Гибридный локомотив является локомотивом , железнодорожным вагоном или поезд , который использует встроенный перезаряжаемая систему хранения энергии (ССГ), расположенная между источником питания (часто дизельным двигателем тягачом ) и системой передачи тяги , соединенной с колесами. Поскольку большинство тепловозов являются дизель-электрическими, они имеют все компоненты последовательной гибридной трансмиссии, за исключением аккумуляторной батареи, что делает это относительно простой задачей.
Избыточная энергия от источника питания или энергия, полученная в результате рекуперативного торможения , заряжает систему хранения. Во время разгона накопленная энергия направляется в систему трансмиссии, увеличивая доступную от основного источника энергии. В существующих конструкциях системой накопления могут быть электрические тяговые батареи или маховик . Источником энергии является дизельное топливо , сжиженный нефтяной газ или водород (для топливных элементов ), а передача - прямая механическая , электрическая или гидростатическая . [ необходима цитата ]
Дизельные электровозы могут иметь большую часть того, что им нужно для рекуперативного торможения, поскольку они могут уже использовать динамическое торможение . При этом тяговые двигатели используются в качестве генераторов для поглощения большей части энергии поезда, но без возможности хранения генерируемой электроэнергии она просто выбрасывается в атмосферу в виде тепла с помощью больших батарей резисторов на крыше и охлаждающих вентиляторов.
Использование системы хранения означает, что неполный электрический поезд может использовать рекуперативное (в отличие от просто динамического) торможение и даже отключать основной источник энергии на холостом ходу или в неподвижном состоянии. Снижение потребления энергии обеспечивает экологические преимущества и экономию. [1] Уменьшенная версия концепции используется в гибридных автомобилях, таких как Chevrolet Volt .
Разработка
Автомобиль Patton Motor Car, производимый компанией Patton Motor Company , представлял собой газо-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 Patton был продан железнодорожной компании в Сидар-Фоллс, штат Айова, в 1897 году. Последний использовал 2-цилиндровый бензиновый двигатель мощностью 25 л.с. двигатель для привода 220-вольтового генератора, который служил для зарядки 100-элементной свинцово-кислотной батареи емкостью 200 ампер-час параллельно с тяговыми двигателями. Двигатель работал с постоянной скоростью с генератором с параллельной обмоткой, который также служил электрическим стартером. Обычный последовательно-параллельный контроллер использовался для двух тяговых двигателей мощностью 35 л.с., которые приводили в движение колеса локомотива. [3] [4] [5]
Термин «смешанная трансмиссия» стал использоваться на рубеже двадцатого века. Система Pieper применялась к бельгийским ( Vicinal трамвай ) и французским ( Compagnie des Chemins de Fer de Grande Banlieue ) вагонам еще в 1911 году. [6] [7]
Система Thomas, производимая Thomas Transmission Ltd. в Англии, которая по конструкции аналогична механической части Hybrid Synergy Drive , использовалась в Соединенном Королевстве и испытывалась в Новой Зеландии на железнодорожном вагоне класса NZR RM . [8]
Чехословакия
В 1986 году чехословацкий производитель локомотивов ČKD построил прототип гибридного маневрового локомотива, названного DA 600. Локомотив был оснащен дизельным двигателем мощностью 190 кВт и четырьмя электродвигателями с максимальной общей мощностью 360 кВт, работающей от аккумуляторов. Батареи заряжались при работающем дизельном двигателе рекуперативным торможением или от внешнего источника электроэнергии. [9]
После испытаний на железнодорожной испытательной трассе Велим и некоторых незначительных доработок локомотив был передан в аренду железнодорожному депо Оломоуц и успешно проработал там десять лет. Чехословацкая социалистическая экономика не смогла начать массовое производство, в основном из-за отсутствия надлежащих мощностей по производству аккумуляторов. [10]
Япония
В мае 2003 года компания JR East начала тестовые прогоны с использованием железнодорожного вагона KiYa E991 "NE Train" ("New Energy Train") , проверяя производительность системы в холодных регионах.
Конструкция имела два топливных элемента по 65 киловатт и шесть водородных баков под полом, с литий-ионной батареей на крыше. Испытательный поезд был способен развивать скорость 100 километров в час (60 миль в час) с диапазоном 50–100 километров (30-60 миль) между заправками водорода. В настоящее время ведутся исследования использования рекуперативного торможения для подзарядки батарей испытательного поезда с целью дальнейшего увеличения дальности полета. JR заявила, что надеется ввести поезд в регулярное местное сообщение летом 2007 года. [11] Технологии, испытанные на этом поезде, были внедрены в дизельные / аккумуляторные вагоны KiHa E200, вводимые 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 батареи , он спроектирован таким образом, чтобы снизить выбросы выхлопных газов не менее чем на 30-40%, а уровень шума - не менее чем на 10%. дБ по сравнению с существующими тепловозами класса DE10 . [13] [14]
Несколько единиц
- Поезд СВ , экспериментальный вагон
- KiHa E200 , одноместный агрегат , представленный в 2007 году
- Серия HB-E210 , представленная в 2015 году
- Серия HB-E300 , представленная в 2010 г.
