Hur ökar elförbrukningen med fler vagnar?

Besvarat av: Thomas

Om vi förutsätter plan mark och rakt spår så består elförbrukningen av tre delar:

  • Acceleration upp till marschfart.
  • Bibehållande av marschfart (balansera luftmotståndet)
  • Klimatanläggning m m.

Acceleration

Accelerationen, enligt Newtons lag: kraft delat med massa, påverkas direkt av vikten på vagnarna och kommer att leda till en lägre acceleration om vi inte ökar motoreffekten. Lägre acceleration betyder längre tid i fullgas för att nå marschfarten vilket innebär högre elförbrukning.

Om vi ökar motoreffekten, antingen med ett extra lok eller genom hopkoppling av flera motorvagnsenheter, kan vi bibehålla accelerationstiden eftersom vi ökar kraften – men ökad kraft ger också högre elförbrukning.

Konstant fart

I konstant fart har vagnarnas vikt störst betydelse i backar, men fler vagnar ger faktiskt också ett luftmotståndstillskott samt högre rullmotstånd.

Klimatanläggning

I synnerhet vintertid går det åt en hel del ström för att hålla vagnarna varma och fler vagnar betyder mer ström. Men här är ju förbrukningen direkt proportionell mot antalet vagnar.

Räkneexempel

Vi jämför ett enkelt X 2000-tåg i 200 km/h med ett dubbelt. Först det enkla tågsättet med sju vagnar:

  • Acceleration: 278 kWh
  • Konstant fart: 9,1 kWh/km

Och med två hopkopplade tågsätt:

  • Acceleration: +122 kWh för vikt, +32 kWh för luftmotstånd.
  • Konstant fart: +1,4 kWh/km för vikt, +4,9 kWh/km för luftmotstånd.

Ökningen är alltså 55% för acceleration och 69% för konstant fart, medan antalet vagnar har ökat med 100%.

Sammanfattning

Generellt borde inte elförbrukningen öka lika mycket som den proportionella viktökningen eftersom ökningen i luftmotstånd är mindre. Det går därför åt mer ström att köra de två tågsätten separat än tillsammans.

Se jämförelsen nedan. Motorerna behöver dubbelt så mycket ström när man kör två tågsätt tillsammans, så den blå stapeln är dubbelt så hög. Denna del av elförbrukningen är precis densamma oavsett om man kör hopkopplat eller separat. Men luftmotståndet skiljer! Luftmotståndet ökar när man kopplar till fler vagnar, men det ökar inte lika mycket och därför utgör luftmotståndet en allt mindre del av den totala elförbrukningen ju fler vagnar man kopplar till.

  1. Johan Nordlander skriver:

    Hej Tomas,
    1. Vid konstant fart 200 km/h, enkelt X2000 tåg med sju vagnar
    a) Vid dubbelt tåg + 1,4 kW/km för vikt (för rullmotstånd, dubbel vikt) => enkelt tåg luftmotstånd = 9,1 – 1,4 = 7,7 kW/km. OK?
    b) Luftmotstånd dubbelt tåg = 7,7 + 4,9 = 12,6 kW/km. OK?

    2. Tänk farten 250 km/h. En motorvagn, 25 ton, 25 meter lång, väl utformad aerodynamiskt. Vad blir behovet av
    i) effekt för rullmotstånd
    ii) effekt för luftmotstånd

    3. Du har på annan plats skrivit om X40, tre vagnars tåg, 219 ton, 81 meter långt, 250 km/h, tillgänglig effekt 6000 kW och vid konstant fart angivit för luftmotstånd 46 % av dragkraften.
    Hur kan jag räkna om luftmotståndet till min motorvagn, 25 ton, 25 m?

    4. Kan du tipsa om bra litteratur/länkar där jag kan lära mig mer inom området?

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.