P R A C E N A U K O W E P O L I T E C H N I K I W A R S Z A W S K I E J

z. 98

Transport

2013

Wodzimierz Stawecki, Zygmunt Marciniak,

Ireneusz Pielecha, Jacek Pielecha

Instytut Pojazdów Szynowych Tabor w Poznaniu

EKOLOGICZNE ASPEKTY MODERNIZACJI

LOKOMOTYW SPALINOWYCH W POLSCE

Rkopis dostarczono, kwiecie 2013

Streszczenie: W artykule przedstawiono analiz emisyjnoci eksploatowanych lokomotyw
spalinowych w Polsce. Znaczn cz pojazdów szynowych w cigu ostatnich lat poddano
remotoryzacjom polegajcym na zastpieniu silnika spalinowego nowszym generacyjnie modelem.
Skutkuje to zmniejszeniem emisji skadników toksycznych spalin z pojazdów szynowych. Analiz
przeprowadzono z uwzgldnieniem histogramów obcie lokomotyw w typowych warunkach pracy,
co pozwolio na ocen korzyci ekologicznych z tych silników w czasie ich eksploatacji.
Sowa kluczowe: badania lokomotyw spalinowych, emisja spalin

1. WPROWADZENIE

Ocena ekologicznoci pojazdów szynowych jest oparta w wikszoci przypadków na

porównaniu stanu biecego silnika spalinowego (jego wartoci emisji) z wartociami
dopuszczalnymi emisji skadników szkodliwych. Wartoci te dotycz konkretnych testów
badawczych silników lub pojazdów [2, 6]. Badania emisji spalin wykonywane na
podstawie testu ISO 8178-F pozwalaj na odniesienie ich wyników do wartoci limitów,
jednak nie wskazuj na ograniczenie natenia emisji skadników toksycznych. Konieczne
staje si wic podjcie prac dotyczcych oceny emisyjnoci silników pojazdów szynowych
w warunkach ich rzeczywistej eksploatacji [2] (podobne dziaania prowadzi si równie w
odniesieniu do samochodów ciarowych i osobowych [4, 5]).

Obecnie brak jest analiz dotyczcych wymiernych korzyci jakie uzyskuje si w wyniku

napraw silników lub remotoryzacji (wymiany silników) w aspekcie ekologicznym. Udzia
pojazdów szynowych w ogólnym zanieczyszczeniu rodowiska nie jest znaczny (rys. 1).

Gównym celem prac badawczych prezentowanych w artykule bya odpowied na

pytanie jakie wymierne korzyci nastpuj w wyniku naprawy gównej silnika lub jego
zastpienie nowsz technologicznie konstrukcj. W tym celu wykonano pomiary emisji
skadników toksycznych spalin w lokomotywach spalinowych zgodnie z testem ISO 8178-F.

616

Wodzimierz Stawecki, Zygmunt Marciniak, Ireneusz Pielecha, Jacek Pielecha

Rys. 1. Wzgldne obcienie rodowiska przez rodki transportu

2. STAN ILOCIOWY LOKOMOTYW SPALINOWYCH

Naprawa lub wymiana silnika spalinowego wie si zarówno z korzyciami

ekonomicznymi oraz ekologicznymi. Korzyci ekonomiczne to m.in. mniejsze zuycie
paliwa, zastosowanie nowoczesnych systemów sterowania i kontroli silnika spalinowego.
Obecnie PKP Cargo posiada w niemal równej liczbie zarówno pojazdy elektryczne, jak
i spalinowe. Liczby te wynosz odpowiednio: 1225 oraz 1277 sztuk (stan na koniec 2011
roku). Naley jednak zwróci uwag na to, i wikszo pojazdów spalinowych stanowiy
lokomotywy manewrowe (982 szt.). W rezultacie, liniowy tabor do przewozu adunków
stanowiy w wikszoci lokomotywy elektryczne.

redni wiek taboru w tej firmie wynosi 33,8 lat. Wskanik ten nie uwzgldnia

modernizacji lokomotyw, szczególnie spalinowych, które przeprowadzano w ostatnich
latach. Do zmodernizowanych lokomotyw spalinowych nale ST44 (35 szt.), ST45
(19 szt.) oraz SM42 (okoo 130 szt.).

