Analiza możliwości stosowania i dobór baterii akumulatorów do napędu głównego wagonów motorowych

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 1976 S e r i a : ELEKTRYKA z . 54-

E u g e n iu s z KAŁUŻA

ANALIZA MOŻLIWOŚCI STOSOWANIA I DOBÓR BATERII AKUMULATORÓW, DO NAPADU GŁÓWNEGO WAGONÓW MOTOROWYCH

S t r e s z c z e n i e . W a r t y k u l e p r z e d s t a w i o n o podstawowe z a l e ż n o ś c i pomię­

dzy p a r a m e tr a m i t r a k c y j n y m i wagonów akum ulatorow ych a p a r a m e tr a m i te c h n i c z n y m i b a t e r i i akum ulatorów z a i n s t a l o w a n y c h w w agonie .

P rz e p ro w a d z o n o o b l i c z e n i a a n a l i t y c z n e p r z e ja z d ó w wybranych w a r i a n ­ tów wagonów a k u m ulatorow ych.

1 . Wstęp

Rozwój t e c h n o l o g i i zasobnik owych chemicznych ź r ó d e ł e n e r g i i e l e k t r y c z ­ n e j , c i ą g ł e p o w ię k s z a n ie i c h e n e r g i i w ł a ś c iw e j m asow ej, je d n o s t k o w e j mocy o r a z t r w a ł o ś c i s t w o r z y ł o podsta w y z a s t o s o w a n i a ty c h ź r ó d e ł do z a s i l a n i a s i l n i k ó w napędu głównego wagonów m otorowych. W d o b i e i n t e n s y w n e j e l e k t r y ­ f i k a c j i l i n i i k o le jo w y c h o r a z s t o s o w a n i a na l i n i a c h n i e p r z e w i d z i a n y c h do z e l e k t r y f i k o w a n i a lokomotyw i wagonów s p a lin o w y c h celowym j e s t p r z e p r o ­ w adz enie a n a l i z y możliwościt-PKP dodatkowo pojazdów ak u m u lato ro w y ch .

2 . Wyznaczenie podstawowych param etrów t r a k c y j n y c h wagonów motorowych Podstawowymi p a r a m e tr a m i d l a wagonów motorowych z a s i l a n y c h z b a t e r i i akum ulatorów sąs

- p ro m ie ń d o j a z d u ,

- p r ę d k o ś ć maksymalna możliwa do u z y s k a n i a p r z e z dany p o j a z d .

P ro m ie ń d o j a z d u o k r e ś l a nam d r o g ę , j a k ą może p r z e b y ć p o j a z d z c a ł k o w i c i e naładowanym akum ulatore m p rz y j a ź d z i e ze s t a ł ą p r ę d k o ś c i ą na t r a s i e p o z i o ­ mej Ci = 0) p r z y znamionowym o b c i ą ż e n i u do c a ł k o w i t e g o wyładow ania akumu­

l a t o r a .

P r o m i e ń d o j a z d u o b lic z a m y ze wzoru:

1000

o

L - — m- j --- • «1)

g d z i e :

L - p ro m ie ń d o j a z d u km,

Qen - e n e r g i a u ż y t e c z n a zgromadzona w b a t e r i i akum ulatorów kWh, m - masa p o j a z d u ( b r u t t o ) t ,

j - je d n o s tk o w e z u ż y c i e e n e r g i i Wh/tkm.

22 Eugeniusz Kałuża

E n e r g i ę u ż y t e c z n ą zgromadzoną w b a t e r i i akum ulatorów wyznaczamy z z a l e ż ­ n o ś c i :

Sen = “ & ^en • (2)

g d z i e :

jó - s t o s u n e k masy b a t e r i i do c a ł k o w i t e j masy o b c ią ż o n e g o p o j a z d u , q - e n e r g i a w ła ś c iw a b a t e r i i akum ulatorów ,

en

P o d s t a w i a j ą c wzór (2) do (1) otrzymamy:

1000 £ a

L = J— a a . (3)

P r ą d k o ś ć maskymalną możliwą do u z y s k a n i a p r z e z dany p o j a z d o b lic za m y ze wzoru:

v _ 36° J» PB V. M

max " w » w

g d z i e :

Vmax - maksymalna km/h,

Pg - je d n o s tk o w a moc b a t e r i i kW/t,.

^ M - sprawność s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h wraz z p r z e k ł a d n i ą z ę b a t ą , wQ - je d n o stk o w e opory j a z d y d a N / t .

Celem z i l u s t r o w a n i a o p is a n y c h wzorów o b l i c z o n o p ro m ie ń d o j a z d u o r a z ma­

k sym a lną p r ę d k o ś ć d l a wagonu akum ulatorowego o n a s t ę p u j ą c y c h danych:

£> = 0 , 1 2 5 ł <ła n = 25 kWh/tfc. pB = 10 kW /t; ? M = 0 , 8

wQ = 2 , 4 5 d a N / t p r z y 30 km/h o r a z wQ = 4 , 9 d a N / t p r z y 75 km/h.

Je d n o stk o w e z u ż y c i e e n e r g i i wagonu p o r u s z a j ą c e g o s i ę ze s t a ł ą p r ę d k o ś c i ą v = 30 km/h

w

j = 2 , 7 8 r ~ - = 8 , 5 Wh/tkm.

i M

P r o m i e ń d o j a z d u :

1000 p o

L # “ = 368 km*

J

Analiza możliwości stosowania i dobór b a t e r i i . . . P rę d k o ść maksymalna:

= 74- km/h .

