آموزه‌هایی از قطار خودکشش توربولاینر؛ همزاد توربوترن

همزمان با معرفی توربوترن در ایران در نیمه دهه 50 شمسی، قطارهای Turboliner در سال 1976 در آمریکا با مشخصات مشابه اجزای اصلی معرفی شدند، عملکرد این قطارها طی دوازده سال در انجمن مهندسین مکانیک آمریکا، ASME با موضوع The American Turboliner, A Progress Report  در 1989 مورد بررسی قرار گرفت:

در سال 1973، AMTRAK 7 قطار از سری قطارهای توربینی را خریداری نمود و این قطارها در سال 1976 در کریدور بوفالو- نیویورک قرار گرفتند. البته، خط در این کریدور از سرعت بالا و کیفیت مطلوبی برخوردار نیست ولی سرعت قطار به 177 کیلومتر بر ساعت و زمان سیر حدود 2 ساعت و 8 دقیقه از آلبانی به شهر نیویورک است. نرخ رشد مسافر برای مسافت 228 کیلومتر 5 برابر متوسط آمتراک بوده است (38 دلار قطار و 89 دلار هوایی، زمان 3.45 و 3.25).

یکی از دلایل امکان سرعت بالاتر این قطار، بار محوری کمتر (با ضریب ضربه کمتر) نسبت به لکوموتیو دیزلی و برقی است که با ضریب ضربه یکسان امکان سرعت 50 کیلومتر بالاتر را برای این قطار فراهم می نماید (در ایران 24 کیلومتر بالاتر).

قطارهایTurboliner  قطارهای پنج واگنه با یک کشنده در هر انتها و با ظرفیت جابجایی مسافر 263 نفر هستند.

هر واگن کشنده شامل یک توربین گازی 850 کیلو وات است از نوع Turbomeca TURMO IIIR  با سرعت دورانی5700 دور در دقیقه و همچنین شامل یک مولد برق، APU300 کیلووات، 480 ولت، 3 فاز است.

برای کار در تونل ها در داخل و خارج از شهر نیویورک، یک سیستم نیروی محرکه الکتریکی با قابلیت بهره برداری از ریل سوم در هر واگن کشنده تعبیه شده است. این سیستم به گونه ای طراحی شده است که بدون متوقف کردن قطار می تواند از نیروی محرکه توربین گازی به الکتریکی یا از الکتریکی به توربین گازی تغییر وضعیت دهد.

قطارهای Turboliner از زمان معرفی خود آماده بکاری 90 درصد و با جدیدترین ارزیابی 94 درصد را نشان داده اند. توربین کشش را می توان در حدود چهار ساعت برداشت و تعویض نمود و تغییر کامل توربین کشش، انتقال نیرو، یونیت توان کمکی (APU) می تواند در کمتر از یک هفته انجام شود. طی سالهای 1972 تا 1985 فاصله تعمیر اساسی  TBOمولد برق، APU، از 1000 به 4000 ساعت افزایش یافت و کاهش بنیادی در هزینه بر مایل توربین با افزایش TBO به دست آمده است.

در حالی که توربین TURMO XII در حال ارائه خدمات ریلی به عنوان بروزرسانی TURMO IIIR بود، توربین MAKILA 1A1 معرفی شد. این توربین از فناوری اثبات شده توربین های قبلی توربومکا استفاده شد و در عین حال ویژگی های جدید مانند ساخت ماژولار و بازرسی آسان داخلی را در خود جای داده است. توربین هلیکوپتر که به نمونه ریلی منتهی شد، در ماه اکتبر سال 1988 در راه آهن فرانسه مورد آزمایش قرار گرفت ( TBO10 هزار ساعت)

هزینه نگهداری این قطار برای توربین کششی تورمو3 برابر 55 سنت بر مایل، بوژی 3، گیربکس نیم و توربین آستازو 32 سنت بر مایل بوده است. نکته ای که در این مقاله به آن اشاره نشده کاهش قدرت شدید توربین در ارتفاع و دمای بالا است که به دلیل مسیر مورد اشاره خیلی شدید نبوده ولی در ایران این موضوع سبب 50 درصد کاهش قدرت توربین می گردید.