Z tego wzgldu poniej podano skal wymiany silników spalinowych w lokomotywach

w kilku poprzednich latach (tab. 1).

Tablica 1

Koszty nowych inwestycji (lokomotyw spalinowych) [8]

PKP

2011

Naprawy rewizyjne 59 lokomotyw

2012

Naprawy rewizyjne 150 lokomotyw

2013 (do 12.03)

Zakup 10 nowych lokomotyw spalinowych

I kw. 2013

Modernizacja 20 lokomotyw serii SM42

Zastpienie
lokomotywy SU45

PKP
Cargo

2011

Modernizacja 130 lokomotyw SM42 (wymiana silnika na
Caterpillar typ CAT27 oraz 2 ukady Caterpillar typ
CAT15) ST44 (wymiana silnika na silnik nowej generacji
firmy Koomna typ 12CzN26/26)

Koszt 400 mln z

1,0

8,3

30,0

3,3

Po
ja

z

d

y

sz
y

now

e

Po
ja

z

d

y

os
ob
ow

e

Po
ja

z

d

y

c

i
ar
o

w

e

St
a

tk

i

SM42

ST44

ST43

SP32

1420

198

149

81

ZS

4-suwowy

(a8C22)

1965

ZS

2-suwowy

(14D40)

1966

ZS

4-suwowy
(12LDA28)

1965

ZS

4-suwowy

(M820SR)

1987

Liczba eksploatowanych lokomotyw

Ekologiczne aspekty modernizacji lokomotyw spalinowych w Polsce

617

3. METODYKA BADA

Pomiary emisji przeprowadzono wedug testu NRSC znanego jako test stacjonarny ISO

8178-F (rys. 2). Spalinowe pojazdy szynowe, podobnie jak pojazdy drogowe, podlegaj
normom emisji spalin okrelanym przez Uni Europejsk. Dla nowych pojazdów od
stycznia 2012 r. obowizuje etap III B, normujcy maksymaln wielko zanieczyszcze w
spalinach, a od 31 grudnia 2013 r. wprowadzony bdzie etap IV dopuszczajcy mniejszy
poziom zanieczyszcze. Aktualny stan prawny w zakresie norm czystoci spalin dla
pojazdów kolejowych okrela dyrektywa 2004/26/WE z 21 kwietnia 2004 r.

Tablica 2

Dopuszczalne wartoci zanieczyszcze etap III B oraz rozkad faz testu ISO 8178-F

(zaznaczono kolejno faz i warto wspóczynników udziau fazy w tecie) [7]

Moc netto

P

[kW]

Tlenek

wgla

CO

[g/kWh]

Suma wglowodorów

i tlenków azotu

HC + NO

x

[g/kWh]

Czstki stae

PM

[g/kWh]

3

n

bieg luz.

n

pored.

n

nom.

100

80

60

40

20

0

Obcienie [% M

o max

]

2

1

25%

15%

60%

P > 130

3,5

4,0

0,025

Tablica 3

Pojazdy szynowe poddane badaniom emisyjnym

Typ pojazdu

Silnik

Uwagi

ST44 14D40 Przed

regulacjami

M62 14D40 Po

regulacjach

BR231

5D49

Wymiana silnika na nowszy model

BR231 CAT

3606

EM62 645E3B

M62 12CzN26/26

Tablica 4

Parametry techniczne silników spalinowych poddanych badaniom

Typ/seria

lokomotywy

Typ silnika

N

e

[kW]

Ukad

cylindrów

n

Ne-max

[obr/min]

V

ss

[dm

3

]

g

e

[g/kWh]

Lokomotywa ST44

14D40

1470

12/V (45

o

) 750 150,6

228

Lokomotywa BR231

5D49

2208

16/V (42

o

) 1000 200,8

215,6

Lokomotywa BR231

CAT3606

1975

6/R

1000

110,8

198

Lokomotywa EM62

645E3B

2238

16/V (45

o

) 893 105,7 –

Lokomotywa M62

12CzN26/26

1470

12/V (60

o

) 750 150,6

202,5

Badaniom poddano silniki lokomotyw spalinowych eksploatowanych na liniach PKP.

