Snelheidsbeperkingen Opheffen

Snelheidsbeperkingen Opheffen Keteninitiatief Scope 3 emissies

Energie efficiënte spoor infrastructuur

17 november 2014- Versie 1.0

Inhoudsopgave Inleiding

2

1

Scope en afbakening

4

2

Beschrijving keten

8

3

Ketenpartners

10

4

Analyse (van energie en CO2 effecten) 4.1 Fysiek ontwerp 4.1.1. Snelheidsbeperking in het midden (kuil) 4.1.2. Snelheidsbeperking aan de rand (stoep) 4.1.3. Snelheidstoename in het midden (piek) 4.2 TSB procedure

11 11 12 14 16 16

5

Reductie maatregelen 5.1 Fysiek ontwerp 5.1.1. Techniek 5.1.2. Integratie in werkprocessen 5.1.3. Tools 5.1.4. Verbeterproject 5.1.5. Beheersing 5.2 TSB procedure 5.2.1. Processtappen 5.2.2. Beheersing 5.2.3. Organisatie 5.2.4. Tools 5.3 Samenvatting maatregelen

18 18 18 18 19 20 20 20 20 20 20 20 20

Colofon

A40-AWE-KA-1400077 / Proj.nr. RM002653 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 17 november 2014

22

1/22

Inleiding Per 1 december 2009 is door ProRail de CO2-prestatieladder ingevoerd, een instrument om de CO2-uitstoot van opdrachtnemers terug te dringen en de uitstoot van de sector te verminderen. Zelf wil ProRail ook invulling geven aan de eisen van deze prestatieladder. Als onderdeel van de eisen voor het bereiken van niveau 4 en 5 van deze CO2-prestatieladder dient ProRail scope 3 emissies in kaart te brengen (eis 4A handboek SKAO1) en dient uit deze scope 3 emissies tenminste 2 analyses van GHGgenererende ketens van activiteiten te maken (eis 4A11). Scope 3 emissies zijn emissies van andere ketenpartners waar ProRail met haar activiteiten invloed op heeft. Movares is een erkend en onafhankelijk kennisinstituut (eis 4A31) en heeft een ketenanalyse “Snelheidsbeperkingen opheffen” samen met ProRail uitgevoerd voor scope 3 CO2 emissies. Snelheidsbeperkingen bepalen voor een groot deel de trein efficiëntie. Trein efficiëntie is de grootste CO2 emissiebron van ProRail2. Deze analyse is gericht op de keten van processen en activiteiten die leiden tot snelheidsbeperkingen in de spoorbaan. Door deze snelheidsbeperkingen zijn de trein minder energie efficiënt. Dit document beschrijft de ketenanalyse conform de eisen van het GHG protocol3. De uitgevoerde stappen in de analyse zijn: • In kaart brengen van de keten; • Identificeren partners in de keten; • Kwantificeren van de CO2-emissie van de keten; • Formuleren van reductiemaatregelen (eis 4B1). Snelheidsbeperkingen zijn fysieke beperkingen (zoals bogen, bruggen etc.) in de spoorbaan die zorgen dat een trein extra moet afremmen en aanzetten ten opzichte van de meest energie efficiënte rijkarakteristiek om binnen een gegeven tijd van A naar B te rijden. Deze keten analyse is er op gericht om deze fysieke snelheidsbeperkingen zo veel mogelijk op te heffen en daarmee het energieverbruik en bijbehorende CO2 emissie te beperken. Leeswijzer Eerst bakenen we de keten af (hfdst. 1) waarna we de schakels van de keten beschrijven (hfdst. 2) met de bijbehorende ketenpartners (hfdst. 3). Daarna analyseren we de energie effecten met bijbehorende CO2 emissies in de keten (hfdst. 4) en de mogelijke maatregelen voor de reductie van CO2 emissies (hfdst. 5). Verantwoording De beschrijving van de keten voor snelheidsbeperkingen en de bijbehorende kentallen zijn opgesteld met medewerking van Bruno van Touw en Arjan Bosma (ProRail/Projecten PO&U), Sander Kemps en Gerald Olde Monnikhof (ProRail/ AM V&C), Arjen van Weert (ingenieursbureau Movares), Wout Knijnenberg ( ProRail AM

1

Handboek CO2-Prestatieladder 2.2, stichting SKAO, 4 april 2014 Dominantie analyse scope 3 ProRail, Juli 2014. 3 Corporate Value Chain (Scope 3) Accounting and Reporting Standard, World Resources Institute and World Business Council of Sustainable Development, September 2011 2


2/22

A&T), Tijs Huisman en Geraldine Woestenenk (ProRail V&D), Ralph Luijt en Freddy Franke (NSR), Paul van der Voort en Jelle van Luipen (ProRail/innovatie). Naast consultatie van bovengenoemde experts binnen en buiten ProRail is gebruik gemaakt van verschillende interne documenten van ProRail. De bronvermeldingen kunnen worden teruggevonden in de rapportage. Alle informatie is direct van belanghebbenden verkregen behalve als dit anders staat aangegeven in de bronvermelding. De hele analyse is gereviewd volgens het vier ogen principe door Diederik Verheul (Manager duurzaamheid Movares).


