Μια σύντομη συζήτηση για την εφαρμογή των μηχανών έλξης Nidec KDS σε έργα μετρό

Περίληψη

Με την επιταχυνόμενη παγκόσμια διαδικασία αστικοποίησης, ο κλάδος των σιδηροδρομικών μεταφορών αναπτύσσεται ραγδαία. Ως βασική αστική υποδομή, τα μετρό αντιμετωπίζουν τις τάσεις της αυξανόμενης ροής επιβατών και των διαφοροποιημένων ταξιδιωτικών απαιτήσεων των επιβατών, που φέρνουν νέες προκλήσεις στη μηχανή έλξης - το βασικό στοιχείο των ανελκυστήρων του μετρό. Αυτές οι προκλήσεις περιλαμβάνουν πώς να εξισορροπήσετε την αποτελεσματικότητα και την ασφάλεια σε σενάρια με μεγάλη ροή επιβατών, πώς να καλύψετε τις αυξανόμενες ανάγκες των επιβατών για άνεση και ευκολία και πώς να εξισορροπήσετε το κόστος και τη διάρκεια ζωής του σχεδιασμού. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει εν συντομία πώς η Nidec KDS, ως ειδικός στον σχεδιασμό και την κατασκευή μηχανών έλξης, παρέχει επαγγελματικές λύσεις στους πελάτες.

Λέξεις-κλειδιά

Ανελκυστήρες μετρό, κύκλος εργασίας, εξοικονόμηση ενέργειας και προστασία του περιβάλλοντος, ανάλυση αξιοπιστίας, χωρητικότητα υπερφόρτωσης, σχεδιασμός ζωής

Σύμφωνα με τη μέθοδο ταξινόμησης στην Ανασκόπηση των Στατιστικών και Ανάλυσης της Παγκόσμιας Αστικής Σιδηροδρομικής Διαμετακόμισης του 2021, η αστική σιδηροδρομική διαμετακόμιση μπορεί να χωριστεί σε τρεις κατηγορίες: μετρό, τραμ και τραμ. Γενικά, η σιδηροδρομική διαμετακόμιση έχει πλεονεκτήματα όπως μεγάλη μεταφορική ικανότητα, υψηλή ταχύτητα, συχνές αναχωρήσεις, ασφάλεια και άνεση, υψηλές τιμές για την ώρα τους, χαμηλούς ναύλους, εξοικονόμηση ενέργειας και προστασία του περιβάλλοντος. Ωστόσο, απαιτεί επίσης υψηλά τεχνικά πρότυπα και κόστος συντήρησης.[1]

Ως κρίσιμο μέρος της αστικής σιδηροδρομικής μεταφοράς, τα μετρό διαδραματίζουν αναμφίβολα σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των αστικών μεταφορών. Βοηθούν στην άμβλυνση της πίεσης της αστικής κυκλοφορίας, διευρύνουν την αστική ακτίνα και την ακτίνα διαβίωσης των κατοίκων δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο δίκτυο μεταφορών, βελτιώνουν την ποιότητα ζωής των κατοίκων, βελτιώνουν τη συνολική εικόνα της πόλης και προάγουν την αστική ανάπτυξη και την πρόοδο, καθώς και την κοινωνική επικοινωνία και ευημερία.

Οι επιβάτες μπορούν να εισέλθουν αποτελεσματικά και άνετα σε σταθμούς, να μεταφερθούν ή να εξέλθουν από σταθμούς παίρνοντας κάθετους ανελκυστήρες. Το τεχνικό επίπεδο των κινητήρων του ανελκυστήρα παίζει βασικό ρόλο στη διασφάλιση της οδηγικής εμπειρίας των επιβατών. Η Nidec KDS ασχολείται βαθιά με την αυτοκινητοβιομηχανία για περισσότερα από 60 χρόνια. Τα προϊόντα της ενσωματώνουν διεθνώς προηγμένο τεχνολογικό σχεδιασμό, εξαιρετική παραγωγή και διαχείριση ποιότητας. Με προϊόντα υψηλής ποιότητας και ένα ολοκληρωμένο σύστημα εξυπηρέτησης, παρέχει σταθερά μηχανήματα έλξης ανελκυστήρα για μεγάλους Ινδούς πελάτες σε έργα μετρό για περισσότερο από μια δεκαετία.

