کتاب لکوموتیو

کتاب لکوموتیو

اسلاید 1: 1كتاب لكوموتيومحمد قربانعلی بیک1388ويژه مديران و كارشناسان ارشد

اسلاید 2: 2مؤسسه نشر:ص پ:تلفن : نام كتاب : نو آوري در صنعت ريليمولف : عباس قربانعلي بيكويراستار : سپیده رمضانیچاپ اول : 1387تيراژ : 1000 عددچاپخانه : ليتوگرافي :شابك :ISBN : قيمت : 4000 ریالسر شناسه : محمد قربانعلي بيک ،1361 عنوان و پديد آور: لكوموتيونويسنده : محمد قربانعلي بيک مشخصات نشر : مشخصات ظاهري : 32 ص.قيمت : 4000 ريالشابک:وضعيت فهرست نويسي : فيپاکتابنامه: ص.32موضوع :راه آهن -رده بندي کنگره : 1387 رده بندي ديويي : 263/625شماره کتابخانه ملي :شناسنامه فيپا مراجعاتحاديه بين المللي راه آهنهاسايتهاي سازندگان لكوموتيوسايتهاي را آهنهامجلات (RIJ , RG ) ويكي بديا

اسلاید 3: 3جلدشناسنامهفهرستمقدمه تاریخچه را ه آهنانواع لكوموتيومشتركات لكوموتيولكوموتيو بخارلکوموتیو برقیلکوموتیو برقیلکوموتیو دیزل الکتریکلکوموتیو توربینيپلاتفرم مشترك لكوموتيولكوموتيو برقي ديزليلكوموتيوهايبريدكشش لكوموتيوضريب چسبندگيمقاومت حركتانواع ترمز لكوموتيوبوژي و بار محوريتراكشن موتور و نسبت دندهشاسي، قلاب و قواره لكوموتيوموتور ديزلسیستم خنک کاریتوربو شارژرسيستمهاي حفاظتي لكوموتيوسيستمهاي ايمني قطارخريد، نگهداري و عمر لكوموتيومصرف انرژي ريليهزينه هاي جانبي لكوموتيوبهره برداري لكوموتيو و بهره وري روند تكنولوژي لكوموتيوفهرست

اسلاید 4: 4مقدمه راه آهن به عنوان زير بناي توسعه كشورها ميتواند به صورت يك شاخص بسيار مناسب نشان دهنده سياستگذاري، فناوري و مديريت در يك كشور است.اين صنعت حاصل تعامل تخصصهاي مختلف فني، مديريتي و اقتصادي است و هنگامي ميتواند به رشد فزاينده و شتابدار برسد كه با رويكرد يادگيري سازماني، بهبود مستمر را مهمترين هدف خود قرار دهد.راه آهن ژابن را در بخش مسافري و راه آهن آمريكا را در بخش بار ميتوان از موفق ترين راه اهنهاي دنيا نام برد كه هر دو از حدود سال 1984با استفاده از الگوي صحيح خصوصي سازي بدون جداكردن ناوگان و شبكه توانستند به موفقيت استثنايي دست يابند.در بخش بار راه آهنهاي خصوصي آمريكا با افزايش بار محوري و ارتقاء مستمر تكنولوژي لكوموتيو و رفع گلوگاههاي بهره برداري توانستند بهره وري خود را بصورت چشمگيري بهبود بخشيده و علاوه بر كاهش نسبي انرژي ويژه مصرفي، سرمايه در گردش ويژه (نسبت به گردش مالي) را نيز علي الخصوص در ناوگان كاهش دهند و عملا با اين رويكرد توانستند تعرفه خود را به قيمت ثابت و جاري كاهش دهند. كتاب حاضر بصورت خاص براي آشنايي مديران و كارشناسان با لكوموتيو نگاشته شده واز آنجايي كه بر اساس مطالعات بانك جهاني در كشورهاي در حال توسعه آماده بكاري متوسط لكوموتيو ديزل در حدود 65 درصد است بنظر ميرسد كه ميتوان آنرا يكي از مهمترين گلوگاههاي توسعه ريلي قلمداد نمود. اين كتاب با شتاساندن انواع لكوموتيو، قابليتها، مزايا و معايب نسبي از يك سو و اشاره به اجزاء اصلي و ويژگيهاي عملياتي و مديريتي يك لكوموتيو بدنبال ايجاد يك زبان و دانش مشترك بين مديران و كارشناسان است تا از اين طريق زمينه تصميم سازي بهتري براي اين ركن مهم از صنعت ريلي فراهم گردد. عباس قربانعلي بيك

اسلاید 5: 5تاریخچه را ه آهن تاریخچه پیدایش حمل و نقل ریلی به حدود چهار قرن پیش بر می گردد. زمانی که در آلمان برای اولین بار در معادن زغال سنگ برای سهولت حرکت از ریلهای چوبی برای هدایت ارابه ها استفاده شد ولی در آن زمان از سگها برای تامین نیروی کششی استفاده میشد. سپس به دستور ملکه الیزابت این سیستم جدید در سال 1649 به انگلستان نیز انتقال یافت پس از مدتی برای جلوگیری از فرسایش ریلهای چوبی روی انها را با ورقه آهن پوشاندند وسپس برای آنها لبه ای تعبیه کردند که از خارج شدن چرخ از ریل جلوگیری می کرد. مرحله بعدی استفاده از اسب برای کشش و سوار کردن ریلهای چدنی v شکل بود.درسال 1720 ریل مقعرv شکل به ریل برجسته تبدیل شد وبه جای آن چرخها v شکل مقعر ساخته شدند و طول ریلها که از جنس آهن بودند 5 متر شد. که البته عمر این ریلها کوتاه بود پس از کشف ساختمان فولاداستحکام ریلها اضافه گشت وعمر آنها به 15 سال افزایش یافت وفاصله بین دو ریل 1435mm گشت. در سال 1804 اولین خط آهن با نیروی اسب با تصویب پارلمان انگلستان بین wandsworth و merstam راه اندازی گشت.تاریخچه لوکوموتیو : در سال 1784 برای اولین بار واگن بخار توسط مخترع انگلیسی جیمز وات ابداع گشت. در سال 1803 با ساخت لکوموتیو 5 تنی با توانائی کشیدن 25 تن بار در سرعت 5/6 کیلومتر در ساعت توسط ریچارد ترویتیک خط حمل چدن در مسیر کوتاهی در جنوب انگلستان به راه افتاد. در آغاز لکوموتیو را اسب آهنی می نامیدند . اولین قطار مسافری که با لکوموتیو حرکت می کرد در مسیر بین شهرهای دارلینگتون واستاکتون بود که در سال 1825 به راه افتاد بیش از این برای حرکت دادن قطارهای مسافری همچنان از اسب استفاده می کردند.در سال 1826 عملیات ساخت راه آهن لیورپول منچستر آغاز گشت. که طول آن 48 کیلومتر بود. برای ساخت لکوموتیو مناسب برای این خط در سال 1829 مسابقه ای برگزار شد که شرایط مخصوصی داشت برنده این مسابقه لکوموتیو راکت ساخت استیفنسن از نیوکاسل بود که5/4 تن وزن داشت وتوانائی حمل 16 تن بار را داشت وسرعت 15 کیلومتر بر ساعت داشت.