Wyżej o b l i c z o n y prom ie ń d o j a z d u b ę d z i e można o s i ą g n ą ć prowadząc wagon mo­

torowy b e z z a trz y m a ń z p r ę d k o ś c i ą s t a ł ą o k . 30 km/h na c h a r a k t e r y s t y c e o - k r e ś l o n e j n p . p r z e z UM = 0 , 5 Ug i $ = 100SS (UM, Ug - n a p i ę c i e s i l n i k a i n a p i ę c i a b a t e r i i , $ - s t r u m i e ń s i l n i k a ) .

P rę d k o ś ć maksymalną b ę d z i e można uzyskać d z i ę k i g łę b o k iem u o s ł a b i e n i u po­

l a s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h . Prowadząc wagon z m o ż liw ie maksymalną p r ę d k o ś c i ą zmniejszamy p ro m ie ń d o j a z d u , ponieważ j e d n o c z e ś n i e z w ię k s z a s i ę j e d n o s t k o ­ we z u ż y c i e e n e r g i i t r a k c y j n e j - (wyższe opory j a z d y ) o r a z z m n i e j s z a s i ę pojemność e n e r g e t y c z n a b a t e r i i na s k u t e k w z r o s t u p r ą d u w y ła d o w a n ia , co u - j a w n i a s i ę w m a l e j ą c e j w a r t o ś c i w s p ó łc z y n n ik a qe n .

3 . w yzna cz enie z a l e ż n o ś c i pomiędzy maksymalnym p r z y s p i e s z e n i e m rozwi.ian^m p r z e z po.iazd (wagon motorowy z wagonami doczepn?m i l u b b e z ) a d opusz­

c z a l n a o b c i ą ż a l n o ś c i ą b a t e r i i akum ulatorów Dane w y jśc io w e :

nip - masa p o j a z d u l u b p o c i ą g u t , mg - masa b a t e r i i t ,

P = m «

ft

P

Qe n - e n e r g i a zgromadzona w b a t e r i i kWh,

qen - j e d n o s tk o w a pojemność e n e r g e t y c z n a b a t e r i i k W b/t, pB - je d n o s tk o w a moc b a t e r i i kW /t,

a^ - p r z y s p i e s z e n i e r o z r u c h u m /s ,p

Yj, - p i f d k o ś ć końcowa r o z r u c h u km/h,

Fx - ś r e d n i a w a r to ś ć s i ł y pociągow ej w c z a s i e r o z r u c h u daN,

? M - sp ra w n o ść s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h wraz z p r z e k ł a d n i ą , 1+y - w s p ó łc z y n n ik mas w i r u j ą c y c h .

Moo na z a o i s k a c h s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h p r z y końcu r o z r u c h u o k reśla m y z za­

l e ż n o ś c i

(5) [w Q + 100(1+ -y)»* J

24 Eugeniusz Kałuża d l a wagonów motorowych 1+ y = 1 , 1 .

Moc na j e d n o s t k ę masy p o j a z d u b ę d z i e równa

[ ■ „ + 1 0 0 ( 1 + y ) aj, ] v r

pr = 36^ C6)

Tak o k r e ś l o n e j mocy j e d n o s tk o w e j pE musi odpowiadać moc je d n o stk o w a b a t e ­ r i i p r z e l i c z o n a na masę p o j a z d u ( p o c i ą g u )

PŁ omp = pB „mB = P j.D p . . (7)

Aby z a b e z p ie c z y ć b a t e r i e p r z e d wyładowaniem prądem większym od za ło ż o n e g o p r z y r o z r u c h u p o j a z d u , musi być s p e ł n i o n y warunek

p b > f W

l u b

| > 0+i o o(ih- y ) a I ] yj.

> 360 ę M. £ (9)

W iększość sto sow anych w p o ja z d a c h t r a k c y j n y c h b a t e r i i akum ulatorów ( o ł o ­ wiowych, niklowo-kadmowych i n ik l o w o - ż e l a z n y c h ) można o b c i ą ż y ć mocą j e d ­ nostkową

PBmax = 15 k W /t‘

S t o s u n e k masy b a t e r i i do c a ł k o w i t e j masy wagonu l u b p o c i ą g u ( n p . wagonu motorowego + 2 wagony d o c z e p n e ) s p o ty k a n y w r o z w i ą z a n i a c h pojazdów akum ulatorowych m i e ś c i s i ę w g r a n i c a c h

¡3 = 0,15 - 0,35

Jednostkow e opory r u c h u wagonów motorowych z e s ta w io n y c h z wagonami doczep- nymi w j e d n o s t k i pociągowe wyznaczono ze wzoru:

2

wQ = 2 , 9 4 + [ d a N / t , k m /h ] . (10)

Sprawność s i l n i k a wraz z p r z e k ł a d n i ą p r z y j ę t o j a k o w a r to ś ć s t a ł ą

Ana-i-Lza możliwości stosowania i dobór b a t e r i i . . ¿5 P r z y s p i e s z e n i e r o z r u c h u w r u c h u kolejowym p a s a ż e r s k i m j e s t o g r a n i c z o n e z j e d n e j s t r o n y p r z e ć z e p n o ś c i ą k ó ł nap ę d n y ch . a z d r u g i e j (m inim alne w a r t o ś ­ c i ) , k o n i e c z n o ś c i ą u t r z y m a n i a o k r e ś l o n e j ś r e d n i e j p r ę d k o ś c i ja z d y na da­

nym o d c i n k u t r a s y .

