Cer Aracı Teknolojisi Lokomotif Değerlendirmeleri-1

Transkript

This project is co-financed by the European
Union and the Republic of Turkey
DDGM’nin Kurumsal Yapısının Geliştirilmesi Teknik Yardım Projesi
Getting Technical Support for Enhancement of Institutional Structure in DGRR
TR2010/0314.03-01
TR2010/0314.03-01
Cer Aracı Teknolojisi
Lokomotif Değerlendirmeleri
6- 8 Haziran 2015
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Gündem
•
Cer gücü hız diyagramına karşı; elektrik ve dizel lokomotifler
•
Lokomotif ağırlığı ve dingil ağırlığı; hat kuvveti, boji tasarımı, adezyon
•
Lokomotif boyutları, mekanik güç, çarpma, gürültü
•
İnsan- Makine Arayüzü, kumanda masası, tren arayüzleri
•
Katener, lokomotif yakma sistemi, hibrid lokomotifler, kontrol ve iletişim
arayüzleri
•
Emniyet ekipmanı, frenler, ATP, ETCS
•
Emniyet ve homologasyon
•
UNIFE sunumu: 2008/57/AK sayılı Karşılıklı İşletilebilirlik Direktifini takiben Yetki
Süreci
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Cer gücü Hız diyagramına karşı
Cer ve Fren
gücü
Hız
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Kilonewton biriminde cer gücü 
350
TRAXX F140 AC
a) Switzerland
İSVİÇRE
kN
300
b)ALMANYA
Germany
250
200
Max
tractive
effort
Maksimum
çekiş
gücü=
güç/hız
=Maksimum
max power
/ speed
150
100
1 kilo kütlede yer çekimi gücü= 9.81 kilo newton
300 kilo newton = 30.6 tonluk yer çekimi gücü
50
0
0
20
40
60
80
100
120
Hız km/saat
Consortium led by;
140
km/h 160
TR2010/0314.03-01
350
kN
EC
Cer Motorlu
TRAXX
loco
TRAXX lokomotifi
with AC
traction motor
300
250
200
Old ET 22
DC Cer motorlu
with
motor
eskiDC
ET traction
22
150
100
50
km/h
0
0
20
40
60
80
100
120
Hız km/saat
Consortium led by;
140
160
TR2010/0314.03-01
Tren direnci
350
a) Switzerland
İSVİÇRE
İSVİÇRE
kN
TRAXX F140
300
ALMANYA
b) Germany
250
200
150
1’600t load,
yük, 1xlokomotif,
1'600t
1x loco, 0‰
100
%0
50
Hız km/saat 
km/h
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Tren direnci = (Lokomotif kütle A + B*v + C*v2) + (Yük kütle)*(a + b*v + c*v2)
+ lokomotif kütle + yük kütle)*9.81*eğim
Consortium led by;
160
TR2010/0314.03-01
Elektrikli Lokomotifin fren dinamiği
350
300
kN
250
2'000t
1:100
(10‰)
grade
2’000t on
1:100
(%10)
Eğim
200
150
100
50
km/h
0
-50
-100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140 150
2'000t
on 1:100
1:100’de
2’000t
(10%)(10‰)
150 kN
İsviçre’de tipik
300 kN
-150
-200
Enerji yenilenmesi
fren gücü dinamiğinin
seviyesine bağlıdır:
150 kN
AB Standardı
240 kN
Maksimum güç
yenilenmesi için
240 kN
-250
2'000t on 1:67 (15‰)
1:67’de 2’000t (%15)
-300
300 kN
-350
Consortium led by;
7
TR2010/0314.03-01
Tren dirençleri-Örnekler
400
kN
350
Yüksek
Direnç
High
resistance
Medium
resistance
Orta
Direnç
300
250
LowDirenç
resistance
Düşük
200
150
TRAXX
loco
load of
%10
Eğimde
200 with
tonluktrain
tren yüküyle
2000 lokomotifi
tons on 10‰ gradient
TRAXX
100
50
0
0
20
40
60
80
100
km/h
Hız km/saat
Consortium led by;
120
140
TR2010/0314.03-01
Çift Cer; Hauenstein İsviçre
700
İSVİÇRE
a) Switzerland
kN
3'200tyük,
load,
2x loco,%12
12‰
3’200t
2Xlokomotif,
600
b) Germany
ALMANYA
500
2x
TRAXX
F140
2xTRAXX
F 140
400
300
200
100
km/h
0
0
20
40
60
80
100
120
Hız km/saat
Consortium led by;
140
160
TR2010/0314.03-01
3400 tonluk yük ve toplam 600 kN cer gücüyle TRAXX
lokomotifleri ; İsveç’in kuzeyinde çelik tren
Consortium led by;
10
TR2010/0314.03-01
Örnek: İsviçre’de Maksimum Tren Yükleri
350
kN
1'600 t, Hauenstein, 12 ‰
300
700 t, Lötschberg, 27 ‰
250
650 t, Lötschberg, 27 ‰
200
150
500 metrenin yarıçaplı
Hauenstein, kurpu
curve radius of 500 m
300 metrenin
Lötschberg, curve
radius ofyarıçaplı
300m
kurpu
100
50
0
0
20
40
60
80
100
120
140 km/h 160
Hız km/saat
Gotthard Temel Tüneli’den geçerek Basel – Chiasso : bir 4 dingilli lokomotifle 1600 ton
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Kancadaki cer gücünü ölçme
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Kancadaki Maksimum Güç ≈ 600 kN
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Eğim fonksiyonu olarak maksimum tren yükü (TRAXX)
8'000
10 km/h
tons
7'500
Max.
train
load
Maksimum
tren
yükügradient
eğime karşı
vs.
20 km/h
7'000
6'500
30 km/h
6'000
5'500
40 km/h
5'000
50 km/h
4'500
TRAXX MS
60 km/h
4'000
80 km/h
3'500
3'000
2'500
2'000
1'500
1'000
500
gradient
0
0
2
4
6
8
10
Consortium led by;
12
14
16
18
20
‰
22
TR2010/0314.03-01
Maksimum tren yükü– 4 dingilli lokomotif
• Çoğu tren yükleri 4 dingilli lokomotif ile taşınabilir
–
Örn. Almanya ve Fransa’daki yük trenlerinin hemen hemen hepsi
– Tipik tren yükleri 100 – 1600 ton
– Bazı durumlarda tali hatlar trenlerin uzunluğunu 500-750 m’ye kadar
sınırlayabilirler
• Daha ağır trenler, örn. Dik yokuşlarda 4 dingilli lokomotif
kullanın
– 600 kN’luk Uluslararası Demiryolu sendikası maksimum kanca yüküne de uyum
sağlar
• Daha kısa yokuşlarda, trenlerin eylemsizliği kullanılır, örn.
İsveç
• 4 dingilli lokomotif, 6 dingilli lokomotifin yerini alır
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Maksimum 140, 160 ve 200 km/saat için cer gücü eğrileri
350
TRAXX F140 MS
kN
300
Tüm
değişkenler
tekerlek
çemberinde
Power
of 5.6için
MW
at the
wheel
5.6 MW gücü
rim for all variants
250
200
TRAXX P160 MS
150
TRAXX P200 MS
MS
10 ‰
100
50
0‰
km/h
0
0
20
40
60
80
100
120
Farklı şanzıman ve dişli oranıyla değişik hızlar
Consortium led by;
16
140
160
180
200
220
TR2010/0314.03-01
H Yüksek hız lokomotifleri yük lokomotiflerinden daha
yüksek cer gücü gerektirmektedir
Swiss Loco 2000
 1991’de ilk lokomotif
 143 mil/saat
 6.1 MV
 84 ton
 18.5 m
German BR 101
 1998’de ilk lokomotif
 137 mil/saat
 6.4 MV
 84 ton
 19.1 m
Consortium led by;
17
TR2010/0314.03-01
Cer gücü hıza karşı: Re 460 ve BR 101
325
Lokomotif: 84 ton
Tren yükü: 650 ton
İsviçre Re 460
300
275
250
Alman BR 101
Cer gücü (kN)
225
200
175
150
125
Eğim 1:100 (‰10)
100
75
Hat seviyesi
50
200 km/saat
25
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Hız (mil/saat)
Consortium led by;
18
1 mil = 1.6 km/saat
150
TR2010/0314.03-01
Hız için gereken güç kafası> 200 (230) km/saat
Yüksek Hızlı Ulaşı
3
VHST
Tekerlekte
normalize
edilmiş güç
2,5
Yüksek güç ihtiyacı!
2
1,5
Düşük direnç ihtiyacı!
1
HST
0,5
200 km/saat
0
0
25
50
75
100
125
150
175
200
Speed (mil/saat)
VHST özel gereklilikleri:

