Rövid vita a Nidec KDS vontatógépek metróprojektekben való alkalmazásáról

Absztrakt

A felgyorsult globális urbanizációs folyamat következtében a vasúti tranzitipar gyorsan fejlődik. Kulcsfontosságú városi infrastruktúraként a metróknak szembe kell nézniük a növekvő utasforgalom és az utasok diverzifikált utazási igényeivel, ami új kihívások elé állítja a vontatógépet – a metrófelvonók központi elemét. E kihívások közé tartozik, hogyan lehet egyensúlyt teremteni a hatékonyság és a biztonság között nagy utasforgalom esetén, hogyan lehet kielégíteni az utasok növekvő kényelmi igényeit, valamint hogyan lehet egyensúlyban tartani a költségeket és a tervezési élettartamot. Ez a cikk röviden bemutatja, hogy a Nidec KDS, mint a vontatógépek tervezésének és gyártásának szakértője, hogyan kínál professzionális megoldásokat az ügyfelek számára.

Kulcsszavak

Metrófelvonók, Üzemciklus, Energiatakarékosság és környezetvédelem, Megbízhatósági elemzés, Túlterhelési kapacitás, Élettartam tervezése

A 2021-es World Urban Rail Transit Operation Statistics and Analysis áttekintésében szereplő osztályozási módszer szerint a városi vasúti tranzit három kategóriába sorolható: metrókra, kisvasutakra és villamosokra. A vasúti tranzitnak általában olyan előnyei vannak, mint a nagy szállítási kapacitás, a nagy sebesség, a gyakori indulások, a biztonság és a kényelem, a magas ütemezési díj, az alacsony viteldíjak, az energiatakarékosság és a környezetvédelem. Ugyanakkor magas műszaki színvonalat és karbantartási költségeket is igényel.[1]

A városi vasúti közlekedés döntő részeként a metró kétségtelenül fontos szerepet játszik a városi közlekedés fejlődésében. Hozzájárulnak a városi közlekedési nyomás enyhítéséhez, integrált közlekedési hálózat kiépítésével bővítik a városi sugarat és a lakosok életkörét, javítják a lakosok életminőségét, javítják a város összképét, elősegítik a városfejlesztést és előrehaladást, valamint a társadalmi kommunikációt és a jólétet.

Az utasok hatékonyan és kényelmesen tudnak belépni az állomásokra, átszállni vagy kiszállni függőleges liftekkel. A felvonómotorok műszaki színvonala kulcsszerepet játszik az utasok utazási élményének biztosításában. A Nidec KDS több mint 60 éve foglalkozik mélyen az autóiparral. Termékei integrálják a nemzetközileg fejlett technológiai tervezést, a kiváló gyártást és a minőségirányítást. Kiváló minőségű termékekkel és átfogó szolgáltatási rendszerrel több mint egy évtizede stabilan szállít liftvonó gépeket nagy indiai ügyfelek számára metróprojektekben.

01 A városi vasúti tranzitipar globális mérete és kilátásai

A statisztikák azt mutatják, hogy 2022 végéig a városi vasúti tranzit 545 városban, 78 országban és régióban indult üzembe világszerte, és a futásteljesítmény meghaladta a 41 386,12 km-t. 2021-hez képest a teljes globális városi vasúti tranzit kilométer-futás 4531,92 km-rel nőtt, ami 11,0%-os éves növekedést jelent.[1]

Az 1. ábra a városi vasúti tranzit általános skáláját mutatja a világ főbb kontinensein (Megjegyzés: Oroszországban minden város Európába van besorolva a számításhoz). Az adatok azt mutatják, hogy a metrók ​​és a villamosok a városi vasúti tranzit fő típusai világszerte, és a globális városi vasúti tranzit főleg Eurázsiában összpontosul, a metrók ​​pedig főként ázsiai országokban vannak elosztva.[1]

1. ábra A városi vasúti tranzit üzemeltetési futásteljesítményének összefoglalása kontinensenként a világon 2022-ben (km)

Globálisan a városi vasúti tranzitágazat kritikus fejlődési szakaszban van. A kormányok és a vállalatok világszerte folyamatosan fektetnek be új technológiákba és létesítményekbe, hogy javítsák a közlekedés hatékonyságát, csökkentsék a környezetszennyezést, és jobb szolgáltatásokat nyújtsanak nagyszámú utas számára. A globális vasúti tranzit felépítése és alkalmazása folyamatosan bővül, és néhány fejlődő ország is aktívan támogatja a vasúti tranzit kiépítését.

India 2014 óta támogatja a nagyszabású metróbővítést. A The Times of India szerint 2022 áprilisáig India metróhálózata 870 km-t tett meg, és 18 várost szolgált ki. Jelenleg 27 városban körülbelül 1000 km metróvágány épül, és havonta közel 6 km új vágányt helyeznek üzembe. India metróépítésének sebessége és mértéke az elmúlt évtizedben lenyűgöző volt.

