Гибридный поезд
Гибридный поезд — это локомотив , железнодорожный вагон или поезд , в котором используется бортовая перезаряжаемая система накопления энергии (РЭС), размещенная между источником энергии (часто дизельным двигателем- перводвигателем ) и системой трансмиссии тяги, соединенной с колесами. Поскольку большинство тепловозов являются дизель-электрическими, они имеют все компоненты серийной гибридной трансмиссии, за исключением аккумуляторной батареи, что делает эту задачу относительно простой.
Избыточная энергия от источника питания или энергия, полученная в результате рекуперативного торможения , заряжает систему хранения. Во время ускорения накопленная энергия направляется в систему трансмиссии, увеличивая энергию, доступную от основного источника энергии. В существующих конструкциях накопительной системой могут быть электротяговые батареи или маховик . Источником энергии является дизельное топливо , сжиженный нефтяной газ или водород (для топливных элементов ), а передача – прямая механическая , электрическая или гидростатическая . [ нужна ссылка ]
Дизель-электровозы могут иметь большую часть того, что им нужно для рекуперативного торможения, поскольку они уже могут использовать динамическое торможение . При этом тяговые двигатели используются в качестве генераторов для преобразования большей части кинетической энергии поезда в электрическую энергию, но без возможности хранения вырабатываемой электроэнергии она просто преобразуется в тепло с помощью больших резисторных батарей на крыше и сбрасывается в атмосферу с помощью охлаждающих вентиляторов. .
Использование системы хранения означает, что не полностью электропоезд может использовать рекуперативное (в отличие от просто динамического) торможение и даже отключать основной источник энергии на холостом ходу или в неподвижном состоянии. Снижение энергопотребления обеспечивает экологические преимущества и экономию средств. [1] Меньшая версия концепции встречается в гибридных автомобилях, таких как Chevrolet Volt .
Разработка
[ редактировать ]Автомобиль Patton Motor Car, выпускаемый компанией Patton Motor Company , представлял собой бензиново-электрическую гибридную систему, хотя термин «гибрид» еще не использовался. Уильям Х. Паттон подал заявку на патент 25 февраля 1889 года; рисунки в его заявке на патент напоминают более поздние описания его первого прототипа. [2] Паттон построил трамвайный вагон , который находился в экспериментальной эксплуатации в Пуллмане, штат Иллинойс, в 1891 году, а небольшой локомотив Паттона был продан компании уличного железнодорожного сообщения в Сидар-Фолс, штат Айова, в 1897 году. Последняя использовала для движения 2-цилиндровый бензиновый двигатель мощностью 25 л.с. генератор на 220 В, служивший для зарядки емкостью 200 ампер-часов 100-элементной свинцово-кислотной батареи параллельно с тяговыми двигателями. Двигатель работал на постоянной скорости с помощью генератора с шунтовой обмоткой, который также служил электростартером. обычный последовательно-параллельный регулятор . использовался Для двух тяговых двигателей мощностью по 35 л.с. , приводивших в движение колеса локомотива, [3] [4] [5]
Термин «смешанная трансмиссия» стал использоваться на рубеже двадцатого века. Система Пипера была применена к бельгийским ( Вицинальский трамвай ) и французским ( Compagnie des Chemins de Fer de Grande Banlieue ) вагонам еще в 1911 году. [6] [7]
Система Thomas, произведенная английской компанией Thomas Transmission Ltd., которая по конструкции аналогична механической части Hybrid Synergy Drive , использовалась в Соединенном Королевстве и тестировалась в Новой Зеландии в железнодорожном вагоне класса NZR RM . [8]
Чехословакия
[ редактировать ]В 1986 году чехословацкий производитель локомотивов ČKD построил прототип гибридного маневрового локомотива под названием DA 600. Локомотив был оснащен дизельным двигателем мощностью 190 кВт и четырьмя электродвигателями с максимальной общей мощностью 360 кВт, питаемыми от аккумуляторов. Подзарядка аккумуляторов осуществлялась при работающем дизельном двигателе, путем рекуперативного торможения или от внешней электроэнергии. [9]
После испытаний на железнодорожном полигоне Велим и некоторых незначительных доработок локомотив был передан в аренду железнодорожному депо Оломоуц и успешно проработал там десять лет. Чехословакия не смогла наладить массовое производство локомотивов, в основном из-за отсутствия мощностей по производству аккумуляторов. [10]
Япония
[ редактировать ]В мае 2003 года компания JR East начала тестовые запуски на железнодорожном вагоне KiYa E991 «NE Train» («Поезд новой энергии») , проверяя производительность системы в холодных регионах.