Analizie poddano sze lokomotyw spalinowych, wykorzystujcych róne typy silników
(tab. 3). Ich parametry techniczne zestawiono w tablicy 4.

618

Wodzimierz Stawecki, Zygmunt Marciniak, Ireneusz Pielecha, Jacek Pielecha

4. ANALIZA PRACY LOKOMOTYW

Moliwoci okrelenia rzeczywistej emisji z silników pojazdów szynowych wymagaj

rozpoznania wartoci histogramów obcie silników spalinowych pojazdów szynowych.
Histogramy te s zasadniczo odmienne dla pracy lokomotyw spalinowych w ruchu
osobowym oraz towarowym (dotyczy to take pracy manewrowej). Analizie poddano
warunki pracy lokomotywy ST44 (rys. 2), gdy silniki zamieszczone w tablicy 3 s
montowane w takim pojedzie szynowym.

Rys. 2. Histogram obcie lokomotywy ST44 pracujcej w ruchu towarowym

Analiza pracy lokomotywy w warunkach ruchu towarowego pozwala na stwierdzenie:

a) celowego uwzgldnienia warunków biegu jaowego w tecie badawczym; analizowane

lokomotywy wykorzystaj znaczne czasy pracy biegu jaowego (po okoo 40%);

b) wykorzystywania obcienia czciowego w niewielkim zakresie, tak wic nie ma

podstaw do wykorzystywania tej fazy bada ze znacznym udziaem wagowym;

c) znacznego czasu pracy podczas obcie maksymalnych (lub wartoci do nich

zblionych).

5. BADANIA EMISJI SPALIN W TECIE ISO 8178-F

Moliwoci obnienia emisji skadników toksycznych okrelono na podstawie

niewielkich zmian regulacyjnych dokonanych w silnikach badanych lokomotyw oraz
remotoryzacji silników spalinowych – wymianie silnika bdcego podstawowym ródem
napdu danej lokomotywy i zastpienie go silnikiem nowszej konstrukcji.

Badania dwusuwowego silnika 14D40 przed i po regulacjach przedstawiono na

przykadzie lokomotywy ST44 M62. Badania wykonano na oporniku wodnym.

Analiz wyników odniesiono do norm obowizujcych w odpowiednich latach, gdy

porównywanie ich do norm najnowszych nie prowadzi do sformuowania odpowiednich
wniosków (zmiany emisji po regulacji silnika nadal nie odpowiadaj najnowszym normom
gdy technologia budowy i sterowania silników nie jest najnowsza).

41

1

1,3

1,3

1,2

2,2

4

3

3

4

7

9

11

3

3

5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Pozycja nastawnika jazdy

U

d

z

ia

cz

asu pr

a

c

y

[

%

]

ST44-T

Moce lokomotywy na poszczególnych poz. nastawnika [kW]
1 - 40 7 - 550 13 - 1000
2 - 100 8 - 650 14 - 1100
3 - 200 9 - 700 15 - 1232
4 - 400 10 - 750
5 - 450 11 - 800
6 - 550 12 - 910

Ekologiczne aspekty modernizacji lokomotyw spalinowych w Polsce

619

W wyniku przeprowadzonych regulacji osignito znaczne (66%) ograniczenie emisji

tlenku wgla (rys. 3). Emisja wglowodorów równie zostaa ograniczona w ponad 60%.
Naley podkreli, e poziom wyjciowy tych skadników by znaczny. Wartoci emisji
tlenków azotu, które po regulacjach s mniejsze ni limity normy ORE B13 wynikaj z
faktu nie osigania maksymalnych parametrów pracy silnika spalinowego. Nisza moc
maksymalna jest przyczyn uzyskiwania mniejszych wartoci ste tlenków azotu, a w
konsekwencji emisji jednostkowej.

