Impatto dello stile di guida e della programmazione dell

Impatto dello stile di guida e
della programmazione dell'orario
sul consumo energetico
Simulatori low-cost per
la formazione dei macchinisti
Prof.Dr.Ing. Hansürg Rohrer
Berner Fachhochschule, Biel-Bienne (Svizzera)
Impatto dello stile di guida e della programmazione dell'orario sul consumo energetico
Simulatori low-cost per la formazione dei macchinisti
Hansürg Rohrer
Per un uso attento dell'energia nel trasporto su ferro, CIFI Milano, 25 gennaio 2010
1
Berner Fachhochschule (BFH)
University of Applied Sciences del Cantone di Berna
studi Bachelor (laurea breve) e Master
5500 studenti (tra cui 1300 in ingegneria e informatica)
corsi in tedesco e francese
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Impatto dello stile di guida e
della programmazione dell'orario
sul consumo energetico
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un esempio
treno pendolare
• lunghezza 130 m
• peso lordo 260 t
• 350 posti a sedere
• accelerazione mass. 1.3 m/s2
• decelerazione mass. 1.0 m/s2
sulla linea Berna-Thun (S1 della rete suburbana di Berna)
• doppio binario
• senza grandi dislivelli
• Vmax=160 km/h
• traffico misto (S, IR, IC/EC, merci)
• unico accesso alla galleria di base del Lötschberg
• lunghezza 31 km
• 8 fermate intermedie
• tempo di percorrenza previsto 30 min.
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due diverse motorizzazioni
2.5 MW
200 kN
5.0 MW
400 kN
simile a
doppia di elettrotreni BLS NINA
(Bombardier): 2 MW, 200 kN
doppia di elettrotreni FLIRT di SBB,
Ferrotramviaria o Sistemi Territoriali
(Stadler): 5.2 MW, 400 kN
FS E.464 + 4 carrozze a piano ribassato
(Bombardier): 3 MW, 200 kN
doppia di elettrotreni Minuetto (Alstom):
2.7 MW, 200 kN
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prima simulazione comparativa: tempo di percorrenza minimo
2.5 MW, 200 kN
tempo di percorrenza 27:58
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prima simulazione comparativa: tempo di percorrenza minimo
5.0 MW, 400 kN
tempo di percorrenza 24:49
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seconda simulazione comparativa
tempo di percorrenza secondo orario (30:00)
2.5 MW, 200 kN
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seconda simulazione comparativa
tempo di percorrenza secondo orario (30:00)
5.0 MW, 400 kN
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Risultati
tempo di percorrenza
1800
1600
1400
1200
sec.
1000
800
600
400
200
0
1
1:
2:
3:
4:
2
3
4
2.5 MW, 200 kN, tempo di percorrenza minimo
2.5 MW, 200 kN, tempo di percorrenza secondo orario
5.0 MW, 400 kN, tempo di percorrenza minimo
5.0 MW, 400 kN, tempo di percorrenza secondo orario
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energia
800
700
600
500
ricuperata
kWh 400
catenaria
300
200
100
0
1
1:
2:
3:
4:
2
3
4
2.5 MW, 200 kN, tempo di percorrenza minimo
2.5 MW, 200 kN, tempo di percorrenza secondo orario
5.0 MW, 400 kN, tempo di percorrenza minimo
5.0 MW, 400 kN, tempo di percorrenza secondo orario
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Energia
2.5 MW
2.5 MW
5.0 MW
5.0 MW
tempo di percorrenza
min:sec
27:58
30:00
24:49
30:00
energia senza ricupero
kWh
641
438
753
356
energia ricuperata
kWh
175
123
340
148
energia totale
kWh
466
315
413
208
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Esempio di una tratta specifica: Ostermundigen-Gümligen (3 km)
2.5 MW
200 kN
5.0 MW
400 kN
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Conclusioni
1. Veicoli dotati di elevata potenza e sforzo di trazione
• hanno con tempo di percorrenza "normale" un consumo di energia
minore, anche senza ricupero
• hanno con qualsiasi tempo di percorrenza, ma con ricupero, un
consumo di energia minore
• possono reagire meglio ad anomalie di servizio (ritardi ecc.)
