نقش کلیدی قابلیت اعتماد لکوموتیو در جابجایی بار (استاندارد EN 50126)

• بر اساس گزارش انجمن صنفی شرکت های مالک ناوگان از عملکرد سه ماهه اول سال 1401 شرکت راه آهن در حمل بار و مقایسه آن با میزان بار حمل شده درسه ماهه اول سال های 1400 و 1399، کاهش تن- کیلومتر بار حمل شده به میزان 11 درصد در سال 1401 نسبت به سال 1400 و کاهش 13 درصد نسبت به سال 1399 در بر دارنده خبر تلخی برای مالکان ناوگان است.
• اما در بخش مسافری به دلیل بهبود شرایط کرونا، مسافر کیلومتر 66 درصد نسبت به 1400 و کمتر از  2 درصد نسبت به 1398 رشد داشته است.
• در مورد لکوموتیو نیز با یک محاسبه نمونه، تعداد متوسط لکوموتیو معادل از 700 به 670 و بیش از 4 درصد کاهش داشته است.
• گزارش نشان می دهد تعداد لکوموتیو در سرویس نسبت به سال قبل بیش از 2 درصد و نسبت به 1398، 9 درصد کاهش داشته است. 
• اما آمار مهمی که در این گزارش ذکر نشده، تعداد لکوموتیو خراب شده در بلاک های مسیر است که متوسط سه ماهه نسبت به سال قبل از حدود 30 به بیش از 40 دستگاه رسیده است که با نگاهی به آمار نیمه مرداد که این نسبت به 55 رسیده است، مهم تر نیز می شود. متوسط روزانه این شاخص در سال های 97، 98 و 99 به ترتیب 17، 17 و 21 خرابی بوده و در سال 1400 به 38 رسید.
• بر اساس فرم 101 در نیمه مرداد 1401، کل لکوموتیو معادل 637 و تعداد لکوموتیو معادل باری 394 (حدود 300 دستگاه) اعلام شده و با 55 خرابی باری در راه نسبت خرابی بدون محاسبه امداد و انفصال (5 و 5) به بیش از 18 درصد بالغ می شود.
• این نسبت بسیار نگران کننده است به ویژه وقتی آن را با نسبت کمتر از 1 درصد (14 خرابی در راه) راه آهنی با 2261 لکوموتیو دیزل در 1994 مقایسه نماییم، این نسبت بالای خرابی، امداد و انفصال در راه یکی از عوامل کاهش تعداد در سرویس نیز است.
• برای توجه به اهمیت شاخص قابلیت اعتماد (Reliability) می توان از نمودار و جدول چسبندگی چرخ و ریل بهره برد، در حالت کلی در مشخصات فنی لکوموتیو وقتی صحبت از چسبندگی می شود با این تاکید همراه است که با قابلیت اعتماد اعزام 99 درصد یعنی از 100 لکوموتیو اعزامی با این چسبندگی 99 درصد می توانند ماموریت خود را خاتمه دهند و این در حالی است که برای لکوموتیو SD40  چنانچه در بار بیشتر چسبندگی 18 درصد به 24 درصد افزایش یابد، قابلیت اعتماد از 99 درصد به 95 درصد کاهش خواهد یافت. رفتن به سوی این افزایش بار در برخی موارد منطقی است ولی در راه آهن های خصوصی آمریکا نیز بدین سمت نرفته اند.
• برای لمس بهتر این ادعا فرض کنیم 100 دستگاه کامیون داریم که قرار است باری را از مبدا به مقصد برسانند، اگر ظرفیت هر کامیون 20 تن باشد، با قابلیت اعتماد 99 درصد بار قابل حمل روزانه 1980 تن می شود در صورتی که با افزایش 33 درصد بار قابلیت اعتماد به 95 درصد می رسد و در این حالت بار حمل شده به 2470 تن افزایش می یابد در صورتی که در راه آهن این منطق صحیح نیست و بلکه معکوس پاسخ می دهد بدین معنی که در راه آهن با خرابی لکوموتیو این گونه نیست که فقط بار به مقصد نمی رسد بلکه باید لکوموتیوهایی برای امداد رسانی اعزام گردند و حرکت قطارها در خط نیز مانند یک زنجیره پیوسته، متوقف خواهد شد.
• با افزایش ترافیک و کاهش انعطاف گراف مادر (برنامه حرکت اصلی) در برابر خرابی های ناخواسته و برای دستیابی به قابلیت اعتماد بالاتر ناوگان کششی، در قراردادهای تعمیراتی لکوموتیوها در کشورهای پیشرفته، شاخص هایی برای پایش قابلیت اعتماد، آماده به کاری، تعمیرپذیری و ایمنی (RAMS) تعریف شده که به نمونه آن در صفحه 26 کتاب برقی کردن راه آهن اشاره شد.
• در برخی قراردادهای اخیر خرید ناوگان راه آهن موضوع RAMS مورد توجه قرار گرفته (استاندارد EN 50126) ولی عدم پایش آن و نداشتن شاخص و ضابطه برای تشویق و تنبیه پیمانکار سبب فراموشی و بی اثر شدن این گام ارزشمند شده است.
• پس از ماموریت ایتالیا برای شرکت در سمینار WCRR، گزارش تجربه راه آهن ایتالیا در اعمال شاخص های RAMS در قرارداد تعمیرات و نگهداری قطارهای خودکشش سریع ETR در مقاله منتخب 21 مرکز تحقیقات راه آهن در سال 76 گنجانده شد.
• در شرح قابلیت اعتماد قطارهای سریع ژاپن، صفحه 22 گزاره نمای High Speed Rolling Stock in Japan  به متوسط کمتر از دو دهم خرابی در یک میلیون کیلومتر از 1987 تا 2000 اشاره نموده است (قطارهای E4 با آماده بکاری بیش از 96 درصد)
• درج تعداد خرابی و درصد آن برای هر لکوموتیو در فرم 101 در ریشه یابی خرابی ها (RCA) و کاهش این مشکل موثر خواهد بود.