3/22

1

Scope en afbakening

ProRail heeft in haar Meerjarenplan Duurzaamheid van 2013 concrete CO2 reductiedoelstellingen gesteld. ‘ProRail wil jaarlijks 65 kton CO2 in de spoorketen besparen ten opzichte van 2010. Hiervan betreft 15 kton aan CO2 reductie maatregelen in de keten tussen 2010 en 2020, door middel van invloed op het tractie-energieverbruik en materiaalverbruik in de spoorketen.’ (Meerjarenplan Duurzaamheid, 2013).

Uit de CO2 voetafdruk van het Nederlandse spoor (zie grafiek hieronder) blijkt dat het energieverbruik van de trein verreweg de grootste CO2 veroorzaker (75%) is van het spoorsysteem.

Bron: CO2 voetafdruk Nederlandse spoorketen, Railforum, 3 februari 2011

Figuur 1.1, CO2 veroorzakers spoorsysteem (gram CO2 per reizigerskilometer) In 2014 heeft ProRail een dominantie analyse laten uitvoeren welke systemen en processen van ProRail de bron zijn van de grootste emissies van het spoorsysteem4. Hieronder volgt een top 20 van de meest dominante emissiebronnen voor ProRail. Het treinverkeer is de grootste verbruiker van energie in het spoorsysteem en zorgt daarmee voor de grootste CO2 emissie. In de top 20 wordt onderscheid gemaakt in de transportverliezen van de elektriciteit die aan treinen wordt geleverd (netverlies) en het verbruik van de trein zelf (energieverbruik trein). Bovenaan staat de trein efficiency met een bijdrage van 18,54%. Trein efficiency is hierbij de hoeveelheid energie die

4

Dominantie analyse scope 3 ProRail, juli 2014, EDMS-#3642180


4/22

gemiddeld nodig is om 1 ton gewicht over 1 km spoor te verplaatsen. De emissie in tabel 1.1 is alleen dat gedeelte van de emissies waar ProRail invloed op heeft.

Tabel 1.1, Top 20 dominante emissiebronnen ProRail heeft invloed op het energieverbruik en de bijbehorende efficiency van de treinen via verschillende lagen van het spoorsysteem. Op basis van de huidige infrastructuur, treinen en dienstregeling hoort bij elke laag een ketenproces:









Infrastructuur De wijze waarop de infrastructuur wordt ontworpen. Via bijvoorbeeld het ontwerp van wissels en bogen ontstaan snelheidsbeperkingen, die effect hebben op het energieverbruik van de trein. Planning De wijze waarop (gegeven de aanwezige infrastructuur) de treinbewegingen worden gepland. Dit heeft invloed op het energieverbruik, bijvoorbeeld via de ruimte die de dienstregeling biedt voor uitrollen. Be- en bijsturing De wijze waarop, gegeven de infrastructuur en de dienstregeling, be- en bijsturing plaatsvindt. Bijvoorbeeld het inleggen van conflictvrije treinpaden heeft invloed op het wel/niet remmen en dus op energieverbruik. Informatie voor machinist De wijze waarop informatie wordt verschaft aan machinisten en informatieuitwisseling plaatsvindt tussen machinist en verkeersleiding. Bijvoorbeeld contextinformatie en snelheidsadviezen aan de machinist faciliteren energiezuinig rijden.


5/22

Deze ketenanalyse richt zich op de invloed die ProRail heeft op het tractieenergieverbruik via de spoorinfrastructuur (de bovenste laag). Het energieverbruik van de trein wordt onderverdeeld in tractieverbruik en hulpverbruik. Met tractie wordt het aandrijfmechanisme van de trein bedoeld en met hulpverbruik wordt bijvoorbeeld verwarming en airconditioning bedoeld. ProRail heeft geen invloed op het hulpverbruik van de trein, hulpverbruik valt daarom buiten de scope van deze keten analyse. De meeste tractie-energie is nodig voor het op het snelheid brengen van een trein (“aanzetten”), het overwinnen van de rijweerstand en energietransportverlies. Een grove schatting geeft aan dat ca. 60% van de tractie-energie naar de rijweerstand gaat, 30% nodig is voor het aanzetten en 10% verloren gaat bij het transport van de energie5. De spoorinfrastructuur heeft de grootste impact op de tractie-energie via snelheidsbeperkingen in het spoor die zorgen voor extra aanzetten en remmen. Deze keten-analyse richt zich daarom op het verminderen van de snelheidsbeperkingen. In Nederland is de baanvaksnelheid op de vrije baan doorgaans 130 of 140 km/h. Indien de maximum snelheid over beperkte lengte lager is dan de baanvaksnelheid, spreken we van een snelheidsbeperking. Snelheidsbeperkingen zijn langs het spoor zichtbaar door middel van borden en seinen aan de machinisten kenbaar gemaakt. Zie hieronder enkele voorbeelden. Vooraankondiging: snelheid verminderen tot max. 40 km/h

