چرا کشش مداوم لوکوموتیو برقی از لوکوموتیو دیزلی کمتر است؟

 عباس قربانعلی بیک: 

یکی از همکاران خوب راه آهنی، نکاتی پیرامون یادداشت اخیر (با موضوع کدام لوکوموتیو کشش مداوم بیشتری دارد، 3 یا 4 هزار اسب مورخ 24 مهر، تین 283201) بیان نمودند که با وجود توضیح مختصر، نیاز به پاسخ مشروح داشت. در این نظرات به عوامل دیگر موثر بر کشش مداوم مانند سیستم انتقال قدرت، نوع ترکشن موتور AC یا DC، نسبت دنده ترکشن موتور، بار محوری و توزیع وزن، ضریب چسبندگی، جنس چرخ، پروفیل چرخ، نوع اتصالات ریل، شرایط آب و هوایی، سرعت حرکت، وزن مرده لوکوموتیو، نگهداری وتعمیرات و آموزش نیروی انسانی، سیستمهای کنترل هوشمند، سیستم های مدیریت مصرف سوخت اشاره شد.

هرچند در پاسخ، این توضیح به اختصار بیان شد که یادداشت فوق با فرض ثابت بودن نوع لوکوموتیو و وزن و ابعاد آن، ترکشن موتور، بوژی، نسبت دنده، قطر چرخ، سیستم چسبندگی و ... نوشته شده ولی وعده شرح آن در یادداشت جداگانه هم داده شد.

در جدول مقایسه ای خلاصه بر اساس صفحات 2 و 3 کتابچه بهره برداری لوکوموتیوهای GE سری Dash 8 از دو نوع 4 و 6 محوره با توان کششی 2300 تا 3900 اسب بخار، تاثیر توان موتور بر کشش مداوم لوکوموتیو در هر دو نوع 4 و 6 محوره که بر خلاف انتظار در همه موارد کاهش توان موتور سبب افزایش کشش شده قابل توجه است (با سیستم چسبندگی یکسان و نیز ترکشن موتور، نسبت دنده، قطر چرخ، نوع بوژی، بارمحوری و حتی دو نوع ژنراتور یکسان برای 4 و 6 محوره ...، تین 258989).

توان لوکوموتیوهای چهار محوره 2300، 3150 و 3900 اسب (به ترتیب با کشش مداوم 72، 70 و 68 هزار پاوند در سرعت های 9، 14 و 18 مایل برساعت و وزن حدود 270 هزارپاوند) و لوکوموتیوهای 6 محوره 3150 و 3900 اسب (به ترتیب با کشش مداوم 108 و 107 هزارپاوند در سرعت های 8 و 11 مایل برساعت و وزن حدود 355 هزار پاوند) همگی مجهز به ترکشن 752.   

اما توجیه این رفتار چیست؟ اگر به نمودار ولتاژ- جریان لوکوموتیو جنرال الکتریک مدل U30C در حالت پاورمچ (انطباق قدرت، تین 281521) توجه نماییم، توان تولیدی موتور دیزل در ورودی ژنراتور بصورت آمپر ثابت برای حفظ کشش ترکشن موتور بتدریج کاهش می یابد و با توان موتور 3000، 2500، 1930 و 1440 اسب بخار در حالت پاورمچ ولتاژ به ترتیب از 520 ولت به 430، 320 و نهایتا 250 ولت رسیده و سپس با یک شیب ثابت به 5000 آمپر و 150 ولت (توان حدود 1000 اسب، P=V*I) می رسد تا خود را با کشش و سرعت لوکوموتیوهای C30-7 منطبق نماید که این امر مشخصا نشان می دهد در حالت توان پایین تر با وجود حفظ کشش ترکشن موتور، کمتر گرم می شود و می توان آمپر را افزایش هم داد که به دلیل ارتباط مستقیم گشتاور ترکشن موتور با آمپر، که در نمودارهای دیگر GE و GM این نتیجه بدست می آید که کشش مداوم با توان ورودی نسبت معکوس دارد.

اگر توان و کشش لوکوموتیوهای برقی و دیزلی یک سازنده را هم مقایسه نماییم همین نتیجه حاصل می گردد (با فرض بوژی، ترکشن موتور، بارمحوری، قطر چرخ، نسبت دنده، سیستم چسبندگی و ... یکسان) که در اینجا برای سهولت لوکوموتیو برقی  E60  شرکت GE با توان حدود 6000 اسب بخار با لوکوموتیو دیزلیC36-7  با توان حدود 3600 اسب بخار مقایسه می گردد:

کشش مداوم لوکوموتیو 6000 اسب برقی (با سرعت 116 کیلومتر بر ساعت) برابر 365 کیلونیوتن با ترکشن موتور 752. 

کشش مداوم لوکوموتیو 3600 اسب دیزلی (با سرعت 116 کیلومتر بر ساعت) برابر 407 کیلونیوتن با ترکشن موتور 752.

( توجه: کشش مداوم لوکوموتیو 3000 اسب C30-7 ایران (با سرعت 110) برابر 340 کیلونیوتن با ترکشن موتور 752 جدید).

سرعت مداوم لوکوموتیو برقی حدود 60 کیلومتر بر ساعت و سرعت لوکوموتیو دیزلی حدود 20 کیلومتر بر ساعت خواهد بود.

قابل توجه اینکه به دلیل افزایش تساعدی مقاومت قطار(1.36 و 2.15 کیلوگرم بر تن و لذا در فراز 10 درهزار 7 درصد تفاوت بار قابل حمل)، در سرعت 20، بار قابل حمل لوکوموتیو دیزلی 7‌ درصد از بار قابل حمل لوکوموتیو برقی در سرعت های مورد اشاره بیشتر خواهد بود و با احتساب تفاوت 11 درصد در کشش مداوم، لوکوموتیو برقی جمعا حدود 18 درصد بار کمتری در فراز 1 درصد می تواند حمل نماید.

توجه به این نکته لازم است که محاسبات فوق بدون احتساب کاهش ضریب چسبندگی دراثر افزایش سرعت بوده و بعلاوه اینجا صرفا موضوع کشش مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر بالای توان لوکوموتیو بر افزایش ظرفیت خط منظور نشده است (تین 279049).