 

نمودار چسبندگی چرخ و ریل 

جدول چسبندگی چرخ و ریل 

روش های همسوسازی منافع راه آهن و مالکان خصوصی لکوموتیو

در ابتدای دهه هفتاد پس از ورود لکوموتیوهای خریداری شده از شرکت جنرال الکتریک آمریکا که سری نخست (U30C) آن با توان 3300 اسب بخار با توانایی کشش 1000 تن بار در فراز 10 در هزار (معادل لکوموتیوهای سنگین GM از نوع GT26 در ابتدای سال 69) به 2000 تن افزایش یافت، مشکلاتی برای این لکوموتیو در دوران گارانتی مشاهده شد که با اثبات قصور شرکت GE ورود سری اول متوقف و مذاکرات برای مشخصات سری دوم (C30-7) آغاز گردید که منتج به لکوموتیوی با همان موتور 12 سیلندر 3300 اسب ولی قابلیت کشش بار 2800 تن در فراز 10 در هزار شد.

با وجود یکسان بودن قدرت موتورها، سیستم کنترل لغزش و ضریب چسبندگی یکسان در این 2 لکوموتیو، داشتن تراکشن موتور و ژنراتور قویتر لکوموتیو دوم در کنار بار محوری بیشتر (22 تن به جای 20 تن) سبب این تفاوت 40 درصدی قابلیت کشش در آن هنگام شد که اکنون با کاهش دادن بار لکوموتیو از 2000 به 1600 تن برتری لکوموتیو دوم به 75 درصد افزایش یافته و با وجود عمر نسبتا بالا یکی از موفقترین لکوموتیوهای راه آهن محسوب می شود. 

اما با وجود توانایی کشش بسیار بالاتر لکوموتیو دوم، نباید از مزایای لکوموتیوهای اول هم غفلت کرد که آن توان به وزن بالاتر و نتیجتا سرعت بیشتر این لکوموتیوها در فراز می باشد که برای لکوموتیوهای سری اول به حدود 33 و برای لکوموتیوهای سری دوم با کشش بیشتر به 20 کیلومتر می رسد و این ویژگی با وجود تاثیر بسیار کم بر زمان سیر رفت و برگشت سبب افزایش ظرفیت خطوط راه آهن می گردد که اکنون یکی از گلوگاه های مهم حمل و نقل ریلی است.

برای روشن شدن بیشتر موضوع و با ساده سازی محاسبات، یک بلاک 20 کیلومتری (فاصله 2 ایستگاه) با فرض سیر بدون توقف قطار با لکوموتیو سبک ظرف مدت 36 دقیقه و توسط لکوموتیو دوم ظرف مدت 60 دقیقه طی می شود و با فرض زمان بازگشت 33 دقیقه برای هر 2 قطار، نسبت زمان خالص اشغال خط توسط قطار اول با لکوموتیو ضعیف معادل 74 درصد قطار با لکوموتیو قویتر می باشد و این یعنی 35 درصد ظرفیت بیشتر خط که برای راه آهن اهمیت بسیار بالایی دارد.

