Het nieuwe treinrijden (zuinig rijden NS)

[Marko]

Laatst zag ik in de trein een promotiefilmpje van de NS, waarin werd gemeld dat de machinisten proberen energie-zuinig te rijden. Dat betekent: snel optrekken en lang uitrollen.

Het was me bekend dat dit het devies is voor auto's, en de reden is bij auto's relatief simpel: snel optrekken omdat bij optrekken een rijker mengsel wordt geïnjecteerd, en snel optrekken betekent dat dit gedurende kortere tijd gebeurt. Daarnaast geldt (bij benzinemotoren) dat een dieper ingetrapt gaspedaal minder aanzuigverliezen geeft en daardoor een hoger rendemen.

Lang uitrollen, omdat bij gas los helemaal niets wordt geïnjecteerd en er dus op dat stuk ook geen brandstof wordt verbruikt.

Van het "lang uitrollen"-gedeelte kan ik me bij treinen ook nog wel wat voorstellen. Ik zie echter niet waarom het bij het bij treinen gunstiger zou zijn om snel op te trekken.

Iemand die daar een plausibele verklaring voor heeft?

[klazon]

Een verklaring zou kunnen zijn dat je dan meer uitrollengte hebt. Een trein die eenmaal op (top)snelheid is blijft na uitschakelen van de tractie nog kilometers doorrollen. Mits het een vlak traject betreft natuurlijk.

[Michel Uphoff]

Ik zoek het meer in het afremmen (aannemende dat dit puur energieverlies oplevert, er geen terugwinning is).

Snel naar de hoogste snelheid optrekken betekent ook langer uitrollen met steeds lagere snelheid, en minder energieverlies door remmen op het einde (ideaal hoeft er helemaal niet geremd te worden).

De gemiddelde snelheid kan dan hetzelfde blijven als bij langzaam optrekken en met hogere snelheid bij het eindstation aankomen (waarbij meer energieverlies door remmen optreedt), want de reisduur moet natuurlijk wel dezelfde blijven.

[Benm]

Het was me bekend dat dit het devies is voor auto's, en de reden is bij auto's relatief simpel: snel optrekken omdat bij optrekken een rijker mengsel wordt geïnjecteerd, en snel optrekken betekent dat dit gedurende kortere tijd gebeurt. Daarnaast geldt (bij benzinemotoren) dat een dieper ingetrapt gaspedaal minder aanzuigverliezen geeft en daardoor een hoger rendemen.

Lang uitrollen, omdat bij gas los helemaal niets wordt geïnjecteerd en er dus op dat stuk ook geen brandstof wordt verbruikt.

Bij auto's is dat ook maar zeer betrekkelijk: Als je het gas loslaat is het niet altijd zo dat er geen brandstof meer wordt gebruikt (het ding draait tenslotte ook stationair). Bij een hoog toerental is dat wel het geval (100 km/h in de 3e versnelling), maar dat remt dan brandstofloos af tot (afh van de auto) een kilometer of 50 en dan begint het weer te injecteren. Ik heb zo'n 'huidig verbruik' metertje dat pakweg 1x per seconde het actuele verbruik laat zien, dat maakt het meteen duidelijk.

Wat die treinen betreft: waarom trekken die nu al niet maximaal hard op, zodat de rit zo kort mogelijk duurt? De snelste manier van A naar B is zo hard mogelijk optrekken EN zo hard mogelijk remmen.

[klazon]

Zo hard mogelijk remmen is geen optie. Daarmee vernietig je onnodig energie.

Zo snel mogelijk optrekken deden ze eigenlijk allang. De oudere treinstellen werkten met voorschakelweerstanden die tijdens het op snelheid komen stapsgewijs werden uitgeschakeld. Die weerstanden stonden ook energie te vernietigen, dus was het zaak zo snel mogelijk op te trekken om zo vroeg mogelijk alle weerstanden uit te hebben.

Bovendien konden de weerstanden smelten als het uitschakelen te langzaam ging, dus nog een reden om snel door te schakelen.

[Marko]

Bij auto's is dat ook maar zeer betrekkelijk: Als je het gas loslaat is het niet altijd zo dat er geen brandstof meer wordt gebruikt (het ding draait tenslotte ook stationair). Bij een hoog toerental is dat wel het geval (100 km/h in de 3e versnelling), maar dat remt dan brandstofloos af tot (afh van de auto) een kilometer of 50 en dan begint het weer te injecteren. Ik heb zo'n 'huidig verbruik' metertje dat pakweg 1x per seconde het actuele verbruik laat zien, dat maakt het meteen duidelijk.

Omdat het niet over auto's maar over treinen ging hield ik het kort door de bocht. Zolang de motor wordt aangedreven door de krukas (afremmen op de motor) wordt geen brandstof geïnjecteerd. Moderne management-systemen willen nog wel eens iets eerder beginnen met injecteren, teneinde de overgang bij het afremmen zo soepel mogelijk te laten verlopen.

Wat die treinen betreft: waarom trekken die nu al niet maximaal hard op, zodat de rit zo kort mogelijk duurt? De snelste manier van A naar B is zo hard mogelijk optrekken EN zo hard mogelijk remmen.

Maar het filmpje van de NS ging over energiezuinig, niet over zo snel mogelijk.

