Możliwości modyfikacji taboru spalinowego w celu zmniejszenia jego oddziaływania na środowisko naturalne

Transkrypt

1 Zygmunt Marciniak, Włodzimierz Stawecki, Jerzy Merkisz, Ireneusz Pielecha, Jacek Pielecha Możliwości modyfikacji taboru spalinowego w celu zmniejszenia jego oddziaływania na środowisko naturalne Na przestrzeni ostatnich kilku lat zostaje sprowadzanych do kraju coraz większa liczba spalinowych pojazdów trakcyjnych (zwłaszcza lokomotyw), których silniki spalinowe nie spełniają wymagań w zakresie emisji składników toksycznych [1, 2]. Spowodowane jest to przede wszystkim liberalizacją przewozów kolejowych w kraju i pojawieniem się ponad trzydziestu przewoźników (tzw. operatorów prywatnych), nie skupionych w byłych i obecnych strukturach Polskich Kolei Państwowych S.A. Ocena ekologiczności tych pojazdów w większości przypadków polega na porównaniu stanu bieżącego silnika spalinowego (jego emisyjności) z wartościami dopuszczalnymi emisji składników szkodliwych. Wartości te dotyczą konkretnych testów badawczych silników lub pojazdów [9, 11]. W polskich warunkach eksploatacji pojazdów szynowych wymagania te nabierają nieco odmiennego kształtu, gdyż posiadanie szerokiego spektrum taboru kolejowego znacząco zmienia obraz ekologiczności tych pojazdów. Konieczne staje się więc podjęcie zagadnienia dotyczącego oceny emisyjności silników pojazdów szynowych w warunkach ich rzeczywistej eksploatacji w Polsce. Zatem wszystkie działania mające na celu ocenę rzeczywistego stopnia emisyjności pojazdów szynowych oraz próby ich poprawy są konieczne i uzasadnione. Zmniejszenie szkodliwego oddziaływania pojazdów szynowych na środowisko Metodyka postępowania Analizę możliwości zastąpienia obecnie eksploatowanych lokomotyw spalinowych innymi lokomotywami spalinowymi lub spalinowymi pojazdami trakcyjnymi wykonano na podstawie następujących założeń []. Emisja składników toksycznych spalin przedstawiona jest jako masa [g] przypadająca na jednostkę czasu pracy lokomotywy. W tym celu wyznacza się przepływ spalin G sp [kg/h] dla danego punktu pracy silnika (pozycja nastawnika lub procent zadanej mocy). Pozwala to na wyznaczenie emisji godzinowej danego składnika spalin E i [g/h] na podstawie pomiaru stężenia C i [ppm] tego składnika według wzoru oparta jest: E i = a i C i G sp (1) gdzie: a i współczynnik charakterystyczny dla danego związku szkodliwego. Praca lokomotywy odwzorowana jest na podstawie histogramów obciążeń. Wartości końcowe emisji [g] oblicza się z uwzględnieniem współczynników udziału faz (wykorzystania silnika spalinowego). Dla lokomotyw lub innych spalinowych pojazdów trakcyjnych, dla których dokonano pomiarów zaczernienia spalin (w postaci pomiarów zaczernienia N lub współczynnika ekstynkcji k) wyznacza się masę cząstek stałych emitowanych z tych silników. Wartości masy cząstek stałych (PM) określa się na podstawie zależności uzyskanej z pomiarów opisanej równaniem: PM [mg/m ] =,91 N [%] (2) ze współczynnikiem korelacji równym,82. Na podstawie równania (2) dokonuje się zamiany pomiarów zaczernienia spalin N na wartości emisji cząstek stałych; wykonuje się je na