Do d a l s z y c h p r z e l i c z e ń p r z y j ę t o n a s t ę p u j ą c y z a k r e s p r z y s p i e s z e ń r o z r u c h u :

ax = 0 , 1 - 0 , 9 m /s2 .

Dla powyższych z a ł o ż e ń p r z e l i c z o n o i z e s ta w io n o w t a b l i c y 1 możliwe do u- z y s k a n i a końcowe p r ę d k o ś c i r o z r u c h u . Z z a l e ż n o ś c i (9) otrzymamy wzór na końcową p r ę d k o ś ć r o z r u c h u

p^ 360 v n ft

x - wQ+100(1+ j- ) a x • ^ '

Po p o d s t a w i e n i u p r z y j ę t y c h w a r t o ś c i s t a ł y c h otrzymamy:

Wyniki o b l i c z e ń z e s t a w i o

I

>0 o o o (1 2)

T a b l i c a 1

" r w +110 a_ * o r

no w t a b l i c y 1 .

? aE k * 2 ] Vj, [km/h]

1 2

3

0 , 1 5 0 , 1 4 7 , 4

0 , 1 5 0 , 3 1 9 , 5

0 , 1 5 0 , 6 1 0 ,2

0 , 1 5 0 , 9 6 ,9 2

0 , 2 5 0 , 1 6 9 ,8

0 , 2 5 0 , 6 17,1

0 , 2 5 0 , 9 1 1 ,5

0 , 3 5 0 , 1 9 7 , 8

0 , 3 5 0 , 3 4 5 , 2

0 , 3 5 0 , 6 2 3 ,9

0 , 3 5 0 , 9 16,1

Na p o d s ta w ie t a b . 1 narysowano na r y s . 1 p r z e b i e g i vx = f C S j ) .

Z r y s . 1 w ynika, że m ożliwość u z y s k a n i a dużych p r z y s p i e s z e ń r o z r u c h u o g r a -

26 Eugeniusz Kałuża n i o z a z n a c z e n i e w a r t o ś c i końcowych p r ę d k o ś c i r o z r u c h u a tym samym m o ż l i ­ wość r o z w i n i ę c i a w y s o k ie j p r ę d k o ś c i maksymalnej pojazdu«

R y s . 1

D la t r a k c y j n e g o s i l n i k a szeregow ego p r ą d u s t a ł e g o z m o ż liw o ś c ią g ł ę b o k i e ­ go o s ł a b i e n i a p o l a o b o w ią z u je z a l e ż n o ś ć :

vr > 4 * 0 , 4 5 vmax.

W zw iązku z tym d l a z a ł o ż o n e j p r ę d k o ś c i v max = 80 km /h , końcowa p r ę d k o ś ć r o z r u c h u b ę d z i e równa:

v = 32 km/h

a o d p o w ia d a ją c e j e j p r z y s p i e s z e n i a r o z r u c h u d l a fi = 0 , 3 5 a r = 0 , 4 5 m/s ,

d l a

fi

^{= 0 , 2 5} ar = 0 , 3 1 m /s 2 , d l a

fi

^{= 0 , 1 5} a r = 0 , 1 8 m /s 2 .

Analiza możliwości stosowania i dobór b a t e r i i . . . 27 U zy sk iw a n ie t a k n i s k i c h p r z y s p i e s z e ń r o z r u c h u w yklu cza możliwość s t o s o w a ­

n i a t r a k c j i a k u m u la to ro w e j do o b s ł u g i r u c h u p a s a ż e r s k i e g o na l i n i a c h pod­

m i e j s k i c h o małych o d l e g ł o ś c i a c h m ię d zy p rzy s tan k o w y c h r z ę d u 1 f 2 km. N ato­

m i a s t na l i n i a c h o d ł u ż s z y c h o d l e g ł o ś c i a c h m ię d zy p rzy s tan k o w y c h r z ę d u 3 f 5 km i w i ę c e j o r a z małym n a t ę ż e n i u r u c h u t r a k c j a akum ulatorow a mogłaby w w i e l u wypadkach z a s t ą p i ć s to s o w a n ą o b e c n ie t r a k c j ę parową l u b s p a l i n o w ą . Dla p o p a r c i a pow yższ ej t e z y z e s ta w io n o w t a b . 2 dane s z e r e g u l i n i i k o l e ­ jo w ych, na k t ó r y c h o b s ł u g ę r u c h u p a s a ż e r s k i e g o mogłaby p r z y j ą ć t r a k c j a a - k u m u la to ro w a. O d l e g ł o ś c i pomiędzy s t a c j a m i końcowymi, na k t ó r y c h i s t n i a ­ ła b y m ożliw ość doła dowyw ania b a t e r i i wynoszą:

od 11 do 56 km.

Ś r e d n i a o d l e g ł o ś ć m ię d z y p rz y s ta n k c w a

L = 3 , 3t5>4 km; wyjątkowo 11 km (Nr 1 7 6 ) .

P r ę d k o ś ć p o d r ó ż n a :

v podr = 3 2 , 5 * 4 2 , 1 km/h.