دمای 35 درجه تابستان و زمستان با دمای 29- درجه بسیار شدیدتر از شرایطی است که در فرانسه تجربه شده است.

مشکل اصلی توربین که در رابطه با دمای پایین بود، تشکیل موم در سوخت دیزل شماره 2 بود که منجر به محدودیت فیلتر سوخت و از بین رفتن نیرو شد. این امر با نصب هیترهای با ظرفیت بالاتر در سیستم تحویل سوخت اصلاح شد.

آموزه هایی در این تجربه وجود که می توان در بین آنها به ترکیب کشش توربینی با کشش الکتریکی اشاره نمود که قبل از در لکوموتیوهای دیزل- الکتریک آمریکا مکررا اجرا شده بود ولی در اینجا با وجود کشش توربوهیدرولیک اولین بار انجام شد، آموزه دیگر این تجربه در بهبود مستمر TBO توربین مولد برق است که از هزار به 4 هزار ساعت طی دوازده سال افزایش یافت و نکته دیگر تست این قطار با سرعت 270 و مناسب یافتن آن برای سرعت 240 کیلومتر بر ساعت میباشد

 

لینک مقاله در تین نیوز

سابقه و ضرورت افزایش سرعت قطارهای مسافری در ایران

در رانندگی شخصی با خودرو افزایش سرعت مترادف با افزایش مخاطرات سفر بوده و تجربیات و محاسبات علمی مبین رشد تصاعدی تصادفات با افزایش سرعت است.

اما در عرصه صنعت حمل و نقل این رابطه با اقدامات فناورانه در بسیاری از موارد معکوس شده از جمله در راه‌آهن سریع‌السیر ژاپن که طی 40 سال و حمل هفت میلیارد نفر، حتی یک مسافر کشته نشد.

حدود 45 سال از ورود اولین توربوترن به کشور می‌گذرد که برای سرعت 160 کیلومتر در ساعت وارد کشور شد و توانست زمان سیر تهران مشهد را به حدود نصف کاهش دهد (پس از چهار ماه اصلاحات خطی که ریل آن U33، تراوس چوبی، پابند سه پیچ و بدون جوشکاری طویل بود)، هر چند اغلب متصدیان اذعان دارند که این قطار می‌توانست به سرعت بالاتر از 160 کیلومتر هم برسد که خود اینجانب در اوایل دهه 70 رسیدن به سرعت 195 کیلومتر بر ساعت را در کابین توربوترن در مسیر تهران زنجان شاهد بودم. 

نسل اول عملیاتی توربوترن که بیش از 50 سال پیش توسط شرکت ANF ساخته و در راه آهن فرانسه و سپس ایران، آمریکا و مصر به‌کار گرفته شد با پنج واگن مرکب از 2 واگن کابین دار با دو توربین گازی کششی 820 کیلووات با گیربکس هیدرولیک و 2 توربین تولید برق 320 کیلووات و هردو از صنایع هوایی توربومکا ساخته شد و نمونه اولیه دو واگنه توانست به سرعت 252 کیلومتر بر ساعت در 1971 دست یابد. این قطارها در خطوط مختلف فرانسه قبل از برقی شدن به‌کار گرفته می‌شد و تا سال 2004 در سرویس بود.

در حال حاضر بعد از 45 سال سرعت ما 160 کیلومتر بر ساعت است یعنی سرعتی که مشاور کامپساکس در میانه دهه 50 شمسی برای ایران تعیین کرده بود که در آن هنگام سرعت بسیار خوبی بود ولی سرعت خطوط غیر سریع‌السیر از سال‌ها پیش به 230 رسیده است (که مجوز آن در سال 86 از دفتر فنی شرکت ساخت دریافت شد). 

