En kort diskusjon om bruken av Nidec KDS-trekkmaskiner i T-baneprosjekter

Abstrakt

Med den akselererte globale urbaniseringsprosessen utvikler jernbanetransportindustrien seg raskt. Som en viktig urban infrastruktur står T-banen overfor trendene med økende passasjerflyt og diversifiserte reisekrav fra passasjerer, noe som gir nye utfordringer til trekkmaskinen – kjernekomponenten i t-baneheiser. Disse utfordringene inkluderer hvordan man balanserer effektivitet og sikkerhet i scenarier med stor passasjerflyt, hvordan man kan møte passasjerenes økende behov for komfort og bekvemmelighet, og hvordan man balanserer kostnader og designliv. Denne artikkelen vil kort diskutere hvordan Nidec KDS, som ekspert på design og produksjon av trekkmaskiner, gir profesjonelle løsninger for kundene.

Nøkkelord

T-baneheiser, driftssyklus, energisparing og miljøvern, pålitelighetsanalyse, overbelastningskapasitet, design av levetid

I henhold til klassifiseringsmetoden i 2021 Review of World Urban Rail Transit Operation Statistics and Analysis, kan bybanetransport deles inn i tre kategorier: t-bane, lettbaner og trikker. Vanligvis har jernbanetransit fordeler som stor transportkapasitet, høy hastighet, hyppige avganger, sikkerhet og komfort, høy hastighet til rett tid, lave priser, energisparing og miljøvern. Det krever imidlertid også høye tekniske standarder og vedlikeholdskostnader.[1]

Som en avgjørende del av bybanetransport, spiller T-baner en utvilsomt viktig rolle i utviklingen av bytransport. De bidrar til å dempe bytrafikkpresset, utvider byradiusen og beboernes boradius ved å bygge et integrert transportnettverk, forbedrer innbyggernes livskvalitet, forbedrer det generelle bildet av byen og fremmer byutvikling og fremgang samt sosial kommunikasjon og velstand.

Passasjerer kan effektivt og enkelt gå inn på stasjoner, overføre eller utkjøre stasjoner ved å ta vertikale heiser. Det tekniske nivået til heismotorer spiller en nøkkelrolle for å sikre passasjerenes kjøreopplevelse. Nidec KDS har vært dypt engasjert i bilindustrien i mer enn 60 år. Produktene integrerer internasjonalt avansert teknologidesign, utmerket produksjon og kvalitetsstyring. Med høykvalitetsprodukter og et omfattende servicesystem, har den stabilt levert heistrekkmaskiner til store indiske kunder i T-baneprosjekter i mer enn et tiår.

01 Global skala og utsikter for bybanetransportindustrien

Statistikk viser at innen utgangen av 2022 hadde bybanetransport blitt satt i drift i 545 byer i 78 land og regioner over hele verden, med en kjørelengde på over 41 386,12 km. Sammenlignet med 2021, økte den totale globale transportkjøringen for bybane med 4 531,92 km, en vekst fra år til år på 11,0 %.[1]

Figur 1 viser den overordnede skalaen for bybanetransport over store kontinenter i verden (Merk: Alle byer i Russland er klassifisert i Europa for beregning). Data indikerer at T-baner og trikker er hovedtypene for bybanetransport globalt, og global bybanetransport er hovedsakelig konsentrert i Eurasia, med T-baner hovedsakelig distribuert i asiatiske land.[1]

Figur 1 Sammendrag av kjørelengde for urbane transitttransporter etter kontinent i verden i 2022 (km)

Globalt er bybanetransportindustrien i et kritisk utviklingsstadium. Regjeringer og bedrifter over hele verden investerer kontinuerlig i nye teknologier og fasiliteter for å forbedre transporteffektiviteten, redusere miljøforurensning og gi bedre tjenester til et stort antall passasjerer. Byggingen og anvendelsen av global jernbanetransport utvides stadig, og noen utviklingsland fremmer også aktivt byggingen av jernbanetransport.

India har fremmet storskala t-baneutvidelse siden 2014. I følge The Times of India hadde Indias t-banenettverk innen april 2022 dekket 870 km, og betjent 18 byer. For tiden er omtrent 1000 km med t-banespor under bygging i 27 byer, med nesten 6 km med nye spor tatt i bruk hver måned. Hastigheten og omfanget av Indias T-banekonstruksjon det siste tiåret har vært imponerende.