Vanaf hier max. 40 km/h (afwijkend van baanvaksnelheid

Vooraankondiging: snelheid verminderen tot max. 40 km/h

Vanaf hier baanvaksnelheid, in dit geval max. 130 km/h

Tabel 1.2, snelheidsborden en seinen Ongeacht de baanvak snelheid, gelden lagere maximumsnelheden voor goederentreinen. In dit rapport gaan we alleen in op de algemene baanvaksnelheden voor de reizigerstreinen. Snelheidsbeperkingen zijn geen uitzondering. Op één baanvak kunnen hierdoor meerdere maximumsnelheden elkaar opvolgen. Dit is zichtbaar in een snelheidsdiagram, waarin is weergegeven welke snelheden een trein kan halen. De maximum snelheden (Y-as) zijn afgezet tegen de afstanden van het baanvak (X-as), zie in het volgende figuur een voorbeeld.

5

Energieverbruik Treinen, inzicht en maatregelen, LRRE MV/AH/002/03-448120, versie 1.0, februari 2012.


6/22

Figuur 1.2: Snelheidsdiagram Amsterdam – Hoorn


7/22

2

Beschrijving keten

We beschrijven hier alle activiteiten die leiden tot snelheidsbeperkingen en die zorgen dat treinen minder energie efficiënt rijden. Infrastructuur: Snelheidsbeperkingen

ProRail Be- en bijsturing

ProRail

ProRail

Opdrachtgever

Fysiek

TSB

Vervoersproduct

Ontwerp

procedure

(kernproces)

ProRail/ vervoerder

Vervoerder Treinen rijden

Planning ProRail

Scopegrens

Informatievoorziening machinist

TSB = Tijdelijke Snelheidsbeperking

Figuur 2.1, ketenstappen snelheidsbeperkingen Fysiek ontwerp Het “fysiek ontwerp” is het onderdeel van het kernproces van ProRail waarin de fysieke spoorbaan wordt ontworpen en het railverkeerskundig ontwerp wordt gemaakt. Het resultaat van dit ontwerpproces zijn o.a. de snelheden die op het spoor gereden mogen worden. Vaste snelheidsbeperkingen (SB) zijn hier onderdeel van. In het volgende figuur staan de stappen in het kernproces van ProRail waar de snelheidsbeperkingen worden ontworpen en gerealiseerd.

Voorfase - Schetsontwerp SB

Alternatievenstudie fase

Planuitwerkings Fase

-

Alternatieven SB bepalen

- Uitwerken ontwerp SB

-

Voorkeursalternatief SB bepalen

Realisatiefase

-

Plaatsing borden en seinen langs het spoor

Figuur 2.2, hoofdactiviteiten SB in kernproces ProRail Het komt vaak voor dat ontwerp en/of realisatie door ProRail uitbesteed worden aan een ingenieursbureau of aannemer. De wisselwerking tussen ProRail en deze partijen valt buiten de scope van deze analyse. TSB procedure Wanneer door storingen, de toestand van de infrastructuur of door werkzaamheden tijdelijk niet de voorgeschreven baanvaksnelheid gereden kan worden op bepaalde stukken van de spoorbaan, legt ProRail een tijdelijke snelheidsbeperking (TSB) op. Dit gebeurt vrijwel altijd om de veiligheid te waarborgen. Voor het instellen van een TSB geldt een A40-AWE-KA-1400077 / Proj.nr. RM002653 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 17 november 2014

8/22

TSB procedure bij ProRail. Voor een TSB plaatst ProRail meestal extra snelheidsborden langs het spoor en informeert machinisten. De belangrijkste stappen in de TSB procedure (PRC00085-V002) staan in het volgende figuur.

Aanvraag TSB

Beoordeling TSB

Opdracht TSB

- (ATB) Formulier invullen

-

- Informatie aan machinisten - Opdracht aan aannemer

Locatie beoordeling Technische beoordeling Besluit TSB

In dienst geven TSB

-

Plaatsing borden en seinen langs het spoor

Figuur 2.3, Activiteiten in TSB procedure

Het energieverbruik van de activiteiten die vallen onder het fysieke ontwerp of de TSB procedure is weinig en valt onder de scope 1 en 2 emissies die buiten deze ketenanalyse vallen. Pas als treinen van een vervoerder gaan rijden zorgen de snelheidsbeperkingen er voor dat de treinen niet energie efficiënt kunnen rijden met scope 3 emissies tot gevolg.