اسلاید 6: 6انواع لكوموتيوانواع لکوموتیو :لکوموتیوها در حالت کلی به انواع زیر از لحاظ سیستم حرکتی تقسیم می شوند :لکوموتیوهای بخار لکوموتیوهای برقی لکوموتیوهای دیزل- الکتریکلكوموتيو هاي گازسوز لكوموتیوهای دیزل- هیدرولیک لکوموتیوهای توربینيلکوموتیوهای هایبریدلکوموتیوهای برقی –دیزلیلکوموتیوهای بلاتفرم مشتركتعريف لکوموتیو: به وسيله اي ميگويند كه روي ريل تعدادي از واگنها را جابجا نمايد.

اسلاید 7: 7مشتركات لكوموتيولكوموتيوها به عنوان كشنده قطارهاي باري و مسافري از مهمترين تجهيزات حمل و نقل ريلي هستند.براي استفاده حداكثر از قابليت لكوموتيوها امكان اتصال چندگانه لكوموتيوها بين 2 تا 5 دستگاه در سيستم كنترل گنجانده شده است.براي حمل قطارهاي باري سنگين از 5 تا 30 هزار تن لازم است شاسي لكوموتيو از استحكام كافي براي تحمل نيروهاي كششي و فشاري از 200 تا 450 تن برخوردار باشد.لكوموتيوها اغلب داراي دو بوژي و ندرتا 3 بوژي هستند و با تعداد 4، 6 و استثنائا 8 محور ساخته ميشوند.عرض خط متداول 1435 ميليمتر است و بعد از آن خطوط با عرض 1525 و 1676 و 1076 نيز مورد استفاده هستند.طول لكوموتيوها بر اساس بار طولي مجاز(متركوران) را آهنها محاسبه و منظور ميگردد و لذا طول يك لكوموتيو 6 محوره 135 تن در شبكه اي كه محدوديت با محوري 22.5 و متر كوران 7 دارد بايد حدود 20 متر باشد. در حمل قطارهاي مسافري بين 5 تا بيش از 20 واگن، برق مورد نياز واگنها اغلب توسط ديزل ژنراتورهاي مستقل تامين ميگردد.در كشورها يي كه در مسيرهاي كوتاه استفاده ميگردند لكوموتيوها بصورت دو كابين ساخته ميشوند كه امكان تغيير جهت حركت در زمان كوتاه فراهم گردد.در لكوموتيوهاي باري كه در مسيرهاي طولاني استفاده ميشوند، سرويس بهداشتي و حتي امكان استراحت منظور شده است. براي نصب موتورهاي ديرل بزرگتر تا توان 6000 اسب بخار، لكوموتيوهايي كه در حمل قطارهاي سنگين بالاي 5 هزار تن استفاده ميگردند با ابعاد بزرگتر ساخته ميشوند و به همين منظور ابعاد تونلها در اين كشورها افزايش يافته است.-گرمايش و تهويه 553651-چينش كابين لكوموتيو

اسلاید 8: 8لكوموتيو بخاراولین لکوموتیوهای راه آهن در دنیا به وسیله موتور بخار به حرکت در می آمدند . لکوموتیوهای بخار تا پایان جنگ جهانی دوم متداولترین انواع لکوموتیو در جهان بود . اولین لکوموتیو بخار قبل از زمان اختراع رسمي راه آهن يعني سال 1825 ابداع گشت ومدتی زمان صرف شد تا این نوع لکوموتیو به لکوموتیوی کارا واز نظر اقتصادی قابل توجیه تبدیل شود .در اواسط قرن 20 لکوموتیوهای بخار به وسیله لکوموتیوهای برقی و دیزلی جایگزین شدند ودر انتهای دهه 60 تقریبا در تمامی کشورها لکوموتیوهای بخار از رده خارج گشتند . رکورد سرعت در این نوع لکوموتیوها توسط لکوموتیو A4 pacific به جا مانده است در سال 1938 در مسیری در انگلستان با شیبی ملایم در حال کشیدن 6 واگن با سرعتی معادل 203 کیلومتر در ساعت دست یافت . توان حداكثر لكوموتيوهاي بخار به اسب بخار رسيد.راندمان لكوموتيوهاي بخار به درصد رسيده است.حداكثر نسبت توان به وزن در اين لكوموتيوها به رسيده است.كشش حداكثر اين لكوموتيوها به و چسبندگي نيز به رسيده است.

اسلاید 9: 9لکوموتیو برقی اولين لكوموتيو برقي در جهان در سال 1895 توسط شركت جنرال الكتريك وارد خدمت گرديد.درعین حال که هزینه برقی کردن خطوط نسبتا بالا می باشد ولی لکوموتیوها ی برقی هزینه راهبری پایین تری نسبت به انواع دیزل دارند و لذا برای كار در مسيرهاي پر ترافيك مناسب ميباشند .تعداد كل لكوموتيوهاي برقي دنيا حدود 30000 دستگاه است.تمامي راه آهنهاي سریع السیر (بالاي سرعت 250) از كشش برقی استفاده می كنند. رکورد بالاترین سرعت یک وسیله نقلیه ریلی به قطار فرانسوی TGV تعلق دارد که درسال 2007 میلادی به سرعتی برابر km/h 575 دست یافت. هم اکنون اکثر کشورهای دنیا ازسیستم برق بالاسري AC و اغلب با ولتاژ 25000 ولت برای انتقال برق به لکوموتیو استفاده می کنند. توان حداكثر لكوموتيو برقي چهار محوره به بالاي 6 و در نوع 6 محوره به بالاي 9 مگاوات رسيده و كشش مداوم به بالاتر از 24 و 48 تن رسيده است. بيشترين توليدكتتدگان لكوموتيوهاي برقي در اروبا قرار دارند.لکوموتیوهای برقی به وسیله خطوط برق از خارج تغذیه می شوند که این خط خارجی میتواند به صورت کابلی در بالای لکوموتیو و یا یک خط سوم در کنار ریل باشد .