podstawie pomiarów bezpośrednich emisji cząstek stałych podczas badań danego pojazdu spalinowego. Modernizacja silników lokomotyw spalinowych Wyznaczenie emisji składników toksycznych większości badanych pojazdów spalinowych w warunkach testu ISO 8178-F [11] ma związek z tym, że wskaźniki ekologiczne wyznacza się w fazach tego testu. Wyniki przedstawiono jako wartości emisji godzinowej w badanych fazach dla każdej z lokomotyw w celu ukazania różnic w emitowanych masach składników szkodliwych. Emisja jednostkowa w teście nie jest tutaj miarodajnym wskaźnikiem emisyjności, gdyż jest wartością uwzględniającą różne współczynniki udziału faz bez uwzględniania specyfiki pracy danej lokomotywy. Rzeczywiste wartości emisji godzinowej podczas ruchu takich pojazdów można przedstawić biorąc pod uwagę ich faktyczne stany obciążenia (histogramy) lub w przypadku ich braku posługując się współczynnikami udziału faz pracy wynikającymi z testu ISO 8178-F [11]. W drugim przypadku należy korzystać z wyznaczonych natężeń przepływu spalin w fazach testu, a nie z końcowych wartości emisji jednostkowej. Na rysunku 1 przedstawiono porównanie wskaźników ekologicznych zmodernizowanej lokomotywy BR21, wyposażonej w silnik firmy Caterpillar, zastępujący starą i wysłużoną jednostkę silnik typu 5D9 (silnik CAT ma o 1% mniejszą moc od silnika 5D9). Emisję godzinową składników toksycznych lokomotywy BR21 wyznaczono z uwzględnieniem współczynników udziału faz wynikających z testu ISO 8178-F i przedstawiono na rysunku 2. Dla modernizowanej lokomotywy ST (typu M2), wykonanej przez PESA Bydgoszcz, zastąpiono silnik podstawowy 1D (dwusuwowy) silnikiem czterosuwowym CzN2/2 o tej samej pojemności skokowej i mocy (V ss = 15, dm, N e = 17 kw), a w drugim przypadku modernizacji wykonanej przez firmę Rail Polska wykorzystano silnik 5EB o mocy N e = 228 kw i mniejszej pojemności skokowej V ss = 15,7 dm. Porównanie /211

2 Emisja,, [kg/h] ekologicznych wskaźników pracy tych lokomotyw przedstawiono na rysunku. Wartości masy składników toksycznych wyznaczono według współczynników udziału faz testu ISO 8178-F. Znaczne ograniczenie emisji tlenku węgla wpływa pozytywnie na emisyjność modernizowanych lokomotyw spalinowych, a możliwości ograniczenia emisji węglowodorów wynoszą od do %, przy czym zwiększenie emisji tlenków azotu w przypadku lokomotywy wyposażonej w silnik 5EB spowodowane jest zwiększeniem mocy tego silnika o 5% w stosunku do mocy bazowej (17 kw). Rys. 1. Wartości zmian emisji godzinowej przypadającej na godzinę pracy lokomotywy w danych warunkach obciążenia Emisja,, [kg/h] 2 Silnik 5D9 Silnik CAT 5% 2,,2,1 1, Bieg jałowy Emisja,, [kg/h] Rys. 2. Zmiany masy składników szkodliwych emitowanych przez lokomotywę BR21 w wyniku modernizacji (zmiany) silnika, przy założeniu udziałów pracy zgodnych ze współczynnikami testu ISO 8178-F Emisja,, [kg/h] % Obciążenie częściowe Silnik 5D9 Silnik CAT Silnik 1D Silnik CzN2/2 Silnik 5EB 1,79 1,99, 79% 5%,88 88% 2,9,2,1 1,,5 1,2 1,1,5 Lokomotywa BR21 1, Lokomotywa ST/M2,75,8,22,29 Rys.. Porównanie wskaźników ekologicznych silników 1D, CzN2/2 oraz 5EB modernizowanych