Ett vanligt Rc-lok har en effekt på 3 600 kW. Med en spänning i kontaktledningen på 15 kV ger det en ström på 240 ampere. Full gas i 3 minuter ger alltså en förbrukning på 3 600 * (3 / 60) = 180 kWh.
Strömförbrukningen till motorerna beror till största del på hur fort man vill köra. Att accelerera till en högre fart tar längre tid och förbrukningen under denna tid är hög. Luftmotståndet ökar med farten vilket innebär att strömförbrukningen för att hålla konstant fart också är högre i högre farter.
Det är dock inte bara motorerna som drar ström utan även kylfläktar, kompressorer, pumpar, belysning och klimatanläggning. Faktorn för deras strömförbrukning är tid. Ju längre tid de måste vara igång desto mer ström drar de.
Låt oss göra en jämförelse av strömförbrukningen för en sträcka på 50 km och titta på hur det skiljer sig åt i olika hastigheter.
50 km/h
- Acceleration: 32 sekunder, 220 meter, 7 kWh
- Inbromsning: 22 sekunder, 150 meter, -5 kWh
- Konstant fart: 3 573 sekunder, 49 630 meter, 62 kWh
Restid: 60 minuter, 27 sekunder.
Elförbrukning motorer: 64 kWh
Elförbrukning övrigt: 50 kWh
Total elförbrukning: 114 kWh
100 km/h
- Acceleration: 64 sekunder, 900 meter, 28 kWh
- Inbromsning: 44 sekunder, 600 meter, -22 kWh
- Konstant fart: 1 746 sekunder, 48 500 meter, 117 kWh
Restid: 30 minuter, 54 sekunder.
Elförbrukning motorer: 123 kWh
Elförbrukning övrigt: 26 kWh
Total elförbrukning: 149 kWh
150 km/h
- Acceleration: 105 sekunder, 2 420 meter, 66 kWh
- Inbromsning: 74 sekunder, 1 675 meter, -47 kWh
- Konstant fart: 1 102 sekunder, 45 905 meter, 199 kWh
Restid: 21 minuter, 21 sekunder.
Elförbrukning motorer: 218 kWh
Elförbrukning övrigt: 18 kWh
Total förbrukning: 236 kWh
200 km/h
- Acceleration: 176 sekunder, 6 120 meter, 132 kWh
- Inbromsning: 115 sekunder, 3 700 meter, -78 kWh
- Konstant fart: 723 sekunder, 40 180 meter, 283 kWh
Restid: 16 minuter, 54 sekunder.
Elförbrukning motorer: 337 kWh
Elförbrukning övrigt: 14 kWh
Total förbrukning: 351 kWh
Hej!
Mycket intressant tråd. Jag funderar lite på om det finns siffror från ”fältstudier”. Jag tänker att tåget ju kanske inte har konstant fart mellan stationerna. Kurvor och backar påverkar väl behovet av inbromsning och acceleration. I förekommande fall kanske man måste stanna helt för signaler och tågmöten. Det är väl också så att acceleration mellan säg 160-200 kräver mycket mer energi än mellan 100-140?
Vore intressant att se den verkliga förbrukningen från verkliga förhållanden 🙂
Tacksam för svar
/David
Ja, på sidan 23 i den här rapporten hittar du medelvärden vid körning med dubbeldäckaren X40 i vanlig trafik:
https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:669324/FULLTEXT01.pdf
Det var testkörningar i samband med att man utvärderade vår app som förarstöd. Efter testkörningarna 2012 så har SJ fortsatt att använda vår app till förarna. Det vår app gör är att utifrån återstående avstånd och tid till nästa uppehåll samt nuvarande hastighet säga vilken hastighet man ska hålla för att komma fram precis i tid. Den talar också om när det är dags att bromsa för att man ska kunna stanna med enbart elbroms (genererar ström). Det enklaste sättet att hålla nere elförbrukningen är att ha en lägre toppfart, eftersom det precis som du skriver kräver mycket mer energi ju högre fart man ska upp i, på grund av det höga luftmotståndet vid marknivå.
Tack Tomas! Bra nu får jag ihop det. Jag är intresserad av en motorvagn som ensam kör med farten 250 km/h. Vad kan den tänkas ha för luftmotstånd?
Jätte fin information.
1. Kan du ge samma data för 250 km/h respektive 320 km/h?
2. RC-loket som du använt i ditt exempel kör det ensamt eller har det vagnar bakom – i så fall hur många och vad är tågets vikt.
3 Hur mycket av effekten går vid de olika hastigheterna åt för att överkomma tågets
a) rullmotstånd
b) luftmotstånd
1. Nja, tåget jag räknat på klarar inte att köra så fort. Effekten räcker inte. Men om vi skulle dubbla effekten trots att vikten är densamma så kan vi nå 250 km/h. I så fall får vi 139 sekunder för accelerationen, 6 070 meter, 205 kWh. Inbromsning 109 sekunder, 3 920 meter, -113 kWh. Konstant fart: 576 sekunder, 40 010 meter, 546 kWh. Total restid: 13 minuter, 44 sekunder. Elförbrukning motorer: 638 kWh, elförbrukning övrigt: 11 kWh. Total förbrukning: 649 kWh.
