Corso di Sistemi di Trazione
Lezione 26: Sistemi di trasporto a guida vincolata,
sistemi di propulsione
A. Alessandrini – F. Cignini – C. Holguin – D. Stam AA 2014-2015
Argomenti della lezione
• Il consumo energetico
– Determinazione dei diagrammi di marcia
– Modello di calcolo dei consumi di un veicolo
– Modello di calcolo dei consumi della linea
• I tipi di trazione utilizzata
– Elettrica
– Diesel
– Diesel-elettrica
• L’impatto ambientale della trazione ferroviaria
La determinazione dei diagrammi
di marcia
• Limiti cinematici
• Limiti dinamici
• Modello di calcolo per la determinazione dei
diagrammi di marcia per via numerica
Costruzione di un diagramma di marcia
nel rispetto dei limiti cinematici
a
amax
Jmax
t
v
vmax
t1
t2
t1
t3
t1
t2
t1
t
Influenza sui diagrammi dei limiti posti
su spazio e velocità (1/2)
a
amax
t
A1
v
A3
A2
Vmax  amax2/Jmax
A3
A2
A1
t
Influenza sui diagrammi dei limiti posti
su spazio e velocità (2/2)
A1) per 0  s n  2 a m ax J m ax
In questo caso non si raggiunge né la velocità massima né
l’accelerazione massima.
3
2
A2) per 2 a m ax J m ax  s n  v m ax (a m ax J m ax  v m ax a m ax )
In questo caso si raggiungere l’accelerazione massima ma
non la velocità massima.
3
2
A3) per s n  v m a x (a m a x J m a x  v m a x a m a x )
In questo caso, corrispondente anche a quello di fig. 1 si
raggiungere sia l’accelerazione massima che la velocità massima.
Limiti dinamici
FORZA NECESSARIA
PER IMPARTIRE LA
ACCELERAZIONE MAX.
FORZA
TOTALE MAX
DISPONIBILE
Diagramma di flusso del modello di calcolo
CARICAMENTO DATI
E INIZIALIZZAZIONE
NO
ULTIMA
STAZIONE
RAGGIUNTA?
SI
FASE 1: DECISIONALE
SCELTA DEL REGIME DI
MARCIA DA SEGUIRE:
a) ACCELERAZIONE,
b) MANTENIMENTO,
c) DERIVA,
d) FRENATA;
IN FUNZIONE DELLE
CONDIZIONI ATTUALI E
DEI VINCOLI IMPOSTI
FASE 2: DI CALCOLO
CALCOLO SECONDO IL
METODO SPECIFICO DEL
REGIME PRESCELTO NELLA
FASE 1, AGGIORNAMENTO
E ARCHIVIAZIONE
VARIABILI
FINE
Fase decisionale
Il calcolo dei consumi al pantografo
• Determinazione della potenza necessaria al
moto dal diagramma di marcia
• Uguaglianza tra potenza erogata e potenza
necessaria a meno del rendimento del
motore e della trasmissione
Confronto potenze con e senza deriva
Confronto tempi e consumi con e senza
deriva
Il calcolo dei consumi della linea
• Consumi delle infrastrutture
– stazioni
– tunnel
– linea
• Consumi del veicolo
• Perdite nei cavi e nelle sottostazioni
Valori ricavati per una linea di 5km
metà in superficie e metà sotterranea
• Consumo annuo delle infrastrutture 51%
• Consumo annuo dei veicoli 42%
• Perdite nei cavi e nelle sottostazioni 7%
La trazione elettrica
• Motori in corrente continua
–
–
–
–
Regolazione reostatica
Regolazione a chopper
Collegamento in serie ed in parallelo
Regolazione per indebolimento di campo
• Motori asincroni in corrente alternata
• Motori sincroni in corrente alternata
I motori CC ad eccitazione in serie e la
loro caratteristica meccanica
C
C2
RC
U
M
E
C1
n1
n2
n
Il funzionamento dei motori CC
Relazione tra ddp, forza controelettromotrice e intensità di
corrente
U  E  Rc  i
Relazione tra f.c.e.m, velocità angolare e flusso di
induzione magnetica
E  K  n 
Velocità angolare in funzione di ddp, corrente e flusso
U  Rc  i
n
k
La regolazione reostatica
Il chopper
La regolazione a chopper
Confronto tra regolazione reostatica ed a
chopper
Collegamenti serie-parallelo e curve con
indebolimento di campo
I motori asincroni e la loro
caratteristica meccanica
Generatore
L’impatto ambientale dei consumi di
energia elettrica
Emission factors (g/veh·km)
Le emissioni di veicoli stradali per confronto: i
valori di MEET per un Euro2 cc<1.4l at 22 km/h
60
350
50
300
250
40
200
30
150
20
100
10
50
0
0
20
40
60
80
100
120
0
140
Speed (km/h)
CO = 196; CO = 26; VOC = 2.8; NO = 1.5 g/veh·km
VOC
NOx
CO
CO2