डिझाइन आयुष्यभर टिकाव सुनिश्चित करण्यासाठी ऊर्जा-कार्यक्षम रोलिंग स्टॉकची रचना अत्यंत महत्त्वाची आहे. कमी अॅक्सल लोड आणि प्रति आसन कमी ऊर्जा वापर (Power/Seat) हे उच्च-वेग रेल्वे (HSR) रोलिंग स्टॉकच्या ऊर्जा-कार्यक्षम डिझाइनचे प्रमुख निर्देशक आहेत. तक्ता-1 मध्ये जगातील प्रमुख उच्च-वेग रेल्वे रोलिंग स्टॉकची तुलनात्मक वैशिष्ट्ये दर्शविली आहेत. तक्त्यातून दिसून येते की जपानमध्ये आणि तैवानमध्ये प्रति आसन ऊर्जा वापर सर्वात कमी आहे. तैवानमध्ये देखील जपानी शिंकान्सेन तंत्रज्ञानाचा वापर करण्यात आला आहे. याचे प्रमुख कारण म्हणजे कमी अॅक्सल लोड आणि अधिक आसन क्षमता सामावून घेण्यासाठी रुंद डबा रचना.

तक्ता-1 : जगातील उच्च-वेग रेल्वे रोलिंग स्टॉकची तुलनात्मक वैशिष्ट्ये (NA: माहिती उपलब्ध नाही)

उच्च-वेग रेल्वे (HSR) कार्यक्षमता ही सामान्यतः उच्च-वेग रोलिंग स्टॉकच्या प्रत्यक्ष ऊर्जा कार्यक्षमतेचे निदर्शक मानली जाते. जगभरातील विविध HSR प्रणालींच्या कार्यक्षमतेचा अंदाज घेण्यासाठी अनेक अभ्यास करण्यात आले आहेत. विविध देशांतील HSR प्रणालींची तुलनात्मक आकडेवारी उपलब्ध आहे. शिंकान्सेन ही जगातील सर्वाधिक ऊर्जा-कार्यक्षम HSR प्रणालींपैकी एक मानली जाते आणि तिची HSR कार्यक्षमता 0.029 kWh/seat-km इतकी आहे.

जरी HSR रोलिंग स्टॉकची कार्यक्षमता साधारणपणे 0.029 kWh/seat-km ते 0.041 kWh/seat-km या श्रेणीत असली, तरी विविध HSR मार्गांवरील ऊर्जा कार्यक्षमता अनेक घटकांवर अवलंबून बदलते. यामध्ये मार्गाची लांबी, थांब्यांची संख्या, रोलिंग स्टॉकचा प्रकार, आसन क्षमता, कार्यकारी वेग इत्यादींचा समावेश होतो.

कार्यक्षम रिजनरेटिव्ह ब्रेकिंग सिस्टीम, इंटेलिजेंट ब्रेक ब्लेंडिंग आणि हाय-स्पीड रोलिंग स्टॉकचे स्मार्ट ऑपरेशन हे एचएसआर (HSR) कार्यक्षमता वाढविण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात.

सुमारे १० मेगावॅट शक्ती आणि ३२० किमी/तास कमाल ऑपरेटिंग गती असलेल्या एका मानक रोलिंग स्टॉकचा ५०० किमीच्या एका सामान्य एचएसआर मार्गावर धावण्याचा सिम्युलेशन करून, स्थिर गतीने धावण्याऐवजी कोस्टिंग (गाडी आपोआप पुढे न जाऊ देणे) करण्याच्या ऊर्जा कार्यक्षमतेवरील परिणामाचा अभ्यास करण्यात आला आहे. हा अभ्यास दर्शवितो की स्मार्ट वेळापत्रक आणि स्थानकांदरम्यान कोस्टिंगचा अवलंब केल्याने ऊर्जा कार्यक्षमतेत कशी लक्षणीय सुधारणा होऊ शकते.

५०० किमीच्या मार्गावर १० थांबे विचारात घेतले आहेत, ज्यात स्थानकांमधील सरासरी अंतर सुमारे ५० किमी आहे. या अभ्यासासाठी स्थानकांमधील किमान अंतर ३५ किमी आणि कमाल अंतर ७५ किमी मानले आहे.

