◄ چرا راهبرد ما در نسبت توان به وزن قطار باید با آمریکا متفاوت باشد

عباس قربانعلی بیک: اخیرا بحثی توسط یکی از همکاران در مورد تاثیر اندک توان به وزن بر زمان سیر قطار مطرح گردید که به موضوع می پردازیم:

- نمودار تاثیر توان به وزن قطار (1 تا 19 اسب بخار بر تن ناخالص) بر زمان سفر با سرعت های 40 تا 90 مایل بر ساعت (64 تا 144 کیلومتربرساعت) در Locomotive Application Guide-GE  ترسیم شده است. اثر سرعت 80 به 90 مایل از توان به وزن 2.5 به بالا و اثر سرعت 70 به 80 از توان به وزن 1.8 به بالا محسوس هستند و زمان سفر 400 دقیقه با سرعت 90 مایل و نسبت توان به وزن 1، به 250 دقیقه با نسبت 4 کاهش می یابد. (نمودارهای 1372 اداره کل کشش، تاثیر تعداد واگن بر زمان سیر، تین 266276).

- این پدیده در مورد برقی کردن راه آهن نیز کاملا معتبر است، نسبت توان به وزن یک دستگاه لوکوموتیو ER24 زیمنس با توان موتور 2400 کیلو وات و توان مفید روی چرخ 1600 کیلووات (با احتساب کمتر از 400 کیلووات مورد نیاز برق واگن ها و بدون کاهش قدرت دما و ارتفاع) برای حمل 11 دستگاه واگن 55 تنی و لوکوموتیو 90 تنی که به 700 تن بالغ می گردد، 2.3 کیلووات بر تن (3.1 اسب بخار بر تن) می شود و با دو دستگاه لوکوموتیو توان مفید روی چرخ لوکوموتیوها 3520 کیلو وات (با احتساب 400 کیلووات توان مورد نیاز برق واگن ها ... و بدون کاهش قدرت)، 4.5 کیلو وات بر تن (6 اسب بخار بر تن) می شود. توان به وزن یک لوکوموتیو برقی زیمنس با توان روی چرخ 6.4 مگاوات، 9.1 کیلووات بر تن (بیش از 12 اسب بخار بر تن و 4 دیزل فوق) می شود.

- نتیجه این تفاوت با شبیه سازی محاسبه و در جدول زیمنس برای مقایسه دو لوکوموتیو دیزلی با یک لوکوموتیو برقی بدین صورت ارائه شده است: زمان سیر قطار سرعت 160 (11 واگنه تهران- مشهد) با یک لوکوموتیو برقی 6:31 و با دو لوکوموتیو دیزل 6:54

اما در عمل به دلیل قابلیت اعتماد پایین لوکوموتیوهای دیزلی، زمان سیر با دو لوکوموتیو 8 ساعت و یک سیر روزانه برآورد گردید.

• درحالی که با یک لوکوموتیو برقی می توان برنامه رفت و برگشت روزانه را عملی نمود که مفهوم آن نه تنها کاهش 50 درصد  تا 75 درصد تعداد لوکوموتیو برقی گرم در مقایسه با لوکوموتیو دیزل است بلکه تعداد واگن های مسافری نیز از 50 تا 75 درصد کاهش می یابد. در نتیجه برای جابجایی 20 میلیون مسافر در مسیر مشهد، هزینه خط برقی با لوکوموتیو و واگن ها بسیار کمتر از لوکوموتیو دیزلی خواهد شد.
• تناژ متوسط قطارهای باری در آمریکا بر اساس کتاب RailRoad Facts 2008 در سال 1995 برابر 2600 تن بوده و درسال 2005 به 2825 تن رسید (سالانه بیش از 22 تن افزایش) و بر اساس AAR در سال 2014 به 3271 تن افزایش یافت (سالانه بیش از 49 تن افزایش) که ظاهرا افزایش بارمحوری سالانه واگنها زمینه این ‎رشد بوده است (تناژ متوسط قطارهای ما حدود 940 تن).

• شرکت EMD در کتابچه آموزشی خود با نام Locomotive Application Guide برای کاربرد لوکوموتیوهای سال 1990 به بعد، جدولی در صفحه 40 ارائه نموده که با شبیه سازی کشش دو نوع لوکوموتیو SD40-2 (177 تن متریک، 37 تن کشش مداوم و 21 درصد چسبندگی) و SD70AC (188 تن متریک، 70 تن کشش مداوم و 33 درصد چسبندگی) در 8 سناریو با تغییر تعداد لوکوموتیو و بین 112 تا 116 واگن 120 تنی، نتایج شبیه سازی را در زمان سیر، سرعت در فراز و مصرف ویژه سوخت ... مقایسه نموده است.
• در دو سناریو 3 و 6 با فرض 114 واگن با پنج لوکوموتیو SD40 و سه لوکوموتیو SD70، زمان سیر، از  47 به 48.7 ساعت افزایش یافته (102 دقیقه و کمتر از 4 درصد ) درحالی که سرعت متوسط فراز 17 درصد و مصرف سوخت 20 درصد کاهش یافته است (تین 236004).
• در واقع با وجود افزایش توان لوکوموتیو SD70AC به 4000 اسب (33 درصد )، جمع توان قطار 13680 تنی (با لوکوموتیوها 14565 و 14244 تن) از 15000 به 12000 اسب کاهش یافته و نسبت توان به وزن از 1.03 به 0.84 تقلیل یافته است (18 درصد کاهش).
• کاهش توان به وزن قطارها افزایش زمان عبور بلاک بحرانی را درپی دارد و ظاهرا ظرفیت خطوط راه آهن ها را کاهش می دهد ولی در آمریکا با وزن وطول زیاد قطارها جبران می گردد درحالی که وزن پایین قطارهای باری و درصد قطارهای مسافری درایران، افزایش توان به وزن را ضروری می نماید که می توان با افزایش تعداد لوکوموتیو دیزل قطارهای باری (لرستان، تین 290238) یا برقی کردن به آن دست یافت. در ابتدای دهه هفتاد که کشش لوکوموتیوها از 50 تا 180 درصد افزایش یافت (تین 158010)، مشکل ظرفیت خطوط در منطقه جنوب شرق و هرمزگان با وجود تک خطه بودن غالب نبود و رویکرد اصلی افزایش کشش و کاهش توان به وزن قطارها بود.