21 października 2021


Artykuł jest poświęcony zagadnieniom związanym z zastosowaniem hybrydowych układów napędowych w lokomotywach spalinowych. Przedstawia także koncepcje krajowych lokomotyw hybrydowych do wykorzystania na bazie manewrowych lokomotyw spalinowych typu 6Di, 401Da i TEM2.


Zygmunt Marciniak, Wojciech Jakuszko

Z doświadczeń krajów wysoko uprzemysłowionych wprowadzenie napędów hybrydowych (układów napędowych z minimum dwoma źródłami energii) przyniosło w eksploatacji lokomotyw spalinowych następujące korzyści [1,2,4]:

  • zmniejszenie do 60% zużycia paliwa
  • odzysk do 40 % energii wykorzystywanej w procesie hamowania
  • ograniczenie o 40% emisji gazów cieplarnianych (CO2 i HC) do atmosfery
  • zmniejszenie o 10% emisji CO i NOx oraz cząstek stałych do atmosfery
  • redukcję poziomu hałasu zewnętrznego i wewnętrznego w kabinach sterowniczych
  • obniżenie poziomu drgań w kabinach sterowniczych
  • obniżenie kosztów eksploatacji i utrzymania

Ponadto, zastosowanie napędów hybrydowych w lokomotywach spalinowych, zwłaszcza pracujących w ruchu manewrowym, pozwala na pełne wykorzystanie mocy silników trakcyjnych, optymalną pracę silnika spalinowego, dłuższe przebiegi i czas pracy silników spalinowych oraz wyraźną poprawę komfortu jazdy.


rys1_hybrydy
Rys. 1  Modułowe konstrukcje liniowych lokomotyw hybrydowych
1 - kabina maszynisty, 2 - przedział elektryczny, 3 - zasobniki energii, 4 - przedział pneumatyczny, 5 - agregaty prądotwórcze

W pojazdach trakcji spalinowej stosowane są zasadniczo dwa rodzaje układów hybrydowych – szeregowy i równoległy [2], przy czym napędy trakcyjne mogą być zasilane wyłącznie z akumulatorów lub wykorzystywać tylko silnik spalinowy. Można również wykorzystywać oba źródła energii jednocześnie. Najbardziej racjonalnym układem napędu hybrydowego w zastosowaniu do lokomotyw spalinowych jest układ szeregowy, ponieważ silnik spalinowy może pracować na węższym zakresie obrotów, unika się szybkich zmian prędkości i obciążeń, oraz dodatkowej emisji składników toksycznych spalin do atmosfery, silnik pracuje w optymalnym zakresie, a jego jednostkowe zużycie oleju napędowego jest najmniejsze, a ponadto zasięg ciągniętych pociągów jest duży – mimo małej mocy zainstalowanego zespołu prądotwórczego.

Przegląd hybrydowych układów napędowych pojazdów szynowych z napędem spalinowym
W stosunku do autobusów i pojazdów drogowych, wprowadzanie hybrydowych układów napędowych w spalinowych pojazdach szynowych rozpoczęto dość późno. Przesłankami do ich wprowadzenia były: poprawa oddziaływania na środowisko naturalne oraz obniżenie zużycia paliwa. Najczęściej napędy hybrydowe stosowane są w lokomotywach spalinowych poddanych procesom modernizacyjnym lub odnowy, chociaż w ostatnich okresie rozpoczęto budowę nowych lokomotyw spalinowych przeznaczonych przede wszystkim do prac manewrowych i prowadzenia lekkich pociągów towarowych i osobowych.

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 9 (72) wrzesień 2013