P rę d k o ś ć ś r e d n i a ( t e c h n i c z n a )

v t = 3 3 , 4 * 4 7 , 6 km/h.

T a b l i c a 2 Z e s t a w i e n i e l i n i i k o l e j o w y c h , na k t ó r y c h o b s ł u g ę r u c h u p a s a ż e r s k i e g o

mogłaby p r z e j ą ć t r a k c j a akum ulatorowa

(Na p o d s ta w ie rejo n o w e g o r o z k ł a d u ja z d y Katowice 1974/1975) Nr l i n i i

( n r t a b e l i r o z k ł . j a z d y )

Długość km

I l o ś ć o d - c inków m iędzy­

p r z y s t a n ­ kowych

Ś r e d n i a o d l e g ł o ś ć m ię d z y - p r z y s t a n - kowa

Minimalny c zas ja z d y

h

P rę d k o ś ć p o d ro z n a '

km/h

P rę d k o ś ć t e c h n i c zna

km/h

1 2 3 ^ 4 5 6 7

'158 54 10 5 , 4 1 ,2 8 3 4 2 ,1 4 7 , 6

159 46 11 4 , 2 1 , 3 3 3 4 , 6 3 9 , 7

162 20 6 3 , 3 0 , 6 0 3 3 , 3 3 8 , 8

163 13 4 3 , 3 0 , 4 0 3 2 , 5 3 7 , 2

173 56 11 5 , 1 1 ,5 0 3 7 , 4 4 2 , 0

176 11 1 11 0 , 3 3 3 3 , 4 3 3 , 4

178 20 4 5 0 , 5 0 4 0 , 0 4 4 , 5

28 .Eugeniusz Kałuża c d . t a b l i c y 2

1 ■

2

_{3 ... 4 6}

...7...

201 46 11 4 , 2 1 , 2 8 3 6 , 0 4 1 , 4

202 51 14 3 , 6 1 ,5 0 3 4 , 0 3 9 , 7

x ^Czas j a z d y ł ą c z n i e z p o s t o j a m i na p o ś l e d n i c h s t a c j a c h i p r z y s t a n k a c h . Uwaga! Na c a ł e j s i e c i PKP z n a j d u j e s i ę k i l k a d z i e s i ą t l i n i i o podobnych pa­

r a m e t r a c h .

4 . O b l i c z e n i a a n a l i t y c z n e p r z e ja z d ó w wagonów akum ulatorowych

Dla p e ł n i e j s z e g o udokumentowania m o ż l i w o ś c i u z y s k a n ia p r z e z p o ja z d y a - kum ulatorow e l e p s z y c h param etrów ruchowych od o b e c n ie uzyskiw anych na l i ­ n i a c h w y s z c z e g ó ln io n y c h w t a b , 2 wykonano o b l i c z e n i a a n a l i t y c z n e w a r ia n ­ tów p rz e ja z d ó w wagonami akumulatorowymi p ł a s k i e g o o d c i n k a l i n i i k o l e j o w e j o d ł u g o ś c i 4 km.

Dane p o c i ą g u :

j ł = 0 , 1 5 i 0 , 2 5 ; PRmfVy = 15 kW /t; q0n = 50 kWh/t

( d l a 5 godz. p r ą d u w y ła d o w a n ia ) .

4 . 1 . Wyznaczenie c h a r a k t e r y s t y k a^ = f y ^. d l a p = 15 k W /tt S> = 15 i 0 ,2 5

P r z e k s z t a ł c a j ą c z a l e ż n o ś ć 9 otrzymamy:

36 0 ^ M pB ^ wo

a ś r ~ v Ś I 10011+ j-J ~ 100(1+ y )

P o d s t a w i a j ą c do wzoru (13) n a s t ę p u j ą c e dane

V u = ° ’ 87ł / 1) = 0,15 *

pB = 15 k W /t; J i (2) = 0 , 2 5 ,

(1+ y ) = 1 , 1 ,

(15)

otrzymamy

Analiza możliwości stosowania i dobór b a t a l i i . . 29

, (2 ) _ IOjZ _ \

41 ” vś r (15)

C h a r a k t e r y s t y k i wyznaczone na p o d s ta w ie z a l e ż n o ś c i (14) i (15) p r z e d s t a ­ wiono na r y s . 2 , z a ś p r z e l i c z e n i a punktów c h a r a k t e r y s t y k z e s ta w io n o w ta b . 3 .

T a b l i c a 3

j*= 0 , 1 5 Jb= 0 , 2 5

v ś r *0 a ś* a ś r

km/h d a ł ł / t m / s 2 m / s 2

1 2 3 4

30 3 , 3 0 , 1 8 5 0 , 3 2 8

36 3 , 4 0 , 1 4 8 0 , 2 6 7

42 3 , 6 0 , 1 2 0 0 , 2 2 3

48 3 , 8 0 , 0 9 9 0 ,1 8 9

54 4 , 2 0 , 0 8 0 0 ,1 6 1

60 4 , 4 0 ,0 6 7 3 0 , 1 3 9

65 4 , 6 0 , 0 5 7 6 0 , 1 2 4

70 4 , 9 5 0 ,0 4 7 3 0,1 0 8 7

75 5 , 2 5 0 , 0 3 8 6 0 , 0 9 6

80 5 , 5 0 .0 3 0 8 0 .0 8 4 5

90 6 , 2 0 .0 1 5 8 0 .0 6 3 5

100 7 , 3 0 , 0 4 2

¿ 0 Eugeniusz Kałuża

4 . 2 « O b l i c z e n i a a n a l i t y c z n e p r z e ja z d ó w Z a ł o ż e n i e :

P rz y z w ię k s z a n i u p r ę d k o ś c i od 0 do vs r o z r u c h p o j a z d u odbywa s i ę p rz y s t a ł y m p r ą d z i e s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h Ij, i- s t a ł y m p o l u - c z y l i ze s t a ł y m p r z y s p i e s z a n i e m .