lokomotyw ST (M2) SP2 Pojazd MR Pojazd Y Pojazd DH 2,97 2, 9%, 9% 57% Obciążenie maks. Lokomotywa BR21 % 1%,1,8 5,92,88 % N e = 17 kw,8 8,58 95% 8% Bieg jałowy Lokomotywa spalinowa lekkie pojazdy szynowe,81 2% % Obciążenie Obciążenie częściowe maks. 9%,17,15,17,,1 5% Bieg jałowy 2% % N e = 17 kw 7, % 5, +%,1 N e = 228 kw 2,1 9% 1,8 Obciążenie Obciążenie częściowe maks.,7 Rys.. Wskaźniki ekologiczne lekkich pojazdów szynowych na tle lokomotywy spalinowej pracującej w ruchu osobowym 85% 9% 95% 8%,92 7% 1,57 Wymiana lokomotyw pracujących w ruchu osobowym na lekkie spalinowe pojazdy trakcyjne Lokomotywy spalinowe pracujące w ruchu osobowym mogą zostać zastępowane lekkimi spalinowymi pojazdami szynowymi. Ze względu na częste sprowadzanie z zagranicy pojazdów odpowiadających tym przewozom (głównie regionalnym) o znacznie nowszych konstrukcjach silników spalinowych, pozwala na stwierdzenie, że silniki te w znacznie mniejszym stopniu będą niekorzystnie oddziaływać na środowisko naturalne człowieka. Obecnie wykorzystuje się zespoły trakcyjne typu MR/MRD i typu Y oraz jedno- i dwuczłonowe autobusy szynowe typu DH-1/DH-2. Przedstawione emisje jednostkowe z tych pojazdów [7] pozwalają przypuszczać, że emisja godzinowa (ze względu na znacznie mniejsze pojemności skokowe zastosowanych tam silników niż w typowych lokomotywach spalinowych) zostanie również znacznie ograniczona. Analizę korzyści z zastosowania lekkich pojazdów szynowych przedstawiono przy wykorzystaniu pomiarów emisji składników toksycznych lokomotywy SP2 obsługującej ruch osobowy. Cechuje się ona względnie niską mocą oraz niewielką pojemnością skokową silnika typowej lokomotywy. Względnie niewielka pojemność skokowa pozwala na ograniczenie godzinowej emisji składników toksycznych, co pozytywnie wpływa na końcowe wyniki analiz (rys. ). Przedstawione porównanie cięższej lokomotywy spalinowej z lekkimi zespołami i autobusami spalinowymi wykazuje znaczne różnice w emisji godzinowej składników szkodliwych. Oznacza to możliwość (a czasami konieczność) zastępowania wysłużonego taboru kolejowego pojazdami o nowocześniejszych konstrukcjach silników (często o znacznie mniejszej mocy i pojemności skokowej silników), co nie wpływa negatywnie na właściwości trakcyjne tych pojazdów. Zastępowanie lokomotyw manewrowych pojazdami szynowo-drogowymi Pojazdy szynowo-drogowe często bazują na konstrukcjach samochodów ciężarowych (np. Iveco, Star do prowadzenia prac pociągowych i manewrowych na bocznicach kolejowych), ale również ciągników (Ursus, Crystal). Ciągnik szynowo-drogowy jest przeznaczony do prac związanych z przetaczaniem wagonów po torach (normalnych i szerokich). Wyposażenie tego ciągnika oparte jest na kompletacji modelu Crystal z dodatkowym reduktorem biegów pełzających oraz zwężonym rozstawie kół. Układ szynowy jest wykonany w kraju przez Instytut Pojazdów Szynowych TABOR w Poznaniu. Układ ten umożliwia jazdę po torach kolejowych i podłączenie z wagonami kolejowymi. Tak więc ciągnik może wykonywać prace zarówno jako lokomotywa, jak również jako pojazd drogowy ciągnąc typowe przyczepy. Cechy konstrukcyjne tych pojazdów umożliwiają: wjazd na tory na dowolnym przejeździe kolejowym, łatwe wstawianie pojazdu na tor, prosty zjazd z toru na drogę, eksploatację na torach o różnej szerokości (152 i 15 mm), łatwe przestawianie z toru normalnego na szeroki, dojazd drogami terenowymi do miejsca przeznaczenia. Ponadto niekorzystne oddziaływanie silników lokomotyw pracujących w ruchu manewrowym na środowisko próbuje się zniwelować przez zastosowanie paliw alternatywnych, np. B1. Jak /211