För att nå 320 km/h behöver vi ännu högre effekt. Vi tredubblar den. Acceleration 175 sekunder, 9 440 meter, 389 kWh. Inbromsning 118 sekunder, 5 250 meter, -175 kWh. Konstant fart: 397 sekunder, 35 310 meter, 771 kWh. Total restid: 11 minuter, 30 sekunder. Elförbrukning motorer: 985 kWh, elförbrukning övrigt: 10 kWh. Total förbrukning: 995 kWh.
2. Det jag räknade på var en trevagnars X40. Väger 216 ton.
3. I 320 km/h är det 3% av dragkraften för rullmotstånd och 64% av dragkraften för luftmotstånd. I 250 km/h är det 3% för rullmotstånd och 46% för luftmotstånd. I 200 km/h är det 5% för rullmotstånd och 47% för luftmotstånd. I 150 km/h är det 4% respektive 20%. I 100 km/h är det 3% respektive 7%. I 50 km/h är det 3% respektive 2%. Observera att vid 250 km/h har vi dubbelt så stor effekt och vid 320 km/h tredubbel. Den vanliga effekten bottnar vid 240 km/h, dvs då behövs all dragkraft för att övervinna luftmoståndet och man kan inte accelerera. Vid provkörningar har vi kört strax över 230 km/h. Det går väldigt segt att accelerera i de farterna och minsta uppförsbacke så tappar man ju fart.
Tack Tomas för fina svar. Att RC-lok med x40 inte kan köra hur fort som helst förstår jag. Spännande att ni kört i strax över 230 km/h.
1. Dina svar på fråga 3 har jag kanske inte förstått, eller. Min tolkning: vi kör 320 km/h konstant fart. Den tillgängliga dragkraften 3600 kW x 3 = 10 800 kW. Av denna förbrukas 3 % för att överkomma rullmotståndet (= 324 kW) och 64% av dragkraften (= 6 912 kW) för att överkomma luftmotståndet. Resterande 3 564 kW behövs inte för att hålla konstant fart vid de teoretiska 320 km/h. Något fast marginellt går ju åt till interna elförbrukare i tåget.
2. På annat ställe resonerar du kring energiåtgång för dubbelt så långt X2000 tåg. Bra info! Vid dubbelt tåg anger du att det vid konstant fart åtgår 1,4 kWh/km mer för den dubbla vikten –
a) tolkar jag som priset för ökat rullmotstånd?
för samma dubbla tåg åtgår vid konstant 200 km/h fart 4,9 kWh/km mer för ökat luftmotstånd.
b) Men det är ju samma front och tågslut. Så min fråga blir då är siffran ett mått på luftmotståndet betingat av att tåget är längre alltså en slip-drag luftmotståndsförlust.
c) Hur få man fram ett sådant värde?
1. Ja, fast i kN. Motorna kan ge 101 kN dragkraft. 3kN behövs för att övervinna rullmotståndet, 65 kN för luftmotståndet. För att hålla konstant fart måste man alltså begära 3+65 kN dragkraft av motorerna. Mindre dragkraft så minskar farten. Mer dragkraft så ökar farten.
2. Ja, rullmotståndet är proportionerligt mot vikten. Luftmotståndet påverkas också av vagnarna. Jämför ett traditionellt loktåg med exempelvis X 2000 så ser du att det inte bara är fronten som är bättre anpassad för lägre luftmotstånd utan man ser stor skillnad mellan vagnarna och nedtill. Störst luftmotstånd brukar man få av olastade timmervagnar. Det sägs att ett olastat timmertåg förbrukar mer el/diesel än ett lastat men jag har inte mätt själv. Jag vet inte om man bara räknat fram luftmotståndet teoretiskt eller mätt. För beräkningen har jag bara använt schablonvärden för ett generellt ”väl utformat aerodynamiskt tåg”.
Hej Tomas,
Nu blir jag lite förvillad. Du har tidigare angivit effekten 3600 kW, eller? och sedan räknat med dubbla effekten för X40 som ska gå 250 km/h dvs 2×3600=7200 kW och sedan tredubbla för X40 som ska gå med 320 km/h dvs 3×3600= 10 800 kW. Nu anger du plötsligt dragkraft och anger 101 kN för X40 som ska gå 320 km/h. Jag får inte ihop detta. Hur blev 10 800 kW lika med dragkraften 101 kN? Hjälp mig förstå.
MVH
Johan
Ett Rc-lok har effekten 3 600 kW. X40 med tre vagnar har 3 000 kW. Dragkraften bestäms av effekt, utväxling och hastighet.