O realizare inginereasca de nivel european Transformarea locomotivei LDH-1250 in locomotiva electrica cu acumulatori
Data: 1-15 iulie 2017
În ultimii ani, companiile feroviare sunt tot mai interesate de modernizarea parcurilor de locomotive, atât pentru a le prelungi ciclul de viață, cât și pentru a satisface cele mai exigente cerințe de mediu incluse în directivele europene. Consumul de combustibil, zgomotul și emisiile de gaze cu efect de seră constituie motive de îngrijorare din ce în ce mai mari, dar și provocări pentru operatorii de manevră.
Un exemplu relevant în acest sens este ArcelorMITTAL Galaţi, cel mai mare combinat integrat din ţară şi lider în fabricarea produselor siderurgice, parte a grupului ArcelorMITTAL, lider mondial în producția de fontă și oțel. Având peste 150 km de cale ferată și un important parc de vagoane și locomotive, viziunea privind transformarea transporturilor feroviare a constat în coordonarea, conducerea și monitorizarea activităților de manevră feroviară printr-un dispecerat central, în paralel cu inovații și modernizări ale materialului rulant.
Conștientizarea din ce în ce mai acută a limitărilor locomotivelor diesel de manevră clasice a determinat cercetarea fezabilității unor soluții alternative de modernizare/reînnoire, concretizate prin realizarea a doi roboți de manevră (RM) și a unei serii de locomotive electrice cu acumulatori (LEA).
Ca urmare, în iulie 2014 a fost pus în funcțiune, pe platforma siderurgică ArcelorMITTAL, primul Robot Electric de Manevră (RM). Utilajul a fost realizat de către România Euroest, Constanța, în parteneriat cu Integral Consulting R&D, București, Reșița Reductoare și alți parteneri, prin modernizarea unor locomotive de manevră diesel hidraulice tip LDH 1250 CP.
Robotul Electric de Manevră (Fig.1) este un vehicul cu acționare specială pentru manevrarea ușoară a vagoanelor și este proiectat pentru asigurarea serviciului tehnologic de producție la locul încărcării sau descărcării vagoanelor Torpedo cu fontă lichidă. Robotul este utilizat pentru operații de manevră în regim greu, cu o viteză de 5 km/h și o greutate maximă de 1500 tone.
Robotul Electric de Manevră este dotat cu un sistem complex de frână pentru asigurarea poziționării vagoanelor în condiții de securitate maximă. Elementele nou introduse sunt de ultimă generaţie, din fabricaţia firmei Knorr-Bremse. Utilajul este comandat de la distanță prin comandă radio, cu o asemenea particularitate încât, în cazul în care se pierde semnalul de control de la distanță, este activată imediat o funcție de „TOTAL STOP", precum și frâna de urgență.
Parametrii tehnici ai vehiculului asigură indicatori economici extrem de avantajoși și o recuperare optimă a investiției (costuri minime de operare și întreținere a vehiculului, asigurarea calității și asigurarea duratei de viață a componentelor individuale, ecologie de operare).
Utilajul funcţionează fără probleme pe platforma siderurgică ArcelorMITTAL Galaţi.
Locomotiva electrică cu acumulatori (LEA) a apărut ca o continuare a acțiunilor de modernizare a locomotivelor de manevră inițiate de ArcelorMITTAL Galaţi, combinatul lansând o nouă provocare, și anume: transformarea unei locomotive diesel-hidraulice de 1250 CP în locomotivă electrică cu acumulatori. Ca urmare, în vara anului 2015, a început proiectarea acestei premiere tehnice naționale: Locomotiva electrică alimentată cu acumulatori (LEA), destinată manevrării vagoanelor în zona fronturilor de încărcare-descărcare.
Transformarea locomotivei, tip LDH 1250 CP, a constat în înlocuirea tracțiunii diesel hidraulice cu tracțiune electrică, prin adaptarea și modificarea corespunzătoare a serviciilor auxiliare. Șasiul, cadrul principal al vehiculului cu ansamblul aparatelor de ciocnire, boghiurile cu axe cardanice și atacuri de osie, precum și alte câteva părți ale vehiculului au fost folosite de la locomotiva originală. Toate celelalte părți au fost nou construite.
Locomotiva electrică de manevră cu baterii de acumulatori Li-Ion (LEA) și cu telecomandă pentru operațiuni de manevră grea, conform Fig.2, s-a realizat de către ROMÂNIA EUROEST, Constanța, în parteneriat cu INDA-Craiova (sistemul de tracțiune electrică și de încărcare baterii), Integral Consulting R&D București (sistemul de telecomandă, integrarea calculator de bord, echipamente de frână și alte echipamente în schema electrică și pneumatică), RRR Reșiţa Reductoare SA (reductorul) și cu colaborarea specialiștilor beneficiarului - ArcelorMITTAL, Galați.
Filozofia LEA se bazează pe utilizarea unui motor trifazat de c.a. proiectat să funcţioneze, atât în regim de tracţiune, cât şi în regim de încărcare a bateriei împreună cu un convertor tracţiune - încărcare baterie. Motorul de tracţiune asigură nu numai propulsia în regim de tracţiune, ci şi condiţiile necesare încărcării bateriei de acumulatori, în regim de frânare electrică. Bateria de acumulatori poate fi încărcată și de la o reţea obişnuită trifazată, prin intermediul convertorului tracţiune - încărcare baterie.