3 wykazały wcześniejsze badania Autorów, emisja składników toksycznych z silnika takiej lokomotywy jest wyższa niż silnika zasilanego olejem napędowym. Świadczą o tym wyniki emisji godzinowej przedstawione na rysunku 5. Ze względu na brak zadowalających efektów zmniejszenia emisyjności silników lokomotyw manewrowych przez zastosowanie do ich zasilania paliwa B1, w dalszej analizie wykorzystano możliwość zastąpienia tych lokomotyw specjalnymi pojazdami szynowo-drogowymi. Zalety tych specjalnych pojazdów szynowo-drogowych w porównaniu z lokomotywami manewrowymi to: trzykrotnie mniejsza cena zakupu ciągnika szynowo-drogowego w stosunku do ceny najtańszej lokomotywy manewrowej, sześciokrotnie mniejsze koszty eksploatacji ciągnika, trzykrotnie większe właściwości trakcyjne (dla porównywalnych mas), możliwość prowadzenia pojazdów bez uprawnień kolejowych na bocznicach własnych, możliwość zmechanizowania prac porządkowych infrastruktury kolejowej lub tramwajowej, możliwość adaptacji używanych pojazdów drogowych na pojazdy szynowo-drogowe. Do analizy wybrano ciągnik szynowo-drogowy Orion C1, produkowany przez spółkę Crystal Traktor z Sieradza, którego parametry techniczne silnika przedstawiono w tabeli 1 [1]. Emisja,,, PM [kg/h], 2, 1,5 1,,5, SM2-ON SM2-B1 1, 1,5 Lokomotywa SM2 +1% +5%,75 1,1, -27% 2,27 Ograniczona moc maksymalna PM Rys. 5. Emisja godzinowa składników szkodliwych silnika SM2 zasilanego olejem napędowym i paliwem B1 lokomotywa pracująca w ruchu manewrowym,7 +8%,8 Tabela 1 Parametry techniczne silnika spalinowego ciągnika szynowo-drogowego Typ/seria pojazdu Ciągnik szynowo-drogowy Orion Crystal 1 Typ silnika Moc N e [kw] 98 Układ cylindrów /R n Ne max [obr./min] 22 V ss [dm ],82 g e [g/kwh] 2 Martin Z.871. Do pomiarów związków toksycznych wykorzystano mobilne analizatory spalin, wykorzystywane do badań pojazdów drogowych [5, ], przedstawione na rysunku wraz z badanym ciągnikiem. Pomiar stężenia związków szkodliwych (,,, 2 ) oraz masowe natężenie przepływu spalin zrealizowano analizatorem SEMTECH DS firmy SENSORS [8], pomiar liczby cząstek stałych mobilnym analizatorem Particle Counter firmy AVL [], pomiar wielkości i masy cząstek stałych mobilnym analizatorem 9 EEPS (Engine Exhaust Particle Sizer Spectrometer) firmy TSI Incorporated [1]. Badania emisji spalin wykonano podczas rozruchu i biegu luzem silnika ciągnika. Zimny rozruch silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym jest główną przyczyną wysokiej emisji składników toksycznych spalin (rys. 7). Emisja godzinowa tlenku węgla jest o 5% większa w przypadku zimnego rozruchu silnika w stosunku do silnika nagrzanego. Większa jest również emisja