2. Un orario "più elastico" diminuisce il consumo d'energia
3. L'utilizzazione del tempo previsto in orario - con uno stile di guida
opportuno, utilizzando coasting quando possibile - diminuisce il
consumo d'energia
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Conclusioni
4. E necessario il training del personale di macchina per un utilizzo ottimale
del treno
• guida "responsabile" mirata ad un minore consumo energetico
• rispetto della sicurezza e delle norme di servizio
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Simulatori low-cost per
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Formazione dei macchinisti
• conoscere il comportamento in situazioni anomale
(p.es. segnalamento)
• conoscere la linea (segnalamento, guida
economica)
• conoscere il veicolo (guasti, nuovi mezzi)
• metodi di guida mirati al risparmio energetico
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come ?
• sul veicolo durante il viaggio
• sul veicolo fermo
• in un simulatore classico (p.es. FS EADS, SBB Corys)
• in un simulatore a bordo del veicolo (BFH/Stadler)
simulatori con
• un modello 3D virtuale
• basati sull'uso di filmati sincronizzati
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Formazione sul veicolo durante il viaggio
+ vengono "simulate" le reali condizioni di servizio
- difficile e pericoloso riprodurre anomalie
- ostacola il servizio ordinario
- consumo d'energia
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Formazione sul veicolo fermo
+ nessun consumo d'energia di trazione
- non è possibile riprodurre anomalie del segnalamento e
degli impianti di sicurezza od altre condizioni del servizio
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Formazione in un simulatore classico
+ idoneo per riprodurre anomalie del segnalamento e
del veicolo
+ nessun consumo d'energia di trazione
- costi molto alti se il veicolo è riprodotto e simulato con
precisione (non necessario se è utilizzato soltanto per
anomalie del segnalemento e degli impianti di
sicurezza)
- di nuovo costi molto alti per gli upgrades del software
e hardware del veicolo
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Simulatore classico
esempio di una versione low-cost:
Simulatore di RailPLUS (associazione
svizzera delle ferrovie a scartamento
metrico come Ferrovie Retiche, BernaSoletta ecc.).
Container con un banco di manovra
standardizzato ("Zermatt Shuttle").
Realizzato da BFH con software LOCSIM
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Formazione in un simulatore a bordo del veicolo
• idoneo per riprodurre anomalie del segnalamento e
del veicolo
• nessun consumo d'energia di trazione
• è necessario un veicolo (durante la pulizia o durante
le soste tra le ore di punta)
• il veicolo e l'intera cabina con banco di manovra
sono già riprodotti al 100% senza extracosti
• nessun costo per gli upgrades del software e
dell'hardware del veicolo
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Simulatore sul veicolo
Prime prove nel 2007 su una carrozza pilota di
CJ Chemins de fer du Jura, collegandosi al cavo
di comando multiplo e agli accoppiatori del freno.
Nel 2008 introduzione di un simulatore sulla
locomotiva storica Ae 4/4 251 di BLS (anno di
costruzione 1944). La locomotiva e sempre
funzionante ed utilizzata !
Realizzati da BFH con software LOCSIM
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Simulatore sul veicolo
Sempre nel 2008 è stato introdotto su un
elettrotreno FLIRT delle ferrovie algerine un
simulatore in occasione della fiera Innotrans 08 di
Berlino, collegandosi tramite RS232 alla centralina
del treno e modificando lievemente il programma
della logica di veicolo (esclusione della trazione).
