jak również jej powiązanie z istniejącą siecią linii
już zelektryfikowanych. Istotnym zagadnieniem na etapie projektowym jest
ustalenie właściwych odległości między podstacjami w zależności od natężenia
ruchu pociągów, dopuszczalnych spadków napięcia w liniach zasilających
podstacje, w samej podstacji i w sieci trakcyjnej.
Oprócz zagadnień związanych z etapem projektowania znaczącą rolę mają
zagadnienia związane z eksploatacją urządzeń zasilających trakcję
elektryczną, a więc:
- racjonalne użytkowanie urządzeń istniejących (odpowiednie załączanie,
wyłączanie i przełączanie),
- włączanie do pracy w podstacji trakcyjnej racjonalnej liczby zespołów
prostownikowych,
- ograniczenie ilości przypadków wyłączeń całej podstacji,
- stosowanie aparatów i materiałów o jak największej niezawodności i
sprawności.
Czynniki subiektywne - organizacyjne
Sposób prowadzenia pociągu przez maszynistę
Jako energooszczędne prowadzenie pociągu rozumiemy taki proces sterowania
pojazdem trakcyjnym, który zapewnia minimalizację zużycia energii trakcyjnej
przy zachowaniu rozkładowego czasu jazdy. Typowy wykres jazdy pociągu na
odcinku pomiędzy kolejnymi przystankami przedstawia się następująco:
Każdy dowolny przejazd pociągu na trasie jest zbiorem poszczególnych
elementów składowych tego cyklu. W zależności od odległości między
przystankami powyższy cykl jazdy będzie miał inny przebieg. Dla niewielkich
odległości między przystankami jazda energooszczędna polegać będzie na
intensywnym rozruchu (R) i hamowaniu (H) oraz możliwie najdłuższej jeździe
wybiegiem. Przy odległościach większych od 5 km jazda w cyklu 3-fazowym (R -
W - H) jest niemożliwa. Jazda może być tu realizowana w cyklu 4-fazowym (R -
Vc - W - H) lub 5-fazowym t.j. z zastosowaniem rozruchu uzupełniającego na
etapie wybiegu. Zasady te mają zastosowanie na trasie w terenie równinnym i
na prostej. W rzeczywistości linie kolejowe mają profil zróżnicowany. W
warunkach PKP większość linii ma charakter równinny z kolejnymi
następującymi po sobie wzniesieniami i spadkami nie przekraczającymi z
reguły kilku promil. Na tego rodzaju liniach po osiągnięciu przez pociąg
prędkości dopuszczalnej i przejściu na jazdę wybiegiem zachodzi konieczność
wykonania rozruchu uzupełniającego (przy możliwie minimalnym zużyciu energii
przez pojazd trakcyjny), aby ponownie zwiększyć prędkość do wartości
dopuszczalnej. Rozruch uzupełniający w tym przypadku winien być wykonany
wtedy, kiedy pociąg całą swoją długością znajdzie się na spadku. Spowoduje
to wjazd pociągu na kolejne wzniesienie z maksymalną prędkością, dysponując
pełną energia kinetyczną, którą wykorzysta podczas kolejnej fazy jazdy
wybiegiem na tym wzniesieniu.
Inaczej sytuacja przedstawia się na liniach o profilu bardziej zróżnicowanym
(>10%o) ze spadkami, na których pociąg jadący wybiegiem zwiększa swoją
prędkość. W takim przypadku dojazd do wzniesienia powinien odbywać się z
maksymalną prędkością i w czasie gdy podczas wjazdu prędkość maleje należy
zwiększyć siłę pociągową. W odpowiedniej odległości przed szczytem
wzniesienia należy wyłączyć pobór prądu. Podczas dojazdu pociągu do szczytu
wzniesienia i przełomu profilu jego prędkość spadnie. Punkt wyłączenia
poboru prądu przed szczytem wzniesienia powinien być tak wybrany, aby
podczas wyjazdu ze spadku pociąg, jadąc wybiegiem, ponownie uzyskał prędkość
maksymalną.
Stosowanie jazdy energooszczędnej jest możliwe jedynie, gdy rozkład jazdy
pociągów jest właściwie ułożony tzn. że ma rezerwy na ewentualne zakłócenia
ruchowe. W celu usprawnienia pracy maszynisty, a tym samym pomocy w
optymalnym podejmowaniu decyzji podczas prowadzenia pociągu, na początku lat
80-tych opracowano i wdrożono systemy informatyczne do opracowywania
programów jazdy energooszczędnej obsługiwanych przez nie pociągów.