Od v r do v ^ ax s t a ł a w a r t o ś ć p r ą d u s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h utrzymywana j e s t d z i ę k i o s ł a b i e n i u p o l a s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h .

P r z y g łę b o k im o s ł a b i e n i u p o l a s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h można uzyskać

d l a I = I _ = c o n s t .

P r ę d k o ś ć maksymalna wagonu vm=„ j e s t wyższa od p r ę d k o ś c i v 'lucLA. max

O b l i c z e n i a a n a l i t y c z n e z e s ta w io n e w t a b . 4 i 5 wykonano d l a p o ja z d ó w ,k t ó ­ r e o s i ą g a j ą :

vr = 40 km/h i 7 ^ = 60 km/h

o r a z

vr = 53 km/h i V^ax = 80 k a / h

P r z y s p i e s z e n i a r o z r u c h u o d p o w ia d a ją c e v r o r a z p ręd k o śc io m śr e d n im 7^£> vx o k r e ś l o n o z r y s . 2 .

W a r t o ś c i A t i A l o b l i c z o n o z z a l e ż n o ś c i :

A t = S T ; s r A 1 = v ś r A t

Na p o d s ta w ie o b l i c z e ń w y k re ślo n o p r z e b i e g i v = f ( l ) r y s . 5 .

4 . 3 . Wyznaczenie ubytku p o je m n o ś c i b a t e r i i akum ulatorów o od p o w ia d a ją ­ c e g o p r z e j a z d o w i o d c i n k a d ł u g o ś c i 4 km

U bytek p o je m n o ś c i e n e r g e t y c z n e j b a t e r i i l i c z o n y na masę b a t e r i i c z y l i u b y te k j e d n o s tk o w e j p o je m n o ś c i e n e r g e t y c z n e j b a t e r i i q o b l i c z o n o z n a - s t ę p u j ą c e j z a l e ż n o ś c i : 0Z1

■ ¥ 8 ^ « * 5> ♦ , B , § Ł > P * « . / * . «*>.

Tablica

Analiza możliwości stosowania i dobór b a t a l i i . . . _________________________

M 1

o

Al 4 4* 4" O Hf5 O O 4 p H O

-P

>

'a' C7>

V co

OJ 4

y LA 4

>

-P ^{>03coV" VC}_y^{A" LC}_y^UA -p

IN

V y

INy

co LA AJ o

•o -p

UD

y &

y O

•o

ZS

-P 03 L

CS

y O

i y Pj

&

•ro -P

4y

"TT“ IN CA

4 y UD

-PH

la

y X! f

IN

CO a

ui . IN

CO i—1

<3 W

a OJ y O

UD CU OJ Y~

CN 5

CO o co

CU LA LA y

IN LA y AJ

y coUD CU

y UD CO LA

LA UD CA LA

o 3 211

OJ LA LA y

AJ Oco NA

O o 3 i—1

<\

^{a TT-" XC5}

% 3 CU OJ V

LA UD LA

y cu LA LA

LA CO IN $

LA O co y y

AJ O y ł-3

CU LA LA y

■(3— LA 4OJ

(Xł CA y

-P

<1 W

03O y

¿3

co LA 4

UD IN- CO

LA LA y V i

V

LA O O OJ

CU UD LA CU

IN CO y LA

co LA LA LA

4 y

UD CA CU

co CA y LA -p

<3 03 co

i

? co

KO 4

CO

i IN LA OJ

IN LA LA

LA y LA

CN LA LA

LA AJ CO

y IN

y 4

y - y c0 1 LA CU

H '03 05

CU 03 'a

co (i H

>

INOJ r O

IN OJ V o

co O y O

CO INO

O 4 LA O O 1

CO IN O O

4 LA O O 1

IN O

1

1 O IN O

1

'0H3

> ⁿ ' i

CO IN CU

LA LA co

LA AJ y

LA AJ LA y

LA OJ LA y

LA CU LA y

LA 4 y

IN (A

LA 1

INUD

UD y

LA LA co

>

<1

>

KO

\ -P

i .UD

LA LA

U) LA LA

CO IN

CO IN AJ

co IN AJ

1 co IN OJ

AJ IN 4

1 4 CA y y 1

zs

CU» PiN O

1 O CN UD UD y

'03

>

-A LA y

II O V O

LA LA LA LA

LA LA LA

LA y LA

LA y CU

N f>> O

LA o UD O

LA

<1

4 pq

o* OJ O V O

V O

y 1

O y IN

y 1

LA 4

N CO

•ro N

O U) O O

UD 1

CU

>

XJ

•r>

LA V O

OCU § R 8 O LA O

UD LA 4 O

CD rO

N

OUD 8 O

>

r ^{1 OJ II o OCU O4 LA OUD OLA 8 4 i—(U}_o^{1 O 8 OUD} -p

o

y . y

o V AJ LA 4 LA

•o

^ O

AJ y UD LA Punktynawykresachv = f(t)rys

Tablica

32_______ Bu.Kanlu.sz Kałuża

M 1 O

OJ ^hP ^hP ► P hP O l - P O hP O O o H p

-P

>

x i <7N I N

UD

- P

>

CQ

> 00 V"