Tekerleklerde yüksek cer gücü, yani tren başına iki güç vagonu gerekmektedir

Düşük toplam yük (güç ve yolcu vagonları), düşük dingil yükü (maksimum 17 ton)

Düşük rüzgar& işleme direnci (küçük boykesit, siper ve etek ile)

Alternatif olarak EMU tipi, dağıtılan güç ile beraber.
Consortium led by;
19
225
TR2010/0314.03-01
Yüksek hızlı trenler için güç araçları
AVE S112
 330 km/saat
 2x 4 MV
 17 ton/dingil
 25 kVAC
AVE S130
 250 km/saat
 2x 2.4 MV; 18 ton/dingil
 Değişken ray açıklığı: 1435 and
1667 mm
 25 kw AC + 3 kV DC
Consortium led by;
20
TR2010/0314.03-01
Karşılaştırma : Yüksek Hız için Dizel mi Elektrik Lokomotifi
mi?
325
Euro 3000, 4 dingil
300

200 mil/saat

Ana kuvvet: 3’390 beygir
gücü, EMD 12N-710

Tekerlekteki güç: ~1.94 MV

Kütle: 90 tons

dc-itici gücü(dc-motor)
275
Alman BR 101, 84 ton
250
225
Euro 3000, 90 ton
Cer gücü (kN)
200
175
150
125
HEP tedariği olmadan
100
650 ton
75
50
200 ton
Hat seviyesi
25
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
Hız (mil/saat)
Geleneksel Dizel Lokomotifli HST:

125 mil/saat tren yükü düşük olduğunda mümkündür.

Lokomotif toplam tren ağırlığının büyük bir kısmını alır (yukarıda
görüldüğü üzere: %31).  Düşük güç verimliliği
Consortium led by;
21
TR2010/0314.03-01
Dizel HST Birleşik Krallık: İngiliz InterCity 125
HST Birleşik Krallık (InterCity 125)

1976’da teslim edilen ilk güç vagonu serisi,
toplamda 197 parça

Maksimum hizmet hızı: 200 km/saat

Dingil şekli: Bo’Bo’

Kütle: 70 ton, dingil yükü 17.5 ton

Dizel gücü: 1.7 MV

Tekerleklerde güç:
1.3 MV

Başlama cer gücü: 80 kN

Paxman / MTU 16V4000
itici güç
Consortium led by;
22
TR2010/0314.03-01
Dizel HST Birleşik Krallık (UK): İngiliz InterCity 12
325
300
ELEKTRİK tek lokomotif
275
250
HST güç vagonu
225
125 mil/saat

İtici güç: 2’250 hp,
Paxman, MTU

Tekerlekte güç: ~1.3 MW
650 ton

Kütle: 70 ton
400 ton

Uzunluk: 18 m

dc-itici güç(dc-motor)
Alman BR 101
175
Cer Gücü (kN)

DIESEL, 2 güç vagonu
200
150
UK, HST
125
100
75
50
Hat seviyesi
25
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
Hız (mil/saat)
HST of the UK (InterCity 125) örneği şunları göstermektedir:

2 HST dizel güç vagonuyla bile, tek elektrik lokomotifiyle karşılaştırıldığında cer gücü
ve güç %50’den daha da azdır

125 mil/saat için dizel HST geliştirmek büyük bir zorluktur!
Consortium led by;
23
TR2010/0314.03-01
Avrupa’da Dizel ve Elektrik Ceri
E-lokolar ile yük için tipik hızlar:
• 80 – 120 km/saat
Tipik trenler:
• Tek Lokomotif + 1’600 ton ‰12’de (1:83)
•
Çift Lokomotif + 3’400 ton ‰12’de (1:83)
•
Gelecek: 2’200 ton intermodal tren (
700-750 m maksimum tren uzunluğuna
uygun olarak)
Consortium led by;
24
TR2010/0314.03-01
Örnek Birleşik Krallık: E-lokos ya da D-lokos
Sorular:
Elektrikli hatlar yük trafiği
için nasıl kullanılabilir?
için eksik olan bağlantı
nedir?
Örnek: Felixstowe –
Ipswich – Peterbough
2030 Yük Tahmini
*) 2030 Demiryolu Yük Talebi, MDS Transmodal Limited, Ekim 2011
Consortium led by;
25
TR2010/0314.03-01
Karşılaştırma: E-loko vs D-loko (Sınıf 66)
450
400
 Electrik lokomotifler
Eğim ‰12 (1:83)
Sınıf 66
– 4 dingil düzeni
CoCo
2 Megavat
kN
350
– Tekerleklerde 5’600 kW
2’400 ton tren yükü
 Eğimler de dahil 80 – 120
km/saat hızda işleyebilme
300
 Yolcu trenleriyle karışık trafik
için uygun
1’600 ton tre yükü
250
TRAXX
BoBo
5.6
Megavat
200
Artan hızlanma bölgesi
Dizel lokomotifler
150
 6 dingil düzeni
100
 Tekerleklerde ortalama2’000
kW
 Özellikle ağır yükler dik
yokuşlarda düşük hızda işleme
50
0
0
20
40
60
80
100
120
140
km/h
Consortium led by;
26
160
 Hız düşük ise özel hatlar
gerektirir
TR2010/0314.03-01
UK: Karşılaştırma Sınıf 66 (D-loko) vsTRAXX (E-loko)
700
Tren yükü: 2’400 ton
600
2x TRAXX
kN
500
2’400 ton
Sınıf 66
13‰
400
1x TRAXX
300
200
0‰
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Ortalama‰7’ye
kadar eğim
Tek bir lokomotif şu durumda 2’400 ton
taşıyabilir
100 km/saat’te ‰ 5 sürekli, (dinamik olarak
ortalama 7‰’ye kadar )
5‰
100
90 100 110 120 130 140 150
Km/h
Tren ek bir itici lokomotifle 100 km/saat ile
‰13’te Beattock zirvesine kadar çıkar
Yukarıdaki prosedür İsviçre’de Gotthard
hattında Erstfeld ve Göschenen arasında
standart uygulamadır
(‰26, 300 m eğri)
Consortium led by;
27
‰13 eğiö
TR2010/0314.03-01
Enerji Maliyeti: E-loko vs D-loko
Tren-km/€ biriminden enerji maliyeti (Hız 100 km/saat)
€/ton-km
1 kWh = 0.0934 €
diesel = 0.958 €/l
Maxima, CoCo, D-loco
TRAXX, BoBo, E-loco
Tren ağırlığı (ton)
•
Dizel ceri aynı tren için iki kat enerji maliyetinde
bulunmaktadır
–
–
•
Maxima*: 3’600 kW dizel  2’900 kW tekerlekte
TRAXX: 5’600 kW tekerlekte
Δ Dizel lokomotif için maliyet**: ortalama300
k€/lokomotif/yıl
*) The Maxima Avrupa’daki en güçlü dizel lokomotiflerden biridir
**)1’595 ton tren ağırlığıyla, 100’000 km/yıl
Consortium led by;
28
TR2010/0314.03-01
Elektrikli Ağır Yük Lokomotifleri
IORE Loco, İsveç
HXD3 China, with Dalian
Elektrik Lokomotif – ABD dizel-elektrik hat lokomotifleriyle karşılaştırıldığında
•
•
Katenerden, daha yüksek güç seviyesi bulunmaktadır
Güç sınırı genelde cer motorunun boyutuyla belirlenmektedir.
 En güçlü lokomotifin tekerleklerinde 13,000 beygir gücü (HXD3, China)
•
Dingil yükleri genel olarak daha düşüktür.
 Avrupa: 44,000 to 50,000 lbs (20 -22.5 ton). Hindistan: 50,000 lbs. Rusya and Çin: 50,000- 65,000
lbs.
•
Maksimum cer gücü %36-40 arası bir bağlantı katsayısı noktasında belirlenmiştir.
 >40% bağlantı seviyelerinde tekerleklerde yüksek güç tercih edilir
Consortium led by;
29
TR2010/0314.03-01
Ağır yük lokomotifleri karşılaştırması: E- ve D-lokos
Lokomotif Bilgisi
Dizel 4400 hp
Dalian HXD3
Düzen
6-dingil (CoCo)
6-dingil(CoCo)
70’500 lbs (32 ton)
55,100 lbs (25 ton)
180,000 lbs (800 kN)
128,000 lbs (570 kN)
670 beygir gücü(500 kW)
2,140 beygir gücü(1,600
kW)
42 inç (1,067 mm)
49.2 inç(1,250 mm)
75Consortium
mil/saat
(120 km/h)
led by;
75 mil/saat (120 km/saat)
Dingil yükü
Maksimum cer gücü
Cer motoru gücü
Tekerlek çapı
Maksimum hız (yük)
30
TR2010/0314.03-01
Ağır yük lokomotifleri karşılaştırması
4400 hp
IORE
HXD3
TRAXX
Ülke
USA
Sweden
China
Europe
Dingil
6
6
6
4
Tekerleklerd
e güç (beygir
gücü)
3,880
7,240
12,860
8’040
Dingil
yükü(lbs)
70,500
66,100
55,100
46,300
43%
34%
39%
36%
180,000
146,000
128,000
67,000
200.000
USA 4400hp diesel-electric loco
180.000
160.000
Cer gücü (lbs gücü) 
IORE
140.000
120.000
HXD3
100.000
Maksimum
adhezyon
TRAXX
80.000
Maksimum
cer gücü (lbs)
60.000
Not: IORE 55,000 lb dingil gücü için tasarlanmıştır ve daha sonra
80,000 lbsden daha fazlada denge ağırlığı sağlanmıştır. Kuzey
koşullarıyla (kuzey kutup dairesinin kuzeyi) başa çıkmak ağır ve
çetin bir plandır
40.000
20.000
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Hız (mil/saat) 
Consortium led by;
31
