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│1Knorr-Bremse Gr oup
LEADER EU
LEADER – Sistema de Ayuda a la Conducción de Trenes de Manera Eficiente, con Bajo Desgaste y Alta Puntualidad
Barcelona 29 de Noviembre de 2011
Manuel González Conde
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LEADER
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Presentación Grupo KNORR
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LEADER EU
Año fundación 1905
Experiencia 100 años de innovación
Independencia Propiedad familiar
Empleados 16.000
Facturación 3.700 Mil EUR
Inversión I+D 175 Mil EUR (dato año 2010)
Ubicaciones Más de 65 plantas en 25 países
Divisiones Principales Sistemas para Ferrocarril, Sistemas para Vehículos Industriales
Productos Líder en todo el mundo con dos pilares principales:– Líder en sistemas de frenos para vehículos ferroviarios – Líder en sistemas de a bordo (HVAC, puertas de acceso a trenes y
puertas de plataforma)– Líder en sistemas de frenos para vehículos industriales + Visco
Amortiguadores
Grupo Knorr-Bremse – Visión General
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Sistemas de freno y equipos neumáticos
Control de freno
Unidades de controlVálvulas de mando de frenoESRA Sensores
Bogie
Discos de freno y guarnicionesPinzas de frenoFrenos magnéticos al carril Sistemas de areneros
Suministro de aire
CompresoresSecados de aire y filtrosColectores de Condensados
Hidráulica
Unidades hidráulicasActuadores
On-train
Puertas de accesoSistemas de aire acondicionado (HVAC)Alimentación de potenciaWC´s de vacíoLimpiaparabrisasSistemas de información
Off-train
Sistemas de seguridadSistemas de señalizaciónSistemas de información a pasajerosPuertas de andén (PSD)
Sistemas embarcados y otros relacionados
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Introducción / Historia
Principios Básicos
Experiencia en Campo en la Operación de Trenes de Viajeros
Operaciones y Funciones auxiliares [Back Office]
Conclusiones
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Ventajas para el cliente
• Menor consumo de energía (reducción de CO2)• Mayor puntualidad• Menor desgaste• Mejoras operativas de largo alcance• Fácil implementación, gracias a la solución “conectar y listo” independiente del
mando del tren
LEADER es un sistema avanzado de ayuda a la conducción que permite a losmaquinistas operar sus trenes de forma:• Energéticamente eficiente• Con la puntualidad como hito esencial • Suave
¿Que es el LEADER?
Descripción
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• 5 locomotoras• >100 vagones • Masa: 5000 t• Distancia: ~ 500 km
Objetivo original: Conseguir un adecuado manejo de trenes de mercancía pesada, reduciendo significativamente fuerzas dinámicas y costes de combustible.
Aplicación en Norfolk Southern para la operación de trenes pesados de mercancías:
- Tensiones internas de tren minimizadas - Ahorro de Energía >15% conseguido
¿Por qué nace el LEADER en 1996?
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• 5 locomotoras• >100 vagones• Masa: 5000 t• Distancia: ~ 500 km
El sistema se implanta en las explotaciones AAR teniendo éxito en USA, Canadá, Sudamérica, Sudáfrica y Australia.
Típica explotación de trenes AAR de mercancía pesada
• Norfolk Southern (LEADER Standard, Integration de PTC)
• Union Pacific (LEADER Standard, Marcha automática)
• BNSF (LEADER Standard)
• VALE (LEADER Standard, Integration de PTC)
• MRS (LEADER Standard, Integration de PTC)
• 5 locomotoras• >100 vagones• Masa: 5000 t• Distancia: ~ 500 km
• ¡Se demuestra una clara posibilidad de ahorro energético!
• Se desarrolla una versión orientada al mercado europeo considerando sus necesidades.