Som en profesjonell leverandør av permanentmagnet synkronmotorløsninger for heiser, har Nidec KDS levert mer enn 1600 vertikale heismotorer til store indiske kunder det siste tiåret. Nøkkelprosjekter er vist i figur 2. Med sterke tekniske og produksjonsevner, deltar Nidec KDS dypt i bybygging og bidrar til å bygge det internasjonale bildet av lokale byer.

Figur 2 Indian Subway Projects vunnet av Nidec Kds

02 T-baneindustrikjede og heiser

Jernbanetransport forbinder urbane næringer, fremmer utvidelsen av industrikjeden og driver den raske utviklingen av støttende næringer som utstyrsproduksjon og teknologisk FoU. T-baneindustrikjeden er vist i figur 3, der alle ledd er gjensidig avhengige og driver den økonomiske utviklingen av urbane tettsteder og storbyområder.[2]

Figur 3 T-baneindustrikjede

Som en oppstrømsindustri i undergrunnsforsyningskjeden gir heiser ikke bare stor bekvemmelighet og garanti for bytransport, men gjenspeiler også landets omsorg og oppmerksomhet til eldre, funksjonshemmede og innbyggere som bærer tung last. Den fremtidige utviklingen av byer er nært knyttet til bygging av T-bane. Å bygge et jernbanenettverk er et viktig statlig prosjekt, og konstruksjonsnivået vil sette et dypt preg på byens image.

Figur 4 Anvendelse av Nidec KDS-motorer i T-baneheiser

03 Tekniske nøkkelpunkter for t-baneheismotorer

Som kjernekomponenten i vertikale t-baneheiser, må utformingen av trekkmaskinen ta hensyn til servicemiljøet og bruksscenarier for t-baneheiser. Den utmerkede ytelsen til Nidec KDS trekkmaskiner stammer fra nøyaktig forståelse av applikasjonsmiljøet og den tekniske akkumuleringen av permanentmagnet synkronmotorer, som beskrevet nedenfor:

1. Krav til høy driftssyklus og høy energieffektivitet

På bakgrunn av global forkjemper for grønn og lavkarbonreise, har jernbanekonstruksjonen stilt høyere krav til energisparing. Derfor, sammenlignet med andre heiser, krever t-baneheiser at trekkmaskiner har høyere effektivitet for å møte urbane scenarier med stor passasjerstrøm. For heiser med en hastighet på ca. 1 m/s kan effektiviteten nå opp til 90 %. Videre, under kravene til heisinstallasjon, må vekten og størrelsen på trekkmaskinen kontrolleres. Derfor må designingeniører for trekkmaskiner ha rik erfaring innen elektromagnetisk design, optimalisere den elektromagnetiske designen med avansert programvare for elektromagnetisk feltanalyse (Figur 5), og velge passende elektromagnetiske materialer for å oppfylle kravene.

På grunn av kravet til transportkapasitet opererer trekkmaskiner ofte, så de har høye krav til driftssyklusen, vanligvis S5-60 % eller høyere. Samtidig er kravene til temperaturstigning (Figur 6) også svært høye.

Dette krever at utformingen av t-banetrekkmaskiner må være i samsvar med prinsippene om kompakthet og økonomi i tillegg til å oppfylle ytelseskravene til energisparing og lav temperaturøkning.

Figur 5 Elektromagnetisk feltanalyse

Figur 6 Simulering av temperaturstigning

2. Krav til høy sikkerhet og pålitelighet

Høy sikkerhet og pålitelighet er de grunnleggende kravene og egenskapene til heiser, og folk har enda høyere krav til sikkerheten og påliteligheten til t-baneheiser. Derfor gjennomfører vi en detaljert analyse av mekanisk styrke (Figur 7), og legger frem spesielle krav og oppgraderinger for mekanisk bæreevne og bremseytelse. Sikkerhetsfaktorene for lastbæring av sentrale mekaniske komponenter som maskinbase, hjulnav, trekkskive og aksel er økt tilsvarende.

For tiden bruker de fleste t-banetrekkmaskiner som eksporteres av oss trommelbremser, som har stor bremsemomentmargin og stabil bremseytelse. De er matchet med strømkontrollere som er fullstendig verifisert. Inngangsspenningen og strømmen til bremsene påvirkes ikke av svingninger i strømnettet eller forstyrrelser fra annet elektrisk utstyr, noe som gir en garanti for pålitelig drift av trekkmaskinen.