Dokonano take bada emisji z lokomotywy spalinowej (BR231), w której wymieniono

jednostk spalinow. Silnik 5D49 zastpiono jednostk firmy Caterpillar 3606 (rys. 4).
Silnik 5D49 podczas bada nie spenia norm ORE B13 z lat 1991-1996. Emisja tlenku
wgla i wglowodorów przekroczona bya dwu oraz trzykrotnie (w przypadku HC).
Zastosowanie silnika CAT 3606 spowodowao znaczn redukcj emisji tych skadników z
tej lokomotywy. Emisj tlenku wgla obniono o 47%. Emisj wglowodorów obniono (o
62%) do poziomu, który pozwala na spenienie limitów normy UIC 623. Podobne zyski
ekologiczne dotycz tlenków azotu: moliwe jest spenienie limitów normy UIC.

Rys. 3. Wyniki bada emisji jednostkowej

spalin dla silnika 14D40 lokomotywy ST44

M62 nr 1241 przed i po regulacjach

Rys. 4. Wyniki bada emisji jednostkowej

spalin lokomotywy BR231 dla silnika 5D49

oraz po jego wymianie na silnik CAT 3606

Rys. 5. Wyniki emisji nowych silników zabudowanych w lokomotywie ST44

14,1

4,9

4,0

3,0

5,4

2,0

1,6

0,8

17,2

14,2

16,0

12,0

0

20

40

60

80

100

0

8

16

24

32

40

Przed

regulacjami

Po

regulacjach

ORE B13

(1991-1996)

UIC 623 1997

Wzgldna

zmiana

W

z

g

l

d

n

a

z

m

ia

n

a

e

m

is

ji

[%

]

Emis

ja

C

O

,

H

C

, N

O

x

[

g

/k

W

·h

]

CO

HC

NOx

ST44
Regulacje silnika

-6

6

%

-6

4

%

-1

8

%

3,2

1,7

4,0

3,0

1,3

0,5

1,6

0,8

15,8

11,0

16,0

12,0

0

20

40

60

80

100

0

5

10

15

20

25

Silniki 5D49

Silnik

CAT3606

ORE B13

(1991-1996)

UIC 623 1997

Wzgldna

zmiana

W

z

gl

dna

z

m

ia

na

e

m

is

ji

[

%

]

E

m

is

ja

C

O

,

H

C

, N

O

x

[

g

/k

W

·h

]

CO

HC

NOx

BR231
Zmiana typu silnika

-4

7

%

-6

2

%

-3

1

%

1,1

2,1

3,0

3,0

2,0

1,9

0,8

0,8

0,8

0,5

7,9

8,5

12,0

9,5

6,0

0

2

4

6

8

10

12

14

645E3B

12CzN26/26

UIC 623 do 2002 r.

UIC 623 (2003-2007)

UIC 624 od 2008 r.

E

m

is

ja

C

O

, H

C

, N

O

x

[g

/k

W

·h

]

CO

HC

NOx

Silnik 645E3B

Silnik 12CzN26/26

620

Wodzimierz Stawecki, Zygmunt Marciniak, Ireneusz Pielecha, Jacek Pielecha

Przykadem modernizacji istniejcego taboru kolejowego jest wymiana silnika w

lokomotywie ST44. Zastosowanie nowego 16-cylindrowego dwusuwowego silnika firmy
General Electric 645E3B o mocy 2200 kW, a wic o mocy wikszej o 50% ni
standardowy, spowodowao zmniejszenie zuycia paliwa i oleju. Kolejn modernizacj jest
zastosowanie w tej lokomotywie silnika 12CzN26/26. Wyniki pomiarów emisji na tle
norm przedstawiono na rys. 5.

6. ZAOENIA DO ANALIZY EMISYJNEJ SILNIKÓW

Wszystkie badane silniki naleay do tej samej klasy pojazdu szynowego. Z tego

wzgldu dokonano analizy wykorzystujc ten sam histogram obcie oraz zakadajc, e
udziay czasu pracy na poszczególnych pozycjach nastawnika s jednakowe. Przyjmujc
takie zaoenia podzielono obszar 15 pozycji nastawnika na fazy, tak aby obejmoway one
swym udziaem fazy testu badawczego ISO 8178-F. Podzia pozycji nastawnika
przedstawiono na rys. 6. Na podstawie arbitralnego zakwalifikowania pozycji nastawnika
do odpowiedniej fazy testu badawczego wyznaczono udzia czasu pracy w poszczególnych
fazach testu. Wartoci tych udziaów przedstawiono w tablicy 5.