węglowodorów (o %). Emisja tlenków azotu zwiększa się o 1%, co jest związane z większą dawką rozruchową. Zużycie paliwa, które jest odpowiednikiem emisji dwutlenku węgla w czasie zimnego rozruchu zwiększa się o %. Podczas zwiększania prędkości obrotowej silnika (bez obciążenia) zwiększa się emisja wszystkich składników szkodliwych. Rys.. Badania ciągnika Crystal z zamontowanymi układami pomiaru emisji spalin wykonane w IPS Tabor w Poznaniu Emisja godzinowa [g/h] [g/h] [g/h] [g/h] 2 [kg/h] , 5,2,2,7,8,, 7,2 8,2 zimny ciepły Rozruch Bieg luzem [obr./min] Rys. 7. Emisja godzinowa składników gazowych i zużycie paliwa podczas rozruchu i biegu luzem silnika ciągnika szynowo-drogowego , 5 1, 9 1, /211 5

4 Całkiem nowym zagadnieniem, dotychczas niepublikowanym w Polsce, jest emisja cząstek stałych w rzeczywistych warunkach ich ruchu po torach []. Na rysunku 8 przedstawiono wyniki z badań emisji cząstek stałych podczas zimnego i ciepłego rozruchu silnika. Wynika z nich, że emisja cząstek stałych podczas zimnego rozruchu jest o 25% większa niż przy rozruchu ciepłym. Zwiększenie wydatku spalin przy większych prędkościach obrotowych powoduje, że wraz z nim zwiększa się emisja cząstek stałych. Liczba cząstek stałych zwiększa się szybciej niż emisja masowa PM, co ma związek z większą liczbą małych cząstek podczas większej prędkości obrotowej silnika. Biorąc pod uwagę rozkłady cząstek stałych, należy zauważyć, że zmiana warunków pracy silnika (od rozruchu poprzez zwiększenie prędkości obrotowych) nie prowadzi do zmiany rozkładu wymiarowego cząstek stałych (rys. 9). Największa liczba cząstek stałych przypada na zakres około 1 nm i wynosi około cm. Wpływ zmiany prędkości obrotowej jest zauważalny dopiero przy n = 1 obr./min znaczenia zaczyna nabierać liczba cząstek o średnicy 5 1 nm. Wpływ warunków pracy silnika na rozkład powierzchniowy cząstek stałych jest klasyczny, czyli ze zwiększeniem średnicy cząstek zwiększa się ich powierzchnia, osiągając maksimum dla cząstek powyżej 5 nm. Jednak należy zauważyć, że ze zwiększeniem obciążenia zaczyna zwiększać się powierzchnia cząstek o średnicach około 1 nm. Emisja godzinowa PM [g/h] ,1E+11 PM PN 2,,7E+1,1 1,E+11 zimny ciepły Rozruch Bieg luzem [obr./min],8 1,2E+11,,E+11,9,7E+11 E+11 5E+11 E+11 E+11 2E+11 1E+11 E+ Rys. 8. Średnie wartości masy i liczby cząstek stałych emitowanych podczas rozruchu i biegu luzem silnika Tak wyraźnej zależności nie odnotowano dla liczby cząstek w tym przedziale wymiarowym. Nie odnotowano różnic między rozkładem powierzchniowym PM podczas rozruchu i ustalonego biegu jałowego (n = obr./min). W pozostałych przypadkach zwiększenie prędkości obrotowej i obciążenia powoduje zwiększenie powierzchni cząstek stałych o około 1%, przy ustalonej średnicy w zakresie 1 nm. Przy większych średnicach cząstek stałych zmiany nie występują. Znacznie mniejsze zmiany występują w rozkładach objętościowych i masowych PM w różnych warunkach pracy silnika. Zauważalne zmiany (rzędu kilku procent) dotyczą jedynie średnic cząstek stałych o wartościach 1 nm. W pozostałych przedziałach nie odnotowano zmian rozkładów przy zmiennych warunkach