Prototyp energieoptimierte Drucklufterzeugung in der Parkstellung NPZ Domino

• Research unit: FOT
• Project number: 137

Short description (German)

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• Kurzbeschrieb [PDF] 150 kB

Project aims (German)

Die Drucklufterzeugung der in Parkstellung abgestellten NPZ Domino ist heute nicht optimal gelöst. Heute sind der Druckluftkompressor und die Traktionskühlung in einer gemeinsamen Verbrauchergruppen zusammengeschaltet, was zu hohem Energieverbrauch und grosser Lärmemission in der Parkstellung führt. Es sollen Methoden zur Verlängerung der Kompressor-Standzeit entwickelt werden, wie eine Absenkung der Einschalthysterese in unbesetzter Parkstellung oder der Einbau eines Überströmventils zur Abtrennung des Bioreaktors bei tiefem Luftdruck. Eine Reduktion des Abstelllärms wird als positive Folge erwartet.

Abstract (German)

Die Drucklufterzeugung der in Parkstellung abgestellten SBB Triebwagen vom Typ NPZ Domino ist bisher nicht optimal gelöst. Heute sind der Druckluftkompressor und die Traktionskühlung in einer ge-meinsamen Verbrauchergruppen zusammengeschaltet, was zu hohem Energieverbrauch und grosser Lärmemission in der Parkstellung führt.
Neben den Massnahmen „elektrische Trennung der Druckluftversorgung von der Traktionskühlung“ so-wie der „Optimierung der Einschalthysterese der Druckluftversorgungsanlage“ wurde die zusätzliche Massnahme «Abschaltung der Traktionskühlölpumpen in der Parkstellung» zur weiteren Energieein-sparungen entwickelt. Die Massnahmen greifen im Betriebszustand Schlummerbetrieb. Dieser erfolgt automatisiert 20 Minuten nach der unbesetzten Parkstellung. Die Massnahmen wurden serientauglich erarbeitet und ein Prototyp für Betriebserprobung und Verifizierung erstellt.
Die jährlichen Energieeinsparungen der drei Massnahmen werden zu 3 GWh für die Gesamtflotte oder 25.7 kWh pro Fahrzeug und Jahr berechnet. Der statische Break-Even der Umbaukosten liegt damit bei etwa 8 Jahren, hinzu kommen die Kosten für die Entwicklung der Massnahmen.
Seitens den SBB ist die Umsetzung auf der gesamten Flotte NPZ Domino beschlossen, die Serienum-rüstung der Fahrzeuge wird Anfang 2020 beginnen und voraussichtlich bis Ende 2021 dauern. Nach dem ersten Prototyp, der durch das BAV ESöV 2050 Projekt geförderte ist, wurde ein weiteres Vorseri-enfahrzeug im November 2019 erstellt um die Serienproduktion vorzubereiten. Die Serienumrüstung der Fahrzeuge wird mit einer Förderung des BFE im Rahmen des Programms ProKilowatt gefördert.
Die Massnahmen wurden so erarbeitet, dass sie auch auf Domino Fahrzeugen der Betreiber Region-Alps und Travys umgesetzt werden kann. RegionAlps stehen den Änderungen positiv gegenüber und haben eine Bestellung in Aussicht gestellt. Definitiv entschieden hat sich der Betreiber Travys und die Umsetzung der Massnahmen auf ihren Fahrzeugen durch die SBB bestellt.

Abstract (English)

The generation of compressed air in parked SBB railcars of type NPZ Domino has not yet been optimally solved. Today, the pneumatic compressor and the traction cooling are interconnected in a common consumer group, which leads to high energy consumption and large noise emissions in park position.
In addition to the measures "electrical separation of the compressed air supply from the traction cooling system" and "optimization of the switch-on hysteresis of the compressed air supply system", the meas-ure "switching-off the traction cooling oil pumps in park position" was developed to further save energy. The measures take effect in the sleep mode. This takes place automatically 20 minutes after the unoc-cupied parking position. The measures were developed for series production and a prototype for oper-ational testing and verification was created.
The annual energy savings of the three measures are calculated at 3 GWh for the entire fleet or 25.7 kWh per vehicle and year. The static break-even of the production costs is around 8 years, plus the costs for the development of the measures.
The SBB has decided to implement the measures on the entire NPZ Domino fleet; the series production of the measures will begin in early 2020 and are expected to continue until the end of 2021. After the first prototype, which is funded by the FOT ESPT 2050 project, another pre-production vehicle was created in November 2019 to prepare for series production. The series production of the measures is funded by the SFOE as part of the ProKilowatt program.
The measures were developed in such way that they can also be implemented on Domino railcars operated by RegionAlps and Travys. RegionAlps are positive about the changes and have announced an order. The operator Travys has made a final decision to order the implementation of the measures on their railcars by the SBB.

Abstract (French)

Pour les automotrices CFF de type NTN Domino remisées en position «Parc», la production d’air com-primé des n’est actuellement pas optimale. En effet, le compresseur d’air comprimé et le refroidissement de traction sont interconnectés dans un groupe de consommateurs commun, ce qui engendre une con-sommation d’énergie excessive ainsi que des émissions sonores importantes en stationnement.
Outre les mesures de «séparation électrique pour l’alimentation d’air comprimé et le refroidissement de traction» et d’«optimisation de l’hystérèse d’enclenchement de l’installation d’alimentation d’air com-primé», une mesure complémentaire de «déclenchement des pompes d’huile de refroidissement de traction en position "Parc"» a été également développée afin de générer des économies d’énergie sup-plémentaires. Ces mesures s’appliquent en mode veille, lequel s’active automatiquement 20 minutes après le remisage inoccupé. Les mesures ont été développées dans un souci de reproductibilité et un prototype a été créé afin de réaliser des essais en exploitation et des vérifications.
Les économies d’énergie annuelles générées par les trois mesures sont estimées à 3 GWh pour l’en-semble de la flotte ou à 25,7 kWh par véhicule et par an. Le seuil de rentabilité statique des coûts de transformation devrait être ainsi atteint en huit ans. À ces coûts s’ajoutent également les frais de déve-loppement des mesures.
Les CFF ont décidé de mettre le projet en oeuvre pour l’ensemble de la flotte des NTN Domino, l’équi-pement en série des véhicules commencera début 2020 et s’étendra en principe jusqu’à fin 2021. Suite au premier prototype, soutenu par le projet de l’OFT SETP 2050, un autre véhicule de présérie a été construit en novembre 2019 afin de préparer la production en série. L’équipement en série des véhicules est soutenu par une subvention de l’OFEN dans le cadre du programme ProKilowatt.
Les mesures ont été élaborées en vue d’être mises en oeuvre également sur des véhicules Domino des exploitants RegionAlps et Travys. RegionAlps est favorable aux modifications et envisage de passer une commande. L’exploitant Travys a décidé de mandater les CFF pour la mise en oeuvre des mesures sur leurs véhicules.

Publications / Results (German)

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• Schlussbericht [PDF] 442 kB