Energieeffizientes Fahren, ein Gebiet mit großen ... · PDF fileInstitut für Land-...
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Institut fr Land- und Seeverkehr
Fachgebiet Schienenfahrzeuge
Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht
1Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Energieeffizientes Fahren, ein
Gebiet mit groen technischen
und betrieblichen Unterschieden
in der Bahntechnik
Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht
TU - Berlin / FG Schienenfahrzeuge
Salzufer 17-19 / Sekr. SG 14, D-10587 Berlin
www.schienenfzg.tu-berlin.de
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2Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Schienenverkehr
ein System mit starker
Vernetzung
[weiterentwickelt aus Dubbel, 22. Auflage,
Kapitel Q2]
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3Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Priorittenliste Schienenverkehr(als Randbedingung und Ziel der Forschung)
1. Sicherheit
2. Pnktlichkeit
3. Wirtschaftlichkeit
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4Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Sicherheit ist betrieblich eine
Untergruppe
der Pnktlichkeit
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5Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Pnktlichkeit
Als Qualittskriterium des
spurgefhrten Verkehrs
(Kundensicht)
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6Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Pnktlichkeit und Wirtschaftlichkeit
gleichgerichtet
oder Widerspruch ?
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7Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Pnktlichkeit und
Wirtschaftlichkeit sind fast
immer gleichgerichtetAusnahme Extremflle
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8Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Grundregel Wirtschaftlichkeit:
schnell und zuverlssig sein
schnell und zuverlssig
Begrndung
fr schnell: Einnahmen sind entfernungsabhngig,
Kosten zeitabhngig
Fr zuverlssig: Wenig Reserven (Infrastruktur, Fahrzeuge, Personal) ntig, dadurch hohe Produktivitt
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9Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Randbedingung fr Energieeinsparung
Langsam fahren kann kein Ziel sein
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10Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
CO2-Emission EU 27 seit 1990
Transport
(all sectors)
Energy
Industries
Industry
Household
Services, etc.
Other
Total
Quelle: EU energy and transport in figures, Statistical Pocket Book 2010
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11Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
CO2 im VerkehrEU27 CO2 allgemein
Quelle: EU energy and transport in figures, Statistical Pocket Book 2009
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12Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
CO2 im Gterverkehr EU 27
LKW
(Flotte)
96LKW
78
Binnen-
schiff
35 Schiene
Deutschland
22 Schiene
Norwegen
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13Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
CO2 Emission Personenverkehr in g / Pkm
130
40
60
4
IC (Besetzung 70%)
CH
Doppelstockwagen
(Besetzung 40%) DICE
(Besetzung 60%) D
Dieseltriebwagen Nahverkehr
(Besetzung 30-90%) D
Auto
(1, 2 Personen) D 150
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14Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Energieverbrauch im Fahrzeug
- Antrieb: groe Leistung, aber nur kurzzeitig Volllast, oft
Teillast oder Leerlauf
- Nebenverbraucher: kleine Leistung (typisch < 5%
Antriebsleistung), aber oft lange Einschaltdauern
- Beispiel Straenbahn: Heizung unter 0C verbraucht
typisch mehr Energie/Tag als Antrieb, Nebenverbrauch
(insbes. Heizung und Klimaanlage) typisch 25% des
Fahrverbrauchs. Lsung: noch mehr bedarfsgerechte
Ansteuerung und Isolation, z.B. Doppelverglasung
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15Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Fahrwiderstnde
Streckenwiderstnde Beitrag zur Verbrauchsminderung
Steigung
bautechnisch: an Fahrsituation anpassen: Geflle in
Beschleunigungsabschnitt, Steigung in Bremsabschnitt
fahrzeugtechnisch: geringe Masse, nur Nutzbremsung
Bogen
bautechnisch: vermeiden, schmieren
fahrzeugtechnisch: radialeinstellende Fahrwerke
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16Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Fahrwiderstnde II
Fahrzeugwiderstnde W = A + B V + C V
A Einflugre gering auer gummigefedertes Rad
B unbedeutend
C im Schnellverkehr und Gterverkehr
Tunnelstrecken vermeiden
aerodynamisch optimieren
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17Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
LEILA DGJosef Meyer Bogie + Cideon + Prose
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18Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Energieeinsparung durch Fahrwerktechnik
starrachsig radialeinstellend
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19Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Energieverbrauchsminderung durch
Radialeinstellung
Hecht, M.; Keudel, J.: Verbesserte Energieeffizienz durch radialeinstellendes Fahrwerk
Eisenbahningenieur, 05/2006, S. 42-47
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20Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Problem:
Hochtarifre Gter werden immer
leichter.
Gterwagen sind vor allem auf
Umgrenzungsprofil G1 ausgelegt.
Chance:
GC Streckenanteil wchst wegen
Doppelstockpersonenwagen
GC Gterwagen werden attraktiver
Innovation Umgrenzungsprofil
Quelle rechts: DB Schenker Automotive
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21Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Energieeffizienz und Signaltechnik 1
Shortest Time Possible
Energy Efficient Driving
Low friction
Ve
loc
ity
Distance
Grundzusammenhang krzeste Fahrzeit Energieeinsparung
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22Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Energieeffizienz und Signaltechnik 2
Reale Messfahrt und Simulation Beispiel
Dieselregionalverkehr: hier 9% Einsparung bei 20 s lngerer Fahrzeit
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23Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Energieeffizienz und Signaltechnik 3
Forderung: Ausrollenlassen knnen
auch im Gterverkehr auf Altstrecken
Vorteil von ETCS
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24Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
SBB Ee922 Auslegungsdaten: 15 kV 16,7 Hz+ 25 kV 50 Hz,
P 1500 kW, Vmax 120 km/h, Achsabstand 6 m, m bis 45 t,
Anfahrzugkraft 150 kN, Hilfsdiesel 350kW, neu: 2 t Tilgermasse,
zugelassen in CH seit Juli 2009, Foto Stadler
Hybridlok (Stadler)
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25Braunschweiger Verkehrskolloquium 02.12.2010
Foto David Gubler 24.10.2008
Anzahl: 73
Hersteller: Vossloh
Baujahr(e): 20032007
Achsformel: B'B'
Spurweite: 1435 mm
Lnge ber Puffer: 15'200 mm
Hhe: 4220 mm
Breite: 3080 mm
Drehzapfenabstand: 7700 mm
Drehgestellachsstand: 2400 mm
Kleinster bef. Halbmesser: 60 mm
Dienstmasse: 80 t
Hchstgeschwindigkeit: 100 km/h
Installierte Leistung: 1500 kW
Anfahrzugkraft: 249 kN
Treibraddurchmesser: 1000 mm
Motorentyp: Caterpillar 3512B DI-TA-
SCAC
Nenndrehzahl: 1800 U/min
Leistungsbertragung: hydraulisch
Tankinhalt: 3500 l
Hybridlok ersetzt Am 843
http://de.wikipedia.org/wiki/Vosslohhttp://de.wikipedia.org/wiki/Bauartbezeichnung_von_Triebfahrzeugenhttp://de.wikipedia.org/wiki/Spurweite_(Eisenbahn)
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