pracy silnika ciągnika szynowo- -drogowego. Uwzględniając wyniki badań w zakresie emisji składników szkodliwych spalin wyznaczono wskaźniki ekologiczne ciągnika szynowo-drogowego. Wykorzystano do tego celu badania podczas prób torowych, określając wielkości emisji spalin w punktach testu ISO 8178-F. Pomimo, że silnik nie ma zastosowania jako źródło napędu typowych pojazdów szynowych, przeprowadzono badania właś nie według tego testu, a wartości emisji odniesiono do limitów UIC 2. Dane techniczne badanego silnika zawierają informacje o spełnieniu przez niego normy Euro IIIA oraz Tier. Ze względu na spełnianie normy Euro IIIA jej limity również zamieszczono na wykresie (rys. 1). Należy jednak za- Liczba cząstek PN [cm ] uważyć, że limit ten dotyczy badań wykonanych w teście ISO 8178-C1. Cykl C1 dotyczy testu 8-fazowego, a nie jak wspomniano cyklu F (test -fazowy). Z tego względu na wykresie przekroczone są limity tej normy (pomimo spełnienia jej przez silnik). Zamieszczenie tych limitów jest o tyle ważne, że silnik ma niewielką wielkość emisji składników szkodliwych i obecne normy UIC spełniane są dla wszystkich składników toksycznych w teście ISO 8178-F. Przeprowadzone badania wskazują również na możliwości znacznych oszczędności w zużyciu paliwa podczas pracy manewrowej tego typu pojazdów, w porównaniu do spalinowych lokomotyw manewrowych. Zużycie paliwa na bie- dn/dlog(dp) [cm ] 2 1 Rozkład liczby PM ds/dlog(dp) [nm 2 /cm ] 2,E+8 1,E+8 1,2E+8 8,E+7,E+7 Rozkład powierzchni PM,E+ dv/dlog(dp) [mg/cm ] 1,E+1 1,2E+1 8,E+9,E+9 Rozkład objętości PM dm/dlog(dp) [mg/cm ] 1 8 Rozruch zimny Rozruch ciepły Bieg jałowy 1 obr/min 15 obr/min 2 obr/min Obciążenie % Obciążenie 5% Obciążenie 1% Rozkład masy PM,E Dp [nm] Rys. 9. Rozkłady wielkości cząstek stałych: liczbowy, powierzchniowy, objętościowy oraz masowy Dp [nm] /211

5 gu jałowym wynosi,1 dm /1 km (przeliczeniowe), przy 5% obciążenia wielkość ta wynosi 15, dm /1 km oraz 1,2 dm /1 km przy pełnym obciążeniu. Wyznaczone wartości emisji spalin pozwoliły na oszacowanie możliwości zastąpienia spalinowych lokomotyw manewrowych ciągnikami szynowo-drogowymi. Analiza przedstawia możliwość zastąpienia lokomotyw manewrowych na przykładzie lokomotywy SM2 specjalnymi pojazdami szynowymi (w tym przypadku ciągnikiem szynowo- -drogowym). Wielkości emisji składników szkodliwych wraz z emisją cząstek stałych ciągnika szynowo-drogowego zestawiono z lokomotywą manewrową SM2 (rys. 11). Symulacje przeprowadzono przy założeniu, że ciągnik szynowo-drogowy ma pięciokrotnie zwiększone czasy przetoków (zmniejszenie dopuszczalnej liczby ciągniętych wagonów wymusza pięciokrotne zwiększenie czasu pracy ciągnika). Analiza pracy lokomotywy i ciągnika szynowo-drogowego wykazuje znaczne ograniczenia w emisji wszystkich składników szkodliwych spalin do atmosfery. Oznacza to, że pomimo wydłużenia czasu pracy ciągnika szynowego, możliwe jest zaoszczędzenie podczas 2 godz. pracy lokomotyw SM2: ponad 2 kg, 1,5 kg węglowodorów, 5 kg tlenków azotu oraz 1 g cząstek stałych. Dla porównania emisja godzinowa cząstek stałych z pojazdu samochodowego (w teście jezdnym) wynosi