TR2010/0314.03-01
Yüksek yüklü lokomotiflerin karşılaştırılması
0,450
OElektrik Lokomotifinde izlenen hedefler :
USA 4400hp dizel-elektrik lokomotifi
0,400
•
•
Yüksek hızlanma ≥ 60 ^mil/saate kadar
Yukarı ve aşağı yokuşlarda da ≥ 60
mil/saatlik yüksek hız
•
•
Düşük hat gücü(tekerlek ve hat aşınması).
Yüksek dinamik fren gücü ve güç yenileme
kapasitesi
•
Yıpranmaya ve yırtılmaya en az maruz kalan
en az hareket eden parçalarla katıhal
makinaları
Yapışma Katsayısı (%) 
0,350
0,300
TRAXX
IORE
0,250
HXD3
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
0
10
20
30
40
50
60
Hız (saat/mil) 
70
80
90
Consortium led by;
32
TR2010/0314.03-01
Enerji Maliyeti: Elektrik ve dizel lokomotif karşılaştırması
Tren yükü: 2,785
ton
Almanya*
ABD
Litre başı 0.958 €
Galon başı 3.97
USD
Kilowatt başına
elektrik
0.0934 €
0.10 USD
Dizel lokomotifle
toplam maliyet
1,930 €
2,113 USD
Dizel Yakıt
Elektrik
Lokomotifiyle
toplam maliyet
Maliyet oranı
Elektrik/Dizel
•
•
1,090 €
1,167 USD
%56
%55
E-loko: 4 dingilli TRAXX F140 AC: 7,500 tekerleklerde beygir güzü
D-loko: 6 dingilli Maxima 40CC: 4,700 beygir gücü dizel güç.
TRAXX, E-Loco
Consortium
led
by;
3,730 kilowatt tekerleklerde
33
Maxima, D-Loco
474 mil (763 km)
Münih-Maschen
(Hamburg)
TR2010/0314.03-01
Özet – yüksek yüklü lokomotifler
•
Lokomotifin başlama cer gücü dingil yüküyle ve maksimum yapışma
katsayısı seçimiyle belirlenir.
 Lokomotif tipine özel değildir, elektrik ya da dizel-elektrik
•
Dizel-elektrik lokomotifin maksimum cer gücü belli bir dingil yükünde
dizel motorda hazır bulunan güç tarafından belirlenir.
 Dizel benzin milinde tanımlanır.
•
Elektrik lokomotifin maksimum cer gücü bojideki cer motorunun
büyüklüğüyle belirlenir.
• Tekerlek jantında tanımlanır
Consortium led by;
34
TR2010/0314.03-01
Lokomotif ağırlığı ve dingil yükü; hat gücü, boji tasarımı
ve yapışma
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Hat gücü
Aracın tekerlek takımında ağırlığı
Tekerlek jantında güç
 Aracın rehberliği
Rayda sonuç gücü
 Traverslere iletilir
 Hat yatağına iletilir
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Ray ve tekerlek arasındaki geometri
Tekerlek Dişi
Konilenmesi
Boden
Dingil
Ray
Travers
Şekil 2. Dönüş yarıçapı (r1 ver2) tekerlek seti
deplasmanına uygun olarak y, tekerlekler koniktir ve y
tekerleklerin konikliğidir
Rayın merkezine
yerleştirilmiş tekerlek
Düz hat
Consortium led by;
Hans-Jörg Dittmann
ELF/EKC
13.12.01
TR2010/0314.03-01
Tekerlek ve ray arasındaki geometri
Consortium led by;
Hans-Jörg Dittmann
ELF/EKC
13.12.01
TR2010/0314.03-01
Tekerlek ve ray arasındaki geometri
Faydaları
Tekerlek ve ray arasında
azaltılmış güç
Travers
Tekerleğin büyük ölçüde
azaltılmış bakımı ve denge
yıpranması modeli
Consortium led by;
Hans-Jörg Dittmann
ELF/EKC
13.12.01
TR2010/0314.03-01
Altyapıda fazla gücün sonuçları
Muhtemel Arızalar:
• Kırık ray
• Ray değişimi
• Raydan çıkma
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Araçta fazla gücün sonuçları
Muhtemel arızalar:
• Kırık dingil
• Kırık teker
• Kırık mil yatağı
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Tekerlek yıpranmasının örnekleri
Oyuk aşınması
Kenar aşınması
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Önemli parametreler
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Boji tipleri: Yarıçapsal ve yarıçapsal olmayan tekerlek
takımı dümeni
Yarıçapsal olmayan
dümen
Loco 2000, SBB Re 460
Çapsal dümen
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Boji tipleri: Yarıçapsal tekerlek takımı dümeni
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Boji tipleri: Yarıçapsal olmayan tekerlek takımı dümeni
TRAXX
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Yumuşak kauçuk bağlantılarla kısmi yarıçapsal dümen
FLEXIFLOAT BOJİ
Tekerlek takımı rehberi (2)
•
Boylamsal katılık değişik ihtiyaçları
karşılamak için ayarlanabilir
•
Tekerlek setinin kısmi
yarıçapsal hizası
•
Yüksek süratte istikrar
•
Düşük ömür devri maliyeti
sert
yumuşak
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Boji tipleri: Aktif boji dümeni
(ADD, aktiver Drehdämpfer, Siemens)
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Boji tipleri: Siemens Vectron boji
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Boji tipleri: sert tekerlek takımı rehberi(Prima II)
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Boji tipleri: sert tekerlek takımı rehberi (Class 66)
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Eski ve yeni tekerlek takımı rehberi tasarımları
ET 22
Flexifloat
Sert yanal rehber
Elastik yanal rehber
Şu nedenlerden ötürü ET22’nin hat gücü yüksektir …