De verklaring van Klazon en Michel klinkt wel plausibel. Bij gelijke reistijd zal de trein die het eerst op snelheid is ook het eerst kunnen stoppen met "gas geven"

Wordt er bij afremmen overigens ook energie teruggeleverd aan het net of anderszins opgeslagen?

[klazon]

Moderne treinen hebben inderdaad de mogelijkheid om remenergie terug te leveren. Maar dat werkt alleen als die energie ergens anders wordt afgenomen.

[kwasie]

Energie terug winnen tijdens het vertragen, kan alleen als er actief geremd moet worden.

De wrijving blijft, die moet je overwinnen. Bij compleet uitrollen valt er dus niets terug te halen.

Wanneer een trein snel optrekt, kan hij daarna een lagere snelheid aanhouden. Misschien zit het daarin.

Wanneer je traag naar 130 km/u gaat, zul je die topsnelheid moeten aanhouden.

In tegenstelling tot snel naar 120/125 km/u gaan.

Mits de treinen de zelfde reistijd hebben.

[klazon]

Energie terug winnen tijdens het vertragen, kan alleen als er actief geremd moet worden.

Uiteraard, maar remmen door energie aan de bovenleiding terug te leveren is altijd beter dan mechanisch remmen.

Overigens moet er ook bij het zuinig rijden in de laatste fase altijd geremd worden, want het is ondoenlijk om het zo uit te mikken dat een trein al rollend precies langs het perron tot stilstand komt.

[Benm]

Naja, laten we over dat laatste beetje niet inzitten. Als je puur naar kinetische energie kijkt dan heb je bij regeneratief remmen tot 10% van de topsnelheid al 99% van de energie herwonnen. Die laatste procent om net niet voor of voorbij een perron te stoppen is een noodzakelijk kwaad, maar is niet erg kostbaar.

Bij die voorschakelweerstanden heb ik mn twijfels. Wellicht was dat voorheen het geval, maar bij huidige treinen lijkt het geluid toch duidelijk op een schakelend systeem (pwm).

[rwwh]

Regeneratief remmen van treinen wordt sterk beperkt door de maximale stroomsterkte die de bovenleiding aankan (ik geloof 4kA). Ik las gisteren een artikeltje in Technisch Weekblad over een verkenning om de spanning van 1500 V op 3000 V gelijkspanning over te zetten op den duur. Door kleinere verliezen en beter regeneratief remmen zou zo'n verandering (waarvan de invoering 10 jaar duurt) 20% energie besparen en zichzelf in 10 jaar terugverdienen.

Inderdaad zijn voorschakelweerstanden verleden tijd. De motoren worden met geschakelde voedingen aangestuurd, die in de "doedelzak" ook tot de hilarische geluiden aanleiding geven (Zie ook https://nl.wikipedia.org/wiki/Dubbeldek ... l#Techniek)

[king nero]

Volgens mij is de beperkende factor de overdracht pantograaf-bovenleiding, in de grootte-orde < 1kA.

Dan moet er ook op dezelfde sectie van de bovenleiding, een andere trein zitten die die stroom op dat moment kan benutten, want van opslaan is er geens prake.

in België is de spanning op de bovenleiding 3kV DC, als ik me niet vergis (en de hoge snelheidslijn 15 kV ?)

[klazon]

De hogesnelheidslijnen werken op 25kV, 50Hz.

In Duitsland, Zwitserland en Oostenrijk is het 15kV, 16,666Hz.

[Benm]

Die 25 kV systemen zijn natuurlijk het meest aantrekkelijk voor regeneratief remmen en dergelijke, zeker als ze op 50 hz draaien en daarmee middels transformatoren overal aan het 'normale' electriciteitsnet te koppelen zijn.

Qua maximale stromen door pantografen en dergelijke kun je in ieder geval stellen dat een trein net zo hard regeneratief kan remmen als hij kan optrekken. Het zijn dezelfde verbindingen die stroom voeren, alleen trekt het bij optrekken de frequentie naar beneden, en duwt deze bij remmen omhoog.

Bij een 25kv/50hz systeem kan de teruggeleverde energie op het hele net gebruikt worden, een remmende trein kan dan ook energie bijdragen aan een nabijgelegen stad.

Overigens is het wel de vraag hoe goed het netwerk dat kan verdragen. Stel dat de stroom in de orde van 1 kA is, dan krijg je lasten/leveranciers van 25 megawatt op het netwerk die plots in en uitschakelen. Uiteraard is dat een maximum, voor zover ik weet gebruiken treinen als TGV's ongeveer 10 MW, en zouden dat dus ook terugleveren als ze regeneratief remmen.

[rwwh]

Om de nadelen van de 1500 V nog eens te laten zien kun je ook kijken naar het huidige normale gebruik. Het systeem is zo opgezet dat er een tolerantie is van +10% en -5%. In de praktijk zit de onbelaste spanning al een hele tijd tegen de 1650 V. Zelfs daarmee kan er slechts een enkele 1600/1700/1800 series loc op een traject optrekken (4800kW) als de spanning boven het minimum moet blijven.

Natuurlijk is die 1kA geen harde limiet: de meeste treinen hebben meer dan 1 pantograaf.