اسلاید 10: 10لکوموتیو دیزل الکتریکلکوموتیوهای دیزل الکتریک نوعي لکوموتیو برقی هستند که واحد تولید انرژی را با خودشان حمل میکنند . اولین لکوموتیوهائ ديزل الكتريك در سال 1913 توسط جنرال الكتريك وارد بازار شدند.تعداد كل لكوموتيوهاي ديزل دنيا حدود 90000 دستگاه است.بيشترين توان لكوموتيوهاي ديزل الكتريك به 4 مگاوات يا 6000 اسب در انواع 6 محوره بالاي 150 تن رسيده است.كشش اين نوع لكوموتيوها با بار محوري 35 تن به حدود 80 تن وضريب چسبندگي به 38% رسيده است.توان و كشش لكوموتيوهاي ديزل طي 30 سال گذشته تقريبا دو برابر شده است.زمينه افزايش توان، كشش و ضريب چسبندگي لكوموتيوهاي جديد از حدود 20 سال گذشته، با استفاده از تراكشن موتورهاي جريان متناوب فراهم شده است.همچنين براي امكان استفاده ازموتورهاي ديزل بزرگترو افزايش وزن و استحكام لكوموتيوها از حدود نيم قرن قبل تونلها و ابنيه فني با ابعاد بزرگتر ساخته شده اند.سرعت حداكثر لكوموتيوهاي ديزل الكتريك باري به 140 ودر حالت مسفري به 200 رسيده است. لکوموتیوهای دیزل الکتریک نوعي لکوموتیو برقی هستند که واحد تولید انرژی را با خودشان حمل می کنند .

اسلاید 11: 11لكوموتيو ديزل هيدروليكاغلب لکوموتیوهای دیزل هیدرولیک از سیستم انتقال قدرت هیدروديناميكي برای به حرکت در آوردن لکوموتیو استفاده میکنند . نمونه هاي اوليه اصلي از حدود 50 سال قبل به خدمت گرفته شدند.در این نوع لکوموتیوها از یک مبدل گشتاور(تورك كنورتور) و يك يا چند كوبلينگ هيدروليك برای انتقال قدرت استفاده می شود.مبدل گشتاور از سه قسمت تشکیل شده که درون یک محفظه روغن قرار دارند دوتای این قسمتها دوارند ویک قسمت ثابت است .توان اين لكوموتيوها از 500 اسب در نوع مانوري تا 4500 اسب (با يك موتور در نوع 6 محوره و دو موتور در نوع 4 محوره)در نوع اصلي متغيير است.قابليت تغيير دنده در اين نوع لكوموتيوها، امكان داشتن لكوموتيوهاي چند منظوره را فراهم كرده است.اين لكوموتيوها داراي 2 تا 6 محور هستند و بدليل اتصال مكانيكي محورها نسبت به هم لغزش ندارند.حداكثر سرعت عملياتي لكوموتيوهاي مذكور تا 220 كيلومتر در ساعت نيز رسيده است.حداكثر ضريب چسبندگي اوليه اين لكوموتيوها 33% است.بدليل اروبايي بودن سازنده اصلي سيستم انتقال قدرت، اين لكوموتيوها اغلب در اروبا استفاده ميگردند.

اسلاید 12: 12لکوموتیو توربیني این نوع لکوموتیوها بعد از جنگ جهانی دوم در بسیاری از کشورها مورد بهره برداری قرار گرفت . این نوع لکوموتیوها به موتورهای جت از نوع توربو شفت مجهز شده اند . يكي از روشهاي انتقال قدرت در این گونه لكوموتيوها سيستم برقي است كه اغلب در آمريكا و روسيه بكار برده شده است . به این صورت که توربین (تا قدرت بيش از 10هزار اسب بخار) ژنراتور را به حرکت در می آورد که این ژنراتور تركشن موتورها را تغذیه می کند تا چرخها را به حرکت در آورند . روش ديگر انتقال قدرت استفاده از سيستمهاي هيدروديناميكي است كه اغلب در كشورهاي اروبايي بكار گرفته ميشود.. لکوموتیوهای توربین گاز تا 4000 اسب ساخته شده اند اما سرو صدای زیادی تولید می کنند و راندمان آنها پایین است ( انواع قديمي 20 و اكنون حدود 33 درصد) پس از بحران سوخت در دهه 70 و افزایش قیمت سوخت لکوموتیوهای توربین گاز به دلیل نداشتن صرفه اقتصادی به تدریج از خطوط خارج شدند .در سالهاي اخير با افزايش راندمان توربينهاي جت استفاده از اين نوع لكوموتيو براي رسيدن به سرعتهاي بالا تا 240 در خطوط غير برقي بويژه در آمريكا آغاز شده است.

اسلاید 13: 13پلاتفرم مشترك لكوموتيودر يك لكوموتيو، طراحي و ساخت بخش شاسي و بدنه و كابين بيشترين زمان را به خود اختصاص ميدهد.يكي از روشهاي كاهش زمان طراحي و ساخت يك لكوموتيو جديد استفاده حداكثر از اجزا بكار رفته در ساير لكوموتيوها است .اغلب سازندگاني كه تنوع زيادي در محصولات دارند با استفاده از اين روش هزينه هاي خود را كاهش داده و انعطاف خود را براي تطبي با درخواست مشتريان افزايش ميدهند.لكوموتيوهاي الكتريكي و انواع ديزل الكتريك در بخش شاسي ، بدنه، بوژي و تراكشن موتور تا ميزان 75% قطعات مشابه دارند.با اين منطق لكوموتيوهاي الكتريكي ساخت جنرال الكتريك در حدود سي سال قبل با استفاده از بوژي، تراكشن و ساير سيتمهاي اصلي انواع ديزل الكتريك ساخته شد.راه آهن يونان نيز در سال 2000 تعدادي لكوموتيو به شركت بمباردير سفارش داد كه با وجود توان 2 مگاوات در حالت ديزلي، با اندكي تغيير به لكوموتيو برقي با توان 5مگاوات تبديل ميشوند.در سال 1376 اين قابليت در لكوموتيوهاي ديزل الكتريك 3 مگاوات آلستوم براي تبديل به برقي 6 مگاوات منظور گرديده است.