Локомотивы
- JR Freight Class HD300 , поставка в 2010 г., ввод в эксплуатацию с 2012 г.
Экспериментальный "Поезд СВ"
Гибридный локомотив HD300 класса
Пара гибридных дизельных вагонов KiHa E200
Гибридный DMU серии HB-E210
Гибридный DMU серии HB-E300
Россия
Компания «Синара Транспортные машины» разрабатывает ТЭМ9Н, гибридную версию маневровых тепловозов серии ТЭМ9 , на своем Людиновском локомотивном заводе . Это четырехосный локомотив мощностью 1200 лошадиных сил с литий-ионными батареями , суперконденсаторами и двигателями переменного тока. Планируется, что он будет запущен в производство в начале 2013 года. [15]
Великобритания
Воскресная служба работала на ветке Stourbridge Town в течение двух лет, используя систему хранения энергии на основе маховика, созданную Parry People Movers . В 2008 году паре вагонов British Rail Class 139 было приказано обеспечить полное обслуживание железнодорожной ветки с 2009 года.
В 2007 году модифицированный силовой вагон класса 43 ехал по Большой центральной железной дороге, а затем как часть нового измерительного поезда Network Rail (поезд с записью пути 200 километров в час). Система, разработанная Hitachi, использовала дизель-электрическую приводную систему с батарейным питанием; в надежде, что это продемонстрирует сокращение выбросов до 50 процентов и снижение затрат на потребление топлива на 20 процентов. [16] Модифицированный локомотив, названный Хаябуса , был полупостоянно прикреплен к переоборудованному пассажирскому вагону, содержащему аккумуляторную батарею, во время периода испытаний.
С 2015 года компания Vivarail переоборудовала часть бывшего лондонского метрополитена D78 для услуг в сельской местности, назвав их D-Train . Некоторые из этих преобразованных единиц Класса 230 используют гибридную дизель-электрическую силовую установку.
Северная Америка
Railpower
В 2004 году канадская компания Railpower Technologies начала пилотную эксплуатацию в США маневровых локомотивов Green Goat . Испытания привели к получению заказов со стороны Union Pacific и Canadian Pacific Railways, начиная с начала 2005 года. Ожидается, что эти дизель-электрические гибридные поезда сократят выбросы до 90 процентов и снизят потребление топлива до шестидесяти процентов по сравнению с обычными поездами. тепловозы. Локомотивы «Зеленая коза» предназначались для использования на сортировочных станциях. [17] [18] [19]
General Electric
General Electric (GE) представила свой гибридный локомотив [20] на выставке в Лос-Анджелесе Юнион-Стейшн 24 мая 2007 года. [21] В локомотиве использовалось рекуперативное торможение и ряд аккумуляторных батарей большой емкости, которые GE строила для экономии топлива. и для достижения более высоких стандартов выбросов, чем предыдущие обычные тепловозы. Предполагалось, что он присоединится к текущей линейке локомотивов GE Evolution Series [22] с мая 2007 года.[Обновить].
Саванна, Джорджия
В городе Саванна, штат Джорджия, в конце 2008 года были проведены испытания мельбурнского трамвая класса W в качестве гибрида, работающего на биодизельном топливе, с бортовым аккумулятором. Регулярное движение по трамваю на Ривер-стрит началось 11 февраля 2009 года [23] [24 ]. ]
Греция
Поезда Hitachi Hybrid начали строительство в июле 2019 года. Они будут доступны по всей Греции с 2022 года.
Франция
В период с 2021 по 2022 год французские регионы Центр-Валь-де-Луар , Окситания , Новая Аквитания и Гранд-Эст в партнерстве с SNCF и Alstom начнут тестовые пробеги с использованием гибридного вагона Regiolis (дизельный / аккумуляторный), прежде чем начать регулярное обслуживание в 2023 году. [25] [26] [27] [28] .
Смотрите также
- Паровоз-гибридный тепловоз (паровоз и тепловоз)
- Электродизельный локомотив или двухрежимный локомотив (с приводом от внешнего источника питания или бортового дизельного двигателя)
- Гибридный автомобиль
- Трансмиссия гибридного автомобиля
- Список гибридных автомобилей
- Railpower Technologies
- Возобновляемая энергия
- Современный трамвай Brookville Liberty
Рекомендации
- ^ "Технический обзор No.04 (E" (PDF) . Проверено 2012-06-30 .