Figur 7 Mekanisk styrkeanalyse

3. Sterk overbelastningsstabilitet og høye krav til kjørekomfort

Et av formålene med å utstyre vertikale heiser i T-banen er å gi passasjerer bekvemmelighet. Innbyggere som bærer tung last og grupper som trenger spesiell omsorg, som eldre og funksjonshemmede, er de viktigste tjenesteobjektene til vertikale heiser. Derfor må t-baneheistrekkmaskiner ha sterk overbelastningskapasitet. I følge overbelastningsanalyse er overbelastningskapasiteten mer enn 2 ganger, og det kreves at dreiemomentet kan gis stabilt uavhengig av høy hastighet eller lav hastighet, lett belastning eller tung belastning.

For å gi en komfortabel kjøreopplevelse, legger utformingen av trekkmaskinen også spesiell oppmerksomhet til harmonisk undertrykking, spesielt undertrykking og reduksjon av lavordens harmoniske (som har stor innvirkning på komforten) og deres kraftbølgeamplitude (Figur 8), samt reduksjon av lavhastighets dreiemomentrippel (Figur 9) og tannhjul. Dette sikrer at heisen går jevnt gjennom hele prosessen med lav støy og lav vibrasjon, og gir passasjerene en god kjøreopplevelse.

Figur 8 Kraftbølgeanalyse

Figur 9 Momentanalyse

4. Krav til lang designlevetid og humanisert vedlikehold

Utformingen av t-banetrekkmaskiner må også fokusere på levetiden, som ikke er begrenset til de ovennevnte aspektene som lav temperaturstigning og høy mekanisk styrke for å forlenge levetiden til trekkmaskinen, men inkluderer også andre aspekter som motorisolasjon, lagre, smørefett og permanente magneter. For eksempel, når det gjelder isolasjon, velges isolasjonspapir med høye mekaniske egenskaper og dielektrisk styrke som sporisolasjon, og elektromagnetiske ledninger med sterkere impulsspenningsmotstand brukes. I prosessen brukes VPI (Vacuum Pressure Impregnation) lakkeringsmetoden, som i stor grad forbedrer trekkmaskinstatorens evne til å motstå spenningspåvirkning og forlenger trekkmaskinens levetid.

De fleste t-baneheiser brukes i applikasjoner uten maskinrom. Hovedmodellene av Nidec KDS-motorer brukt i T-baneprosjekter er vist i figur 10. I designet prøver vi vårt beste for å ta i bruk integrert design, vedlikeholdsfri design og visuell design av sårbare deler. For eksempel plug-in ledninger, vedlikeholdsfri design av roterende deler, høybeskyttelsesdesign av elektriske komponenter og visuell visning av bremsefriksjonskloss slitasje. Disse designene forlenger levetiden til trekkmaskinkomponenter og intervallet mellom utskiftninger, reduserer vedlikeholdsproblemer og gjør at trekkmaskinen går jevnere, stillere og mer holdbart. Integreringen av flere teknologier skaper produkter av høy kvalitet og sparer kundene for vedlikeholdskostnader.

Figur 10 Hovedmodeller av Nidec KDS-motorer brukt i T-baneprosjekter

04 Fremtidsutsikter

Verdens bybanetransport fortsetter å utvikle seg oppover. Det er forventet at innen 2024 vil kjørelengden for verdens bybanetransport overstige 44 500 km, og fremtidsutsiktene for utviklingen av jernbanetransportindustrien er svært brede. I en tid med raske teknologiske fremskritt vil de tekniske og kvalitetskravene til heismotorer bli stadig høyere, noe som krever tilpasning til ulike regionale kulturelle og geografiske forskjeller rundt om i verden.

Med høykvalitetsprodukter, profesjonelle løsninger og et utmerket serviceteam, har Nidec KDS vært dypt engasjert i viktige urbane infrastrukturprosjekter som undergrunnsbaner i mer enn et tiår. Det har hjulpet globale kunder med å vinne mange store offentlige prosjekter, gitt passasjerene en komfortabel og trygg kjøreopplevelse, og hjulpet kunder med å etablere et pålitelig og godt omdømme.

I fremtiden vil Nidec KDS holde seg til forretningsfilosofien «Quality First, Customer Success», fokusere på kunder, og med solide design- og produksjonsevner og tjenester av høy kvalitet som overgår kundenes forventninger, samarbeide med kundene for å skape flere og bedre heisløsninger.