روش دیگر کاهش زمان سیر در فراز استفاده از موتورهای دیزل با توان بیشتر بود که این موضوع (در کنار استراتژی اتخاذ شده در اوایل دهه هفتاد برای تشابه مشخصات لکوموتیوهای مورد نظر به لکوموتیوهای موجود در ناوگان راه آهن کشور سازنده) سبب انتخاب لکوموتیوهای کشش بالا با توان 4000 اسب (کششی) در دو نوع (C40-8) و (SD70i) گردید.

نیروی کشش لکوموتیو اول از شرکت GE با تراکشن موتور DC و بار محوری 25 تن به 47 تن نیرو با توانایی حمل قطار 4000 تنی در سرعت 19 میرسید و برای لکوموتیو دوم ساخت شرکت GM (EMD)، نیروی کشش با تراکشن موتور AC و بار محوری 27 تن به 62 تن نیرو در سرعت 15 کیلومتر در ساعت می رسید (با بار محوری 25 کشش 51 می گردد).

این رویکرد در تدوین مشخصات لکوموتیو باری در سال 66 مجددا مورد نظر قرار گرفت و در مذاکرات فنی توان کششی لکوموتیوهای آلستوم به 4000 اسب (با قابلیت ارتقاء به 5000 اسب در آینده) افزایش یافت. با رویکردی مشابه در سال 77 توان لکوموتیوهای DF8 به 5000 اسب افزایش یافت (لکوموتیو چینی شرکت کیشویان که چند هزار دستگاه تولید و در راه آهن چین به کار گرفته شده بود)، در واقع تراکشن موتور این لکوموتیو مشابه تراکشن 752 لکوموتیو (C30-7) می باشد و قابلیت کشش آن در فراز 10 در هزار 3000 تن با سرعت 30 کیلومتر (به جای 20 در GE) میباشد (با بار محوری بیشتر).

اکنون آشکار است که توان بالاتر موتور لکوموتیو برای راه آهن به دلیل افزایش ظرفیت شبکه، آثار اقتصادی بالایی دارد ولی این توان بالاتر برای مالک خصوصی لکوموتیو هزینه بیشتری داشته و از آنجایی که موتور بخش بالایی از هزینه نگهداری را در بردارد، تمایل شرکت ها به استفاده از لکوموتیوهای توان پایین تر افزایش می یابد، به ویژه با مبنای محاسبه تعرفه لکوموتیو که فقط مبتنی بر تن کیلومتر است در حالی که برای همسوسازی منافع بخش خصوصی مالک لکوموتیو لازم است در مبنای محاسبات ضریبی از سرعت حداقل یا زمان سیر در فراز و بویژه در بلاک های بحرانی منظور گردد. 

تجربیات مشاهده شده کشش لکوموتیو در قاره آمریکا

  تجربیاتی از بازدید سایر راه آهنهای دنیا پس از پیشنهاد افزایش کشش لکوموتیوها در سال 69

در ادامه مبحث افزایش کشش لکوموتیو در سال 69، به مشاهدات تجربیات جهانی در بازدیدهای گروه اعزامی به راه آهنهای دنیا به قلم برادر ارجمند جناب آقای مهندس عالیوند (مدیرکل وقت جریه و کارخانجات) اشاره می گردد:

در راه­ آهن کانادا قطارهای سنگین با سیستم لکوترول حرکت می کند. بدین ترتیب در آن موقع (حدودا 26 سال پیش)، قطارهایی با وزن 15000 تن توسط 5 لکوموتیو SD40 (مشابه لکوموتیوهای GT26 ) و با آرایش 3 لکوموتیو در جلو و 2 لکوموتیو در وسط قطار،کشیده می شدند. در این حال فرامین از لکوموتیو اول از طریق سیستم لکوترول به لکوموتیوهای پیرو منتقل می شد و قطار در فراز 15 در هزار با سرعت 30 کیلومتر در ساعت حرکت میکرد. در داخل تونلها تجهیزاتی به کار برده شده بود که از قطع ارتباط بین لکوموتیوهای پیشرو و پیرو و گرم شدن لکوموتیوهای پیرو جلوگیری می کرد و در یک تونل که حدودا 30 دقیقه سیر قطار بطول میانجامید هیچ مشکلی وجود نداشت.

همچنین مامورین قطار که همگی در لکوموتیو مستقر بودند به مدت 10 ساعت در یک شیفت خدمت می کردند و در پایان 10 ساعت مامورین جدید با یک اتومبیل از جاده به کنار قطار آماده و لکوموتیوران و دیگر ماموران را تعویض می کردند. آلات ناقله قطارها در ورودی ایستگاهها توسط دستگاههایی که شده بود کنترل می گردید و در صورتی که عیبی مشاهده می کردند به لکوموتیوران اخطار جهت توقف می دادند.