نکته اساسی که وجود دارد و سال‌هاست در موردش صحبت می‌شود این باور است که حوزه مسافری اقتصادی نیست در حالی که بخش مسافری ریلی در حال حاضر خصوصی شده است و برای این‌که این رویکرد دوام داشته باشد و این بخش توسعه یابد لازمه‌اش این است که این بخش را اقتصادی کنیم. استفاده از تجربیات سایر راه آهن‌ها بویژه ژاپن که با خصوصی سازی شایسته و منطقی در دهه هشتاد میلادی توانست راه آهن زیان ده با عملکرد غالب مسافری را به سودده تبدیل کند، قابل توجه است.  

البته نباید از این غافل بود که بخش باری هم اقتصادی نیست و برای همین هم است که سال‌هاست توسعه آن‌چنانی در بخش باری هم صورت نگرفته و همین امر سبب قرار دادن مشوق‌های متعدد شده است. اما در بخش مسافری با محدودیت تغییر بهای بلیت، عدم برگشت سرمایه بیشتر خود را نشان می‌دهد. یکی از راه‌هایی که می‌توان تا حدودی بخش مسافری را اقتصادی کرد این است که بتوانیم ناوگان‌ با بهره‌وری بیشتری داشته باشیم. 

زمانی که در اوایل دهه هشتاد برای مسیر تهران-مشهد کارآیی لکوموتیو برقی بررسی می‌شد تجربه سیر سالانه 500 هزار کیلومتر برای اولین لکوموتیو برقی AC مسافری آلمان از نوع 103 با سرعت 200 مورد توجه واقع شد در حالی‌که لکوموتیوهای دیزلی ما با سرعت پایین‌تر می‌توانستند سالانه 250 هزار کیلومتر کار کنند که برای ما این مفهوم را داشت که یکی از مزایای برقی کردن مسیر این است که لکوموتیو برقی مسافری دو برابر دیزلی کار می‌کند ضمن این‌که توانایی بالایی دارد و می‌توانیم به جای دو لکوموتیو دیزلی از یک لکوموتیو برقی استفاده کنیم و علاوه بر این وابستگی لکوموتیو برقی در فناوری خارجی و واردات بسیار کمتر از دیزلی است. 

در واقع باید این‌گونه ببینیم که قطار مسافری به جای یک بار سیر در روز می‌تواند دو بار در روز سیر داشته باشد و درآمدش بالاتر برود. از حدود 20 سال پیش این مسئله دنبال می‌شد که قطارهای خودکشش زیمنس بتوانند یک رفت و برگشت در روز داشته باشند و این‌گونه نباشد که هشت ساعت سیر کنند و 16 ساعت توقف داشته باشند. در مشخصات این قطارها هم سیر 621 هزار کیلومتر در سال گنجانده شده است.

دلایل عدم پذیرش توربوترن برای قطار سریع تهران- قم- اصفهان

دلایل عدم پذیرش توربوترن برای سریع تهران- قم- اصفهان  

پس از ورود به سرویس موفقیت آمیز قطار خودکشش توربوترن در 1964 که نمونه اولیه به رکورد 252 و نمونه­ های بعدی با رکورد 318 کیلومتر بر ساعت زمینه ساز بسیار خوبی برای قطارهای سریع السیر فرانسه گردید، در سال 1353 با همکاری شرکت پیمانکار فرانسوی ظرف 4 ماه با اصلاحاتی مختصر در مسیر تک خطه (با ریل U33 و پابند 3 پیچ، تراورس چوبی و جوش منقطع) با خرید 4 دستگاه قطار خودکشش پنج واگنه توربوترن با دو توربین کششی 820 کیلووات با سرعت 160 زمان سیر قطارهای مسافری از حدود 16 ساعت به 8 ساعت میرسد. متاسفانه یک رام آن در سال 1356 به علت اشتباه سوزنبان و خروج از خط، از رده خارج شد.