• En 2008 salta a Europa
Ejemplo de Explotaciones con LEADER
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Trenes Europeos de Viajeros Objetivo inicial del LEADER
Circulación Característica de un Tren Europeo de Viajeros Objetivo inicial para el empleo del LEADER es:
• Unidad Diesel Múltiple• 6 - 8 coches• Masa: 400 - 500 t• Distancia por viaje: ~200 km
En base a la experiencia de años en sistemas AAR y el conocimiento del grupo KB de la dinámica del freno se pretende:-Un ahorro de energía >15% -Reducción del 30 % en esfuerzo/energía de freno.-Emplear el LEADER en vehículos de tracción eléctrica y de cualquier otra configuración.
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LEADER en operación en USA Integración de LEADER en una cabina de conducción europea
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LEADER Cuenta con una Larga Experiencia en Ahorro de Energía
1996 - 1998 1999 - 2000 2001 - 2003 Desde 2004 Desde 2008Transferencia de tecnología al mercado europeo
Aplicación en serie en los operadores más importantes del mercado AAR (Asociación de Ferrocarriles de Norteamérica)
Automatización de la gestión de datos;integración con el simulador del tren
Validación del concepto; aplicación ferroviaria
Proyecto de Knorr-Bremse en NYAB en EEUU
E v o l u c i ó n de L E A D E R
En 2011
Primer ClienteEuropeo
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Introducción / Historia
Principios Básicos
Experiencia en Campo en la Operación de Trenes de Viajeros
Operaciones y Funciones auxiliares [Back Office]
Conclusiones
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Ahorrar energía (reducir CO2)Puntualidad
Gestión de FlotasLocalización de vehículos
Actualización de forma remota
Auto adaptativoFácilmente HomologableVálido para todo tipo vehículo
Objetivos deLEADER EU
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Perfil óptimo de viaje
Vel
ocid
ad
Distancia
Equilibrio energético
Combustible
Energía Eléctrica
Energía Potencial
Energía Cinética
Frenos Dinámicos
Frenos Neumáticos
Resistencias
Vehículo
Horarios
Posición
Línea
El Principio Básico de LEADER es el Ahorro de Energía
- Manteniendo la puntualidad- Minimizando las fuerzas internas del tren - Reduciendo el ruido en zonas urbanas durante la noche
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Trenes Europeos de Viajeros Objetivo inicial del LEADER
Circulación Característica de un Tren Europeo de Viajeros Objetivo inicial para el empleo del LEADER es:
Recordemos:
• Unidad Diesel Múltiple• 6 - 8 coches• Masa: 400 - 500 t• Distancia por viaje: ~200 km
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Modo principal de ahorro de energía de LEADER
Tracción recomendada para hacer funcionar el motor con un alto grado de eficienciaReducción de la velocidad máxima para evitar la acumulación de energía cinética y minimizar los factores dependientes de la velocidad (ej. resistencia del aire)Conducción anticipada en deriva para reducir el consumo de energía en tracciónComo consecuencia: Armonización en la forma de conducir de los maquinistas
¿Cómo consigue LEADER ahorrar energía?