در راه آهن آمریکا که از دیگر سفرهای ماموریتی جهت آزمایش لکوموتیوهای  GMبود قطارها با دو و یا سه دیزل حرکت می کردند و لکوموتیوها در جلو قطار قرار می گرفتند. در این حالت از لکوترول که ساخت کشور امریکا توسط شرکت هاریس بود استفاده نمی کردند و از این سیستم در راه آهنهای دیگر نظیر کانادا و استرالیا استفاده می شد. در یک قطار که با 3 لکوموتیو SD7با توان هر لکوموتیو 4000 اسب بخار حرکت می کرد، وزن قطار15000 تن بود و هر سه لکوموتیو در جلو قطار قرار داشتند. شرایط سیر قطار به گونه ای بود که در فراز 10 در هزار با سرعت 20 کیلومتر در ساعت حرکت می کرد و به مناطقی با فراز بالاتر که می رسید یک لکوموتیو از عقب قطار را دالگاژ می کرد و این تجربه برای ما مفید بود و همانطور که در بالا به آن اشاره کردیم علیرغم اینکه در راه آهن ایران دالگاژ ممنوع بود لیکن مورد تائید کمیسیون عالی سوانح قرار گرفت و در فیروزکوه و گدوک و سمنان به هفت خوان و هم اکنون در فاصله گل­گهر به قره­تپه اجرا می گردد.

نمونه دیگر قطاری بود که به وزن ده هزار تن و با دو لکوموتیو حرکت می کرد. از آنجا که این قطار میبایستی فاصله ای به طول 1800 کیلومتر را طی کند و قطعا لکوموتیوها با کمبود سوخت مواجهه می گشت بین دو لکوموتیو یک مخزن سوخت به ظرفیت بیش از 50000 لیتر قرار می دادند و لوله کشی به مخازن سوخت لکوموتیوهای طرفین کرده بود و در صورت کم شدن سوخت لکوموتیو با باز کردن شیر لوله ها سوخت به مخازن سوخت لکوموتیوها داده می شد و جالب اینجا بود که برای ارتباط لکوموتیو ران اول و دوم که طرفین مخزن سوخت قرار داشتند کابل های انتقال قدرت و لوله های هوایی ترمز نیز با عبور از طرفین مخزن سوخت نصب گردیده بود و فرامین لکوموتیو اول به دوم منتقل می گردید.

در مورد 15000 تنی که با 3 لکوموتیو حمل می شد در حالی که قطار در فراز ده در هزار با سرعت 11 مایل حرکت میکرد از کارشناسان  GM که همراه ما بودند سئوال کردیم که اگر یک لکوموتیو را از مدار حرکت خارج کنیم چه اتفاقی میافتد که ایشان اظهار داشتند که قطار با سرعت کمتری حرکت می کند. لذا از آنها خواستیم که یک لکوموتیو را از مدار خارج کنند و آنها لکوموتیو اول را با گرداندن کلید راه انداز به حالت خنثی، از مدار خارج کردند و سرعت قطار تدریجا رو به کاهش گذاشت بطوریکه کاملا متوقف شد و از واگن هیجدهم قطار به علت پاره شدن زبانه قلاب اتومات گسیخته شد و کمک لکوموتیوران یک دیلم و یک زبانه قلاب اتومات که ذخیره داشتند برداشت و به محل گسیختگی رفت و زبانه قلاب اتومات را تعویض کرد و علامت عقب زدن قطار را به لکوموتیوران داد و پس از اتصال قطار به سیر خود ادامه داد.

خلاصه این تجربیات مشخص می کند که در حدود 25 سال پیش در کانادا و آمریکا قطارهای 15 هزار تنی توسط 3 الی 5 لکوموتیوSD40  (مشابه لکوموتیوهای GT26 ) کشیده می شد که عملا بار هر لکوموتیو بین 3 الی 5 هزار تن در نظر گرفته شده بود. این در حالی است که در شرایط فعلی بار لکوموتیو GT26 در کشور، البته با بار محوری کمتر و فراز 10 در هزار در حدود 2500 تن  می باشد.

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

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

نتایج افزایش کشش لوکوموتیوها در سال 69

اولین تجربه موفق رویکرد افزایش  بهره‌وری لوکوموتیو در راه آهن که با حمایت مدیران ارشد، مدیریت اداره کل جریه و کارخانجات و مدیریت بهره برداری وقت در راه آهن در سال 1369 محقق شد، افزایش قابلیت کشش لوکوموتیوهای سنگین جی ام (GM) از نوع GT26 بود که در شرایط بحران شدید کمبود لوکوموتیو پس از دوران دفاع مقدس و آغاز دوران سازندگی تناژ بار از  1000 تن به 1500 تن (در فراز ده در هزار) افزایش یافت.