a) b)

Faza
testu

Udzia fazy

u

i

[%]

Liczba pozycji

nastawnika

obejmujca faz

badawcz

1 41

1

2 48

11

3 11

3

Rys. 6. Sposób dopasowania histogramu obcie do faz testu ISO 8178-F (a) oraz wartoci

ustalonych udziaów poszczególnych faz wynikajcych z histogramów obcienia (b)

7. WYNIKI BADA EKOLOGICZNYCH

Przykadowa analiza emisji z silnika 645E3B wskazuje na istnienie znacznie wikszych

wartoci emisji w poszczególnych fazach ni warto wynikowa z testu (rys. 7).
Oczywicie emisja z caego testu uwzgldnia wspóczynniki udziau faz, jednak podczas
analiz emisyjnych i poszukiwania korzyci ekologicznych naley wykorzysta wiedz
dotyczc rzeczywistych wartoci emisji w poszczególnych fazach testu.

41

1 1,3 1,3 1,2

2,2

4

3

3

4

7

9

11

3

3

5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

U

d

z

ia

cz

as

u

pr

a

c

y

[

%

]

Pozycja nastawnika jazdy

Ekologiczne aspekty modernizacji lokomotyw spalinowych w Polsce

621

Rys. 7. Wartoci emisji skadników szkodliwych spalin z silnika 645E3B w poszczególnych fazach

testu badawczego

Z uwagi na rozbiene wartoci emisji poszczególnych silników spalinowych

przedstawione poprzednio dokonano ich skalania. Uzyskano wielkoci emisji
poszczególnych skadników spalin z testu ISO 8178-F w odniesieniu do wielkoci
maksymalnych kadego z analizowanych skadników spalin. Uzyskano zmiany (rys. 8a),
które wskazuj, e najwiksz emisj skadników spalin cechuje si silnik 14D40 bdcy
przed napraw. Jednak przeprowadzona naprawa pozwolia na uzyskanie niewielkiej
poprawy emisji skadników spalin w stosunku do innych silników spalinowych. Wynika z
tego, e zmniejszono znacznie udzia silnika w zanieczyszczaniu rodowiska, jednak
poziom emisji nie koresponduje z pozostaymi silnikami.

a)

b)

Rys. 8. Normowane wartoci: a) emisji [g/kWh], b) natenia poszczególnych skadników spalin

Emisja skadników szkodliwych uzyskana jako natenie danego skadnika spalin

w poszczególnych fazach testu pozwala na wyznaczenie masy wyemitowanych zwizków
toksycznych. W tym wypadku nie uwzgldnia si mocy silnika (rys. 8b). Analiza wyników
wskazuje na pewn odmienno od przedstawionych wyników na rys. 8a.

Pozwala to stwierdzi, e wartoci emisji nie s tak istotne, jak wartoci natenia

analizowanych skadników spalin. Na tej podstawie w dalszej czci artykuu zajto si
analiz natenia skadników szkodliwych spalin, gdy one gównie stanowi

o zanieczyszczeniu powietrza.

0

2

4

6

8

10

12

14

CO

HC

NOx

E

[g

/k

W

h

]

n-min

n-por.

n-max

WartoztestuISO8178F

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

N

a

te

e

nie s

k

a

dnik

ó

w

s

pali

n

[-

]

CO

HC

NOx

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

E

m

isja [

-]

CO

HC

NOx

622

Wodzimierz Stawecki, Zygmunt Marciniak, Ireneusz Pielecha, Jacek Pielecha

Ograniczenie emisji przez napraw silnika

Dysponujc wynikami emisji spalin w tecie ISO 8178-F oraz udziaami nastaw

z histogramów obcie dokonano oblicze efektywnego ograniczenia rzeczywistych
wartoci emisji skadników spalin lokomotywy ST44 wyposaonej w silnik 14D40 przed
i po naprawie. Na podstawie analiz uzyskano znaczce (do 55 % w przypadku
wglowodorów) zmniejszenie masy zanieczyszcze (rys. 9). Wartoci te dotycz natenia
godzinowych emisji poszczególnych skadników spalin.