Łn CA o 7 V

Ci

- P IN

V"

LA I N r -

O

• o

■P

UD V-

V"

LA I NV

•r-3

- P 03

lA

V O

P i

•f"30 4 - P

^hV XI

V CAUD

- PH ro>

V- i

s

00

UD ⁱ

O i—ł

<1

W a OJ II

u LA

UD s

OJ O rA

OJ V I N

I N

? CA I N I N

* “ 5 LA OJ

UD

■3"

CO OJ

V rA UD rA

UD O ( Ar A

rA

8 II

co r A CA

rH

O a ’C”

V- > 9 LA

UD LA

CAV O I N ST

OJ 00 OJ

LA C0 I N

OJ c o OJ

LA CO I N

OJ CO OJ

LA CO I N

LA IN OJ

I N O V > a

r A CA

< 03 o XI

i r AOJ

c o UD

ij- O

UD ON c o I N

LA O f A V

CA

ir * i f O O OJ

CA CO OJ

O I N OJ

O V"

CA OJ

LA CO o rA

•••

XI

i LA r A r A

- p

<3 ^{03 c r s}

II r A

OJ IA

OJ UD rA V

LA CO V

LA V LA

LA 00V"

LA V LA

LA CO V"

LA r - LA

UD O OJ

LA I N v

r A LA II

LA r A t A

H '03 c«

CVJ 03

>

CO ^>

•»>

f A OJ O

IN K \ OJ O

OOJ

o O I A 'C- O

LA o O r

R

O R O

f R

O R O

f

■3*

LA O

f I N

f H

>

•«*

UD UD V O

H '03

>

IN g

a

\ co IN OJ

r A f A•»

CO LA OJ V

LA OJ LA V"

LA OJ LA V

LA OJ LA V

LA OJ LAV

LA O l LAV-

LA OJ LAV

rA rA V

T~

V UD

i a

\ CO IN OJ

>

<1

> UD s

LA V“

UD LA LA

UD LA LA

CO IN OJ

c o IN OJ

CO I N OJ 1

CO I N OJ

00 I N OJ 1

CO [N OJ

CO I N CU 1

V“

1 r AV

OJ V*

1 i LA V

UD LA LA

H '03

>

LA tl

p ipp

OK~ r A ‘i LA

LA LA

LA LA

LA LA

LA LA

LA LA

LA 3

OJ

OJ II

p ipp O V

>

<3 ^■=fr

LA

OOJ 8 O O

V O

V 1

OV- O V"

1

OV O

V

1 1

! LA

OJ O

II O OJ

OJ

> XI

r o O

II

oOJ s R 8 R

O

UD O

LA 8 R

UD o o

OJ

V

> i OJ

<£* o o

OJ ? R 8 O

LA 8 R 8 8 i o

- p c * f k

V

r A o “ i N IN CO ( A O

V“

V

V OJ

V

LA «'-X o

tablicy5

Analiza możliwo-śol stosowania i aooór b a t e r i i . . . ________________________ 33

9 *

UD

fALT\

tN

V LA LA fA

fA CVJ O

V CMo

V O

u> O CM

OCO

i f - fA fA

V ił*MD

ro IN IN

V COCO 0000

CM CM LA o fA O fA CO O fA [N o

CU IN LA LA UD LU o fA CM ^{r —} UD o

V fA UD CO CMr- CO coOJ UfA COIA ó coV" MfAD o

CA O fA LA fA IN fA LA CM fA fA

V A-CU coCM OOJ Q OM D CAfA fAco CAV coV COUDV COINV LAfA

o IN AD O O O O O CO fA CM O

o C N CO V if fA co fA LA co fA

V MD CO O_V CM LA CA if LA IN fA MD

V V V CM CM CM CM CM

LA IN CA ih O C O<*« O co fALA CM 00

(>' fAfA VCM CMV CMOJ <ACM LA■3- . u\if CMT- fACM OCO fA

(O UD O UD CM CM CO

UD UD LA CM CA CU UD LA

r r - V " V O O O O IN A -

JJ O O O O O O O O O

1 <?

fA LA LA CO

fA CA IN O CO CO O fA CA CM V

N co CM LA co o o co MD IN | OJ

V" ^{V V *} CM ęv V ..... .,0J .. V” .