اسلاید 14: 14لكوموتيو برقي ديزليلكوموتيوهاي برقي ديزلي به ان دسته از لكوموتيوهاي ديزلي گفته ميشود كه علاوه بر امكان كار در خطوط غير برقي، با استفاده از انرژي شبكه برقي ميتواند در شبكه برقي نيز به عنوان يك لكوموتيو برقي با توان بالاتر از نوع ديزلي كار كند.يكي از انواع مذكور با قابليت كار با ريل سوم و ولتاژ 650 تا 750 ولت در حومه برخي شهرهاي بزرگ آمريكا استفاده ميشد تا آلودگي و صدا در اين مناطق كاهش يابد كه انواع جديد آن توسط شركت زيمنس و جنرال موتورز ساخته شده است.مشابه اين كار توسط زيمنس براي آفريقاي جنوبي انجام شده است. نوع ديگر كه اخيرا در آمريكا استفاده ميگردد و توسط شركت بمباردير ساخته شده علاوه بر داشتن موتور ديزلي و حتي موتور مستقل ديزلي براي تامين برق واگنهاي مسافري، امكان كار در شبكه برقي 25 كيلوولت جريان متناوب را نيز دارد.لكوموتيوهاي ديگر توسط شركت كف اسبانيا بنحوي طراحي شده كه با يك شاسي ثابت ميتواند بصورت 4 يا 6 محوره و در دو نوع الكتريكي و ديزل الكتريكي توليد گردد.اين لكوموتيوها با داشتن دو سيستم كشش مستقل و دو ديزل ژنراتور مجزا ميتوانند در حالت بروز خرابي ماموريت خود را با كارايي كمتر به اتمام برسانند.

اسلاید 15: 15لكوموتيوهايبريدلكوموتيوهاي هايبريد در سال 2000 ميلادي با استفاده از تجربيات خودروهاي هايبريد در قاره آمريكا وارد بازار شدند.نمونه ساخت ايران نيز با استفاده از شاسي،بوژي و تجهيزات لكوموتيوهاي جي 12 در همان ايام رونمايي گرديد.هايبريد به معني دو رگه است و ودر صنعت خودرو به معني خدروهايي است كه علاوه بر داشتن سيستم انتقال قدرت معمول و متداول، با ذخيره انرژي الكتريكي در حالت كم باري ميتوانند بخشي از عمليات خود را در با استفاده از باطريهاي ذخيره اي انجام دهند. هدف اصلي سازندگان اين نوع لكوموتيو بويژه در انواع مانوري كاهش سوخت مصرفي و آلودگي هوا بود و اثر اين اقدام كاهش 30% مصرف سوخت و 70% آلودگي هوا بود.. در يك لكوموتيو هايبريد مانوري موتور اوليه با توان 1000 تا 2000 اسب با موتورهاي كوچك مورد استفاده در انواع اتوبوس و كاميون با توان 300 تا 500 اسب جايگزين ميگردد.با همين منطق در موارد با ضريب بار بيشتر ميتوان از دو يا تعداد بيشتري ديزل ژنراتور استفاده نمود.شركت جنرال الكتريك در لكوموتيوهاي جديد خطوط اصلي نيز از اين تكنولوژي استفاده نموده به اين ترتيب كه لكوموتيوهاي معمولي را به تهدادي باطري ذخيره ساز انرژي مجهز كرده كه در زمان ترمز ديناميك برق حاصله را در آنها ذخيره و در زمان شتاب گيري از آن استفاده مينمايد و به اين ترتيب علاوه بر صرفه جويي سوخت و كاهش آلودگي، كارايي لكوموتيو را نيز بهبود ميبخشد.

اسلاید 16: 16كشش لكوموتيوهدف اصلي استفاده از لكوموتيو تامين كشش مورد نياز قطار ميباشد.كشش به سه نوع اصلي تقسيم ميگردد: اوليه، مداوم و چسبندگيكشش اوليه به حداكثر نيرويي اشاره دارد كه در لحظه راه اندازي قطار از سرعت صفر توسط لكوموتيو قابل اعمال است.بدليل گذرا بودن اين مرحله، نياز به كشش اوليه بالا محدود بوده و سيستمها و تجهيزات براي كاركرد مداوم در اين شرايط طراحي نميشوند. كشش مداوم لكوموتيو به نيرويي اشاره دارد كه ميتواند بصورت مستمر توسط لكوموتيو تامين گردد بدون اينكه صدمه يا خسارتي به تراكشن موتورها،اينورتر يا ژنراتورلكوموتيو وارد گردد.كشش چسبندگي به ميزان نيرويي اشاره دارد كه بر اساس ضريب چسبندگي بين چرخ و ريل در 99% شرايط آب و هوايي قابل دستيابي است. ميزان بار قطارهاي باري سنگين در مسيرهاي با فراز طولاني بر اساس حداقل كشش مداوم و كشش چسبندگي لكوموتيو تنظيم ميگردد.