9/22

3

Ketenpartners

In onderstaande tabel staan de belangrijkste ketenpartners van ProRail met betrekking tot de realisatie van snelheidsbeperkingen. Ketenschakels Opdrachtgever

Fysiek ontwerp

TSB procedure Planning Treinen rijden

Ketenpartners Ministerie IenM Provincies Gemeentes ProRail/Projecten PO&U Ingenieursbureaus (Movares, Arcadis, DHV, Grontmij) Aannemers ProRail/ AM V&C ProRail/ AM A&T ProRail/ V&D Vervoerders (NSR, Arriva, Veolia, Connexxion)


10/22

4

Analyse (van energie en CO2 effecten)

Hieronder beschrijven we per ketenschakel de belangrijkste energie effecten en de bijbehorende CO2 emissies. 4.1 Fysiek ontwerp

Bij het fysiek ontwerp wordt de spoorbaan civiel technisch ontworpen in meerdere fases. Als de ontworpen constructie van het spoor niet geschikt is voor hogere snelheden of de impact op de directe omgeving/ omwonenden bij hogere snelheden te groot is dan leidt dit tot snelheidsbeperkingen. Zie onderstaande tabel voor een aantal mogelijke oorzaken van snelheidsbeperkingen. Deze oorzaken treden meestal op vanwege inpassingsproblemen.

Civiele beperkingen

Effect op omwonenden

Oorzaak snelheidsbeperking  Bogen snelheidsbeperking is afhankelijk van de boogstraal en de verkanting.  Wissels (Alleen in de afleidende, kromme stand)  Bruggen (als gevolg van tonnagebeperkingen)  Tunnels en dive unders (als gevolg van de maximaal toegelaten bodemsnelheid)  Geluid en trillingen

 Externe veiligheid Tabel 4.1, Oorzaken snelheidsbeperkingen De grootte van het energie-effect bij een snelheidsbeperking is afhankelijk van:  Het aantal treinpassages in de uitvoering van de dienstregeling.  De hoogte van de treinsnelheid in de uitvoering van de dienstregeling. Hoe hoger de snelheid, hoe groter de impact van snelheidsverschillen. Onderstaande tabel illustreert dit: Treintype

Van km/h

Naar km/h

0 40 VIRM 6 40 60 VIRM 6 60 80 VIRM 6 80 100 VIRM 6 100 120 VIRM 6 120 140 VIRM 6 140 160 VIRM 6 Tabel 4.2, Energie verbruik trein bij aanzetten

Energieverbruik aanzet (kWh) 6 7 10 13 16 19 22

Daarnaast zijn de energie-effecten verschillend per aard van de snelheidsbeperking. We onderscheiden drie typen snelheidsbeperkingen: 1. Snelheidsbeperking in het midden tussen twee stations (kuil) 2. Snelheidsbeperking aan de rand vlak bij een station (stoep) 3. Snelheidsverhoging in het midden tussen twee stations (piek) A40-AWE-KA-1400077 / Proj.nr. RM002653 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 17 november 2014

11/22

In een snelheidsdiagram zijn deze aan de volgende patronen te herkennen:

In de volgende paragrafen volgt per patroon een analyse van de energie effecten. 4.1.1. Snelheidsbeperking in het midden (kuil)

Een snelheidsbeperking heeft relatief veel effect op het energieverbruik als deze verder (>= 3 km) van een haltering ligt, omdat de trein dan zowel voor als na de snelheidsbeperking op topsnelheid kan komen. Bij een snelheidsbeperking in het midden (>3km van haltering), zal een machinist vóór de snelheidsbeperking de baanvaksnelheid bereiken, bij de snelheidsbeperking de snelheid verlagen, en na de snelheidsbeperking weer aanzetten (optrekken) tot baanvaksnelheid. Zie ter illustratie onderstaande figuur.

Figuur 4.1, Snelheidsprofiel met snelheidsbeperking (in rood) De manier waarop snelheid wordt verminderd, is afhankelijk van het rijgedrag van de machinist. Indien energiezuinig rijden (EZR) wordt toegepast zal de machinist vroeger afschakelen om uit te rollen voor de snelheidsbeperking (de blauwe lijn ipv de zwarte lijn). De huidige praktijk is dat gemiddeld 20% van de ritten energiezuinig gereden wordt. In 80% van de ritten wordt voor de snelheidsbeperking dus niet uitgerold maar afgeremd. Dit komt omdat niet alle machinisten EZR toepassen en niet in alle ritten voldoende speling is om uit te rollen. (Bron: NS reizigers) Het opheffen van een snelheidsbeperking in het midden heeft twee potentiële energieeffecten: 1. Minder afremmen en aanzetten (energiebesparing) Het energieverbruik door afremmen en na de snelheidsbeperking weer aanzetten tot baanvaksnelheid wordt bespaard. 2. Kortere netto rijtijd, meer speling voor uitrollen (extra energie) Door het opheffen van de snelheidsbeperking wordt de netto rijtijd korter. Bij een gelijkblijvende dienstregeling is hierdoor meer rijtijdspeling die benut kan worden voor uitrollen bij de eerstvolgende haltering. Effect 1 (minder aanzetten) is een blijvende energie-besparing. Effect 2 (meer speling) is een tijdelijke energiebesparing, omdat de rijtijdwinst doorgaans in de eerstvolgende nieuwe dienstregeling meestal geïncasseerd wordt voor een snellere dienstregeling. A40-AWE-KA-1400077 / Proj.nr. RM002653 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 17 november 2014