01 Παγκόσμια κλίμακα και προοπτικές της βιομηχανίας αστικών σιδηροδρομικών μεταφορών

Οι στατιστικές δείχνουν ότι μέχρι το τέλος του 2022, η αστική σιδηροδρομική διαμετακόμιση είχε τεθεί σε λειτουργία σε 545 πόλεις σε 78 χώρες και περιοχές σε όλο τον κόσμο, με λειτουργικά χιλιόμετρα που ξεπερνούσε τα 41.386,12 km. Σε σύγκριση με το 2021, η συνολική παγκόσμια χιλιομετρική διαμετακόμιση αστικών σιδηροδρομικών μεταφορών αυξήθηκε κατά 4.531,92 km, σημειώνοντας αύξηση 11,0% από έτος σε έτος.[1]

Το Σχήμα 1 δείχνει τη συνολική κλίμακα της αστικής σιδηροδρομικής διέλευσης μεταξύ μεγάλων ηπείρων στον κόσμο (Σημείωση: Όλες οι πόλεις στη Ρωσία ταξινομούνται στην Ευρώπη για υπολογισμό). Τα δεδομένα υποδεικνύουν ότι τα μετρό και τα τραμ είναι οι κύριοι τύποι αστικών σιδηροδρομικών μεταφορών παγκοσμίως, και η παγκόσμια αστική σιδηροδρομική διαμετακόμιση συγκεντρώνεται κυρίως στην Ευρασία, με τα μετρό να διανέμονται κυρίως σε ασιατικές χώρες.[1]

Σχήμα 1 Σύνοψη της Λειτουργικής Χιλιόμετρης Διαμετακόμισης Αστικών Σιδηροδρόμων ανά Ήπειρο στον κόσμο το 2022 (χλμ)

Σε παγκόσμιο επίπεδο, ο κλάδος των αστικών σιδηροδρομικών μεταφορών βρίσκεται σε κρίσιμο στάδιο ανάπτυξης. Οι κυβερνήσεις και οι επιχειρήσεις σε όλο τον κόσμο επενδύουν συνεχώς σε νέες τεχνολογίες και εγκαταστάσεις για τη βελτίωση της αποδοτικότητας των μεταφορών, τη μείωση της περιβαλλοντικής ρύπανσης και την παροχή καλύτερων υπηρεσιών σε μεγάλο αριθμό επιβατών. Η κατασκευή και η εφαρμογή της παγκόσμιας σιδηροδρομικής διαμετακόμισης επεκτείνονται συνεχώς και ορισμένες αναπτυσσόμενες χώρες προωθούν επίσης ενεργά την κατασκευή σιδηροδρομικών μεταφορών.

Η Ινδία έχει προωθήσει μεγάλης κλίμακας επέκταση του μετρό από το 2014. Σύμφωνα με τους Times of India, μέχρι τον Απρίλιο του 2022, το δίκτυο του μετρό της Ινδίας είχε καλύψει 870 χιλιόμετρα, εξυπηρετώντας 18 πόλεις. Επί του παρόντος, περίπου 1.000 χλμ. γραμμών του μετρό βρίσκονται υπό κατασκευή σε 27 πόλεις, με σχεδόν 6 χλμ. νέων γραμμών να τίθενται σε χρήση κάθε μήνα. Η ταχύτητα και η κλίμακα της κατασκευής του μετρό της Ινδίας την τελευταία δεκαετία ήταν εντυπωσιακές.

Ως επαγγελματίας πάροχος λύσεων σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη για ανελκυστήρες, η Nidec KDS έχει προμηθεύσει περισσότερους από 1.600 κινητήρες κάθετου ανελκυστήρα σε μεγάλους Ινδούς πελάτες την τελευταία δεκαετία. Τα βασικά έργα φαίνονται στο Σχήμα 2. Με ισχυρές τεχνικές και κατασκευαστικές ικανότητες, η Nidec KDS συμμετέχει βαθιά στην αστική κατασκευή και συμβάλλει στη δημιουργία της διεθνούς εικόνας των τοπικών πόλεων.