2x 1750m’lik uzun tekerlek temeli Eğrilerde yüksek hücum açısı

Yanal sert tekerlek takımı rehberi
(ve dikey)
Consortium led by;
52
TR2010/0314.03-01
Hat gücünün test edilmesi
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Örnek: Test düzenlemesi, İsviçre Alpleri
Consortium led by;
54
TR2010/0314.03-01
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
İsviçre’den geçen Kuzey-Güney Yük Koridoru; Gotthard
Hat özellikler
• Hattın ‰ 26 lık geometrik eğimi olan sürekli eğimi vardır
• Güneyde Bellinzona’dan (rakım 241m) Airola’ya (rakım
1142m).
• 250 - 300m yarıçapında virajlar bulunmaktadır.
• Genel voltaj: 15 kV, 16.7 Hz.
• Yük trenleri sürekli olarak saatte 75 km hızda ilerler ve
yük dağılımı şekilde olur…
–
–
Bir lokomotifle 650 ton,
İki lokomotifle 1300 ton.
Hat sınırlamaları (çift hat)
• Hattın yüksek güç arzı bulunmaktadır ve iki yöne de 3-5
dakika arasında tren hareket edebilir
• SBB tarafından kullanılan lokomotifler :
–
–
Yük için SBB Re 420, Re 620, Re 482
Yolcu için SBB Re 420, Re 620, Re 460
Consortium led by;
57
TR2010/0314.03-01
Gotthard Hattı
Consortium led by;
58
TR2010/0314.03-01
Gotthard Hattında Test
% 2.7’ye kadar yokuş
250 m’lik yarıçaplı viraj
Rakım >1100 n
Buz, kar, yağmur
-20°C’nin üzerinde sıcaklık
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
İsviçre’den geçen Kuzey-Güney Yük Koridoru : Lötschberg
Hat özellikleri

‰ 27’lik geometrik eğimle bu hattın sürekli yokuşları
vardır

Kuzeyde Domodossola, İtalya’dan (rakım 270m)
Goppenstein’a (rakım 1217m).

300m yarıçaplı birçok viraj.

Toplam voltaj: 15 kV, 16.7 Hz.

Yük trenleri sürekli saatte 75 km hızla aşağıdaki yük
dağılımıyla ilerlemektedir
•
Tek lokomotifle 650 ton
•
İki lokomotifle 1300 ton
Hat sınırlamaları (çift hat)

Hattın yüksek güç arzı bulunmaktadır ve iki yönde
de 3-5 dakikada bir tren hareket eder.

BLS, DB Kargo tarafından kullanılan lokomotifler :
•
Yük için BLS Re 425, Re 485, DB BR 185
•
Yolcu trenleri SBB Re 460, BLS Re 465
Consortium led by;
60
TR2010/0314.03-01
BLS “Lötschberg” Hattı Haritası

Çift hat

‰27 lik sürekli eğim

Açıkta 300 metrelik virajlar

tren yükleri:
1x loco  650 (700) ton
2x loco  1’300 (1400) ton
+itici lokomotif 1’700/1’800 t

maksimum rakım 1’175 m
Consortium led by;
61
TR2010/0314.03-01
Yqst: Tekerlek ve ray arasındaki hat virajı yarıçapının ve
yapışma katsayısının etkisi
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Yqst: Tekerlek ve ray arasındaki hat virajı yarıçapının ve
yapışma katsayısının etkisi
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Yqst: Cer gücünün, fren gücünün ve aq etkisi
Consortium led by;
Streckenfahrten - Gotthard
TR2010/0314.03-01
Yapışma
Araç hızı her zaman
tekerlek çemberinden
daha yavaştır. Yani
tekerlek her zaman hat
üzerinde biraz
kaymaktadır.
Maksimum yapışmada
tekerlek kayar ve
kavrayışını kaybeder ve
cer gücü büyük ölçüde
azalır.
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Maksimum muhtemel yapışma
Yapışma katsayısı µ = Cer gücü / Dingil yükü
µ
Ray koşulları
0.4
Kuru ve temiz
0.35
Islak ve temiz ya da zımparalamayla
ıslak
0.3
Eğrinin yukarısında olarak
0.25
Islak, zımpara olmadan biraz
kirlenmiş
0.10 – 0.2
Dingil
yükü
Kötü hat koşulları
Yapışma şunlara da bağlıdır:
• Hat ve ray geometrisi
• Hat ve tekerlek materyali, sertlik vb.
• Boji tasarımı
Consortium led by;
Cer gücü
TR2010/0314.03-01
Tekerlek kayma fonksiyonu olarak yapışma eğrisi
Sabit alan
Linear Linear
alan
olmaya
n alan
Sabit olmayan
alan
Consortium led by;
Tekerlek kayması saatte
1-3 km’dir, ancak modern
kontrol sistemleriyle 10
km’ye kadar çıkabilir
TR2010/0314.03-01
Tekerlek kayma eğrisi olarak yapışma eğrisi
Tekerlek kayması ıslak ve kirli
raylarda oldukça fazladır
Kuru kum
Kuru ray
Islak ray
Yağ
Islak kum
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Yapışma boji tasarımına bağlıdır
Cer motorları
Vagon gövdesi
Eksenle örnek
tekerlek 2
F2
tekerlek1
V2
TE2