12/22

Dit betekent dat het opheffen van een snelheidsbeperking bijdraagt aan twee doelen: een blijvend lager energieverbruik en een verkorting van de reistijd. In een MKBA worden de reistijd-baten doorgaans gekwantificeerd, maar de energiebaten in veel gevallen niet. De energiebaten van het opheffen van een snelheidsbeperking in het midden kunnen vrij eenvoudig worden berekend op de volgende manier:

Energie SB snelheid -/- Energie aangrenzende snelheid Beide energiewaarden kunnen met de volgende formule worden berekend op basis van snelheid en treingewicht:

De verklaring van de variabelen staat in onderstaande tabel. Variabele toelichting Kinetische energie in kWh: E De bewegingsenergie die een bepaalde massa op een bepaalde snelheid in zich heeft, omgerekend naar de benodigde elektriciteit (kWh) om deze snelheid te bereiken. Massa (gewicht) van de trein / aantal m treinen in kilogram Snelheid in meter per seconden v Gecombineerde correctie voor 1,1 treinverkeer:  Netverlies: ca. 10%  Verlies tractie-motor: ca. 10%  Recuperatie ca. -10% Percentage niet-EZR ritten 0,8 Uitgangspunt dat gemiddeld 20% van de ritten uitrolt voor de snelheidsbeperking. In deze gevallen wordt de kinetische energie niet verspild via remmen. Omrekening van Joules naar kWh: 3.600.000 3.600.000 Joules per kWh. Tabel 4.3, Verklaring van de variabelen Deze formule is de basis voor een tractie-energie rekentool (Excel formaat), welke beschikbaar is via: EDMS # 3502951 Tractie-energie rekentool dec2013 A40-AWE-KA-1400077 / Proj.nr. RM002653 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 17 november 2014

13/22

Top 10 – snelheidsbeperkingen in het midden In samenwerking met VACO en AM-V&C zijn de snelheidsbeperkingen met het grootste energie-effect geïnventariseerd. Zie onderstaande lijst. INVENTARISATIELIJST SNELHEIDSBEPERKINGEN Permanente snelheidsbeperkingen Baanvak Locatie SnelheidsRijtijdverlies beperking van (sec.) naar (km/h) Zl-Mp Amf-Zl Zl-Asn Utg-Hwd Hvs-Asd Asdz - Wp Zd-Hn Zd-Hn Asd-Hn Asd-Hn Had-Ledn Ehv-Btl Ehv-Wt Dv-Aml Dv-Aml Amf-Apd

Dedemsvaart Harderwijk Hoogeveen Castricum Naarden-Bussum Zuidas Purmerend Hoorn Zaandam Zaandam Lisse Best Geldrop Wierden Rijssen Barneveld

Cargo 90-80 90-80 90-80 90-80 90-80 -

NSR 140-120 140-110 140-80 130-110 130-80 100-80 140-80 140-120 80-40 120-80 140-130 140-80 140-130 130-110 130-120 130-110

Cargo n.t.b. 18 n.t.b. n.t.b. n.t.b. -

Extra tractieenergieverbruik (kWh per jaar)

NSR 18 18 48 12 54 12 126 12 66 132 6 84 6 12 6 6

1.370.000 830.000 1.220.000 0 2.100.000 720.000 350.000 0 280.000 830.000 560.000 1.400.000 430.000 720.000 370.000 840.000

Tabel 4.4, Snelheidsbeperkingen met grootste energie-effect Voor de conversie van de tractie/energieverbruik naar de CO2 emissie gebruiken we de conversiefactor voor grijze stroom (455 gr CO2 eq. /kWh stroom) zoals aangegeven in het handboek CO2 prestatieladder versie 2.2. Door het opheffen van de snelheidbeperkingen uit tabel 4.4 kan in totaal ca. 12.020.000 Kwh energie bespaard worden. Hiermee is een besparing van 5,5 kton CO2 per jaar gemoeid. Voor snelheidsbeperkingen Dedemsvaart en Zaandam wordt opheffing nader onderzocht (MT AM 1 oktober 2013, besluit AM-174). Voor meer informatie over de Top10 snelheidsbeperkingen, zie: EDMS #3502954 Top10 vaste snelheidsbeperkingen in het midden (stoep). 4.1.2. Snelheidsbeperking aan de rand (stoep)

Indien een snelheidsbeperking vlakbij een haltering ligt (of eraan grenst), is er geen sprake van remmen en opnieuw aanzetten zoals hiervoor beschreven (bij snelheidsbeperking in het midden). Snelheidsbeperkingen vlakbij een haltering worden relatief vaak veroorzaakt door wissels.


14/22

Bij een snelheidsbeperking direct vóór een haltering zal een machinist eerst op topsnelheid rijden, vervolgens voor de snelheidsbeperking vaart minderen, en op deze snelheid blijven cruisen tot aan de haltering (zie figuur hieronder). Indien de snelheidsbeperking over beperkte lengte is, zal een uitrollende trein (EZR) er mogelijk geen hinder van ondervinden (blauwe lijn). EZR is een programma van de vervoerder NSR waarmee machinisten door het uitrollen van de treinen het tractie-energie verbruik verminderen. Een snel rijdende trein heeft wel hinder hiervan (ca. 80% van de ritten), deze zal hier tijd verliezen.