اسلاید 17: 17ضريب چسبندگيضريب چسبندگي به اصطكاك قابل استفاده در حركت چرخ روي ريل در حالت كشش اشاره دارد.اين ضريب بر حسب سرعت تغيير مينمايد و حداكثر آن در سرعت صفر و با افزايش سرعت بصورت تدريجي كاهش مييابد.چسبندگي با سرعت نسبي چرخ به ريل رابطه دارد و ابتدا افزايشي و بعد از نقطه حداكثر كاهشي ميشود.شرايط آب و هوايي تاثير شديدي روي منحني چسبندگي دارد و استفاده از ماسه ميزان انرا تا دو برابر و وجود روغن بين چرخ و ريل انرا تا نصف ميكاهد.اتحاديه بين المللي راه اهنها در استاندارد 660 توصيه مينمايد براي امكان تردد متقابل قطارهاي سريع السير بين كشورها ضريب چسبندگي در سرعت كم يا در لحظه شروع 20% منظور گردد و بتدريج با افزايش سرعت بصورت زير براي سرعت 300 به 9% كاهش يابد.ضريب چسبندگي مداوم در لكوموتيوهاي ديزل جديد با تراكشن موتور جريان متناوب اكنون به 38% رسيده است.ضريب چسبندگي لكوموتيوها بصورت احتمال تحقق براي 99% كليه شرايط آب و هوايي اعلام ميگردد. عبور چرخها بر افزايش ضريب چسبندگي با رفع رطوبت و چربي اثر مثبت دارد و لذا افزايش تعداد لكوموتيو ميتواند ضريب چسبندگي عملي را افزايش دهد. در شرايط خشك با ثابت بودن احتمال عبور ضريب چسبندگي افزايش مييابد.

اسلاید 18: 18مقاومت حركتنيروي كشش لكوموتيو براي غلبه بر مقاومت حركت قطار و شتاب بخشيدن به آن استفاده ميگردد.در صورت فزوني كشش به مقاومت شتاب مثبت و در صورت تساوي شتاب صفر و در صورت كمتر شدن نيرو از مقاومت شتاب منفي حاصل ميگردد.مقاومت حركت قطار ناشي از عوامل مختلفي است همچون مقاومت جرخشي چرخ و ريل،مقاومت هوا،مقاومت فراز، مقاومت قوس و مقاومت تونل.بدليل استفاده از چرخ و ريل فولادي، ضريب مقاومت چرخشي آنها در حد 0.001 است و اين ضريب با افزايش سرعت رشد مييابد و در لحظه حركت نيز به مقادير بيشتري ميرسد.مقاومت چرخشي ويژه(نسبت نيرو به وزن) با افزايش بار محوري كاهش مييابد.مقاومت هوا در بين ساير عوامل بيشترين سهم را بويژه در سرعتهاي بالا به خود اختصاص ميدهد.يكي از عوامل اصلي اين مقاومت بر اساس سطح مقطع روبرو و شكل سه بعدي آن است كه هر قدر طول قطار بيشتر شود سهم ان در كل مقاومت هوا كاهش مييابد.اصطكاك جانبي واگنها بخش دوم مقاومت هوا است و در قطارهاي طويل سهم بيشتري دارد و به تغييرات طولي قطار حساس ميباشد به اين صورت كه هر قدر فاصله دو واگن بيشتر باشد يا تجهيزات زير واگن يكنواختي كمتري داشته باشند اين مقاوت افزايش مييابد.مقاومت فراز متناسب با سينوس زاويه فراز ميباشد و به ازاء هر درصد فراز مسير معدل يك در صد وزن قطار به ان اضافه ميگردد.

اسلاید 19: 19انواع ترمز لكوموتيولكوموتيوها براي كند كردن سرعت قطار يا توقف آن از روشهاي مختلفي براي ترمز كردن استفاده مينمايند از جمله:ترمز اصطكاكي(كفشي و ديسكي)، ترمز الكتروديناميك، ترمزمغناطيسي، ترمز القايي و... ترمز اصطكاكي كه متداولترين و قديميترين روش ترمز است با اعمال نيرو با قطعه اي سايشي به چرخ ميباشد كه يكي از خطرات آن افزايش احتمال توقف چرخ (قفل شدن و بريدگي) و حتي خروج از خط است و علاوه بر اين با استفاده زياد از اين ترمز، دماي كفشها يا لنتها و همچنين چرخ و ديسك افزايش يافته و ضريب اصطكاك كاهش مييابد .در ترمزديناميك (الكترو ديناميك) تراكشن موتورها در زمان ترمز به ژنراتور تبديل شده و برق توليدي به مقاومت مربوطه براي مستهلك شدن ارسال ميگردد.در برخي لكوموتيوهاي برقي امكان بازيافت انرژي در اين مرحله در لكوموتيو و شبكه بيش بيني شده و حتي در لكوموتيوهاي ديزلي جديد ميتوان اين انرژي را براي تامين برق واگنهاي مسافري يا شارژ باطريها استفاده نمود.اثر ترمز دینامیک را می توان به صورت یک نیروی کشش منفی در نظر بگیریم . ترمز دینامیک وسیله ای بسیار سودمند برای کنترل سرعت قطار است . در واقع از ترمز دینامیک برای نگه داشتن قطار استفاده نمی شود بلکه در اکثر موارد از آن برای از بین بردن شتاب حرکتی استفاده می گردد . برخي استانداردهاي سيستم ترمز عبارتند از: 453 و 540

اسلاید 20: 20بوژي و بار محوريبوژی به قفسه اي گفته می شود که مجموعه انتقال نیرو، حرکت وتعلیق را در زیر لکوموتیو یا واگن دربر می گيرد . وظیفه اصلی بوژی نگهداري چرخها و محورها و مستهلک کردن تکانها و ارتعاشات به واگن یا لکوموتیو وهدایت مناسب تر لکوموتیو یا واگن در قوسها می باشد. فاصله محورها در بوژي لكوموتيو بر حسب سرعت حداكثر و ابعاد تراكشن موتورها بين 1.5 تا 3 متر متغيير است و قطر چرخها نيز اغلب بين 1 تا 1.2 متر ميباشد.برخي بوژي لكوموتيوها براي تطابق بهتر در مسيرهاي با شعاع قوس كم با قابليت فرمانبذيري ساخته ميشوند كه با اين ويژگي نه تنها ساييدگي چرخ بلكه ساييدگي ريلها نيز كاهش يافته و چسبندگي افزايش مييابد.براي اين مقصود برخي اغلب سازندگان از سيستم روغنكاري فلانچ چرخ استفاده ميكنند.بدليل نداشتن مسافر در لكوموتيو بويژه در حالت ايستاده يا در تردد از بوژيهاي كج شونده در لكوموتيوها استفاده نميگردد .شاسي بوژي در كشورهاي آمريكا، كانادا، استراليا و ... ريخته كگري و در ساير كشورها بويژه در اروبا و آسيا جوشكاري شده است.بار محوري لكوموتيوها در خطوط استاندارد(1435) غالبا بين 20 الي 30 تن متغيير است.( موارد خاص 35-40).