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0 20 40 60 80 100 120 140 160 km 2000
75
150
225
Vel
ocid
ad
(Km
/h)
Distancia0 20 40 60 80 100 120 140 160 200
0
150
300
Con
sum
o de
com
bust
ible
(l)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 200
450
600
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Velocidad LEADERVelocidad de referenciaConsumo de combustible LEADERConsumo de combustible de referencia
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Principios de diseño del Sistema
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LEADER – Efecto sobre la Puntualidad
Suprimir los retrasosMayor satisfacción del usuario
Suprimir las llegadas anticipadasUtilizar los márgenes de tiempo para conseguir la optimización del perfil de velocidad Evitar paradas en las señales de entrada a la estación
Puntualidad significa llegar a tiempo, no antes de tiempo
-80%
ConLEADER
SinLEADER
Desviación Media sobre la Hora de Llegada Prevista
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Principios de diseño del Sistema
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LEADER EU
Energía de freno (MJ)
Dif respecto a valor de
Referencia(%)Referencia 3181 -
1 2366 -25,63
2 2532 -20,41
3 2127 -33,14
4 1899 -40,31
5 2184 -31,35
LEADER reduce el Desgaste y de ese modo los Costes del Ciclo de Vida
- Desgaste menor por menor uso de: ruedas, discos , guarniciones, zapatas
- Mayor vida por menores solicitaciones a: ruedas, discos , guarniciones, zapatas, motores eléctricos y diesel, convertidores, acoplamientos (Voith), ganchos de tracción, topes,…
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
15/02/2010 16/02/2010 17/02/2010 18/02/2010 19/02/2010Fecha
Func
iona
mie
nto
del F
reno
(GJ)
Referencia
1 2 3 4 5
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Principios de diseño del Sistema
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Login / Cambio de Maquinista
Información del Maquinista (Datos iniciales del tren)
Login / LogoutCambio de Maquinista
Login Status
Datos del Maquinista
Analizador
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Principios de diseño del Sistema
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│19Knorr-Bremse Gr oup
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Analizador de Situación
Analizador de Situación Optimizador
Perfil de Velocidad Recomendado
Hora (reloj de la estación)
Posición Actual
Velocidad Actual
Destino
GPS
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Arquitectura Lógica del Sistema
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Optimizador
OptimizadorPerfil de Velocidades
Recomendadas
Parámetros del Tren
Horario de Circulación
Información de la línea
Hora estimada de Llegada (ETA=Estimated Time of Arrival)
Analizadorde Situación
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Información de la línea:Puntos kilométricos, Perfil de vía (gradientes y curvas)Ubicación de estacionesRestricciones*
Puntos de Interés (POI)**
Horario de Circulación:Horas de llegadaHoras de salidaIdentif icación de estaciones IDs
Parámetros de tren:Masas, longitud,resistencia al avance,curva de esfuerzo de freno,curva de esfuerzo de tracción
Operación Recomendada- Vector de tiempo- Vector de velocidad- Vector recomendado de esfuerzo de freno- Vector recomendado de esfuerzo de tracción- Cálculo de energía consumida
* Restricciones de velocidad:PSR (Permanent Speed Restriction) = Restricciones de velocidad permanentes:TSR (Temporary Speed Restriction) = Restricciones de velocidad temporalesESR (Emergency Speed Restriction) =Restricciones de velocidad por emergencias**POI (Point of Interest) = Puntos de Interés: Señales, puentes, túneles, pasos a nivel, etc.
Arquitectura Lógica del Sistema
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LEADER EUI Foro Internacional Ferroviario BCNRail
Estructura Hardware del Sistema
│22Knorr-Bremse Gr oup
LEADER EU
Visión de conjunto del sistema
LEADER EU Sistema de Gestión de Datos
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GPRSRed-VPN
Back office
Control de Tren
Display Cabina
LEADER
GPS/GPRS Antena Suministro de Energía: Tensión de Batería
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LEADER es un Sistema Independiente y Autónomo
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Suministro de Energía
Flujo de datos
Control del Tren
Comunicaciones Vía Radio
Concepto certificado por RailCert
• Exceptuando la alimentación eléctrica, LEADER no interactúa con el tren
• Diseño y hardware cumplen estándares UE (Ej. EN 50155, EN 50121)
• Hardware altamente contrastado en uso ferroviario
• Interfaz del equipo del maquinista totalmente adaptable a las necesidades del cliente
Estructura Hardware del Sistema
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LEADER EU
Introducción / Historia
Principios Básicos
Experiencia en Campo en la Operación de Trenes de Viajeros
Operaciones y Funciones auxiliares [Back Office]
Conclusiones
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Ensayos en campo con First Great Western
Ensayos realizados en 2010
• Coche motor “Class 43 Power Car”• Composición de 7 u 8 Coches “MK3 Coaches”• Tráfico de pasajeros• Tren de alta velocidad• Velocidad máxima: 200 km/h• Paradas intermedias: 4• Masa: 400 - 500 t• Recorrido: ~ 200 km
Participación en la oferta de FGW para DAS en 2010
• LEADER fue uno de los dos finalistas para esta oferta y reconocido como la mejor solución técnica con la más alta reducción de consumo de energía.