Fig 4.2, snelheidsprofiel met beperking vlak voor haltering (in rood) Bij een snelheidsbeperking direct na een haltering zal een machinist slechts aanzetten tot de beperkte snelheid, blijven cruisen op deze snelheid tot einde snelheidsbeperking en vervolgens aanzetten tot topsnelheid (zie figuur hieronder).

Fig 4.3, snelheidsprofiel met beperking vlak na haltering (in rood) Het opheffen van een snelheidsbeperkingen aan de rand, heeft als energie-effect voor een halterende trein: 1. Kortere netto rijtijd / langer uitrollen (tijdelijke energiebesparing) Opheffing van de snelheidsbeperking leidt tot verkorting van de netto rijtijd. Bij een gelijkblijvende dienstregeling leidt dat tot meer rijtijdspeling, die benut kan worden voor extra uitrollen voor de volgende haltering. A40-AWE-KA-1400077 / Proj.nr. RM002653 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 17 november 2014

15/22

Deze energiebesparing treedt alleen op bij EZR ritten (momenteel ca. 20%) en vervalt zodra de rijtijd wordt geïncasseerd in de dienstregeling. 2. Snelheid passerende goederentreinen (energiebesparing) Goederentreinen passeren de meeste stations. Voor hen is wenselijk dat ze met 80 km/u kunnen passeren. Dit komt ten goede aan hun reistijd en aan hun energieverbruik. Het opheffen van een snelheidsbeperking aan de rand (stoep) is dus in beperkte mate interessant voor reizigerstreinen, maar wel interessant voor passerende goederentreinen. 4.1.3. Snelheidstoename in het midden (piek)

Op sommige locaties in het spoor wordt over een beperkte lengte van een baanvak (enkele kilometers) een hogere snelheid toegestaan ten opzichte van het aangrenzende spoor. Dit leidt tot pieken in het snelheidsprofiel. Ter illustratie.

Fig 4.4, snelheidsprofiel met piek (rode cirkel) Machinisten die primair op tijd rijden, zullen vaak de hogere toegestane snelheid benutten en dus aanzetten en vervolgens remmen. Dit heeft twee effecten: 1. Een kortere rijtijd. 2. Een hoger energieverbruik Bij een korte piek (enkele km lang) op hoge snelheid (>100 km/u) is de rijtijdwinst relatief klein en het extra energieverbruik relatief groot. 4.2 TSB procedure

Er is sprake van een TSB (Tijdelijke Snelheids Beperking) procedure als een tijdelijke civiele situatie leidt tot een snelheidsbeperking voor beperkte duur. Dit gebeurt vrijwel altijd om de veiligheid te waarborgen. Een tijdelijke civiele situatie kan bijvoorbeeld optreden tijdens spoorvernieuwing, spooronderhoud of een verzakt spoor. Uit eerder onderzoek6 blijkt dat bij het verkorten en opheffen van een TSB tussen de 10.000 en 30.000 kWh energie per maand kan worden bespaard, dus gemiddeld 20.000 kWh. Voor de conversie van de tractie/energieverbruik naar de CO2 emissie gebruiken we de conversiefactor voor grijze stroom (455 gr CO2 eq. /kWh stroom) zoals aangegeven in het handboek CO2 prestatieladder versie 2.2. De 20.000 kWh per maand energiebesparing bij het opheffen van een TSB levert een besparing van 9,1 ton CO2 per maand.

6

Onderzoeksrapport Duurzaam inzetten van TSB (EDMS-#3308041), Sander Kemps, oktober 2012.


16/22

In 2011 was nog sprake van 18 TSB’s. Ondertussen is in 2013 het aantal TSB’s gedaald naar 11 door acties vanuit risico en incident management. Hiermee is 1680 MWh energie per jaar en 764 ton CO2 per jaar bespaard. Naar verwachting is met extra maatregelen het aantal TSB’s nog terug te brengen naar 7 TSB’s in 2020. Met deze extra maatregelen (zie hfdst. 5) kan nog 960 MWh en 437 ton CO2 extra bespaard worden. De berekening van de besparing is het aantal opgeheven TSB’s (per jaar) maal 20.000 kWh (gemiddeld per TSB) maal 12 (maanden). De ontwikkeling van de energiebesparing over de jaren staat weergegeven in figuur 4.5.