Ograniczenie emisji przez wymian silnika

Wymiana silnika spalinowego (wymiana silnika 14D40 na silnik 645E3B) skutkuje

zmniejszeniem natenia emisji wszystkich skadników spalin. Ograniczenie to wynosi od
45% do prawie 70%. Jest ono czciowo skutkiem nowoczeniejszego typu silnika, lecz
równie mniejszej pojemnoci skokowej nowego silnika (rys. 10).

Rys. 9. Analiza zmiany natenia emisji

podczas naprawy silnika 14D49

Rys. 10. Analiza zmiany natenia emisji podczas

wymiany silnika 5D49 na silnik CAT3606

Wymiana silnika spalinowego 14D40 na silnik 645E3B skutkuje zmniejszeniem

natenia emisji tlenku wgla w spalinach o 70%. Niestety zwikszeniu ulego natenie
emisji wglowodorów o 30% (rys. 11). Odnotowano niewielkie zmniejszenie natenia
emisji tlenków azotu. Jest to wynikiem znacznie mniejszej pojemnoci nowego silnika
spalinowego i jego prawie dwukrotnie wikszej mocy.

Zamiana silnika spalinowego 645E3B na silnik 12CzN26/26skutkuje zmniejszeniem

natenia emisji wszystkich skadników spalin. Ograniczenie to wynosi od 3% do prawie
60% (rys. 12). Najmniejsze zmiany odnotowano w przypadku natenia emisji tlenków
azotu, co jest spowodowane mniejsz moc nowego silnika, a jednoczenie jego du
objtoci skokow. Bardzo du zmian odnotowano w przypadku wglowodorów,
co wiadczy o nowoczesnoci konstrukcyjnej silnika 12CzN26/26.

3024

1736

1532

689

7125

4984

-100

-80

-60

-40

-20

0

0

2000

4000

6000

8000

10000

14D49PR-N 14D49PO-N

Zmiana

W

z

g

l

d

na

z

m

ia

na

e

m

is

ji

[

%

]

E

m

is

ja

[

k

g

/h

]

CO

HC

NOx

-4

3

%

-5

5

%

-3

0

%

1674

697

731

225

8903

4822

-100

-80

-60

-40

-20

0

0

2000

4000

6000

8000

10000

5D49

CAT3606

Zmiana

W

z

g

l

d

n

a

z

m

ia

n

a

e

m

is

ji

[%

]

E

m

is

ja

[

k

g/

h]

CO

HC

NOx

-5

8

%

-6

9

%

-4

6

%

Ekologiczne aspekty modernizacji lokomotyw spalinowych w Polsce

623

Rys. 11. Analiza zmiany natenia emisji

podczas wymiany silnika 14D49 na silnik

654E3B

Rys. 12. Analiza zmiany natenia emisji

podczas wymiany silnika 654E3B na silnik

12CzN26/26

PODSUMOWANIE

Analiza emisji wyznaczona na podstawie testu ISO 8178 prowadzi do uzyskania

informacji o moliwoci spenienia limitów emisji przez poddany badaniom silnik
spalinowy. Jednake nie stanowi wystarczajcej informacji o emisji poszczególnych
skadników do atmosfery. Ich natenie jest bezporedni przyczyn m.in. zwikszonej
iloci dwutlenku wgla wywoujcego efekt cieplarniany, a natenie emisji skadników
toksycznych – tzw. dziury ozonowej i degradacji rodowiska. W celu okrelenia korzyci
ekologicznych przedstawiono dane zawierajce bezwzgldne wartoci natenia emisji
spalin, które zestawiono z wartociami emisji uzyskanymi w badaniach wedug normy ISO
8178-F (rys. 13).

