CC BY
70
УДК: 504.06 ББК: 28.082
Остриков И.А., Бочко Т. Ф.
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА Г. КРАСНОДАРА
Ostrikov I.A. Bochko T.F.
WAYS OF INCREASE OF ENERGY EFFICIENCY ENVIRONMENTALLY PUBLIC
TRANSPORT OF KRASNODAR
Ключевые слова: энергоэффективность, трамвай, урбоэкосистема, трамвайная система, рекуперация кинетической энергии.
Keywords: energy efficiency, tram, urban ecology, tram system, recovery of kinetic energy.
Аннотация: в данной работе проведен анализ факторов, позволяющих оценить энергоэффективность системы общественного транспорта на примере трамвайной системы
г. Краснодара. Определены ключевые показатели трамвайной системы и разработаны предложения по её совершенствованию.
Summary: in this work the analysis of the factors allowing to estimate energy efficiency of system ofpublic transport on the example of tram system of Krasnodar is carried out. Key indicators of tram system are defined and offers on its improvement are developed.
За последние десятилетия глобальное потребление энергии значительно возросло. Так, в период между 1973 и 2007 гг. спрос на первичные энергоресурсы увеличился вдвое [1]. В будущем потребление энергии будет расти, если не будут приняты меры по обеспечению энергоэффективности
потребителей.
В современной урбанистической среде транспорт останется единственной и самой крупной отраслью конечного потребления энергии. Одним из путей улучшения системы общественного транспорта является переход на современные модели транспортных средств, что приведет к повышению энергоэффективности. Хорошая система общественного транспорта является привлекательной, доступной и надежной. Расширение сети общественного транспорта, увеличение частоты услуг и повышение их качества играет важную роль для усиленного его использования. Мощная система общественного транспорта может включать различные его типы. Какая система подходит для конкретного города или маршрута, зависит от ряда факторов, в т.ч. от затрат урбоэкосистемы, пассажировместимости и от городской инфраструктуры.
Генерируемый объем движения транспорта и эффективность системы города тесно взаимосвязаны. Так, на объемы передвижений оказывает влияние не только городская структура, но и экономические, культурные или поведенческие факторы. Тем не менее решения в области планирования оказывают значительное воздействие на объем движения и на эффективность системы.
Поскольку расход энергии напрямую связан с объемом движения, то ключевым индикатором для оценки
энергоэффективности системы является годовое количество пассажиро-километров на душу населения. Этот показатель представляет собой отношение общего пройденного расстояния за данный период времени на количество пассажиров. Данная характеристика может существенно различаться в различных регионах. Так, в Германии она равна 15 тыс. км на душу населения в виде городских, междугородных и сельских поездок, а в Китае эта цифра составила лишь 2 400 км на душу населения.
Возможный индикатор
энергоэффективности общественного
транспорта - это использование
пассажирами энергии на транспорте из расчета на душу населения (Вт/пасс.).
Анализ данных показывает, что в России на общественный электрический транспорт в зависимости от организации и состояния системы приходится около 18% общего энергопотребления
урбанистического образования [7]. При этом наблюдается устойчивая тенденция снижения доли энергопотребления электротранспорта за счет сокращения систем, уменьшения единиц подвижного состава и введения особых режимов работы. В то же время доля энергопотребления транспорта, оснащенного двигателями внутреннего сгорания, постоянно растет.
Данная негативная тенденция коснулась и транспортной системы г.
Краснодара. Хотя в целом состояние и функционирование системы
электротранспорта оценивается как удовлетворительное, состояние подвижного состава вызывает определенные опасения, связанные с высоким процентом устаревших вагонов и необходимостью вывода из эксплуатации их большого количества в связи со 100% износом [2]. Кроме того, устаревший подвижный состав не оснащен системами повышения энергоэффективности и не соответствует требованиям "доступной среды" для инвалидов и лиц с ограниченными возможностями. Сводные данные по состоянию подвижного состава электротранспорта г. Краснодара приведены в таблице 1[3].
Таблица 1 - Характеристики подвижного состава муниципального транспорта г. Краснодара
(по состоянию на 1 ноября 2014 г.)