około 2 g/h. Emisja,, [g/kwh] Emisja,,, PM [kg/h] , 2, 1,5 1,,5, 1,1 Ciągnik szynowo-drogowy, 5,2 Ciagnik szynowo-drogowy Crystal 1 SM2-ON Orion C1 1, 92%, 1, 1,,,8, ORE B1 od 1991 UIC 2 Euro IIIA Praca manewrowa,75 95%,11,, 82%,57,7 + Rys. 1. Wartości emisji składników toksycznych ciągnika szynowo-drogowego na tle norm emisji spalin 5-krotne zwiększenie czasów pracy ciągnika szynowego PM Rys. 11. Zestawienie emisyjności silnika spalinowego lokomotywy SM2 i ciągnika szynowo-drogowego w warunkach pracy manewrowej Podsumowanie Przedstawione możliwości zmian tradycyjnych spa linowych pojazdów szy nowych w postaci ich modernizacji, zastępowania silników spalinowych jednostkami nowocześniejszymi, stosowania paliw alternatywnych, wykorzystania szynobusów i pojazdów szynowo-drogowych wymagają wskazania kierunków ekologicznie dominujących. W tym celu zestawiono omówione propozycje, stosując jako wskaźnik krotność zmian w emisji składników szkodliwych (rys. ). Wynika z niego, że lokomotywy pracujące 7%,2 Konwencjonalny Ekologiczny 1 1,2 1,7 Krotności zysku ekologicznego 8 Emisja,,, PM [kg/h] 1, 1,5,9 9,9 Straty ekologiczne 1, 5,5 2 1, 2, 2,,7,8,7,9 25 Ruch osobowy lub towarowy Modernizacja silnika (BR21) 2-suw lub -suw (9ST) Lokomotywa spalinowa lub szynobus,9 PM Zmiana paliw PM Lokomotywy manewrowe lub pojazdy specjalne Rys.. Podsumowanie zaproponowanych zmian ekologicznych w celu zmniejszenia niekorzystnego oddziaływania pojazdów szynowych na środowisko /211 7

6 w ruchu towarowym mają około 2 % mniejszą emisję składników szkodliwych, niż pracujące w ruchu osobowym. Oznacza to, że lokomotywy towarowe znacznie później mogą być zastępowane lub wycofywane z ruchu, niż lokomotywy pracujące w ruchu osobowym. Modernizacja silnika lokomotywy BR21 wskazuje na prawidłowy kierunek zmian ekologicznych. Uzyskuje się tutaj zmniejszenie emisji około 1,7 razy () do razy w przypadku węglowodorów (). Zastępowanie wysłużonych silników dwusuwowych nowoczesnymi silnikami czterosuwowymi umożliwia zmniejszenie emisji około 1,5 razy w przypadku tlenków azotu oraz,7 razy w przypadku tlenku węgla. Stosowanie paliw alternatywnych w postaci paliwa B1 nie jest jeszcze w warunkach krajowych dostatecznie opanowane []. Brak jest w tym zakresie odpowiednich wytycznych do jego stosowania. Ze względu na nieco odmienne własności paliwa (szczególnie gęstość i lepkość) użytkowanie tego paliwa wymaga odpowiednich urządzeń do jego stosowania (odpowiednich układów podgrzewania, szczególnie w warunkach rozruchu i niskich temperatur otoczenia). Z zestawienia wynika, że stosowanie tego paliwa nie przynosi obecnie korzyści ekologicznych (zmniejszenia emisji składników toksycznych do atmosfery). Uzyskano jedynie zmniejszenie emisji tlenków azotu, wynikające z mniejszej mocy lokomotywy w warunkach obciążenia maksymalnego. Bardzo korzystnie przedstawia się sytuacja dotycząca wykorzystania lekkich pojazdów szynowych zespołów i szynobusów. Ich stosowanie pozwala zmniejszyć: prawie -krotnie emisję tlenków azotu, 5-krotnie węglowodorów, aż 1-krotnie tlenku węgla. Podobne korzystne warunki ekologiczne przedstawia