Energiebesparing door vermindering TSB's ten opzichte van 2011

(MWh)

5000 4000 3000 2000 1000 0 Besparing extra energieverbruik

2011

2012

2013

2015

2020

0

480

1680

2160

2640

2640

2160

1680

Totaal extra 4320 3840 energieverbruik Bron: V&C, Milieu

Figuur 4.5 Energiebesparing door opheffen TSB's over de jaren


17/22

5 5.1 Fysiek ontwerp

5.1.1. Techniek

Reductie maatregelen

Een energiezuinige infra ontwerp is een infra ontwerp die het energiezuinig rijden van de treinen mogelijk maakt. Een zo constant mogelijke maximum snelheid op een baanvak draagt hieraan bij: zo weinig mogelijk ‘kuilen’ en ‘pieken’ in het snelheidsdiagram. Een energiebewuste ontwerper zal dus onderzoeken of de ‘kuilen’ kunnen worden gedicht en de ‘pieken’ kunnen worden afgevlakt.

Civiele beperkingen

Effect op omwonenden

Oorzaak snelheidsbeperking  Bogen snelheidsbeperking is afhankelijk van de boogstraal en de verkanting  Wissels (Alleen in de afleidende, kromme stand) 

Bruggen (als gevolg van tonnagebeperkingen)



Tunnels en dive unders (als gevolg van de max.toegelaten bodemsnelheid)



Geluid en trillingen

Evt. maatregel  Boog verruimen / verkanten 

Wissels wegnemen / ander type met een grotere hoekverhouding

 Geluidsmaatregelen nemen

 Externe veiligheid Tabel 5.1, oorzaken snelheidsbeperkingen In sommige gevallen is de oorzaak van de snelheidsbeperking in het verleden al weggenomen maar bestaat de snelheidsbeperking nog steeds. In dat geval kan de snelheidsbeperking mogelijk opgeheven worden door aan te tonen dat met de huidige infra de snelheid hoger mag zijn. 5.1.2. Integratie in werkprocessen

Het energiebewust omgaan met snelheidsbeperkingen kan in het Kernproces van ProRail worden geïntegreerd door de ontwerpregels uit te breiden en door energieeffecten mee te nemen in de afweging van ontwerpvarianten / alternatieven. In de huidige ontwerpregels (Regels voor het functioneel ontwerp van railinfrastructuur, Klaas Hofstra, 2013) zijn al een aantal regels opgenomen die hieraan bijdragen:


18/22

#

Regel

Omschrijving

3.3.1

Baanvaksnelheid constant

Om het energiegebruik te beperken wordt de snelheid op een baanvak zo constant mogelijk gehouden

3.3.2

Realistische

De maximum snelheid moet in overeenstemming zijn met de snelheid die

baanvaksnelheid

treinen werkelijk bereiken. Snelheden boven de 130 km/u bijvoorbeeld alleen op baanvakken met grote halteafstanden, met homogeen verkeer, en met lage frequenties. Of bij enkelspoor.

3.3.3

3.2.2

Geen snelheden onder de

Snelheden onder de 80 km/u dienen zoveel mogelijk voorkomen te worden. Dit

80 km/h

draagt bij aan een korte rijtijd en een hoge capaciteit.

Standaardwissels zijn

Het standaardwissel is een wissel voor 80 km/u: een 1:18 wissel voor

1:15 en 1:18.

zwaarbelaste infra en 1:15 voor minder zwaar belaste infra. Onder bepaalde voorwaarden kunnen ook wissels voor andere snelheden worden gebruikt: Wissels voor 140 km/u (1:29) als het nodig is voor rijtijd of opvolgtijd. Wissels voor 60 km/u (1:12) als dit door de geografische lay-out van een emplacement de enige reële optie is. Gewone en Engelse wissels voor 40 km/u (1:9) op opstelterreinen en nevensporen, waar de snelheid toch al niet boven de 40 km/u ligt. NB: 1:9 wissels zorgen voor meer geluidsoverlast dan wissels met ruimere boogstralen. Er worden géén symmetrische of gebogen wissels toegepast

3.1.5

Hoofdroute = rechtdoor

Op emplacementen gaan de hoofdroutes zo veel mogelijk recht door de wissels. Krom door een wissel gaan zorgt voor extra slijtage

3.1.6

Kruisingsstations op

Op kruisingsstations aan enkelsporige baanvakken waar alle reizigerstreinen

enkelspoor: recht

stoppen, komen treinen in beide richtingen recht door het wissel binnen en

binnenkomen, krom

vertrekken krom. Deze lay-out minimaliseert zowel de rijtijd als de

vertrekken

overkruistijd.

Tabel 5.2, energiebewuste ontwerpregels Met name ontwerpregels 3.3.1. en 3.3.2 dragen bij aan het voorkomen van ‘kuilen’ en ‘pieken’. Deze ontwerpregels kunnen worden aangescherpt door hieraan toe te voegen:  

5.1.3. Tools

Kuilen dichten Voorkom zoveel mogelijk snelheidsverlaging in het midden van een traject (>3 km van een haltering). Pieken afvlakken Voorkom zoveel mogelijk snelheidsverhoging boven 100 km/u over een beperkte lengte (enkele km).

Bij ProRail is een tractie-rekentool (in Excel) ontwikkeld waarmee de energie-effecten van snelheidsverschillen vrij eenvoudig kunnen worden berekend. Advies is om deze rekentool als standaard hulpmiddel bij LCM berekeningen toe te passen. Daarnaast kan deze tool verbeterd worden op een aantal punten: toevoegen van meer (goederen)materieeltypen, toevoegen van het energie-effect van de lengte van de snelheidsbeperking (beiden in prototype beschikbaar).