Конструкция имела два топливных элемента по 65 киловатт и шесть водородных баков под полом, а литий-ионную батарею на крыше — . Испытательный поезд был способен развивать скорость 100 километров в час (60 миль в час) с запасом хода 50–100 километров (31–62 мили) между заправками водородом. Велись исследования по использованию рекуперативного торможения для подзарядки аккумуляторов испытательного поезда с целью дальнейшего увеличения дальности полета. JR заявила, что надеется ввести поезд в регулярное местное сообщение летом 2007 года. [11] Технология, испытанная на этом поезде, была использована в дизельных/аккумуляторных вагонах KiHa E200, поступивших в эксплуатацию в 2007 году.
Первый маневровый локомотив JR Freight Class HD300 был доставлен компанией Toshiba 30 марта 2010 года. [12] В новом локомотиве используются литий-ионные аккумуляторы , он спроектирован так, чтобы снизить выбросы выхлопных газов как минимум на 30–40% и уровень шума как минимум на 10 дБ по сравнению с существующими класса DE10 . тепловозами [13] [14]
Несколько единиц
[ редактировать ]- Поезд СВ , экспериментальный вагон
- KiHa E200 , одновагонные агрегаты, представленные в 2007 году.
- Серия HB-E300 , представленная в 2010 году.
- Серия HB-E210 , представленная в 2015 году.
- Серия YC1 , представленная в 2018 году.
- Серия HC85 , представленная в 2022 году.
Локомотивы
[ редактировать ]- JR Freight Class HD300 , поставлен в 2010 г., введен в эксплуатацию с 2012 г.
Экспериментальный «Поезд СВ».
Гибридный локомотив класса HD300
Пара гибридных дизельных вагонов KiHa E200.
Гибридный DMU серии HB-E210
Гибридный DMU серии HB-E300
Россия
[ редактировать ]Компания «Синара Транспортные машины» разрабатывает гибридную версию маневровых тепловозов на Людиновском тепловозостроительном заводе серии ТЭМ9 ТЭМ9Н . Это четырехосный локомотив мощностью 1200 лошадиных сил с литий-ионными аккумуляторами , суперконденсаторами и двигателями переменного тока . Его планируется запустить в производство в начале 2013 года. [15]
Великобритания
[ редактировать ]Воскресная служба работала на ветке города Стоурбридж в течение двух лет с использованием системы хранения энергии на основе маховика , созданной Parry People Movers . В 2008 году было заказано паре вагонов British Rail класса 139 для обеспечения полного обслуживания ветки с 2009 года.
В 2007 году модифицированный силовой вагон класса 43 курсировал по Большой центральной железной дороге , а затем в составе нового измерительного поезда Network Rail (поезда с записью пути со скоростью 200 километров в час). В системе , разработанной Hitachi, использовалась дизель-электрическая система привода с аккумулятором; есть надежда, что он продемонстрирует сокращение выбросов до 50 процентов и снижение затрат на потребление топлива на 20 процентов. [16] Модифицированный локомотив, получивший название «Хаябуса» , во время периода испытаний был полустационарно прикреплен к переоборудованному пассажирскому вагону с аккумуляторной батареей.
С 2015 года Vivarail переоборудовала часть бывшего состава лондонского метро D78 для сельских перевозок, назвав их D-Train . Некоторые из этих переоборудованных агрегатов класса 230 используют гибридную дизель-электрическую силовую установку.