CD V ” ii* C0 00 co co

LA MD CA C S IN IN IN

♦ *

«A fA V OJ CM CM CM

MD

LA LA

UD

O O -

fA LA

LA CN

GOO

INO LA CN

OIN

Oco

LAUD

CAUD

LAIN

CO L A

O LA

V ~

CM LA ~ OUD A-

LA

O

IN O

MD L A IN COCM

LAIN

IN LA

TJd>

Di

O H

F»>

rf

O

co

coo

LAii*

LA V

_ 2 2 _

Oco

oCO

oco

CM CM

O co

I

o

co

Eugeniusz Kałuża

LIM]

Analiza możliwości stosowania i aooor b a t e r i i . . . 35

g d z i e ś

tj, - c z a s u z y s k a n i a p r ę d k o ś c i v r ,

t j - o z a s j a z d y pod prądem p rz y pfi = 15 kW/t od v„ dox max’

t ^ u - o z a s ja z d y u s t a l o n e j ,

- s t o s u n e k mocy s t r a c o n e j w u k ł a d z i e rozruchowym do mocy p o b r a n e j p r z e z s i l n i k i t r a k c y j n e ,

i

^{= 0 , 1}

W powyższych o b l i c z e n i a c h AqQn n i e uw zględniono m o ż liw o ś c i d o ła d o w a n ia b a t e r i i 'akumulatorów w c z a s i e hamowania. R o z w ią z a n ie z ww. doładowaniem b a t e r i i j e s t o p ł a c a l n e j e d n i e p r z y j e ź d z i e na małych o d l e g ł o ś c i a c h między- p r z y s ta n k o w y c h . W a rto ść w s p ó łc z y n n ik a £ można o g r a n i c z y ć r e a l n i e do 5 i

•7 10% d z i ę k i s t o s o w a n i u układów d io d o w o - s ty c z n ik o w y c h u m o ż liw ia ją c y c h do­

konywanie s z e r e g u p r z e ł ą c z e ń b a t e r i i o r a z s i l n i k ó w t r a k c y j n y c h p r z y znacz­

nym o g r a n i c z a n i u s t r a t mocy w r e z y s t o r a c h rozruchow ych l u b d z i ę k i s t o s o ­ waniu układów t y r y s t o r o w y c h ( p r z e r y w a c z y ) .

Pobór mocy je d n o s t k o w e j p rz y j e ź d z i e z p r ę d k o ś c i ą u s t a l o n ą można o b l i c z y ć z z a l e ż n o ś c i 9 p r z y j m u j ą c a = 0 i v = v u

"o v u (17)

pBu = 36Ó r> M ji * vmax v u*

D la J3 = 0 1 ,5 } v^a x = 60 km/h} wQ = 4 , 3 2 da N / t = 0 , 8 7 .

PBu = 5 ’ 52 kW/tb a t ’

D la fi =0,25} v ]^ax = 60 km/h} wQ = 4 , 3 2 da N / t . PBu = 3 , 3 1 kW/tb a t .

D la fi = 0,25} ^max = 80 ™o = d a N/Afc*

pBu = 5 ’ 51 kW /tb a t °

J e d n o stk o w e z u ż y c i e e n e r g i i b a t e r i i j [wh/tkm ] o b l i c z o n o ze wzorus

1000 A a

ft

d = z — — • (18)

Wyniki o b l i c z e ń u b y tk u j e d n o s t k o w e j p o je m n o ś c i e n e r g e t y c z n e j b a t e r i i o r a z je d n o s tk o w e g o z u ż y c i a e n e r g i i z e s ta w io n o w t a b l . 6 .

Dodatkowo w t a b . 6 z e s t a w i o n o w y n ik i o b l i c z e ń p r o m i e n i a d o j a z d u wagonów a kum ulatorow ych

Tablica

36 ___________________ Eugeniusz Kałuża

5 O P

oCO a 6© *H tt>*H N H bD CO © H d

O © 3 © Tł *H

W O

©

'd 'd

©

•H ao PUH

w

d I

CD *i CT4 v- -P 49 ,§

rM J>>

£

W

rH

W

rM i i CO

© tSJ

o 1 v~-/

Tł

OhD

C '. UD A - i i V*

OJ LA i i CA A -

OJ OJ OJ OJ CA

O J

LA C J

LA K \ CAOJ

LA UD V

UD

i i CA

LA OJ

LA

OJ L A

OJ LA

OJ LACA

LA O J

00LD

CA

OJ 26 ^CAO J CA

OJ LA

O J

V i i UD CA

V O O O J EN

OJ CA O J O J OJ

coUD

LA OJ

ci

O 4®

<1

UD CA LA V i i

O co 0^ A CA

U ) UD CA ii LA

o O O O O

oDi

•r-D

© *H

ES -H

O H M ©

-P -P W ©

'O

©

M

© -P J>>

CA

O 4

UD O J OJ

O J o 1

-p

©

4i°

¿1

O 4

oOJ r - O OJ

INO

CA OJ

LA UD CO CO CO

O LA CO UD UD

i i O J OJ O J OJ

O O O o O

CA CA

O O

O J O J

©

•rD©

© A -P W P»>

H +3© A l© H© .d O

© tD 1 £

N N

H H © tz; Di-f-a

LA LA LA L A LA

V < r O J OJ OJ

«■*

o O O O O

p

d

>

d

>M

OJii

CA i i

LAii

oUD

8

UD i i

OUD

? s ?

O - v L A

O CO

LACA i i LA

L A O

O - 0 0

LA

COO

CA LA

P O

• OUD CA

© PQ

CA O 4

©

•H d

© O

•racci

©Di

©»

-P W

© d

* • D J 0 T i P

o

o bD

UD 1>>

K C A H

© a

O

¿ 4

w W

D i \

U d

O J

© o 4

o 1 i i

•»

i

w

•r D w N ,

J>> o

N H rM

H P O ©

D i O N

o UD \

UD CA

X d

A © o (D

o a O 4

• H p q O J i i

P

■8

O 4

d o 4©

W

W

A naliza możliwości stosowania 1 dobór b a t e r i i . .