اسلاید 21: 21تراكشن موتور و نسبت دندهلكوموتيوهاي برقي و ديرلي از لحاظ نوع تراکشن موتوربه دو دسته DC و AC تقسیم می شوند . حداكثر توان تراكشن موتور نوع جريان مستقيم تا 1000 اسب، دور 2500، گشتاور 7500 نيوتن متر و چسبندگي 28% حداكثر توان تراكشن موتور جريان متناوب تا 2000 اسب، دور 3500 و گشتاور 10000 نيوتن متر و چسبندگي 38% در گذشته از ياتقنهاي لغزشي براي تكيه محور استفاده ميگرديد و اكنون غالب تراكشن موتورها به ياتاقانهاي غلتشي مجهز شده اند.براي تراكشن موتورها تا سرعت 140 كيلومتر بر ساعت از تعليق دماغه اي استفاده ميكنند و بعد از اين سرعت از سيستم نيمه معلق و براي سرعتهاي بالاتر از تعليق كامل استفاده ميكنند.با تغيير نسبت دنده ميتوان رابطه نيرو-سرعت لكوموتيو را تغيير داد و به سرعتها يا نيروي كشش بالاتر دست يافت.نسبت دنده متفاوت براي يك تراكشن موتور حاصل ضرب كشش و سرعت را تغيير نميدهد.با استفاده از تركشن موتورهاي جريان متناوب بدليل سرعت دوراني و نيز گشتاور بالاتر ميتوان لكوموتيوهاي مسافري را به صورت چند منظوره استفاده كرد.اين قابليت در لكوموتيوهاي باري نيز امكان دستيابي به سرعتهاي بالاتر تا حد 140 و حتي 160 (بدليل سيستم تعليق تراكشن موتور) را فراهم كرده است.

اسلاید 22: 22شاسي، قلاب و قواره لكوموتيوشاسي لكوموتيوها بر اساس استاندارد اتحاديه بين المللي راه آهنها بايد بتواند نيروي كشش و فشار 200 تن را تحمل كند.در آمريك، كانادا،چين و...ا استحكام شاسي لكوموتيو بايد 1ميليون بوند يا 450 تن باشد و اين امر نه تنها امكان اتصال لكوموتيوهاي بيشتري را فراهم ميكند بلكه حمل قطارهاي سنگينتر تا بيش از 20 هزار تن را نيز ممكن مينمايد.قلاب اغلب لكوموتيوهاي اروبايي اعم از مسافري و باري از نوع زنجيري است در حالي كه در روسيه و كشورهاي آسياي ميانه از قلاب اتوماتيك نوع (SA3 ) با ظرفيت كشش 100 تن ميباشد.قلاب اتوماتيك متداول در كشورهاي كانادا، آمريكا، استراليا، چين، آفريقاي جنوبي و... از نوع بوده و ظرفيت كشش آن 200 تن است.كشورهاي اروبايي براي سهولت تردد قطارهاي بين المللي از قواره (گاباري) 505-1 استفاده ميكنند و اين در حالي است كه برخي از كشورها مانن انگليس قواره كوچكتري دارند و برخي چون فنلاند از قواره بزرگتر بهره مندند.در كشورهاي روسيه ، چين، آمريكا و ... از قواره هاي بزرگتر از جمله 505-6 يا 506 استفاده ميكنند. تست و تاييد ناوگان ريلي ازبعد ايمني بر اساس استاندارد 518 يا استانداردهاي هر كشور انجام ميگردد.در تست لكوموتيو علاوه بر كنترل ابعادي و وزني، تست عملكرد و قابليت اعتماد و... نيز بايد مورد توجه باشد.

اسلاید 23: 23موتور ديزلموتور ديزل لكوموتيوهاي اصلي غالبا داراي انواع 12 الي 20 سيلندر و توان 2000 تا 6000 اسب بخار هستند.موتور لكوموتيوهاي مانور نيز غالبا با 6 الي 12 سيلندر و توان 1000 تا 2000 اسب هستند،هر چند در كشورهايي مانند چين توان اين نوع لكوموتيوها براي جابجايي قطارهاي سنگين تا 20000 تن به 4000 اسب بخار نيز رسيده است. در كشورهاي اروبايي كه غالب مسيرهاي با ترافيك بالا برقي شده اند و وزن متوسط قطارهاي باري 500 تن است لكوموتيوهاي ديزلي تواني برابر 2000 تا 4000 اسب دارند. موتورهاي ديزل قويتر بدليل ابعاد بزرگتر و وزن سنگينتر در لكوموتيوهاي قواره بزرگ و بار محوري بالاتر بكار برده ميشوند.كشورهاي آمريكا، كانادا، استراليا و ... بدليل گستردگي و غلبه ترافيك باري سنگين و وزن متوسط 5000 تن و حداكثر 20000 تن و با محوري 30 تا 35 تن، عمدتا از انواع موتورهاي قوي و سنگين بين 4000 و 6000 اسب استفاده ميكنند.موتور ديزل در قيمت اوليه و هزينه تعميرات و نگهداري لكوموتيو سهم اصلي را داشته و در مصرف انرژي سالانه كه بين 1000000 تا 2000000 ليتر در سال ميباشد نيز بسيار نقش آفرين است.يكي از خصوصيات موتور ديزل افت توان يا كاهش قدرت با افزايش دما و ارتفاع است كه اين نسبت در موتورهاي جديد به 10% نيز ميرسدفاصله تعميرات اساسي يك موتور ديزل حدود 4 تا 6 سال است.