प्रदर्शन-२ आणि ३ मध्ये ५० किमीच्या विभागात रोलिंग स्टॉकचे स्थिर गती मोडमध्ये आणि कोस्टिंग मोडमध्ये धावणे दर्शविले आहे. जसे की दिसून येते, स्थिर गती मोडच्या तुलनेत कोस्टिंग मोडमध्ये प्रवासाचा वेळ ७% ने वाढतो, तर निव्वळ ऊर्जा वापर ३% ने कमी होतो.

विविध स्थानकांमधील अंतरांसाठी, स्थिर वेगाने धावण्याऐवजी 'कोस्टिंग'चा (coasting) अवलंब केल्यास ऊर्जा कार्यक्षमता आणि प्रवासाच्या वेळेवर होणारा परिणाम 'प्रदर्श-४' (Exhibit-4) मध्ये दर्शविला आहे.

*टीप:

(i) गणना सपाट भागाचा विचार करून केली आहे.

(ii) सुरुवातीच्या आणि अंतिम स्थानकावरील प्रतीक्षा वेळ ५ मिनिटे मानली आहे.

(iii) लहान स्थानकांवर थांबण्याची वेळ १ मिनिट आणि मोठ्या स्थानकांवर २ मिनिटे मानली आहे.

(iv) वळणांमुळे वेगावर कोणतेही निर्बंध विचारात घेतलेले नाहीत.

(v) संपूर्ण धावेसाठी १००% सहाय्यक ऊर्जेचा वापर विचारात घेतला आहे.

(vi) ३२० किमी/तास ते १२० किमी/तास पर्यंत रिजनरेटिव्ह ब्रेकिंगचा विचार केला आहे.

(vii) चाकापासून लाईनपर्यंतची कार्यक्षमता ८२% मानली आहे.

सुमारे ४० किमी पर्यंतच्या आंतर-स्थानक अंतरासाठी स्थिर गतीने काम करणे फायदेशीर आहे, कारण स्थिर गतीने धावण्याऐवजी कोस्टिंग केल्यास ऊर्जा कार्यक्षमता वाढते. याउलट, ४५ किमी पेक्षा जास्त अंतरासाठी कोस्टिंग फायदेशीर आहे, कारण धावण्याचा वेळ वाढला तरी ऊर्जा कार्यक्षमता कमी होते.

अशाप्रकारे, कमी अंतराच्या स्थानकांवर स्थिर गतीने धावून आणि जास्त अंतराच्या स्थानकांवर वेग कमी करून, एका सामान्य ५०० किमीच्या हाय-स्पीड रेल्वे मार्गावर प्रवासाच्या वेळेत सुमारे १४% वाढ होऊनही एकूण ऊर्जा कार्यक्षमतेत सुमारे ८% सुधारणा साधता येते. लहान विलंबांसाठी किमान धावण्याच्या वेळेत सामान्यतः पुनर्प्राप्ती वेळ (रिकव्हरी टाइम) समाविष्ट केली जाते. ही पुनर्प्राप्ती वेळ साधारणपणे किमान धावण्याच्या वेळेच्या ५% ते १२% दरम्यान असते. त्यामुळे, वेळेतील ही १४% वाढ पुनर्प्राप्ती वेळेत समायोजित केली जाऊ शकते. भारतात हाय-स्पीड रेल्वे कार्यान्वित झाल्यावर या अभ्यासाची पडताळणी करणे मनोरंजक ठरेल.

1.MAHSR प्रकल्पाचा संयुक्त व्यवहार्यता अभ्यास अहवाल

2.MAHSR प्रकल्पाचा सप्टेंबर २०१८ मधील पूरक EIA अहवाल

3.Journal of Modern Transportation: मार्च २०१६, खंड २४, अंक १, पृष्ठे १–२१ / HSR (अति-जलद रेल्वे) प्रणालींच्या कामगिरीचे बहुआयामी परीक्षण

4.UIC