Rys. 13. Bezwzgldne zmiany natenia emisji oraz emisji spalin lokomotyw

1736

524

689

901

4984

4881

-70

-50

-30

-10

10

30

0

2000

4000

6000

8000

10000

14D40

645E3B

Zmiana

W

z

gl

d

na

z

m

ia

na

e

m

is

ji

[

%

]

E

m

is

ja

[k

g

/h

]

CO

HC

NOx

-7

0

%

+3

0

%

-2

%

524

353

901

373

4881

4746

-100

-80

-60

-40

-20

0

0

2000

4000

6000

8000

10000

645E3B

12CzN26/26

Zmiana

W

z

gl

dna

z

m

ia

na

e

m

is

ji

[

%

]

E

m

is

ja

[

k

g/

h]

CO

HC

NOx

-33%

-59%

-3

%

25

20

15

10

5

0

5

10

15

20

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

14D40PRN

14D40PON

645E3B

12CzN26/26

5D49

CAT3606

E

m

isj

a

[g

/k

W

h]

N

a

te

n

ie

e

m

is

ji

[

k

g

/

h

]

CO

HC

NOx

natenie emisji

emisja

624

Wodzimierz Stawecki, Zygmunt Marciniak, Ireneusz Pielecha, Jacek Pielecha

Analiza danych wskazuje, e mimo zmniejszenia natenia emisji np. tlenków azotu

z silników 6345E3B oraz 12CzN26/26 w stosunku do silnika 14D40 bdcego po
naprawie, to poziom natenia emisji tego skadnika utrzymuje si na podobnym poziomie.
Oznacza to, e zmniejszenie natenia emisji NO

x

w tym przypadku nie jest poparte

ochron rodowiska, gdy wyemitowane zostan do atmosfery podobne iloci tlenków
azotu (w odniesieniu do masy zwizku), jak w przypadku braku wymiany silnika.

Uzyskane wyniki wiadcz o koniecznoci uzupenienia bada emisyjnych równie

o badania natenia emisji, gdy analiza i ocena tylko wyników odniesionych do norm nie
pozwala na szacowanie korzyci ekologicznych wymienianych silników spalinowych
eksploatowanych w lokomotywach na polskich szlakach kolejowych.

Bibligrafia

1. Bogu P., Grzeszczyk R., Marciniak Z., Merkisz J., Pielecha I., Pielecha J., Waligórski M.: Misfire

detection in exhaust locomotives engines - OBD II/EOBD prespectives. Institute of Machine Design and
Operation of the Technical University of Wroclaw, Vol. 86, 2002, s. 45-52.

2. Directive 2004/26/EC of the European Parliament and of the Council amending Directive 97/68/EC on

the approximation of the laws of the Member States relating to measures against the emission of gaseous
and particulate pollutants from internal combustion engines to be installed in non-road mobile machinery.
21.04.2004.

3. Marciniak Z., Merkisz J., Pielecha I., Pielecha J.: Mobile test bed for investigations of toxic components

emission of exhaust gases of the diesel engines. Institute of Machine Design and Operation of the
Technical University of Wroclaw, Vol. 86, 2002, s. 147-156.

4. Merkisz J., Pielecha J., Pielecha I.: Road test emissions using on-board measuring method for light duty

diesel vehicles, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, Vol. 5, 2011, s. 89-96.

5. Merkisz J., Pielecha I., Pielecha J., Brudnicki K.: On-road exhaust emissions from passenger cars fitted

with a start-stop system. Archives of Transport, Vol. 23, 2011, s. 37-46.

6. Norma PN-EN ISO 8178-4, Silniki spalinowe tokowe. Pomiar emisji spalin. Cykle badawcze silników o

rónym zastosowaniu. Wyd. stycze 1999.

7. ISO: Reciprocating internal combustion engines – exhaust emission measurement – Part 1: Test-bed

measurement of gaseous and particulate exhaust emissions. Draft International Standard ISO/DIS 8178–
1.2, 1995.

8. http://inforail.pl/text.php?id=52550 (dostp: 15.02.2013).

ECOLOGICAL ASPECTS OF THE MODERNIZATION OF DIESEL LOCOMOTIVES

IN POLAND

Summary: The analysis of diesel locomotives emissivity operating in Poland is presented in this article.
In the last few years a significant part of the rail vehicles have been subjected to remotorization consisting in
the replacement of the diesel engine with the new generation model. This results in the reduction of toxic
constituents emission of exhaust gas from the railway vehicles. The analysis was performed taking into
account the histograms of locomotives loads in normal work conditions, which allowed to assess the
ecological benefits of these engines during their operation.

Keywords: tests of diesel locomotives, exhaust gas