Yük transferi F = ½*b/B*(TE1 + TE2)
eksenli bojilerde geniştir. Bu da eşit
olmayan yüklemeye (F2<F1) ve düşük
yapışma kapasitesine neden
olur(TE2>TE1)
F1
b
TE1
B, tekerlek
temeli
Yanal güç, FY
Sert tekerlek rehberi nedeniyle
LateralTekerleğin boylamsal kayması
düşük cer gücüne neden olacaktır:Consortium
FX < led by;
69
F
Vo
V1
Kayma ΔV1 = V1Vo
Toplam güç, F
Boylamsal güç, Fx<F
TR2010/0314.03-01
İt-çek çubuğu olan bir boji yapışma için avantajlıdır
Cer motorları
Vagon gövdesi
Tekerlek 2
Tekerlek 1
Vo
İt-çek çubuğu
V2
TE2
•
V1
TE1
Tekerlek
kayması =
Tekerlek temeli (kısa)
ΔV1 = V1-Vo
İt-çek çubuğunun bojinin ortasındaki hat seviyesine sanal bir uzantısı vardır küçük
seviyeli yük transferi TE1=TE2
•
Yapışma kontrol sistemi tekerlekleri ve hatları kontrollü bir tekerlek kaymasıyla kontrol
eder Tekerlek yüzeyi iyileştirilmesi& yapışma katsayısı & cer gücü artışı
•
Fayda:
 yuvarlanma yüzeyi freni yok
 tekerlek ömrü: İsviçre Alpleri/Almanya için 700’000 / >1’000’000 km
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
3 Dingilli boji örneği
Devirme tertibatı
özellikleri tarafından verilen yumuşak yanal rehberlik
Bağlantılarda yumuşak kauçuk elementler
Yanal deplasman
Yanal deplasman
Yanal deplasman
Kısa dingil temeli
Consortium led by;
71
TR2010/0314.03-01
Lötschberg’de BR 185 Yapışma testi
Testfahrten am Lötschberg in Nov. 2000 mit einem Tonerdezug,
Anhängelast von 3‘311t. Anfahrt in der Blauseekurve mit 1‘424t.
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Cer gücü, bojiler 1 ve 2
Test koşulları:
Çift cerde
‰17’de durgun
halden
başlayarak
Toplam tren
yükü: >2400 ton
Hava: Doğal ıslak
hat, aşırı sis
Doğal ıslak hatta 17‰lik eğimde cer gücü
Consortium led by;
73
TR2010/0314.03-01
1. bojinin 2. bojiden daha yüksek cer gücü vardır
Test
koşulları:
Çift cerde
‰16’da durgun
halden
başlayarak
toplam tren
yükü: 3340 ton
Hava: doğal
ıslak hat

Büyük kaymalarda önde gelen boji operatörleri hattı temizler

Temizlemeden ötürü sıradaki bojinin cer gücü daha yüksektir.
Consortium led by;
74
TR2010/0314.03-01
Tren yükünün doğrulanması
8'000
10 km/h
tons
7'500
7'000
Maksimum
tren
Max.
train
load
yükü gradient
vs. eğim
vs.
20 km/h
6'500
30 km/h
6'000
5'500
Belçika
Belgium
5'000
(Anpwerp-Leuven)
4'500
40 km/h
TRAXX Lokomotifleri
TRAXX
locomotives
50 km/h
Tren
Verifiedyükü
in traintestlerinde
load tests
doğrulanmış
4'000
60 km/h
3'500
3'000
80 km/h
Poland
Polonya
2'500
Spain
(Pajares Pass)
2'000
İspanya
1'500
Switzerland
İsviçre
(Hauenstein)
1'000
500
gradient
Eğim
0
0
2
4
6
8
10
12
Consortium led by;
75
14
16
18
20
‰ 22
TR2010/0314.03-01
Ağır trenler : İsviçre’de örnekler:
‰12’ye kadar 3‘3
‰ 27’ye kadar 1‘400
Consortium led by;
76
TR2010/0314.03-01
4 dingilli TRAXX
3’340 ton, 570m uzunluklu tren yükünü taşıyan lokomotif
, Polonya
Consortium led by;
77
TR2010/0314.03-01
Cer gücü eğrilerinin karşılaştırılması: eski Polonya
lokomotifleriyle TRAXX lokomotifleri
350
kN
300
250
TRAXX (BoBo); 5.6 MW
3 MW
200
150
E182 (CoCo)
ET13 (BoBo)
ET22 (CoCo)
ET05 (BoBo)
100
ET21 (CoCo)
50
km/h
0
0
20
40
60
78
80
Consortium led by;
100
120
140
160
TR2010/0314.03-01
Elektrik lokomotifleri: 4 dingilli lokomotifler 6 dingilli lokomotiflerin
yerini alır


Trenlerin çoğu 4 dingilli lokomotif tarafından taşınabilirler.
•
Örn. Almanya ve Fransa’daki tüm yük trenleri
•
Tipik tren yükleri 1’100 – 1’600 ton
•
Bazı durumlarda yan hatlar trenlerin uzunluğunu 500-750 metreyle
sınırlayabilirler.
Daha ağır trenler, örneğin dik yokuşlarda, 4 dingilli lokomotif
kullanırlar
Bu durum 600 Kn’luk Uluslararası Demiryolu sendikası kanca yüküne uyum
sağlar

Yeni bir 4 dingilli lokomotif 6 dingilli lokomotifin yerini alır
Consortium led by;
79
TR2010/0314.03-01
CoCo ile karşılaştırıldığında BoBo’nun avantajları
Fiyat

BoBo lokomotifi CoCo ile karşılaştırıldığından%30-40 oranında daha ucuzdur.