- ^ WH Patton, двигатель для трамваев, патент США 409116 , выданный 13 августа 1889.
- Перейти ↑ Patton Motor, The Street Railway Journal , Vol. VII, № 10 (октябрь 1891 г.); страницы 513-514. Включает фото.
- Перейти ↑ The Patton Motor Car, The Railway World , Vol. VII, (7 апреля 1898 г.); страницы 114-115. Включает фото и рисунок.
- Перейти ↑ The Patton Motor Car, English Mechanic and World of Science , no. 1713 г. (21 января 1898 г.); стр.524.
- ^ (на французском языке) La Nature, 1921 г.
- ^ (на французском языке) Bulletin de la société d'encouragement pour l'industrie nationale, 1924 г.
- ^ «АВТОМОБИЛЬНЫЙ МИР» . The Straits Times . 1915-07-28. п. 15 . Проверено 10 июня 2020 .
- ^ "рада 718 / серия 718" . Prototypy.cz . Проверено 30 июня 2012 .
- ^ "В Японии будет гибридным влакем - elPage [www.zelpage.cz]" . Zelpage.cz . Проверено 30 июня 2012 .
- ^ «JR тестирует гибридный поезд на топливных элементах» . Розовое щупальце. 2006-10-19 . Проверено 30 июня 2012 .
- ^ «甲 種 鉄 道 車 両 輸送 計画 表» [Новый график поставки подвижного состава]. Журнал Тецудо Дайя Дзёхо . Vol. 39 нет. 312. Япония: Коцу Симбун. Апрель 2010. с. 124.
- ^ Пресс-релиз JR Freight: «新型 入 換 専 用 機関 車 (試 作) の 形式 名 と デ ザ に い て» (название класса и дизайн нового прототипа маневрового локомотива) (10 февраля 2010 г.) Архивировано 15 февраля 2010 г. на Wayback Machine . Проверено 10 февраля 2010 г. (на японском языке)
- ^ 国内 初 の HV 機関 車 JR 貨物 が 試 作 を 報道 陣 に 公開[JR Freight представляет СМИ прототип первого гибридного локомотива]. Санкей Симбун (на японском языке). Япония. 25 марта 2010. Архивировано из оригинала 29 марта 2010 года . Проверено 30 марта 2010 года .
- ^ «Первый в России прототип гибридного локомотива будет готов до 2012 года» . Railwayobserver.com. 2011-10-28. Архивировано из оригинала на 2016-01-18 . Проверено 30 июня 2012 .
- ^ Милнер, Марк (16 октября 2006 г.). «Следующий поезд будет экологичным» . Хранитель . Лондон . Проверено 4 мая 2010 .
- ^ https://www.wired.com/news/planet/0,2782,66998,00.htm . Отсутствует или пусто
|title=
( справка ) [ мертвая ссылка ] - ↑ Канадская Тихоокеанская железная дорога приобретет первые гибридные локомотивы. Архивировано 15 января 2007 года на Wayback Machine.
- ^ ВВЕРХ: Union Pacific создает первый гибридный локомотив в Калифорнии
- ^ GE Ecomagination архивации 25 августа 2007, в Wayback Machine
- ^ Великобритания, DVV Media. «GE представляет гибридный локомотив» . Железнодорожный вестник . Проверено 22 марта 2016 .
- ↑ GE представляет первый гибридный дорожный локомотив, заархивированный 30 сентября 2007 г., на Wayback Machine
- ^ «Трамвай Ривер-стрит начинает обслуживать пассажиров сегодня» . Новости города Саванна . 11 февраля 2009 года Архивировано из оригинального 27 сентября 2011 года . Проверено 25 июня 2009 .
- ^ "ТОЧКА Саванна" . Проверено 25 июня 2009 .
- ^ "Bientôt des essais prévus de train à hydrogène sur la ligne Tours - Loches" . Rail Passion (на французском). 2021-04-28 . Источник 2021-05-03 .
- ^ "Régiolis hybride: premiers essais l'année prochaine - transportrail - Le webmagazine des idées ferroviaires" . transportrail.canalblog.com (на французском языке). 2020-12-08 . Источник 2021-05-03 .
- ^ "Des TER hybrides bientôt dans vos gares" . SNCF (на французском языке) . Источник 2021-05-03 .
- ^ "Le premier TER Hybride Diesel / Electric / Batterie Expérimenté début 2021" . Banque des Territoires (на французском языке). 2020-03-12 . Источник 2021-05-03 .