Konstrukcja rozkładu jazdy
Każdy pociąg pasażerski i rozkładowe pociągi towarowe mają ściśle ułożone
minutowe rozkłady jazdy, określające nie tylko czas przybycia i odjazdu ze
stacji, na których pociąg zatrzymuje się, ale także czas przejazdu przez
stacje, na których pociąg nie ma postoju. Pozwala to maszyniście zorientować
się, czy dotrzymuje rozkładu jazdy. Rozkłady jazdy są tak konstruowane, aby
maszynista miał rezerwę czasową do wykorzystania w przypadku zwolnień
związanych z robotami drogowymi. Rezerwy te są bardzo małe w pociągach
pasażerskich ekspresowych i z reguły większe dla pozostałych pociągów
osobowych. Tak np. dla pociągu podmiejskiego, zatrzymującego się często
wzdłuż całej trasy przejazdu, zużycie energii będzie zależne od narzuconego
rozkładem sposobu prowadzenia pociągu przez maszynistę. Przy założonym
czasie przejazdu całego odcinka od stacji początkowej do końcowej
energetycznie optymalny przebieg pociągu można
uzyskać w reżimie: rozruch - jazda wybiegiem - hamowanie, przy czym zarówno
rozruch jak i hamowanie powinny być realizowane maksymalną mocą układu
rozruchowego i hamującego. Łączny czas poboru energii z sieci trakcyjnej
powinien być dobrany pod kątem wykorzystania w pełni mocy silników
trakcyjnych. Czas przejazdu całej trasy powinien być sumą czasów przejazdu
każdego z odcinków, ustalonych pod kątem minimalnego zużycia energii na
całej trasie. Dla potrzeb opracowania takiego rozkładu jazdy należy do
opracowanego systemu konstruowania rozkładu jazdy WYKRES włączyć system SOT
(teoretycznego obliczania trakcyjnych czasów jazdy - przejazdów pociągów) i
uzupełnić go o programy umożliwiające wskazanie kosztów przejazdu. Po
zakończeniu konstrukcji trasy przejazdu program powinien umożliwiać
porównanie kosztów dla zdecydowania przez konstruktora, w której trasie
należy dany pociąg prowadzić. Program powinien uwzględniać różne strefy cen
za energię elektryczną w poszczególnych miesiącach roku. Praktycznie w
zależności od kosztów pociąg może jeździć co dobę lub w poszczególne dni
tygodnia w innej trasie. Obecnie częściowo jest to już realizowane.
Ograniczenia w ruchu (zatrzymania i zwolnienia)
Każde zbędne ograniczenie prędkości rozkładowej, powolne jazdy na krótkich
odcinkach, zwalnianie przed semaforami odstępowymi lub zatrzymywanie
pociągów wymaga dodatkowej energii na ponowny rozruch i ewentualnie forsowną
jazdę dla odrobienia opóźnienia. Badania ilości zużywanej dodatkowo energii
wykazały, że każde ograniczenie prędkości lub zatrzymanie pochłania
dodatkową porcję energii od kilkudziesięciu kWh (dla lekkich pociągów i
zwolnień) do 500 kWh (dla ciężkich pociągów towarowych prowadzonych
lokomotywami ET22).
Najczęściej występującymi przyczynami zwolnień i zatrzymań są:
- roboty na torach,
- uszkodzenia semaforów stacyjnych, wymagające wydania rozkazu szczególnego,
- zaniki napięcia w sieci trakcyjnej,
- zatrzymanie pociągu w wyniku nie podania sygnału zezwalającego na
semaforze wjazdowym,
- zły stan rozjazdu lub toru,
- brak obsługi lub uszkodzenie rogatek na skrzyżowaniach
szlaków kolejowych i drogowych.
Analizując powyższe przyczyny można dojść do wniosku, że część zwolnień i
zatrzymań jest nie do uniknięcia, ale przez poprawę organizacji, dyscypliny
pracy i stanu technicznego urządzeń, znaczną ich część można wyeliminować
lub zminimalizować oszczędzając w ten sposób energię.