A felvonók állandó mágneses szinkronmotoros megoldásainak professzionális szállítójaként a Nidec KDS az elmúlt évtizedben több mint 1600 függőleges felvonómotort szállított nagy indiai ügyfeleknek. A legfontosabb projektek a 2. ábrán láthatók. Erős műszaki és gyártási képességeivel a Nidec KDS mélyen részt vesz a városépítésben, és hozzájárul a helyi városok nemzetközi imázsának kialakításához.

2. ábra A Nidec Kds által nyert indiai metróprojektek

02 Metró ipari lánc és liftek

A vasúti tranzit összeköti a városi iparágakat, elősegíti az ipari lánc kiterjesztését, és előmozdítja az olyan támogató iparágak gyors fejlődését, mint a berendezésgyártás és a technológiai K+F. A metróipari lánc a 3. ábrán látható, ahol az összes kapcsolat egymásra utal, és a városi agglomerációk és nagyvárosi területek gazdasági fejlődését vezérli.[2]

3. ábra Metróipari lánc

A metró ellátási láncának upstream iparágaként a felvonók nemcsak nagy kényelmet és garanciát nyújtanak a városi közlekedéshez, hanem tükrözik az ország idősekre, fogyatékkal élőkre és nehéz terheket szállító polgárokra való törődését és odafigyelését is. A városok jövőbeli fejlődése szorosan összefügg a metróépítéssel. A vasúti tranzithálózat kiépítése fontos kormányzati projekt, kiépítése mély nyomot hagy a város arculatában.

4. ábra Nidec KDS motorok alkalmazása metróliftekben

03 A metróliftmotorok műszaki kulcspontjai

A metró függőleges felvonóinak alapvető elemeként a vontatógép tervezésénél figyelembe kell venni a metrófelvonók szolgáltatási környezetét és alkalmazási forgatókönyveit. A Nidec KDS vontatási gépek kiváló teljesítménye az alkalmazási környezet pontos megértéséből és az állandó mágneses szinkronmotorok műszaki felhalmozódásából fakad, az alábbiak szerint:

1. A nagy igénybevételi ciklus és a nagy energiahatékonyság követelményei

A zöld és alacsony szén-dioxid-kibocsátású utazások világszintű támogatásának hátterében a vasúti tranzitépítés magasabb követelményeket támaszt az energiatakarékosság terén. Ezért a többi felvonóhoz képest a metrófelvonóknak nagyobb hatékonyságra van szükségük a vontatógépeknek ahhoz, hogy megfeleljenek a nagy utasforgalmú városi forgatókönyveknek. A megközelítőleg 1 m/s sebességű felvonók hatásfoka elérheti a 90%-ot is. Ezen túlmenően a felvonó felszerelésének követelményei szerint a vontatógép súlyát és méretét ellenőrizni kell. Ezért a vontatógép-tervező mérnököknek gazdag tapasztalattal kell rendelkezniük az elektromágneses tervezésben, optimalizálniuk kell az elektromágneses tervezést fejlett elektromágneses térelemző szoftverrel (5. ábra), és ki kell választaniuk a megfelelő elektromágneses anyagokat a követelmények teljesítéséhez.

A vontatógépek a szállítóképesség-igény miatt gyakran üzemelnek, így magas, általában S5-60% vagy feletti munkaciklus-igényekkel rendelkeznek. Ugyanakkor a hőmérséklet-emelkedés követelményei (6. ábra) is nagyon magasak.

Ez megköveteli, hogy a metró vontatógépeinek tervezésénél az energiatakarékosság és az alacsony hőmérséklet-emelkedés teljesítménykövetelményeinek teljesítése mellett a kompaktság és a gazdaságosság elvének is meg kell felelnie.

5. ábra Elektromágneses térelemzés

6. ábra Hőmérséklet-emelkedés szimuláció

2. A magas szintű biztonság és megbízhatóság követelményei

A magas biztonság és megbízhatóság a felvonók alapkövetelménye és jellemzője, a metrófelvonók biztonságával és megbízhatóságával szemben pedig még magasabb követelményeket támasztanak az emberek. Ezért részletes elemzést végzünk a mechanikai szilárdságról (7. ábra), és speciális követelményeket és korszerűsítéseket fogalmazunk meg a mechanikai teherbírásra és fékteljesítményre vonatkozóan. A kulcsfontosságú mechanikai alkatrészek, például a gépalap, a kerékagy, a vonótárcsa és a tengely teherbírásának biztonsági tényezőit ennek megfelelően növelték.

Jelenleg az általunk exportált metró vontatógépeinek többsége dobfékeket alkalmaz, amelyek nagy féknyomaték-határral és stabil fékteljesítménnyel rendelkeznek. Teljesen ellenőrzött teljesítményvezérlőkkel párosulnak. A fékek bemeneti feszültségét és áramát nem befolyásolja az elektromos hálózat ingadozása vagy más elektromos berendezések által okozott interferencia, ami garantálja a vontatógép megbízható működését.