Avrupa pazarında CoCo için küçük bir pazar bulunmaktadır standart bir ürün
bulunmamaktadır
Yapışma Kapasitesi

BoBo lokomotifin dingil başına düşen yapışma kapasitesi CoCo’dan daha yüksektir
Operasyon esnekliği

Avrupa’daki trenlerin çoğu BoBo lokomotif tarafından taşınır.

2 BoBo lokomotifinin kancada 600 kN’luk güç vardır ve tek bir CoCo lokomotifinin
taşıyabileceğinden daha ağır trenler taşır

Avrupa’da, yüksek güçlü otomatik kuplörlerle olması dışında (ABD, Çin,Rusya) çift cerin bir
manası yoktur.
Bakım ve hat gücü

Lokomotifinin tekerlek aşınması daha düşüktür ve CoCo ile karşılaştırıldığında daha uzun
tekerlek ömrü vardır

Örn. Avusturya’da, BoBo’nun daha düşük hat erişim maliyeti vardır  CoCo lokomotifler,
UIC (Uluslararası Demiryolu Sendikası) 518’ göre hat gücü gerekliliklerini yerine getirmek
Consortium led by;
için yarıçapsal dümen gerektirirler
•
80m CoCo’dan daha kısadır Depoların uyarlanması ve çalıştaylar
B obo lokomotif 18.9 m ile 23
TR2010/0314.03-01
Lokomotif boyutlar, mekanik güç, çarpışma, gürültü
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Ekartman yüklemesi
VR
NSB
SJ
LDZ
DSB
IE
RZD
EVR
LG
BR
BZD
NS
PKP
DB AG
SNCB
UZ
CFL
CD
ZSR
SNCF
ÖBB
SBB
SZ
CP
FS
RENFE
Alman EBO’ya göre G2 Ekartman yüklemesi
UIC 505-1 Ekartman yüklemesi (G2’den küçük)
82
SNCFR
HZ
ZBH
JZ
BDZ
HSH
OSE
EBO’dan küçük, UIC 505-1’den büyük Ekartman yüklemesi
G2’den daha büyük ya da ona eşit Ekartman yüklemesi
CFM
MAV
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
TRAXX Platform; Lokomotif planları
TRAXX AC
15 + 25 kVAC
TRAXX MS
15/25 kVAC &
1.5/3 kVDC
TRAXX DE
dizel-elektrik
Consortium led by;
83
TR2010/0314.03-01
D / A / PL ülkeleri için TRAXX E 186
1, 2
3
4
5
6
7.1 … 7.4
8
9
Führerraum 1 / 2
Hochspannungs- und
Stromrichterblock
Kühlturm 2-kanalig
Saugkreisgerüst
Hilfsbetriebegerüst
Fahrmotorlüfter
Bremswiderstand
Niederspannungsgerüst (110 V)
Consortium led by;
84
10
11
12.1, 12.2
13
14
15
Automatentafel (110 V)
Elektronikschrank
Zugsicherungsschrank 1 / 2
Druckluftgerüst
Werkzeugschrank &
Sonderausrüstung
Raum für Brandlöscheinheit (frei)
TR2010/0314.03-01
Vectron Makine Odası Planı
Makine Odası
Planı
Yangin söndürme sistemi
Cer dönüştürücüsü
Yakıt ve su soğutucu
Cer motoru üfleyici
Yardımcı dönüşüm
kremayeri
Vectron AC
yüksek güç
Basınçlı hava ekipmanı
kremayeri
Fren kremayeri
Düşük voltajli ekipman kabini,
Yardımcı ekipman kremayeri
Yüksek voltajlı AC ekipmanı
kabini
Consortium led by;
85
Tren koruması kabin ½
Tren koruması 3
TR2010/0314.03-01
Yüksek Voltaj Kabini
Consortium led by;
86
TR2010/0314.03-01
Tren arayüzleri
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Consortium led by;
87
Ön şekil
Berner Raum
Kanca
Tampon
Fren boruları
UIC kablosu
Tren ısıtma
kablosu
Mekanik güç
Çarpma
AAR kablosu
TR2010/0314.03-01
Tren arayüzleri
BR 101
Optimal açı ≈ 32°
0 Basınç hattı
Yan rüzgar olmadan
maksimum ortalama +230
Pa
Yan rüzgar ile (Yaklaşım
açısı yaklaşık 20 Derece)
maksimum ortalama 600
Pa
Consortium led by;
88
Loco 2000
TR2010/0314.03-01
Vidalı ve otomatik koşum takımı
Salma çubuğu
Koşum takımı aracı
Kanca: Kanca gücünün 600 kN’a kadar
ölçümü; 3’400 ton tren yükğ
Otomatik koşum takımlı VR
Sr2
Consortium led by;
89
Fren
tıkacı
Fren borusu
TR2010/0314.03-01
Berner Raum – Kuplaj trenleri için alan
Consortium led by;
90
TR2010/0314.03-01
SBB Re 482 - Geometrien im Vergleich (Lok-Überhang)
•
•
Die Lok 2000 hat von allen Lokomotiven den geringsten Überhang.
Im Vergleich zu anderen Lokomotiven (Taurus & Prima) hat die SBB Re 482
den geringsten Überhang.
Lok-Typ
Masse
(t)
Achsstand
(m)
Lok 2000
Re 482
Taurus
Prima
BR 189
84
84
86
90
86
(aktuell
89.5)
2.8
2.6
3.0
2.6
2.9
Rad 
Neu
(mm)
1100
1250
1150
1150
1250
Länge
(m)
18.5
18.9
19.28
19.52
19.58
Consortium led by;
DG Mittenabstand
(m)
11.0
10.4
9.9
10.06
9.9
Überhang
(m)
3.75
4.25
4.69
4.73
4.84
TR2010/0314.03-01
Almanya’da Çarpışma, Landesbergen (Ni), 1.12.2001
Zug: 141 210 + Reisezug (Halbgepäckwagen + 3 DoSto)
Hindernis:
Amphibienfahrzeug (Brückenleger) mit
Aluminiumaufbau - Masse 26 t
Aufprallgeschwindigkeit: ca. 60 ... 80 km/h (vStr = 80 km/h)
Folgen:
- Lokführer schwer verletzt (eingeklemmt)