Toate echipamentele auxiliare de pe vehicul sunt alimentate de la un convertor static comandat de calculatorul vehiculului. LEA este acționată prin telecomandă de la distanță prin comandă radio, de către un operator de manevră.
În cursul anului 2016 au fost date în exploatare două locomotive LEA şi a început fabricația a încă patru locomotive LEA.
Ce este nou la această locomotivă?
♦ Sistemul de propulsie al LEA, care elimină necesitatea unei infrastructuri speciale, scumpă, necesară încărcării bateriilor, aceasta limitându-se la cutii trifazate standard, cu costuri minime. Nu există nicio soluţie mai ieftină şi nici mai uşor de pus în aplicare pentru a încărca bateriile vehiculelor în condiţiile infrastructurii de astăzi.
♦ LEA poate folosi pentru a încărca bateria de acumulatori orice post trifazat deja existent, astfel încât nu este necesar ca locomotiva să ruleze numai pe anumite linii, către anumite staţii de încărcare.
♦ Sistemul scade semnificativ timpul de încărcare pentru a reduce, pe cât posibil, întreruperile necesare pentru o încărcare completă.
♦ Convertorul de tracţiune şi motorul de tracţiune de curent alternativ sunt special concepute pentru a încărca bateria, fără niciun echipament suplimentar la bord, acţionând sub controlul sistemului de management al bateriei, în scopul de a efectua redistribuirea sarcinii între celulele bateriei în timpul serviciului, nu numai în etapa finală a încărcării. Este o abordare unitară, nouă, care permite utilizarea completă a capacităţii bateriei reducând semnificativ timpul pierdut pentru o încărcare completă. În aceste condiții, o încărcare completă, pornind de la starea descărcată, nu durează mai mult de două ore şi jumătate, fiind limitată în prezent de progresul tehnologic al bateriilor.
♦ Sistemul este pregătit pentru viitor, în sensul că puterea instalată permite încărcarea bateriilor Li-Ion cu curenţi şi mai mari şi în timp şi mai scurt, în funcţie de evoluţiile tehnologice de ultimă oră.
♦ Comanda de la distanță prin radio și computerul de bord cuprind echipamente și soluții la cel mai ridicat nivel mondial, prin care funcțiile locomotivei sunt corelate și monitorizate.
♦ Sistemul de frână include frâna electrică cu recuperare, frâna electropneumatică modernizată, frâna fină, frâna de mână, ansamblul acestora incluzând echipamente și soluții la cel mai ridicat nivel mondial.
Proiectul acestei locomotive electrice cu acumulatori face obiectul Cererii de brevet de invenţie RO 131720 A0 cu date de depozit 11.10.2016, care a fost publicat în Buletinul European Patent Office.
Seria de locomotive LEA a rezolvat cerinţele specifice ale ArcelorMITTAL Galați:
▪ serviciu de manevră pe liniile interne;
▪ tonaj remorcat: 1500 t pe rampa de 3‰;
▪ viteza maximă: 5 - 15 km/h;
▪ recuperearea completă a energiei de frânare electrică.
Trebuie subliniat faptul că investiția se amortizează într-o perioadă cuprinsă între 11 și 20 de luni.
Așa cum se precizează în Raportul de sustenabilitate al ArcelorMITTAL Galați, utilizarea LEA a condus la scăderea cu 95% a cheltuielilor cu combustibilul, reducerea cheltuielilor cu mentenanţa, eliminarea poluării și, nu în ultimul rând, creșterea productivității în operațiunile de manevră.
Programul de modernizare a locomotivelor vechi asigură o alternativă accesibilă, deja verificată practic în România și în alte ţări, de reducere a cheltuielilor pe durata de exploatare, creşterea ciclului de viaţă util al locomotivelor, optimizându-se, în acelaşi timp, performanţele acestora.
Provocarea continuă!
Cunoștințele dobândite, informațiile și datele obținute din exploatarea utilajelor descrise mai sus au permis fundamentarea propunerii de proiect „Locomotiva hibrid de manevră - premieră mondială. Transformarea locomotivei diesel hidraulică LDH 1250 CP în Locomotiva hibrid LHy-M", înaintată de Agentul Economic ROMÂNIA EUROEST, în colaborare cu Integral Consulting R&D, propunere calificată în cadrul competiției 2016, din Programul Național de Cercetare-Dezvoltare și Inovare III. Noul produs, care se va realiza în anul 2017, constituie o provocare pentru România Euroest și partenerii săi, pentru a dezvolta noi soluții de transformare a locomotivelor vechi, prin integrarea celor mai actuale tehnologii și standarde existente în domeniul materialului rulant.
Vom reveni cu informații despre acest produs...
*
Folosesc acest prilej pentru ca, în numele echipei ROMÂNIA EUROEST Constanța, să mulțumesc atât cconducerii ArcelorMITTAL Galați, cât și partenerilor INDA Craiova, Integral Consulting R&D București, RRR Reșiţa Reductoare SA, TEHNOIND care au contribuit la realizarea acestei premiere naționale.