7. ábra Mechanikai szilárdságelemzés

3. Erős túlterhelési stabilitás és magas követelmények a lovaglás kényelmével szemben

A metró függőleges felvonóinak felszerelésének egyik célja az utasok kényelme. A nehéz terheket szállító polgárok és a speciális ellátást igénylő csoportok, így az idősek és a fogyatékkal élők a függőleges liftek fő szolgáltatási tárgyai. Ezért a metrófelvonó vontatógépeinek erős túlterhelési kapacitással kell rendelkezniük. A túlterhelési elemzés szerint a túlterhelési kapacitás több mint 2-szerese, és szükséges, hogy a nyomaték stabilan kiadható legyen, függetlenül a nagy vagy alacsony fordulatszámtól, a könnyű terheléstől vagy a nagy terheléstől.

A kényelmes vezetési élmény érdekében a vonógép kialakítása során kiemelt figyelmet fordítanak a harmonikus elnyomásra is, különös tekintettel az alacsony rendű felharmonikusok (amelyek nagymértékben befolyásolják a kényelmet) és azok erőhullám-amplitúdójának elnyomására és csökkentésére (8. ábra), valamint az alacsony fordulatszámú nyomaték hullámzás (9. ábra) és a kogging nyomaték csökkentésére. Ez biztosítja, hogy a lift a folyamat során zökkenőmentesen, alacsony zajszinten és alacsony rezgéssel járjon, így az utasok jó utazási élményt nyújtanak.

8. ábra Erőhullám-elemzés

9. ábra Nyomatékelemzés

4. A hosszú tervezési élettartam és a humanizált karbantartás követelményei

A metró vontatógépeinek tervezésénél az élettartamra is hangsúlyt kell fektetni, ami nem korlátozódik a fent említett szempontokra, mint például az alacsony hőmérséklet-emelkedés és a nagy mechanikai szilárdság a vontatógép élettartamának meghosszabbítása érdekében, hanem más szempontokat is figyelembe kell venni, mint például a motorszigetelés, csapágyak, kenőzsír, állandó mágnesek. A szigetelés szempontjából például résszigetelésként nagy mechanikai tulajdonságú és dielektromos szilárdságú szigetelőpapírt választanak, és erősebb impulzusfeszültség-ellenállású elektromágneses vezetékeket használnak. A folyamat során a VPI (vákuumnyomásos impregnálás) lakkozási módszert alkalmazzák, amely nagymértékben javítja a vontatógép állórészének feszültségállósági képességét, és meghosszabbítja a vontatógép élettartamát.

A legtöbb metróliftet gépház nélküli alkalmazásokban használják. A metróprojektekben alkalmazott Nidec KDS motorok főbb modelljeit a 10. ábra mutatja. A tervezés során mindent megteszünk az integrált tervezés, a karbantartást nem igénylő tervezés és a sérülékeny részek látványtervének átvételére. Például dugaszolható vezetékek, forgó alkatrészek karbantartást nem igénylő kialakítása, elektromos alkatrészek magas védelmi kialakítása, valamint a fék súrlódóbetét-kopásának vizuális megjelenítése. Ezek a kialakítások meghosszabbítják a vontatógép alkatrészeinek élettartamát és a cserék közötti intervallumot, csökkentik a karbantartás nehézségeit, és simábbá, csendesebbé és tartósabbá teszik a vontatógép működését. Több technológia integrálása kiváló minőségű termékeket hoz létre, és megtakarítja az ügyfelek karbantartási költségeit.

10. ábra A Nidec KDS motorok főbb modelljei metróprojektekben

04 Jövőbeli kilátások

A világ városi vasúti közlekedése tovább fejlődik. Várhatóan 2024-re a világ városi vasúti tranzitjának üzemi futásteljesítménye meghaladja a 44 500 km-t, a vasúti tranzitágazat jövőbeli fejlődési kilátásai pedig igen szélesek. A gyors technológiai fejlődés korszakában a felvonómotorokkal szemben támasztott műszaki és minőségi követelmények egyre magasabbak lesznek, ami a világ különböző regionális kulturális és földrajzi különbségeihez való alkalmazkodást teszi szükségessé.

Kiváló minőségű termékekkel, professzionális megoldásokkal és kiváló szervizcsapattal a Nidec KDS több mint egy évtizede mélyen részt vesz olyan fontos városi infrastrukturális projektekben, mint a metró. Segített a globális ügyfeleknek számos nagy kormányzati projekt megnyerésében, kényelmes és biztonságos vezetési élményt nyújtott az utasoknak, és segített az ügyfeleknek megbízható és jó hírnevet kialakítani.

A Nidec KDS a jövőben ragaszkodik a „Minőség az első, az ügyfelek sikere” üzleti filozófiához, az ügyfelekre összpontosít, és szilárd tervezési és gyártási képességekkel, valamint az ügyfelek elvárásait meghaladó magas színvonalú szolgáltatásokkal együttműködve az ügyfelekkel több és jobb felvonómegoldást hoz létre.