№ п/п Характеристика подвижного состава Трамвай троллейбус автобус
1 Инвентарное количество подвижного состава 273* 208 95(+98**)
2 Срок эксплуатации до 10 лет (трамвай) 46 - -
3 Срок эксплуатации до 7 лет (троллейбус, автобус) - 85 45
4 Срок эксплуатации свыше 10 лет (трамвай) 227 - -
5 Срок эксплуатации свыше 7 лет (троллейбус, автобус) - 123 50
6 Количество подвижного состава, прошедшего КВР 74 - -
7 Количество подвижного состава с кондиционером салона, единиц (% ) 0 36 (17,3%) 10(+98)(10,5%)
8 Количество низкопольного подвижного состава, единиц (% ) 0 39 (18,75%) 7 (+98)(7,3%)
9 Количество полунизкопольного подвижного состава, единиц (% ) 26 (9,5%) 14 (6,7%) 40 (42%)
10 Количество подвижного состава подлежащего ликвидации (замене на новый) либо проведению КВР 164 111 50
Примечания: *из 273 трамвайных вагонов 227 эксплуатируются свыше 10 лет, в том числе 164 вагона имеют 100% износа;
** 98 автобусов не введены в эксплуатацию, находятся на хранении.
В г. Краснодаре наибольшую нагрузку по перевозке пассажиров несет трамвайная система. Существующая система
обеспечивает суточные перевозки примерно 325000 пассажиров, что в среднем
составляет 29000 пассажиров на маршрут. Но в реальности показатели нагрузки отдельных маршрутов различаются на порядок (таблица 2) [3].
Таблица 2 - Существующие и перспективные показатели перевозок трамвайной системой г. Краснодара_
Номер и наименование маршрутов Существующий объём движения Объём движения на перспективу
Кол-во подвижного состава, ежедневно работающего на маршруте, в т.ч. Провозная возможность (суточная) Фактический объем перевозок (суточная) Коэффициент использования провозной возможности подвижного состава Кол-во подвижного состава ежедневно работающего на маршруте, в т.ч. Провозная возможность (суточная) Планируемый объем перевозок (суточная) Коэффициент использования провозной возможности подвижного состава
одно-сек-цион-ные система одно-секционные трёх-сек-цион-ные
№ 1 «КМР -ЮМР» - - - -- - 8 10 35898 27819 0,77
№ 2 «ул. Индустриальная - ул. Декабристов» - 9 37747 21965 0,58 - 9 37747 24161 0,64
№ 3 «Западное депо - ул. Декабристов» 10 1 17408 10753 0,62 10 1 18596 11828 0,64
№ 4 «КМР - ул. Индустриальная» 4 9 33705 25545 0,76 3 10 31849 28099 0,88
№ 5 «ул. Солнечная - ул. им.Бершанской» 4 13 35337 34299 0,97 5 18 43570 437729 0,87
№ 6 «ЮМР - ул. им. Димитрова» 3 10 32843 17129 0,52 3 10 33194 18842 0,57
№ 7 «Западное депо - ул. им. Димитрова» 8 5 25767 16539 0,64 8 5 26704 18193 0,68
№ 8 «Хладокомбинат - ул. Солнечная» 8 6 28241 27447 0,97 8 17 33782 30192 0,89
№ 9 «Хладокомбинат - ул. им. 4 - 11373 4303 0,38 5 - 12138 5594 0,46
Бершанской»
№ 10
«Хладокомбинат 4 - 8330 3957 0,48 4 - 8059 4353 0,54
- КМР»
Продолжение таблицы 2
№ 11 «ЮМР -ж/д вокзал» 9 - 17316 7061 0,41 9 - 18733 7767 0,41
№ 12 «Восточное
депо - ул. им.
Димитрова - 2 - 12898 1856 0,14 2 - 12479 2042 0,16
Восточное депо
(кольцевой)»
№ 13 «ул.
Индустриальная - ул. Разведчиков» - 11 21420 18000 0,84
№ 15 «ж/д вокзал
«Краснодар I - 8 - 14869 11312 0,76 5 5 22912 12443 0,54
ул.Солнечная»
№ 20
«Хладокомбинат - ул. им. 9 - 19038 13264 0,70 9 - 18419 14590 0,79
Достоевского»
№ 21 «ЮМР - ул. Солнечная» 1 10 33486 16991 0,51 4 10 30749 18690 0,61
№ 22 «ул. им.
Димитрова - ул. 9 - 14365 9490 0,66 - 11 16184 12155 0,75
Солнечная»
ИТОГО 83 63 83 117
Имеющихся исходных данных достаточно для оценки энергоэффективности существующей системы и расчета перспективных показателей [5, 6].
Удельное энергопотребление
трамвайных вагонов рассчитывается по формуле
Нт = Н^^^мВт-ч/ткм, (1)
где Но - норма расхода электроэнергии на электротягу, полученная в условиях городского движения при базовой эксплуатационной скорости для трамвая 15 км/ч, эквивалентном уклоне, равном нулю, температуре окружающего воздуха +5°С;
qv, ф, qм, - коэффициенты, учитывающие изменение затрат
электроэнергии в зависимости от реальных скоростей, уклонов и климатических условий.
Для большинства используемых трамвайных вагонов этот показатель
составляет от 86 до 120 Вт час/ткм, для перспективных моделей трамваев - от 65 до 85 Вт час/ткм.