- 22 Leichtverletzte
Besonderheiten: schlechte Sichtbedingungen (Nebel)
Consortium led by;
92
TR2010/0314.03-01
Kafa kafaya çarpışma örnekleri;Pakistan’da dizel
lokomotifler
Consortium led by;
24.10.03
93
TR2010/0314.03-01
BR 185’in ve BR 189’un kafa kafaya çarpışması
Consortium led by;
94
TR2010/0314.03-01
EN 15227’yi yerine getirmek için TRAXX lokomotifi tasarım
prensipleri
Ön koruma
Yapısal bozulma alanı
Entegre Biniş Platformu
Nüfuz karşıtı duvar
Tırmanma karşıtı
Tampon ve dış bozulma
elemanları
Kombine demiryolu
bariyeri ve kar sabanı
Kurtulma alanı
Consortium led by;
95
TR2010/0314.03-01
Enerji emmesiyle kaza tamponu, örnek
EST, Almanya
Consortium led by;
96
TR2010/0314.03-01
Kaza tasarımı
Kraft
Ertragbare Längsdruckkraft im Fahrzeugkasten
FD
FSt2
Steife Bereiche
Fahrzeugkasten
(inkl. Überlebensraum)
FSt1
2. Deformationsstufe
FEP
reversibel
irreversibel
1
1. Deformationsstufe
irreversibel
3
2
Consortium led by;
97
Schutzbereich
Fahrzeugkasten
Verschiebung /
Deformation
TR2010/0314.03-01
Tam ölçekli çarpışma testi, TRAXX
Consortium led by;
98
TR2010/0314.03-01
Kontrollü enerji emilimi
Kontrollü enerji emilimi
En zayıf parça göçer …
Consortium led by;
99
TR2010/0314.03-01
Gürültü emisyonu
Hareket halinde
Tekerlek/ray, şanzıman,
vantilatörler
Durgun
Vantilatör, Kompresör,
Dizel motor
Başlama
Sürüş sistemi, vantilatörler,
kompresörler, şanzıman
Dizel motor
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Tekerlek/ray gürültüsü: Nedeni yüzey pürüzü
Einfluss Bremssystem
Einflussbereich:
7  12 dB
Radlaufflächen im
Vergleich:
1. links: mit GG-Klötzen,
2. mitte: Kunststoffklötze,
3. rechts:
scheibengebremst
Quellen: Bahntech 4/97, S. 4,
“Glatte Räder auf glatten Schienen“,,
und Leben mit Lärm, M. Kloepfer et al.,,
Band 28, Springer-Verlag, 2006, S. 218
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Gürültü seviyesi - örnekler
TSI
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
Örnekler
Tip
TSI Lokomotif - Ölçülmüş Elektrik Lokomotifi - Hedef Değer -TRAXX-Loco- SLM Lok-2000
Hareket Halinde
Maksimum cer ile
başlarken
Saatte 80 km hızla
hareket haline
Vmax’te İç
Kornayla iç
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
TSI CR Gürültü, Ölçümler
TİP
Lok.
Limit
Ölçülmüş Elek. Lok.
Durağan
Maksimum cer
80 km’de hareket halinde
Vmax’te hareket halinde
Vmax’te iç
Kornayla iç
Consortium led by;
Ölç. Dizel
TR2010/0314.03-01
TSI-Noise – Standstill requirements
Elektrik-dizel lokomotiflerin, OTMlerin, EMUların, DMUların ve vagonların durağan
gürültüleri için sınırlayıcı değerler LpAeq,T
Araçlar
LpAeq,T dB
Elektrik Lokomotifler ve elektrik ceriyle
OTMler
75
Dizel lokomotif ve Dizel ceriyle OTMler
75
EMUlar
68
DMUlar
73
Vagonlar
65
OTM = On Track Machine (Hat üzeri makine)
Consortium led by;
TR2010/0314.03-01
TSI-Gürültü - Başlama Gereklilikleri
Elektrik-dizel lokomotiflerin, OTMlerin, EMUların, DMUların ve vagonların başlama
gürültüleri için sınırlayıcı değerler LpAFmax
ARAÇ
DB’de LpAFmax
Ray tekerleğinde elektrik lokomotifleri P<4 500
kW
82
Ray tekerleğinde elektrik lokomotifleri P >/=4
500 kW ve elektrik ceriyle OTMler
85
Motor çıkış şaftında dizel lokomotifler P<2000
kW
86
Motor çıkış şaftında dizel lokomotifler
P>/=2000 kW ve dizel cer ile OTMler
89
EMUlar
82
DMUlar P < 500 kW/motor
83
DMUşar P>/= 500 kW/motor
Consortium led by;
85
TR2010/0314.03-01
TSI-Noise - Pass-by requirements
Elektrik-dizel lokomotiflerin, OTMlerin, EMUların, DMUların ve vagonların hareket halinde
gürültüleri için sınırlayıcı değerler LpAeq,T
Araç
dB’ de LpAeq.Tp
Elektrik lokomotifler ve elektrik ceriyle OTMler
85
Dizel lokomotifler ve dizel ceriyle OTMler
85
EMUlar
81
DMUlar
82
Vagonlar
80
Consortium led by;

Cer Aracı Teknolojisi Lokomotif Değerlendirmeleri-1

Transkript

Benzer belgeler

implant sistemi

yaz fiyat listesi

Large Combustion Plant Questionnaire – Worked Example

Hotel Phoenix - GetMyHotel.com

Technical Assistance for Increasing Primary School Attendance

DDGM`nin Kurumsal Yapısının Geliştirilmesi Teknik Yardım Projesi

1 1 Şubat 2015 Otomobil Lastikleri

… İL ÖZEL İDARESİ

Bazı Sonlu Klingenberg Düzlemleri çin Üzerinde Olma Matrisleri