19/22

5.1.4. Verbeterproject

De kuilen en pieken hebben het meeste effect op tractie-energie. Advies is om voor de belangrijkste kuilen en pieken (de top10’s) te onderzoeken wat nodig is om deze op te heffen, en vervolgens besluitvorming te organiseren incl. de energie-baten. Voor de kuilen is dit al gebeurd (door AM V&C). Voor de pieken moet nog een Top10 opgesteld en onderzocht worden.

5.1.5. Beheersing

Om te sturen op energie-efficiënte snelheidsprofielen zijn als KPI’s mogelijk:  Aantal vaste snelheidsbeperkingen (aan begin en einde jaar)  Aantal vaste snelheidsbeperkingen uit de top10 die zijn opgeheven (in een jaar).  Aantal snelheids-pieken uit de top10 die zijn afgevlakt (in een jaar).

5.2 TSB procedure

Zoals beschreven in hoofdstuk 4 heeft een TSB bijna altijd een forste impact op de energie-efficiëntie van de trein. Hier volgen maatregelen die er voor kunnen zorgen dat TSB’s zo kort mogelijk ingesteld zijn.

5.2.1. Processtappen

In de TSB procedure van 2013 is er geen enkele processtap die trein efficiëntie meeneemt in afwegingen. Deze keten analyse stelt een aantal maatregelen voor om trein efficiëntie mee te nemen in de TSB processtappen: 1. Trein efficiëntie meewegen in de afweging voor de snelheid van het opheffen van een TSB. 2. Grotere differentiatie van snelheidstappen toe staan voor TSB’s. 3. Trein efficiëntie meewegen in de afweging of een TSB permanent wordt.

5.2.2. Beheersing

Om het aantal TSB’s, de doorlooptijd en het extra energieverbruik te beheersen, bij te sturen en te verbeteren gaat de Manager Infra Beschikbaarheid, dit monitoren met behulp van een eenvoudig TSB- dashboard. Hierbij wordt gebruik gemaakt een kritieke prestatie indicator (KPI) en een prestatie indicator (PI), te weten:  KPI voor het landelijk gemiddelde aantal (ongeplande) TSB’s met als norm 10 in 2014.  PI voor het gemiddelde tractie-energieverlies ten gevolge van het gemiddeld aantal TSB’s.

5.2.3. Organisatie

ProRail-AM is verantwoordelijk voor de TSB procedure. In de situatie van 2013 is echter onduidelijk wie binnen ProRail verantwoordelijk is om de duur van TSB’s zo kort mogelijk te laten zijn. Deze ketenanalyse adviseert om de betreffende Tracémanager van ProRail te laten fungeren als aanspreekpunt voor alle TSB’s in zijn/haar gebied.

5.2.4. Tools

Er is een (T)SB- Energie Rekentool ontwikkeld voor het doorrekenen van het tractieenergieverbruik als gevolg van inzet TSB. De Plancoördinatoren in de regio zijn verantwoordelijk voor het doorrekenen van het energieverbruik van een TSB.

5.3 Samenvatting maatregelen

Hier volgt een samenvatting van de maatregelen


20/22

Ketenschakel Fysiek ontwerp

Maatregel nummer 1.1

1.2

1.3

1.4

1.5 TSB procedure

2.1

Beschrijving maatregel Techniek Civiele ontwerp maatregelen nemen om snelheidsbeperkingen te verminderen. Integratie in werkprocessen Ontwerpregels uitbreiden door energie-effecten mee te nemen in de afweging van ontwerpvarianten / alternatieven. Tools (T)SB energietool uitbreiden en standaard gebruiken bij LCM analyse. Verbeterproject Top 10 kuilen en pieken maken, analyseren en waar mogelijk op te heffen. Beheersing Voer KPI in voor energieverlies SB’s. Processtappen Drie elementen toevoegen aan TSB procedure 2013: 1. Trein efficiëntie meewegen voor opheffen TSB. 2. Grotere differentiatie van snelheidstappen TSB’s. 3. Trein efficiëntie meewegen voor permanent maken TSB.

2.2

Beheersing Voer KPI en PI in voor energieverlies door TSB’s.

2.3

Organisatie Maak tracémanager van ProRail verantwoordelijk voor TSB’s in zijn/haar gebied.

2.4

Tools Gebruik (T)SB energie rekentool voor gevolgen TSB op tractie energieverbruik trein.


21/22

Colofon Opdrachtgever

Uitgave

ProRail B.V. M. Ubink

Movares Nederland B.V. Utrecht

Telefoon

030-2653462

Ondertekenaar

A. van Weert Adviseur Duurzaamheid

Projectnummer

RM002653

Opgesteld door

A. van Weert

 2014, Movares Nederland B.V. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Movares Nederland B.V.


22/22

Snelheidsbeperkingen Opheffen

Recommend Documents