В 2022 году Chiltern представила коммерческой службе самолет класса 168, дизель-гидравлическая трансмиссия которого была модернизирована дизельным гибридным приводом. [17]
Северная Америка
[ редактировать ]Железнодорожная энергия
[ редактировать ]
В 2004 году канадская компания Railpower Technologies начала пилотировать в США маневровые локомотивы Green Goat . В результате испытаний в начале 2005 года поступили заказы от Union Pacific и Canadian Pacific Railways. Ожидается, что эти дизель-электрические гибридные поезда сократят выбросы до 90 процентов и снизят расход топлива до шестидесяти процентов по сравнению с обычными поездами. тепловозы с дизельным двигателем. Локомотивы «Зеленая Коза» предназначались для использования на сортировочных станциях. [18] [19] [20]
Дженерал Электрик
[ редактировать ]General Electric (GE) представила свой гибридный локомотив [21] на выставке на вокзале Лос-Анджелес Юнион 24 мая 2007 года. [22] В локомотиве использовалось рекуперативное торможение большой емкости и аккумуляторы , которые GE создавала для экономии топлива и достижения более высоких стандартов выбросов, чем у предыдущих обычных тепловозов. Ожидалось, что он присоединится к текущей линейке GE серии Evolution. локомотивов [23] по состоянию на май 2007 г. [update].
Саванна, Джорджия
[ редактировать ]В конце 2008 года в городе Саванна, штат Джорджия, в конце 2008 года протестировалась работа мельбурнского трамвая W-класса, работающего в качестве гибрида, работающего на биодизельном топливе, с бортовым аккумулятором. Регулярное движение по трамваю Ривер-стрит началось 11 февраля 2009 года. [24] [25]
Греция
[ редактировать ]Строительство гибридных поездов Hitachi началось в июле 2019 года. С 2022 года они будут доступны по всей Греции.
Франция
[ редактировать ]В период с 2021 по 2022 год французские регионы Центр-Валь-де-Луара , Окситания , Новая Аквитания и Гранд-Эст в партнерстве с SNCF и Alstom начнут тестовые запуски с использованием гибридного железнодорожного вагона Regiolis (дизель/аккумулятор), прежде чем начать регулярное обслуживание в 2023 году. . [26] [27] [28] [29]
Бразилия
[ редактировать ]Компания Progress Rail поставила в Бразилию два гибридных локомотива EMD GT38H примерно в октябре 2023 года, что сделало их первыми двумя в бразильских коммерческих грузовых перевозках. [30]
См. также
[ редактировать ]- Аккумуляторный электропоезд
- Пародизель-гибридный локомотив (комбинированный паровоз и тепловоз)
- Электродизельный локомотив или двухрежимный локомотив (с питанием от внешнего электропитания или бортового дизеля)
- Гибридный автомобиль
- Трансмиссия гибридного автомобиля
- Список гибридных автомобилей
- Железнодорожные Технологии
- Возобновляемая энергия
- Современный трамвай Brookville Liberty
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Технический обзор № 04(E» (PDF) . Проверено 30 июня 2012 г. .
- ^ WH Patton, Двигатель для уличных автомобилей, патент США № 409 116 , выдан 13 августа 1889 г.
- ^ The Patton Motor, The Street Railway Journal , Vol. VII, № 10 (октябрь 1891 г.); страницы 513-514. Включает фото.
- ^ Автомобиль Паттона, Железнодорожный мир , Том. VII (7 апреля 1898 г.); страницы 114-115. В комплекте фото и рисунок.
- ^ Автомобиль Паттона, английский механик и мир науки , вып. 1713 (21 янв. 1898); страница 524.
- ^ (на французском языке) La Nature, 1921 г.
- ^ (на французском языке) Бюллетень общества поощрения национальной промышленности, 1924 г.
- ^ «МИР АВТОМОБИЛЯ» . «Стрейтс Таймс» . 28 июля 1915 г. п. 15 . Проверено 10 июня 2020 г.