اسلاید 24: 24سیستم خنک کاریسيستم خنك كاري در لكوموتيو بايد انرژي حرارتي آب موتور را با تبادل حرارت با هوا كاهش دهد بصورتي كه دماي آب ورودي به موتور ازحداقل 70 و حداكثر 80 درجه تجاوز ننمايد.مقدار انرژي دفع شده از طريق آب سيستم خنك كاري در حد توان موتور است.بدليل سطح مقطع كوچك قطار، رادياتورها بصورت افقي يا عمودي موازي با جهت حركت نصب ميگردند.به منظور رسيدن به حداكثر صرفه جويي سوخت، موتورهاي خنك كاري هيدروليكي، مكانيكي و اغلب الكتريكي به تعدادبيشتر از يك عدد وظيفه جابجايي هوا رابا دورهاي مختلف بر عهده دارند.سیستم خنک کاری در لکوموتیوها برای جلوگیری از ايجاد كاويتاسيون تحت فشار بالا تا 1.5 اتمسفر كارميكند . در لكوموتيوهاي جديد براي رسيدن به توان و راندمان بالاتر از خنك كننده جدا براي خنك كاري آب آفتركولر استفاده ميشود.سيستمهاي حفاظتي براي كاهش استهلاك موتور و اجزا آن، با افزايش دما يا ارتفاع، حداكثر توان موتور را كاهش ميدهند. سيستم خنك كاري آب وظيفه كاهش دماي روغن را نيز از طريق رادياتور مخصوص بعهده دارد تا بويژه گرانروي (ويسكوزيته ) روغن كاهش نيابد.

اسلاید 25: 25توربو شارژربا اضافه شدن توربوشارژرها به موتور ديزل نه تنها توان موتورهاي ديزل از 30 تا 50 درصد اضافه ميشود بلكه از افت قدرت موتور در ارتفاعات نيز كاسته ميگردد.استفاده از اين سيستم كه مركب از يك توربين درمسير گازهاي خروجي اگزوز و يك كمبرسور دوراني در مسير هواي ورودي به موتور ميباشد، تاثير زيادي بر راندمان كار موتورهاي احتراقي و بويژه نوع ديزلي داشته و در حال حاضر اغلب موتورها به اين سيستم مجهز شده اند.افزايش دما و ارتفاع يا افت فشار هواي ورودي به موتور، دور كاري روتور اين وسيله را افزايش ميدهد و لذا در شرايط گرفتگي فيلتر هوا، در تونل، كاركرد چند لكوموتيو با هم و در ارتفاعات، افزايش دور توربوشاژر ميتواند صدماتي را به آن تحميل كند.براي كاهش احتمال صدمات به توربوشارژر، نوان موتور ديزلي را بر حسب حداكثر دور روتور، فشار ورودي هوا و دماي خروجي اگزوز كنترل و محدود مينمايند.

اسلاید 26: 26سيستمهاي حفاظتي لكوموتيولكوموتيو ها مشابه يك نيروگاه و كارخانه متحرك بدليل محدوديتهاي ابعادي و وزني، بيچيدگي زيادي دارند و با توجه به تعويض لكوموتيو ران و تعميركاران و تغيير دائم شرلايط كار تحت فشار و تنشهاي فراواني قرار دارند.تنوع تجهيزات و سيستمها، گستردگي سامانه هاي حفاظتي را در بر دارد كه بر اساس اهميت و حساسيت سيستمهاي مورد حفاظت و ماموريت آنها، با رويكردهاي متفاوتي عمل كنترل را انجام ميدهند.برخي از اين سيستمها در صورت رسيدن شاخص مورد كنترل به حدود مجاز، فقط هشدار ميدهند و برخي كاهش قدرت و برخي نيز عمليات را متوقف ميكنند. ذيلا به برخي از آنها اشاره ميگردد:سيستم كنترل دماي موتور يا ترانسفورماتورسيستم كنترل دور موتور ديزلسيستم كنترل دور توربو شاژرسيستم كنترل فشار روغن سيستم كنترل هواي فشرده ترمزسيستم كنترل دماي تراكشن موتورسيستم كنترل جريان نشتي برق ژنراتورسيستم كنترل دماي ياتاقان سرمحورسيستم كنترل لغزش چرخهاسيستم كنترل ولتاژ ورودي از شبكه

اسلاید 27: 27سيستمهاي ايمني قطاربراي نمايش و ثبت سرعت سير لكوموتيو از سيستم سرعت سنج و سرعت نگار استفاده ميگردد.اين امر نه تنها براي كنترل نحوه هدايت لكوموتيو توسط لكوموتيوران، بلكه براي تحليل سوانح نيز حساسيت بالايي دارد.اتصال اين سيستم به ساير سيستمهاي حفاظتي و كنترلي اهميت اين وسيله مضاعف ميكند.با گسترش فناوري نمايش موقعيت جهاني با استفاده از GPS، اين وسيله در لكوموتيوها نيز مورد استفاده وسيع قرار گرفته است.-سيستم حفاظت خودكار قطار :(ATP)Automatic Train Protectionبا پيشرفتهايي كه دردهه 80صورت گرفت سيستم هاي حفاظت جديدي وارد عرصه حمل ونقل ريلي شدند .وظيفه اين سيستم ها :محافظت قطار در مقابل حادثه دراثرغفلت راننده از علائم ، كنار خط به دليل سرعت بالا و...تعدادي ازاين سيستم ها به صورت دسته جمعي به نام ATPشناخته ميشوند 641-شرايط سيستم هوشياري اتوماتيك734- سيستمهاي سیگنالینگ سريع السير

اسلاید 28: 28خريد، نگهداري و عمر لكوموتيوقيمت لكوموتيو برقي (يورو) PEL=W/3+1PEL = قيمت به ميليون يوروW= توان لكوموتيو روي طوقه چرخ به مگاوات قيمت لكوموتيو ديزلي (يورو) PDL=1.2 Wنگهداري لكوموتيو برقي MEL=0.2 PEL نگهداري لكوموتيو ديزلي MDL=2يورو بر كيلومترعمر لكو موتيو برقي 30 سالعمر لكو موتيو ديزلي 20سالاعداد با تقريب 20% _/+ در سال 2000 هزينه ها بصورت متوسط طول عمر ميباشند، در واقع بصورت تساعدي كه در هر مرحله تعميرات، يا بازسازي كاهش ميابد.LCC يا هزينه هاي طول دوره عمر لكوموتيو شامل هزينه طراحي، ساخت و نگهداري شامل كليه موارد فوق ميگردد.RAMS يا شاخص قابليت اعتماد، آماده بكاري، تعمير بذيري و ايمني، نيز از عواملي هستند كه كارايي لكوموتيو را مشخص مينمايد.آماده بكاري لكوموتيو بستگي به نوع لكوموتيو، روش بهره برداري و نگهداري دارد.عمر، سالهزينه تعميرات 10 20 30