Resultados
Ahorro de energía > 20 %Reducción esfuerzo de freno > 35 %Incremento de la puntualidad > 75 %
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LEADER EU
Ensayos en campo con Operador Privado Alemán
Ensayos en 2011
• Unidad diesel LINT 41 • Composición de dos (2) UTs• Tráfico de pasajeros• Tren Regional• Velocidad máxima: 120 km/h• Paradas intermedias: 9• Masa: ~ 65 t• Recorrido: ~ 130 km
Participación en análisis comparativo “Benchmark” con otros Sistemas de ayuda a la conducción (DAS) en 2011
• Resultados preliminares: LEADER ha conseguido el mayor ahorro de energía
Resultados
Ahorro de energía >15 %
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│27Knorr-Bremse Gr oup
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En la actualidad realizando ensayos en campo con el Mayor Operador Públicode Centro Europa*.
Evaluación preliminar de potenciales ahorros
• Locomotora de tracción eléctrica• Composición de 6 a 8 Coches• Tráfico de pasajeros• Tren “Inter City”• Velocidad máxima: 140 km/h• Paradas intermedias: 4• Masa: ~ 170 t• Recorrido: ~ 211 kmEnsayos actualmente en curso
• Ensayos sobre trenes diesel ya concluidos habiendo conseguido los ahorros esperados > 15 %
• Ensayos sobre trenes de tracción eléctrica con freno regenerativo iniciados a finales de Septiembre. Los recorridos de análisis muestran un ahorro de energía potencial al menos igual que para los trenes diesel.
(* Por favor, tener en cuenta las restricciones de pubicidad directa realizadas a petición de nuestro cliente)
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Primer Cliente para Tráfico de Pasajeros: Locomotoras Vossloh para Israel Railways
Instalación Pre-serie en 2011
• Locomotora de tracción• Composición de 8 Coches• Tráfico de pasajeros• Tren Suburbano• Velocidad máxima: 160 km/h• Paradas intermedias: 22• Masa: ~ 140 t• Recorrido: ~ 230 km
Ahorro de energía >15 %
LEADER será instalado en 2012 en 15 locomotoras Vosslohclase "EURO 3000"• Vossloh ha pedido 30 unidades del LEADER
(2 por locomotora)
Resultados
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Las Aplicaciones en Trenes Europeos de Viajeros Muestran Resultados Prometedores
Circulación Característica de un Tren Europeo de Viajeros de Viajeros Objetivo inicial para el empleo del LEADER
• Unidad Diesel Múltiple• 6 - 8 coches• Masa: 400 - 500 t• Distancia por viaje: ~200 km
Los ensayos en campo llevados a cabo han sido tremendamente exitosos y el grupo KB ha recibido la primera orden de producción para este innovador sistema.
La experiencia de años en USA y el conocimiento del grupo KB de la dinámica del freno ha dado lugar a un ahorro energético muy superior a los ahorros de otras soluciones.
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Ahorro de energía alcanzado >15%
Reducción del esfuerzo / energía de freno en un 30 %
El empleo del LEADER en vehículos de tracción eléctrica y de cualquier otra configuración es igualmente posible
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Introducción / Historia
Principios Básicos
Experiencia en Campo en la Operación de Trenes de Viajeros
Opciones y Funciones auxiliares [Back Office]
Conclusiones
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│31Knorr-Bremse Gr oup
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LEADER EU Display Propuesta de velocidad del LEADER
Información adicional (Horario, itinerario, etc.
Limite de velocidad, kilometraje y perfil
Acción propuesta del LEADER (deriva, etc.)