Норма расхода энергии всей системой рассчитывается по формуле
т т кп шш 0 ,
Нгр =-, Вт час / ткм, (2)
гр (1-с0 ш' ' и
где Н - индивидуальная отраслевая норма
расхода электроэнергии для подвижного
состава типа i, Вт-ч/ткм;
Wi - транспортная работа (плановая) подвижного состава типа 1000 ткм;
Кп - интегральный нормативный коэффициент на планируемый период;
d - норматив расхода электроэнергии на вспомогательные производственные процессы.
Расчет энергопотребления для существующей трамвайной системы составляет 20245,6 Вт.час/ткм. При полной замене подвижного состава трамваев на
современные модели их количество планируется сократить с 273 до 232 единиц. В этом случае энергопотребление системы составит 15629,1 Вт час/ткм.
Таким образом, только замена устаревшего подвижного состава дает 24% повышения энергоэффективности
трамвайной системы. При увеличении средней скорости движения относительно расчетной энергоэффективность будет только возрастать.
Повышение средней скорости движения подвижного состава достигается путем оптимизации графиков движения, оперативного диспетчерского управления с использованием спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС и ряда мероприятий по регулированию дорожного движения.
Другой технологической
возможностью повышения
энергоэффективности трамвайной системы является использование системы
рекуперации кинетической энергии торможения трамвайного вагона. В этом случае электродвигатель трамвая в момент торможения работает как генератор, отдавая энергию в сеть. Для 25-тонного трамвайного вагона, тормозящего со скорости 23 км/ч до полной остановки, энергия составляет 1835 Вт/час, что дает возможность экономить еще 15% от всей потребляемой системой энергии.
В настоящее время данная возможность существует для нового подвижного состава, составляющего 11% всего трамвайного парка, с ограничением того, что возвращенная энергия может быть потреблена только подвижным составом, находящимся на том же сегменте контактной сети в момент возвращения энергии. Это ограничение связано с тем, что инфраструктура тяговых подстанций системы энергоснабжения трамвая не имеет систем накопления и перераспределения рекуперированной энергии [4].
При создании перспективного плана развития инфраструктуры трамвайной сети г. Краснодара необходимо учитывать возможности рекуперативного торможения и с этой целью повышать среднюю скорость движения в системе с 23 км/ч до 30 км/ч, а также предусмотреть строительство тяговых
подстанций с возможностью накопления и перераспределения рекуперированной
энергии.
Таким образом, совершенствование трамвайной системы г. Краснодара должно проводиться за счет комплекса мер по повышению энергоэффективности с учетом всех описанных параметров: сохранение и в перспективе увеличение количества перевозимых пассажиров, замена подвижного состава на современный с сохранением существующей
пассажировместимости, оптимизация
графиков движения и загрузки вагонов за счет информационного и навигационного обеспечения, модернизация инфраструктуры трамвайной сети для полного использования рекуперации с целью снижения энергопотребления.
Реализация подобной системы даст возможность снизить потребление электроэнергии в расчете на 1 ткм на 22,9% при повышении средней скорости движения вагонов в системе на 18,6%, с одновременным снижением количества подвижного состава на 31 единицу при сохранении пассажировместимости.
Данные меры, кроме очевидной экономической выгоды, дают также социальный эффект, связанный с повышением комфортности
урбанистической среды.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бёлер-Бэдекер С., Хюгигн Х. Городской транспорт и энергоэффективность // Bonn, GIZGmbH. - 2013. - 106 c.
2. Бодня, О.Ю. Трамвай, троллейбус и Краснодар. История развития электротранспорта в столице Кубани / O.^^ Бодня, Р.В. Лысянский, В.Е. Мартьянов. -Краснодар: Традиция, 2012. - 336 с.
3. Бодня, О.Ю. Перспектива развития Краснодарского трамвая // Тезисы доклада на конференции администрации г. Краснодара "Общественный транспорт". - 2014, ноябрь.
4. Голубев, И.Р. Окружающая среда и транспорт / И.Р. Голубев, Ю.В. Новиков. - М.: Транспорт, 2002. - 276 c.
5. Денисов, В.В. Экология города / В.В. Денисов, И.А. Денисова, А.С. Курбатова, В.Л. Бондаренко. - М.: Март, 2008. - 832 с.
6. Методические указания по планированию, учету расхода электроэнергии трамвайным и троллейбусным транспортом и рекомендации по экономии электроэнергии Р-29-284702-0365-96. - М.: Министерство транспорта РФ, 1996. - 22 с.
7. Transport Greenhouse Gas Emissions/ Country Data 2010 // IEAUN FCCC N.Y/ 2011. - 79 c.