- ^ "рада 718/серия 718" . Prototypy.cz . Проверено 30 июня 2012 г.
- ^ «В Японии будет использоваться гибридный поезд — ŽelPage [www.zelpage.cz]» . Zelpage.cz . Проверено 30 июня 2012 г.
- ^ «JR тестирует гибридный поезд на топливных элементах» . Розовое щупальце. 19 октября 2006 г. Проверено 30 июня 2012 г.
- ^ «Расписание железнодорожных перевозок класса А» [Новый график поставок подвижного состава]. Журнал Tetsudō Daiya Jōhō , том 39, № 312. Япония: Коцу Симбун.
- ^ Пресс-релиз JR Freight: «Название класса и конструкция нового прототипа маневрового локомотива» (10 февраля 2010 г.) . Архивировано 15 февраля 2010 г. в Wayback Machine . Проверено 10 февраля 2010 г. (на японском языке).
- ^ Первый японский высоковольтный локомотив JR Freight представляет прессе прототип [JR Freight представляет СМИ прототип первого японского гибридного локомотива]. Санкей Симбун (на японском языке). Япония. 25 марта 2010 года. Архивировано из оригинала 29 марта 2010 года . Проверено 30 марта 2010 г.
- ^ «Первый в России прототип гибридного локомотива будет готов до 2012 года» . Железнодорожный наблюдатель.com. 28 октября 2011 г. Архивировано из оригинала 18 января 2016 г. Проверено 30 июня 2012 г.
- ^ Милнер, Марк (16 октября 2006 г.). «Следующий поезд будет экологически чистым» . Хранитель . Лондон . Проверено 4 мая 2010 г.
- ^ «Chiltern Railways испытывает первый в Великобритании поезд с гибридным двигателем | Chiltern Railways» . www.chilternrailways.co.uk . Проверено 7 декабря 2022 г.
- ^ https://www.wired.com/news/planet/0,2782,66998,00.htm .
{{cite news}}: Отсутствует или пусто|title=( помощь ) [ мертвая ссылка ] - ↑ Канадская Тихоокеанская железная дорога приобретет первые гибридные локомотивы. Архивировано 15 января 2007 г., в Wayback Machine.
- ^ ВВЕРХ: Union Pacific базирует первый гибридный локомотив в Калифорнии.
- ^ GE Ecomagination. Архивировано 25 августа 2007 г., в Wayback Machine.
- ^ Великобритания, ДВВ Медиа. «GE представляет гибридный локомотив» . Железнодорожный вестник . Архивировано из оригинала 27 июня 2018 г. Проверено 22 марта 2016 г.
- ↑ GE представляет первый гибридный дорожный локомотив. Архивировано 30 сентября 2007 г., в Wayback Machine.
- ^ «Трамвай на Ривер-стрит сегодня начинает обслуживание пассажиров» . Новости города Саванны . 11 февраля 2009 года. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 года . Проверено 25 июня 2009 г.
- ^ «ДОТ Саванна» . Проверено 25 июня 2009 г.
- ^ «В ближайшее время планируются испытания водородных поездов на линии Тур — Лош» . Rail Passion (на французском языке). 28 апреля 2021 г. Проверено 3 мая 2021 г.
- ^ «Гибрид Régiolis: первые испытания в следующем году - Transportrail - Интернет-журнал железнодорожных идей» . Transportrail.canalblog.com (на французском языке). 08.12.2020 . Проверено 3 мая 2021 г.
- ^ «Гибридные TER скоро появятся на ваших станциях» . SNCF (на французском языке) . Проверено 3 мая 2021 г.
- ^ «Первый дизель-электрический/аккумуляторный гибрид TER протестирован в начале 2021 года» . Banque des Territoires (на французском языке). 12 марта 2020 г. Проверено 3 мая 2021 г.
- ^ «Прогресс Рейл» поставляет гибридные локомотивы для грузовых перевозок в Бразилию . Дэвид Лассен, Trains.com, 6 октября 2023 г. Проверено 6 октября 2023 г.