◄ لوکوموتیو دوم در تونل، خلاصه مقاله 2008 ASME / مدیریت حرارتی لوکوموتیو در تونل های بدون تهویه

در مقاله (LOCOMOTIVE EXHAUST TEMPERATURES DURING HIGH ALTITUDE TUNNEL OPERATION IN DONNER PASS) که در همایش موتورهای احتراق داخلی ASME در سال 2008 ارائه شد به آزمایش عبور قطار باری سنگین با لوکوموتیوهای دیزلی از یک تونل اشاره می نماید: 

* این مقاله به بررسی دمای گازهای خروجی لوکوموتیوها در شرایط عملیاتی بسیار دشوار در ارتفاعات بالا و تونل های بدون تهویه می پردازد. مطالعه میدانی با همکاری آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده، راه آهن یونیون پاسیفیک و مؤسسه تحقیقاتی  (Southwest Research Institute) انجام شده است. هدف اصلی، گردآوری داده های حیاتی برای طراحی سامانه های کاهش کاتالیستی آلاینده ها برای استانداردهای آتی Tier 4 لوکوموتیوها است، زیرا دمای بالای اگزوز می تواند موجب تخریب حرارتی کاتالیست ها شود (هدف ما استفاده از نتایج آزمایش برای تبیین شرایط لوکوموتیو دیزل دوم در داخل تونل هایی مانند راه آهن لرستان ... است).

* دو لوکوموتیو مجهز به استاندارد Tier 2 از مدل های EMD SD70ACe و GE ES44DC در جایگاه سوم و چهارم یک قطار چهارلوکوموتیوی، به همراه دو لوکوموتیو Tier 0 در جلو و یک واحد کمکی در عقب، به کشیدن قطاری ۶۲ واگنی به وزن ۸۳۴۷ تن در مسیر غرب رو از اسپارکس، نوادا تا رزویل، کالیفرنیا پرداختند. این مسیر از گردنه دونر می گذرد و بیش از ۵۰ مایل صعود تا ارتفاع تقریبی ۲۱۰۰ متری نزدیک کالیفرنیا دارد. ثبت داده ها در ۲۹ اوت (مرداد) ۲۰۰۷ و در گرمترین شرایط ممکن انجام شد.

نوع موتورها: لوکوموتیوهای جلویی (UP5559 و UP5571) از موتور ۷FDL با حجم ۱۷۶ لیتر و توان ناخالص ۳۲۸۰ کیلووات برخوردار بودند، درحالی که لوکوموتیو مجهز به سنسورها (BNSF7736) GE  از موتور جدیدتر GEVO با حجم ۱۸۸ لیتر و توان ۳۳۶۰ کیلووات استفاده می کرد. لوکوموتیو (UP8353) EMD  نیز موتور ۱۶-۷۱۰ با حجم ۱۸۶ لیتر و توان کششی ۳۲۰۰ کیلووات داشت. باوجود اختلاف توان ناچیز، طراحی توربوشارژر، سیستم خنک کاری و استراتژی مدیریت موتور کاملاً متفاوت است.

* ابزارهای اندازه گیری شامل واحدهای ثبت داده SPOT با حسگرهای دما، حسگرهای اکسیژن از نوع زیرکونیا، و نیز دوربین حرارتی فروسرخ برای اندازه گیری غیرتماسی بودند. داده های مدیریت موتور نیز از سامانه الکترونیکی لوکوموتیوها دریافت گردید. 

* بیشترین دمای محیط، خنک کننده (آب) و گازهای خروجی در تونل شماره ۴۱ یونیون پاسیفیک که یک تونل بدون تهویه به طول حدود دو مایل است رخ داد. دمای هوای ورودی به رادیاتور برای دو لوکوموتیو عقبی در نزدیکی خروجی تونل به ۹۵ تا ۱۱۰ درجه سانتیگراد رسید. دمای هوای مکش توربوشارژر نیز بین ۹۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی گراد ثبت شد. حداکثر دمای خروجی پس از توربین برای لوکوموتیو GE معادل ۵۶۰ درجه سانتی گراد و برای EMD معادل ۴۳۰ درجه سانتی گراد بود. 

* شایان ذکر اینکه در هر دو مورد، سامانه مدیریت موتور به منظور جلوگیری از افزایش بیش از حد دمای روغن و خنک کننده، به طور خودکار توان موتور را کاهش داد (تا کمتر از ۵0% توان نامی)، به طوری که دمای اگزوز از آستانه های تعیین شده فراتر نرفت. با وجود درخواست توان کامل (دنده ۸) از سوی راننده، کاهش توان موتور توسط سیستم مدیریت موتور (EMS) در لوکوموتیوهای دوم و سوم باعث افت سرعت قطار از حدود ۳۴ کیلومتربرساعت در ورودی تونل به حدود ۱۰ کیلومتربرساعت در خروجی شد. 

* در دوران دفاع مقدس برای رفع مشکلات جابجایی بار ریلی از بندر امام خمینی و کاهش هزینه سنگین دموراژ کشتی ها، با استناد به تجربه قطارهای سنگین کانادا، طرح قطار سنگین دوکوهه آپرین از سوی شرکت مشاور پیشنهاد شد که به صورت خاص مسیر تک خطه 200 کیلومتری لرستان باتطویل برخی ایستگاه ها ... قابلیت عبور قطارهای 10 هزارتنی را می یافت (تین 275835).

* ... پس از طرح اشکالات جلساتی تشکیل و پس از اثبات محاسباتی و تحلیل گرم کردن لوکوموتیوهای پیرو که بر اساس آمار بالای خرابی توربوشارژر (تین 221605) تایید می شد، آزمایشی با قطار 4000 تنی برای این موضوع انجام شد (تین 162747).

گاباری محدود تونل ها و سیستم حفاظتی قدیمی موتور در اغلب لوکوموتیوهای این مسیر سبب اثرپذیری شدید آنها از دمای اگزوز، رادیاتور (به حدود 100 درجه) و کاهش اکسیژن در جایگاه دوم شده و با بالا رفتن دمای آب، غالبا موتور دیزل خاموش میگردد.

با ارتقای سیستم حفاظتی به نوع مرحله ای (تین 267358)، علاوه بر کاهش احتمال خاموشی، هزینه تعمیرات هم کاهش می یابد.