Llegada estimada
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│32Knorr-Bremse Gr oup
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Pantalla personalizada
El optimizador recomienda el perfil de velocidad óptimo hasta la siguiente parada Integración total de horario y límite de velocidadEntorno amigableSolución de pantalla integrada que se puede personalizar según necesidades específicasLos distintos tamaños de pantalla permiten su integración en los distintos vehículos
El cliente define el contenido y el diseño de la pantalla
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│33Knorr-Bremse Gr oup
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Funciones básicas
La gestión de datos permite:
• Monitorizar la flota • Acceder online a la información del viaje en tiempo real• Automatizar procesos de información • Actualizar software y datos básicos a bordo
Otros módulos y funciones de software disponibles:
• Interfaz para importar datos • Programa para crear un procesador de datos• Gestión de recursos
Sistema de Gestión de Datos LEADER EU
El software se subdivide en tres módulos:
• Comunicación de datos • Gestión de datos (interpretación, horarios, operador…)• Localización del Material
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Los datos del LEADER se pueden emplear en Simuladores para formación Sydac de Knorr- Bremse
ProductosOrígenes Mercados
• Surgen en Australia en 1988, en investigaciones sobre accidentes
• Líder en el mercado Ferroviario Australiano
• Expertos en Alta Velocidad, Viajeros, Mercancías, Metros…
• Atención al cliente en todo el mundo mediante la red KB
• Especialistas en formación con la más alta fidelidad a las condiciones reales de explotación
• Estrecha colaboración con los clientes
• Coste de ciclo de vida optimizado
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Introducción / Historia
Principios Básicos
Experiencia en Campo en la Operación de Trenes de Viajeros
Operaciones y Funciones auxiliares [Back Office]
Conclusiones
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El LEADER de Knorr-Bremse Ofrece una Solución Llave en Mano de un Único Proveedor
• Hardware• Software a bordo• Software de funciones auxiliares “Back office”• Medidas topográfica sobre las líneas• Instalación• Servicio• Formación• Servicio postventa de accesorios y repuestos
Knorr-Bremse ofrece una amplia gama de productos y servicios
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LEADER EU
ConclusionesConclusiones
Con LEADER el operador será capaz de…
• Facilitar el trabajo al maquinista, mostrando: Restricciones de velocidad, señales, pasos a nivel, tiempo y distancia a las estaciones, etc.
• Llevar a cabo una condución mas segura, información detallada sobre la linea, indicación visual de cola de tren, ubicación del tren en condiciones de visibilidad reducida, etc.
• Conocer el cumplimiento de horarios a través de datos de todos los viajes
• Incrementar el confort del pasajero, conducción suave y velocidad recomendada en función de las condiciones de la linea y del horario.
• Mejorar la formación de los maquinistas usando los datos registrados para próximos recorridos y analizando la estrategia de conducción con el maquinista.
• Conducción homogenea: Consigue dotar de experiencia a los maquinistas noveles en poco tiempo.
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Conclusiones
El sistema está disponible para ...
• La operación de trenes de viajeros diesel y eléctricos• La operación de trenes de mercancías• Realizar gestión de datos mediante el “Back Office”• Integrarlo con Simuladores Sydac para la formación de maquinistas y para el análisis de
los criterios de conducción
• Una conducción más eficiente desde el punto de vista energético• Reducir el desgaste gracias a una menor velocidad y un menor uso del freno• Mejorar la puntualidad
LEADER contribuye a …
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Ahorrar energía (reducir CO2)Puntualidad
Auto adaptativoFácilmente HomologableVálido para todo tipo vehículo
Gestión de FlotasLocalización de vehículos
Actualización de forma remota
Objetivos deLEADER EU
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│40Knorr-Bremse Gr oup
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Manuel González CondeAM Engineering Department Manager MAD-R/AM1 Tel: +34911459439E-mail:manuel.gonzalez@Knorr-bremse.com
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Contactos
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