E ł ' = 4 V z a i (19)

4 8 n

g d z i e : qQn z a ł - z a ł o ż o n a ¿jednostkowa pojemność e n e r g e t y c z n a ' b a t e r i i w k w h / t b a f

W l i c z n i k u z a l e ż n o ś c i (19) mnożnik 4 wynika s t ą d , że u b y te k je d n o stk o w y p o je m n o ś c i b a t e r i i wyznaczono d l a o d c i n k a o d ł u g o ś c i 4 km. P ro m ie ń d o j a z ­ du o b l i c z o n o p i e r w o t n i e d l a z a ł o ż o n e j p o je m n o ś c i e n e r g e t y c z n e j b a t e r i i

<ł6n z a j. a d a l e j po w y z n a c z e n iu c z a s u w yładowania b a t e r i i :

^ w y ł.b a b = ( “r + t j PP+ t j u } * ( 2 0 )

o b l i c z o n o w a r t o ś ć sk orygowaną Z] 1 na p o d s ta w ie sk o ry g o w a n e j w a r t o ś o i po­

je m n o ś c i e n e r g e t y c z n e j b a t e r i i .

Ta o s t a t n i a z a l e ż y obowiem od c z a s u w yładowania b a t e r i i .

J e ż e l i uwzględnimy w o b l i c z e n i a c h £ 1 w arunki zimowe ( o b n i ż e n i e pojemnoś­

c i e n e r g e t y c z n e j b a t e r i i o ok. 30-40%) t o p r o m ie n ie d o j a z d u z m a l e j ą o o k . 30-40% - co n i e s t a n o w i c z y n n i k a e l i m i n u j ą c e g o m o ż l i w o ś c i s t o s o w a n i a po­

jazdów akum ulatorow ych do o b s ł u g i r u c h u p a s a ż e r s k i e g o .

5 . W nioski

P rz ep ro w a d zo n e o b l i c z e n i a w s k a z u j ą , Ż 6 i s t n i e j e m ożliw ość i c e low ość wprowadzenia na s z e r e g u bocznych l i n i i k o le jo w y c h t r a k c j i a k u m u la to ro w e j w p o s t a c i wagonów p a s a ż e r s k i c h . T r a k c j a akum ulatorow a na l i n i i o ś r e d ­ n ic h o d l e g ł o ś c i a c h m ię d zy p rzy s tan k o w y c h r z ę d u 3 do 5 km i o d l e g ł o ś c i a c h m iędzy s t a c j a m i końcowymi r z ę d u k i l k u d z i e s i ę c i u km b ę d z i e k o n k u r e n c y j n a [ 3 ] pod względem k osz tów z t r a k c j ą s p a l i n o w ą i parową i co n a j m n i e j rów­

n o r z ę d n a w o d n i e s i e n i u do param etrów t e c h n i c z n y c h .

LITERATURA

[1] J a n s a F . E l e k t r i c k e V o z i d l a . Wyd. VSD, Z i l i n a 1970.

[

2

]

S a c h s K. E l e k t r i s c h e T r i e b f a h r z e u g e , tom 2 . S p r i n g e r - V e r l a g V ien -New York 1973.

[3] Opracowanie NB-16 5 / 1 14/R E-3 / 1 1 / 9 / 7 4 I n s t y t u t u Podstawowych Problemów E l e k t r o t e c h n i k i i E n e r g o e l e k t r o n i k i P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j . 1975 r . - p r a c a n ie p u b l i k o w a n a .

"Kwasowe ogniwo t r a k o y j n e z d o d a t n i m i p ł y t a m i p a n c e r n y m i" . I n s t r u k c j a o b s ł u g i . Wyd. WEMA, Warszawa 1974.

[5] V a r t a F a c h r z e u g - B l e i a k u m u l a t o r e n - T y p e n u b e r s i c h t , Hannower 1974.

2â E u g e n i u s z K a łu ż a

AHAJIH3 B03M0)KH0CTH UPHMEHEHHH H IIO ^E O P AKKYMyJIHT OPHOÎÎ EATAPEH K rJIABHOMy 3 JlE K IP O n P H B O Jiy AKKyMyjIHTOPHtIX BArOHOB

P e 3 lo m e

B paôOTe npeflCTaBJieHH ocHOBHue sbbhchuocth uexpy TaroBUMH napaMeipaun aic- KyMyjiaiopHux BaroHOB h TexHmiecKHMH napaueipaMz S a ia p e a axKyMyjiaTopob• Cse- jiaH aHaJiHTHneoKHÎi pacqeT npoe3flOB no HsSpaHHtai BapuaHTau aKKyuyjiHTopHtDc Ba- rOHOB.

ANALYSIS OP POSSIBILITY OP USAGE AND SELECTION OP STORAGE BATTERIES FCR THE MAIN DRIVE OP MOTOR COACHES

S u m m a r ys

The a r t i o l e p i s s a n t s b a s i c r e l a t i o n s b etw e en t r a c t i o n p a r a m e t e r s o f b a t t e r y c o a c h e s and t e c h n i c a l p a r a m e t e r s o f s t o r a g e b a t t e r i e s i n s t a l l e d

i n th e m .

A n a l y t i c c a l c u l a t i o n s o f t h e r i d e s p e rf o rm e d by c h o s e n t y p e s o f b a t t e r y c o a c h e s have b e e n c a r r i e d o u t .