قبل از انقلاب این قطارها با حضور شش نفر از مهندسان و 13 نفر از تکنسین‏های فرانسوی اداره می‏شدند. در سال 71 مجددا تصمیم به راه­ اندازی این قطارها گرفته می‏شود و 11 دستگاه توربین و آستازو (کاربرد اولیه در بالگرد) خریداری شده توسط متخصصان فرانسوی روی دورام توربوترن نصب و به مدت دو سال به صورت ناپیوسته در مسیر تهران - زنجان با سرعت 160 مورد بهره‌برداری قرار گرفت و زمان سیر قطارها از 4 ساعت به 2 ساعت پنجاه دقیقه کاهش یافت، در برنامه بازدید وزیر راه­ و ترابری وقت سرعت توربوترن تا 195 نیز بالا رفت. بعد از آغاز مجدد بهره برداری از قطارها تلاشهای زیادی از سوی شرکت سازنده فرانسوی برای اقناع راه ­آهن جهت خرید نسل جدید توربوترن بکار گرفته شد.

هزینه بالا و فناوری بالای این قطارها که تعمیرات آن را در تاسیسات راه ­آهن غیر ممکن می­ ساخت عامل کم شدن انگیزه خرید این قطارها بود و بازدید از قطارهای خودکشش اروپا بویژه بازدید قطارهای خودکشش دانمارک با موتور مشابه خودروهای سنگین با قیمت و هزینه بسیار کمتر نگهداری.

توربین کششی این وسیله که از صنعت هوایی و کاربرد هلیکوپتر منتقل به بخش ریلی شده بود در شرایط ارتفاعی و دمای بالای مسیر حرکت در مسیر تهران مشهد سبب افت قدرت شدید تا 50% می گردید و لذا در سال 76 طرحی در مرکز تحقیقات برای جایگزینی توربین 800 کیلوواتی با موتور دیزل 1000 کیلوواتی (با کاهش قدرت 10% و راندمان سوخت دو برابر توربین و وزن تقریبا یکسات در مقایسه با توربین و اگزوز آن) بررسی و پس از توجیحات فنی و اقتصادی و اخذ قیمت به هیئت مدیره ارائه گردید که مورد تایید مرحوم دکتر دادمان و هیئت مدیره راه­آهن قرار گرفت و در سال 1380 با صنایع هوایی برای جایگزینی توربین TURMO3 با TV3 هواپیمای ایران 140 مذاکراتی بعمل آمد.   

همچنین در همین سال شرکت رجا تصمیم گرفت که با استفاده از پتانسیل‏های داخل کشور بازسازی این قطارها را آغاز کند به همین منظور مذاکرات مفصلی با صنایع دفاع و سازمان هوایی به عمل آمد. از مجموعه‌ داخل شرکت رجاء و راه ­آهن فقط چهار شرکت در این پروژه حضور داشتند و تمام فعالیت‏های این پروژه توسط شرکت‏های خارج از شرکت رجاء انجام گرفته است. مستندسازی این پروژه انجام و 80 پروژه برای توربوترن تعریف شد، 2420 ماژور مختلف از این توربوترن تعمیر شده و 255 دستورالعمل مدون جدید توسط مهندسان ایرانی تهیه شد. این قطار با سرعت 160 کیلومتر در ساعات در مسیر تهران - مشهد حرکت مینمود و ظرف مدت 10 ساعت مسافران را به مقصد می‏رساند.

نسل بعدی با توربین­های 1200 کیلووات ماکیلا با عمر بیشتر و برای سرعت بالاتر پیشنهاد شده بود و برای مسیر تهران - اصفهان نیز نمونه با سرعت 240 کیلومتر بر ساعت که بدلیل هزینه و وابستگی بالا و افت قدرت زیاد پذیرفته نشد. 

لینک کانال ویدئویی در آپارات : https://www.aparat.com/maturity_road_map

لینک گروه واتس اپ : https://chat.whatsapp.com/5gXUUYU2vYG8nRtC64ZyMb