ANALIZA ENERGOCHŁONNOŚCI RUCHU TROLEJBUSÓW

Transkrypt

1 ANALIZA ENERGOCHŁONNOŚCI RUCHU TROLEJBUSÓW Mgr inż. Ewa Siemionek* *Katedra Pojazdów Samochodowych, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska Lublin, ul. Nadbystrzycka WSTĘP Komunikacja miejska w skali globalnej przechodzi szereg reform mających na celu ograniczenie zanieczyszczenia środowiska, hałasu, związanego z eksploatacją różnorodnych środków transportu. Korzystnym rozwiązaniem w aspekcie ekologicznym jest sukcesywne wprowadzanie na rynek pojazdów z napędem elektrycznym, które obecnie przechodzą renesans dzięki postępowi technologicznemu związanemu z pozyskiwaniem energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Problemy energetyczne ostatnich lat stały się najważniejszym aspektem kierunków rozwoju transportu i wyboru środka przewozowego. Szczególnego znaczenia nabierają pojazdy, które nie emitują spalin m.in. trolejbusy. Na terenie Lubelszczyzny podjęto działania zmierzające do zmniejszenia emisji spalin i zużycia energii wykorzystywanej na potrzeby transportowe regionu. W celu przeprowadzenia bilansu energetycznego taboru komunikacji miejskiej przeprowadzono badania energochłonności trolejbusów w rzeczywistych warunkach ich eksploatacji. 2. CHARAKTERYSTYKA OBIEKTÓW BADAŃ Pierwsze trolejbusy zostały zbudowane w Niemczech pod koniec XIX wieku. Ich nazwa związana jest z połączeniem dwóch słów: trolley (wózek/pałąk) i bus (od łacińskiego słowa omnibus dla wszystkich). Jest to pojazd drogowy napędzany energią elektryczną pochodzącą z zewnętrznego źródła. Ruch pojazdu w znacznym 1

2 stopniu zależy od elektrycznej sieci trakcyjnej. W Polsce najczęściej zasilany jest prądem stałym o napięciu ok. 600V. Do głównych jego zalet należy: brak emisji spalin, cicha praca, wysokie osiągi i zdolność przeciążeń, brak wstrząsów oraz długi czas eksploatacji pojazdu. Wadę stanowi uzależnienie trasy przejazdu od sieci trakcyjnej zasilającej pojazd. W układach napędowych trolejbusów spotykane są różne rodzaje silników elektrycznych i układów sterowania. Począwszy od silników prądu stałego (szeregowych, szeregowo bocznikowych) do silników prądu przemiennego. Obecnie każdy nowo produkowany pojazd posiada opcję rekuperacji energii, tzn. odzysku energii podczas hamowania. W rejonach o gęstej zabudowie, gdzie prędkość jazdy jest niska, do zasilania silników trakcyjnych stosuje się zestaw akumulatorów, na prostych długich odcinkach pojazd wykorzystuje zasilanie z trakcji [2,3,4]. 3. PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Badania zostały przeprowadzone w celu określenia energochłonności podczas ruchu trolejbusu. Za obiekt do badań posłużył trolejbus marki Solaris Trollino 12 AC (rys.1). Rys. 1. Badany pojazd Solaris Trollino 12 W tabeli 1. przedstawiono jego podstawowe dane techniczne. 2

3 Tabela1. SOLARIS TROLLINO 12 Długość/szerokość/wysokość DANE TECHNICZNE / 2550 / * [mm] Wysokość wnętrza Zwis przedni/tylny Kąt natarcia/zejścia Masa własna / dopuszczalna Rozstaw osi Średnica zawracania Silnik Sterowanie 2370 [mm] 2700/3400 [mm] 7/7 stopni / 18000[kg] 5900 [mm] ~21,4 [m] asynchroniczny, 4-polowy (Škoda 4ML3444 K/4 160 kw) TV Europulse (IGBT) CEGELEC ANT (IGBT) MEDCOM Škoda BlueDrive (IGBT) Wielkościami mierzonymi były: wartości napięcia zasilającego pojazd, wartości natężenia prądu pobieranego z trakcji przez silnik i układ sterujący, prędkość pojazdu, przyspieszenia oraz opóźnienia, zużycie energii dla wyznaczonej trasy przejazdu. W trakcie pomiarów rejestrowano współrzędne geograficzne. Trasę przejazdu (rys. 2) wyznaczał odcinek AB-BA o długości 7,2 km. Badany pojazd był sprawny technicznie. Podczas jazdy wszystkie wywietrzniki oraz okna były zamknięte. Urządzenia niezbędne do bezpiecznego prowadzenie pojazdu były włączone, pozostałe zostały wyłączone. Temperatura pracy poszczególnych zespołów osiągnęła wartość ustaloną ze względu na wykonane wstępnej jazdy testowej. Podczas badań rejestrowano zmiany natężenia prądu, napięcia, prędkości (rys.3.) oraz przyspieszenia w funkcji czasu [1]. 3

4 Rys. 2. Trasa przejazdu trolejbusu Rys. 3. Charakterystyki czasowe napięcia, natężenia prądu oraz prędkości W tabeli 2. określone zostały dane dotyczące: drogi całkowitej, czasu całkowitego, prędkości średniej czasu napędzania, czasu napędzania, czasu ruchu ustalonego, czasu zwalniania, a także składniki bilansu energetycznego pomiędzy poszczególnymi przystankami na trasie [7,8,10]. Tabela2. Zestawienie obliczeń energochłonności ruchu oraz parametrów kinematycznych dla przejazdu odcinka AB. 4

5 4. WNIOSKI Analiza literaturowa pokazuje, że jednym z podstawowych kryteriów oceny środków komunikacji miejskiej są koszty eksploatacji, zależne od energochłonności w warunkach rzeczywistego użytkowania [9,11]. Na podstawie wyników z przeprowadzonych badań można stwierdzić, że przy zachowaniu takich samych warunków eksploatacji dla dwukrotnego przejazdu trasy zarejestrowano jednakowe zużycie energii. Z bilansu energetycznego obiektu badań wynika, że na przejechanym odcinku drogi trolejbus pobrał z sieci energię elektryczną równą 5 kwh. Na całym odcinku przejazdu odzysk energii stanowił ok. 20% zużytej energii. 5

6 LITERATURA 1. Ciastoń A., Sapań G.: Prędkość komunikacyjna pojazdów w miejskim transporcie zbiorowym Transport miejski i regionalny 10/ Dębicki M.: Teoria samochodu. Teoria napędu. WNT, Warszawa Grochowski L.: Żuchowski A. Samochody ciężarowe i autobusy WKŁ, Kasprzak J. Kelles-Krauz M.: Podstawy trakcji elektrycznej w komunikacji miejskiej WSI, Kropiwnicki J.: Ocena efektywności energetycznej pojazdów samochodowych z silnikami spalinowymi, monografie 110,Gdańsk 2011r. 6. Siłka W.: Analiza energetyczna procesu rozpędzania samochodu. Zeszyty Naukowe WSI, Opole Siłka W.: Analiza wpływu parametrów cyklu jezdnego na energochłonność ruchu samochodu. Zeszyt 14 Monografia 2 PAN oddział Kraków Siłka W.: Teoria ruchu samochodu, WNT, Warszawa Ubysz A.: Energochłonność samochodu a zużycie paliwa w złożonych warunkach ruchu. WPŚ Gliwice Wołyńczuk P. Energochłonność, porównanie autobusu i trolejbusu, praca dyplomowa PL, Spis stron internetowych: 6