zastąpienie lokomotyw manewrowych pojazdami szynowo-drogowymi. Największe zyski ekologiczne dotyczą emisji węglowodorów 25-krotne zmiany na korzyść pojazdów specjalnych (ciągnika szynowo-drogowego). Emisja tlenku węgla może zostać ograniczona -krotnie, a ponad -krotnemu zmniejszeniu ulega emisji cząstek stałych. Otrzymane wyniki uwzględniają wydłużony czas pracy pojazdu szynowo-drogowego (5-krotny) w stosunku do czas pracy lokomotywy o porównywalnych masach ciągniętych wagonów. Każdorazowe skrócenie tego czasu będzie skutkowało zwiększeniem stopnia ekologiczności tych zamian, który będzie rozumiany jako krotność zysku ekologicznego (mniejszej emisji,, i PM). q Literatura [1] Marciniak Z., Pielecha I.: Próby i badania silników spalinowych lokomotyw i lekkich pojazdów szynowych w aspekcie poprawy ich parametrów eksploatacyjnych. Materiały XVIII Konferencji Naukowej Pojazdy Szynowe, Katowice-Ustroń, września 28. [2] Marciniak Z., Pielecha I.: Wpływ silników spalinowych pojazdów trakcyjnych eksploatowanych w kraju na środowisko próby i badania oraz wytyczne dla redukcji emisji składników szkodliwych. Pojazdy Szynowe 1/29. [] Marciniak Z., Stawecki W., Pielecha I., Pielecha J.: Problemy emisji spalin ze specjalnych pojazdów szynowych. Materiały XIX Konferencji Naukowej Pojazdy Szynowe. Targanice k. Andrychowa, 21. [] Marciniak Z., Stawecki W., Pielecha I., Pielecha J.: Ekologiczne aspekty spalinowych pojazdów szynowych eksploatowanych na krajowych liniach kolejowych. Logistyka /21. [5] Merkisz J., Pielecha J.: Analysis of Particle Concentrations and Smoke in Common-Rail Diesel Engine. SAE Technical Paper [] Merkisz J., Pielecha J., Gis W.: Gaseous and Particle Emissions Results from Light Duty Vehicle with Diesel Particle Filter. SAE Technical Paper [7] Pielecha I., Pielecha J.: Tendencje w przepisach dotyczących emisji związków toksycznych przez silniki spalinowe pojazdów szynowych. Pojazdy Szynowe 1/25. [8] Shahinian V.D.: SENSORS tech-ct Update Application Software for SEMTECH Mobile Emission Analyzers. Sensors th Annual SUN (SEMTECH User Network) Conference, Anna Arbor 27. [9] Directive 2/2/EC of the European Parliament and of the Council amending Directive 97/8/EC on the approximation of the laws of the Member States relating to measures against the emission of gaseous and particulate pollutants from internal combustion engines to be installed in non-road mobile machinery [1] Materiały firmowe: AG SISU Power. rd Generation Series -Cylinder Diesel Engine. agcosisupower-com-bin.directo.fi; Crystal Traktor sp. z o.o., [11] Norma PN-EN ISO Silniki spalinowe tłokowe. Pomiar emisji spalin. Cykle badawcze silników o różnym zastosowaniu. Wyd. styczeń [] AVL Particle Counter. [1] TSI Incorporated, Engine Exhaust Particle Sizer 9. Zygmunt Marciniak Instytut Pojazdów Szynowych Tabor Włodzimierz Stawecki Instytut Pojazdów Szynowych Tabor Jerzy Merkisz Politechnika Poznańska Instytut Silników Spalinowych i Transportu Ireneusz Pielecha Politechnika Poznańska Instytut Silników Spalinowych i Transportu Jacek Pielecha Politechnika Poznańska Instytut Silników Spalinowych i Transportu 8 /211