Realizzato da Stadler e BFH con software LOCSIM
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Simulatore a bordo del veicolo
esempi già implementati od in fase di realizzazione (Stadler, BFH, LOCSIM)
CJ Chemins de fer du Jura
BLS Lötschbergbahn
SNTF Ferrovie algerine
ASm Aare-Seeland-mobil
RBS Berna-Soletta
RhB Ferrovie retiche
BDWM Bremgarten-Dietikon
GKB Graz-Köflach
ZB Zentralbahn
carrozza pilota (1985)
Ae 4/4 251 (1944)
elettrotreno FLIRT
elettrotreno GTW
elettrotreno NExT
elettrotreno Allegra
elettrotreno 2009
autotreno GTW
elettrotreno a cremagliera
formazione
museo / formazione
esposizione
test
formazione
formazione
formazione
formazione
formazione
2007
2008
2008
2008
2009
2010
2010
2010
2011
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Simulatori che utilizzano un modello software 3D virtuale
• ogni situazione e anomalia di servizio e del segnalamento
può essere riprodotta
• possono essere riprodotte intere stazioni
• tutti i binari sono percorribili
• può essere riprodotta ogni situazione di visibilità (nebbia,
notte)
• costi elevatissimi
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Esempio di un simulatore che utilizza un modello software 3D virtuale
Stazione di Salbertrand
diverse situazioni di visibilità
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Simulatori basati sull'uso di filmati sincronizzati
• ogni situazione e anomalia di servizio e del
segnalamento può essere riprodotta, utilizzando bitmaps e
modelli 3D sovrapposti
• possono essere riprodotte intere stazioni (se i relativi
binari sono percorsi durante le riprese video)
• tutti i binari sono percorribili
• costi relativemente bassi
• intruduzione immediata (un piao di giorni) di nuove
situazioni (p.es. cantieri)
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Simulatori basati sull'uso di filmati sincronizzati
Stazione di Frutigen, video con segnale sovrapposto
il segnale può essere commandato dall'istruttore o secondo uno scenario predefinito
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Simulatori basati sull'uso di filmati sincronizzati
linea delle ferrovie olandesi
sinistra: video originale; destra: sovrapposizione di oggetti e treni 3D
i treni possono essere mossi dall'istruttore o secondo uno scenario predefinito
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Simulatori a base di filmati (video)
Esempi eseguiti da BFH con software LOCSIM
CH
BLS
Berna-Domodossola, Berna-Neuchâtel, Spiez-Interlaken
FFS
Bellinzona-Zurigo, Rapperswil-Linthal, Olten-Losanna-Soletta
Thurbo
Weinfelden-Kreuzlingen-Stein
RBS
Berna-Soletta
AAR
Aarau-Schöftland
AB
S.Gallo-Trogen, S.Gallo-Appenzell
RhB
Tirano-St.Moritz
I
FS
S.Severo-Bari, Torino-Susa
FABN
Napoli-Benevento
SFSM
Napoli-Baiano
MetroRoma
Roma-Viterbo
D
DB
S9/S41 Berlino
MVG
U3/U6 Monaco
F
SNCF
Modane-Chambéry
altri
SNTF
Thénia-Algeri**, El Affroun-Algeri
** video ripreso il 15 sett. 2008, in funzione dal 23 sett. 2008 all'Innotrans 08
Costi
circa 100 € per km e circa 75 € per segnale sovrapposto
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Simulatori per la formazione del personale di macchina per la guida
mirata al risparmio energetico
E necessario
• un modello preciso della linea (pendenze, curve, alimentazione)
• una visualizzazione realistica del ambiente (orientamento !)
• un modello preciso del veicolo incluso regolazione (speed control ecc.)
• una indicazione del consumo (indicatore kW e contatore kWh)
• una visualizzazione di velocità e consumo al termine del viaggio
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Conclusioni
1. Con l'uso di filmati video al posto di modelli 3D virtuali sono
realizzabili simulatori low-cost.
2. Con l'uso del veicolo stesso come simulatore al posto di un banco
di manovra separato accoppiato a un modello soft del veicolo si
risparmia parecchio. E necessario un veicolo in sosta al termine del
turno di manutenzione.
3. Con simulatori low-cost, la formazione di macchinisti con metodi
moderni è fattibile anche per ferrovie minori, senza grandi
investimenti.
4. Con l'utilizzo del simulatore si può sensibilizzare il personale di
macchina ad un uso più consapevole del mezzo, riducendo i
consumi energetici
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Siamo pronti a collaborare al Vostro progetto !
Grazie per la Vostra attenzione
[email protected]
www.locsim.ch
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