اسلاید 29: 29مصرف انرژي ريليسير لكوموتيو ديزلي بين 150 تا 250 هزار كيلومتر در سال است.سير لكوموتيو برقي بين 250 تا 500 هزار كيلومتر در سال است.مصرف سالانه سوخت يك لكوموتيو ديزل 1 تا دو ميليون ليتر است .قطارهاي باري معمولي 8 و قطار سنگين 3 سي سي بر تن كيلومتر خالص، سوخت مصرف ميكنند.قطارهاي مسافري معمولي 15 و قطار سريع 30 سي سي بر نفركيلومتر، سوخت مصرف ميكنند.مصرف سوخت ويژه خودرو سواري برابر روش ريلي است.مصرف سوخت ويژه اتوبوس برابر روش ريلي است.مصرف سوخت ويژه هوابيما برابر روش ريلي است.براي حمل يك تن كيلومتر توسط كاميون بين 30 تا 50 سي سي بر تن كيلومتر خالص سوخت مصرف ميشود. قطارهاي برقي نيز با فرض نسبت توان به وزن مساوي حدود سه برابر برق مصرف ميكنند (برحسب وات ساعت)با افزايش نسبت توان به وزن و سرعت، انرژي مصرفي افزايش ميابد.

اسلاید 30: 30هزينه هاي جانبي لكوموتيويكي از مهمترين دغدغه هاي دولتها كاهش هزينه هاي جانبي حمل و نقل از جمله تصادفات، آلودگي هوا، اتلاف وقت، تغيير آب و هوا و... است.هزينه هاي جانبي در حال حاضر حدود 5% از درآمد ناخالص كشورهاي اروبايي را به خود اختصاص ميدهد.بيشترين سهم در اين هزينه ها به خودروهاي سواري شخصي و در مرحله بعد به حمل و نقل هوايي باز ميگردد.نسبت كشته هاي جاده اي توسط خودروهاي سواري شخصي نسبت به ريل حدود 20 برابر است. كشورهاي اروبايي بر اساس مطالعات انجام شده در اين اتحاديه براي كاهش اين هزينه ها سياستهايي را اتخاذ كرده اند كه مهمترين آنها افزايش سهم حمل و نقل ريلي است.براي ترغيب مديران و تصميم گيرندگان، قوانيني در اين كشورها براي محاسبه ارزش اقتصادي جان انسانها وضع شده است كه بر اساس محاسبات آماري تا سه ميليارد تومان متغير ميباشد. براي محاسبه ارزش وقت مسافرين نيز بررسيها و محاسباتي انجام شده است كه ارزش تقريبي متوسط 20 يورو بر نفر ساعت بدست ميايد.

اسلاید 31: 31بهره برداري لكوموتيو و بهره وريهدف از كاركرد لكوموتيو جابجايي بار و مسافر است و هر قدر واحد اين جابجايي در زمان كوتاهتر و با انرژي كمتر انجام شود جنبه اقتصادي و بهره وري لكو موتيو بيشتر ميگردد.افزايش بهره وري لكوموتيو ميتواند افزايش بهره وري واگنهاي باري و مسافري را نيز بدنبال داشته باشد.در صورت كاهش نسبت توان به وزن يا به بيان ديگر تعداد لكوموتيو در قطار، با وجود افزايش بهره وري لكوموتيو، بهره وري شبكه كاهش ميابد.بايد توجه گردد كه هدف بهره وري حصول بيشترين خروجي به كل ورودي يا سرمايه گذاري اوليه است و لذا در مسيرهاي با ترافيك بالا بهره وري شبكه و در مسيرهاي با ترافيك متوسط و كم، بهره وري لكوموتيو ميتواند اولويت يابد.در تمامي موارد برآورد اوليه بايد با محاسبات دقيق قطعي و نهايي گردد.در شكل زير تاثير سرعت حداكثر و نسبت توان به وزن در زمان سير قطار مسافري در مسافت 1000 كيلومتري مشاهده ميگردد.تاثير كاهش زمان سير بر كاهش قيمت تمام شده حمل مسافر بدليل سير ساليانه بيشتر واگن از نتايج افزايش توان لكوموتيو است.

اسلاید 32: 32لكوموتيو طي دو قرن گذشته شاهد تغييرات زيادي در زمينه هاي مختلف بوده است.لكوموتيوهاي الكتريكي چهار و شش محوره با استفاده از تكنولوژي تراكشن موتورهاي متناوب و اينورترهاي (IGBT) به توان بيش از 6 و 9 مگاوات و كشش مداوم 24 و 50 تن رسيده اند.لكوموتيوهاي ديزلي نيز با اين تكنولوژي به توان 6000 اسب به كشش مداوم بيش از 75 تن رسيده اند.حداكثرسرعت عملياتي لكوموتيو قطارهاي معمولي به 250 و در قطارهاي سريع به 300 رسيده( 350 و 400 با انواع خودكشش).قابليت اعتماد لكوموتيوهاي الكتريكي تا حدي بالا رفته كه فاصله بين خرابيها به بيش از 1 ميليون كيلومتر رسيده است.شركتهاي سازنده تعميرات و نگهداري لكوموتيو را نيز با تعهد قابليت اعتماد و آماده بكاري بعهده ميگيرند.ضريب چسبندگي لكوموتيوهاي ديزلي سنگين با تراكشن AC از حدود 20 در دهه 70 به 38 درصد رسيده است.توان لكوموتيوهاي ديزل هيدروليك به حدود 5000 اسب رسيده است.گسترش سيستمهاي ترمزالكترونيوماتيك (مناسبت LOCOTROL)لكوموتيوهاي هايبريد، برقي ديزلي، گازسوز و... گسترش يافته اند. سيستمهاي تشخيص موقعيت ( GPS) و ايمني قطار ( ETCS) نمايش وضعيت كنار خط (WSMS ) فراگير شده است.سطح آلودگي موتورهاي ديزلي در حد استاندارد روز دنيا ميباشد.تبديل اقتصادي لكوموتيوهاي ديزل الكتريك به برقي ميسر شده است. روند تكنولوژي لكوموتيو