با همین رویکرد کشش لوکوموتیوهای در دست خرید (GE) نیز به 2 برابر و در سری دوم به حدود 3 برابر افزایش یافت که در زمان تحریم فروش لوکوموتیو دیزل از آمریکا توانست معادل چند صد لوکوموتیو را به چرخه عملیات اضافه نماید (این نتیجه بدون تغییر تکنولوژی و صرفا با تغییر پارادایم سرعت بالا تناژ پایین به تناژ بالا و سرعت پیوسته کمتر حاصل شد،کتاب نوآوری در راه آهن).

به گفته مدیریت وقت اداره کل جریه و کارخانجات راه آهن، با این تغییر بار هر لوکوموتیو GT26 در مسیر بافق- یزد با فراز 10 درهزار (یا 1% و با قوسهای حدود 500 متر) از 1000 تن به 1500 تن افزایش یافت و لذا تناژ قطارهای باری با 50% رشد از 2000 تن با دو لوکوموتیو مذکور به 3000 تن افزایش پیدا کرد. در این حال سرعت حداقل از حدود 45 به حدود 30 کیلومتر بر ساعت رسید اما زمان سیر کل در حدود 5% افزایش یافت.

همچنین تناژ قطارها در مسیر اهواز - بندرامام از  1800 تن به 8000 تن و در مسیر اهواز - اندیمشک از 1600 تن به

4000 تن افزایش و بار هر لوکوموتیو در مسیر دورود - اندیمشک از 900 به 1050 تن افزایش یافت. تناژ قطارها در مسیر میانه - زنجان از 1000 تن به 1500 تن و در مسیر فیروزکوه - پل سفید از 500 تن به 1000 تن افزایش و در فاصله فیروزکوه تا گدوک از لوکوموتیو مانوری ایستگاه فیروزکوه برای دالگاژ استفاده شد.

همچنین پیرو این فرآیند در فاصله جلفا – تبریز، وزن قطارها با لوکوموتیو دیزلی از 800 تن به 1000 تن و وزن قطارها با لوکوموتیو برقی از 1000 تن به 1200 تن افزایش یافت و تعداد لوکوموتیو قطار در مسیر تهران - مشهد با اضافه نمودن لوکوموتیو دالگاژ در مسیر سمنان تا ایستگاه هفتخوان به طول 60 کیلومتر از دو دستگاه به یک دستگاه کاهش یافت.

پس از این اقدام و تفکیک اداره کل جریه و کارخانجات به دو اداره کل کارخانجات و اداره کل جریه در سال 1370، با بازنگری و اصلاح روشهای تعمیرات، خرابیهای لوکوموتیو و هزینه های تعمیرات نیز کاهش و آماده بکاری و قابلیت اعتماد لوکوموتیوها افزایش یافت. بدین ترتیب در ابتدای دهه هفتاد زمینه رشد قابل توجه بهره وری و عملکرد حمل و نقل بار به میزان متوسط سالانه 14% فراهم شد.

بدین ترتیب حمل بار از قریب به 15 میلیون تن (حدود 8 میلیارد تن کیلومتر) در سال 1369 به بیش از 24 میلیون تن (بیش از 14 میلیارد تن کیلومتر) در سال 76 افزایش یافت و این در حالی بود که شاخص لوکوموتیو در سرویس از 241 پس از یک کاهش اولیه تا سال 1372 به 269 دستگاه در سال 1376 رسید. به بیان دیگر طی هفت سال فوق تن کیلومتر بیش از 89% رشد داشت در حالی که لوکوموتیو در سرویس طی همین مدت کمتر از 12% رشد داشت.

مرحله دوم افزایش کشش لوکوموتیو GT26 در سال 76 در زمان مرحوم دکتر دادمان توسط مرکز تحقیقات انجام و کشش از 18 به 24 تن ارتقاء و بار از 1500 به 2000 تن افزایش یافت. در ادامه این حرکت بررسی­هایی جهت استفاده از میکروپروسسورها انجام شد که قابلیت کشش لوکوموتیوهای مذکور را حدود 30% دیگر افزایش می‌­داد که بر همین اساس از سال 1391 به مدیران ارشد و اتاق فکر راه آهن این پیشنهاد ارائه شد. قابل ذکر اینکه با افزایش طول خطوط ایستگاهها به 800 متر و افزایش بار محوری و بار طولی، ظرفیت خطوط ریلی با افزایش کشش تا حدود 40% افزایش می‌یابد.   

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

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