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货运铁路燃油优化路径研究
利用数字解决方案的力量
作者:David Eldredge, 亚当·弗朗哥, 约瑟夫拿撒勒, 威廉Schoonmaker和目睹了Viegas
介绍
燃料是铁路运营的一个主要因素, 组成, 平均, 15-20%的运营费用和90%的温室气体排放. So, 当铁路消耗更少的燃料, 这对铁路和环境来说是双赢的:降低运营成本，减少碳排放.
如今，铁路是最节能、最具成本效益的货运方式. 几十年来，整个行业的效率一直在提高. 1980年，美国.S. 1级列车平均每加仑燃料可运输一吨货物235英里. 今天，这一距离增加了一倍多，达到一加仑汽油489英里1.
那么，下一步是什么? 铁路如何将燃料优化提升到一个新的水平? 怎样才能使每列火车都是最有效的呢? 答案在于影响燃料利用的因素.
对燃料的影响
每个任务都有许多影响燃油效率的变量:
- 轨道坡度和曲率
- Driver-to-driver变异
- 速度限制和信号条件
- 过度的马力
- 积极的制动
- 道路维修
- 满足和通过
- 天气
所有这些都是在不断变化的环境背景下进行的. 实现更高水平可持续发展成果的挑战不仅在于管理影响燃料使用的变量, 但要持续地、大规模地这样做.
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三步法
燃料优化之路 & 自动化
数字技术是解决这些挑战并释放高效和可持续货运铁路全部潜力的推动者. 通过数据, 物理, 算法, 还有机器学习, Wabtec可以让迪士尼3彩乐园更智能, 列车更有效率, 网络更加流动.
通过数字解决方案帮助铁路实现燃料优化的好处, Wabtec开发了一个框架，该框架支持采用顺序步骤的分阶段方法. 每个阶段都与影响燃料利用率的因素按时间顺序排列，并具有明确的战术目标. 一个关键的优势是，铁路公司可以在任何步骤中介入，并立即推动增量改进, 降低风险，确保投资回报. 最终, 铁路公司可以使用这个框架来制定策略，以实现最高水平的燃料优化和自动化.
改善列车操作
燃料优化之路从这里开始:
1)分布式电源
以满足更长时间的需求, 更重的列车-并提供有效的列车处理-先进的分布式电力系统可以远程控制迪士尼3彩乐园在单独的组成部分，从主要迪士尼3彩乐园. Wabtec的locontrol®分布式动力系统是一种经过验证的控制和通信系统，可以在牵引迪士尼3彩乐园和远程迪士尼3彩乐园之间协调制动和牵引动力分配，从而提高燃油效率, 增加运输能力, 降低了运营成本.
2)巡航控制
巡航控制能源管理:行程优化™是燃料优化的基础. 行程优化器允许司机通过实时自动控制迪士尼3彩乐园速度来实现最佳的燃料利用率, 减少驾驶员的可变性，增加一致性. 行程优化器考虑到地形, 火车化妆, 速度限制和操作条件，以计算最佳速度轮廓. 它自动控制迪士尼3彩乐园油门和动态刹车，以减少燃料消耗，并提供有效的列车处理. 行程优化与分布式电源集成，进一步提高列车处理更长时间, 重的火车.
聪明的火车 & 网络优化
增加智能和集成，以推动燃油节省增量:
1)每吨智能马力(Smart HPT)
马力过大导致燃油效率降低，温室气体排放增加. 传统上, 确定每吨马力的过程一直是一个人工过程, 导致不同列车的燃油效率差异很大. 除了, 当一列火车的迪士尼3彩乐园数量超过了它在一段既定路线上所需要的数量时，就没有办法控制马力或隔离发动机. Smart HPT通过自动降低列车每吨马力而不影响速度来优化列车性能, 推动逐步节省燃油.
2)网络集成
有效的会期计划是管理在线空闲时间的方法之一, 节约燃料，提高列车的可预测性. 挑战在于确定速度分布和满足通过计划，从而同时优化网络中每列火车的性能和燃油节约. 结合旅行优化器与运动计划允许步调, 如何重新分配和优化在线上的满足空闲时间. 铁路在整个网络中调整列车的速度，通过减少途中的燃料消耗来节省燃料.
自动化
使列车行驶和停车更加准确, 除了更好地遵守时间表外，还可以节省更多的燃料:
1) PTC/ATP信号自动调节
基于PTC信号和限制更新来制定行程计划的能力，进一步节省了燃油. 行程优化器与PTC/ATP接口将增加自动里程机会, 节省更多燃油. 行程优化器与PTC接口自动调整到实时网络变化的基础上的信号和速度限制更新. 调节速度到PTC/ATP限制, 行程优化器停留在自动模式更长时间, 从而节省更多的燃料.
2)自动气制动控制
在行程优化器运行期间，增加包封范围可以节省更多的燃油. 行程优化器节省更多的燃料，当它可以在自动模式下使用的行程的大部分. 行程优化汽车空气制动控制的目标是通过以下方式增加汽车的行驶里程:
- 在操作包络中增加启动和停止
- 允许行程优化器在需要时应用空气制动来控制列车速度
- 允许行程优化器在进近信号时保持自动状态
3) 100%自动里程
将Trip Optimizer的运行范围扩展到100%的Auto Miles，从而实现最大的燃油效率.
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将一切结合在一起
Wabtec的“燃油优化与自动化之路”展示了通过数字解决方案实现最高燃油效率的框架. 建立在模块化系统架构上, 它允许分阶段集成增强的列车控制和自动化解决方案. 这使客户能够逐步扩大燃油节约规模，以最好地满足其运营和可持续发展的环境目标. (图4)
结论
无论您是刚刚开始还是寻求额外的效率, Wabtec拥有无与伦比的数字产品组合，可提供重要的燃油效率结果.
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图4:燃料优化之路 & 自动化
关于作者:
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戴夫· 您是Wabtec行程优化器的产品线负责人吗. 他负责行业领先的能源管理解决方案的开发和商业化. Dave在数字电子领域拥有超过17年的经验.
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亚当·弗朗哥 是Wabtec负责locontrol、分布式电源和远程控制的高级数字产品经理. 他目前专注于通过遥控和无人机控制提高运营效率和燃油效率.
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约瑟夫拿撒勒 是Wabtec的locontrol产品线负责人吗. Joe热衷于开发远程控制解决方案，以提高货运列车运营的生产力和效率，并在这方面拥有超过20年的经验.
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威廉Schoonmaker 是Wabtec的产品经理吗. William拥有超过25年的开发和实施货运列车控制产品的经验，其中包括超过10年的旅行优化器工作经验.
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目睹了Viegas 是Wabtec的产品经理. Kiron在技术行业从事工程和产品管理工作超过25年，热衷于解决货运铁路运营中的可持续性和自动化挑战.