Σχήμα 2 Έργα Indian Subway που κέρδισαν οι Nidec Kds

02 Αλυσίδα και ανελκυστήρες βιομηχανίας μετρό

Η σιδηροδρομική διαμετακόμιση συνδέει τις αστικές βιομηχανίες, προωθεί την επέκταση της βιομηχανικής αλυσίδας και οδηγεί στην ταχεία ανάπτυξη υποστηρικτικών βιομηχανιών, όπως η κατασκευή εξοπλισμού και η τεχνολογική Ε&Α. Η αλυσίδα της βιομηχανίας του μετρό φαίνεται στο Σχήμα 3, όπου όλοι οι κρίκοι αλληλοεξαρτώνται και οδηγούν την οικονομική ανάπτυξη των αστικών οικισμών και των μητροπολιτικών περιοχών.[2]

Εικόνα 3 Αλυσίδα βιομηχανίας μετρό

Ως κλάδος ανάντη στην αλυσίδα εφοδιασμού του μετρό, οι ανελκυστήρες όχι μόνο παρέχουν μεγάλη άνεση και εγγύηση για τις αστικές μεταφορές, αλλά αντικατοπτρίζουν επίσης τη φροντίδα και την προσοχή της χώρας στους ηλικιωμένους, τα άτομα με ειδικές ανάγκες και τους πολίτες που μεταφέρουν βαριά φορτία. Η μελλοντική ανάπτυξη των πόλεων είναι στενά συνδεδεμένη με την κατασκευή του μετρό. Η κατασκευή ενός σιδηροδρομικού δικτύου διαμετακόμισης είναι ένα σημαντικό κυβερνητικό έργο και το επίπεδο κατασκευής του θα αφήσει βαθύ σημάδι στην εικόνα της πόλης.

Εικόνα 4 Εφαρμογή των κινητήρων Nidec KDS σε ανελκυστήρες μετρό

03 Τεχνικά βασικά σημεία των κινητήρων ανελκυστήρων μετρό

Ως βασικό συστατικό των κατακόρυφων ανελκυστήρων του μετρό, ο σχεδιασμός της μηχανής έλξης πρέπει να λαμβάνει υπόψη το περιβάλλον εξυπηρέτησης και τα σενάρια εφαρμογής των ανελκυστήρων του μετρό. Η εξαιρετική απόδοση των μηχανών έλξης Nidec KDS πηγάζει από την ακριβή κατανόηση του περιβάλλοντος εφαρμογής και την τεχνική συσσώρευση σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη, όπως περιγράφεται παρακάτω:

1. Απαιτήσεις για Υψηλό Κύκλο Καθηκόντων και Υψηλή Ενεργειακή Απόδοση

Στο πλαίσιο της παγκόσμιας υπεράσπισης για τα πράσινα ταξίδια και τα ταξίδια με χαμηλές εκπομπές άνθρακα, η κατασκευή σιδηροδρομικών διαμετακομιστικών διαμετακόμισης έχει θέσει υψηλότερες απαιτήσεις για εξοικονόμηση ενέργειας. Επομένως, σε σύγκριση με άλλους ανελκυστήρες, οι ανελκυστήρες του μετρό απαιτούν τα μηχανήματα έλξης να έχουν υψηλότερη απόδοση για να ανταποκρίνονται σε αστικά σενάρια με μεγάλη ροή επιβατών. Για ανελκυστήρες με ταχύτητα περίπου 1 m/s, η απόδοσή τους μπορεί να φτάσει έως και 90%. Επιπλέον, σύμφωνα με τις απαιτήσεις της εγκατάστασης του ανελκυστήρα, το βάρος και το μέγεθος της μηχανής έλξης πρέπει να ελέγχονται. Επομένως, οι μηχανικοί σχεδιασμού μηχανών έλξης πρέπει να έχουν πλούσια εμπειρία στον ηλεκτρομαγνητικό σχεδιασμό, να βελτιστοποιούν τον ηλεκτρομαγνητικό σχεδιασμό με προηγμένο λογισμικό ανάλυσης ηλεκτρομαγνητικού πεδίου (Εικόνα 5) και να επιλέγουν κατάλληλα ηλεκτρομαγνητικά υλικά για να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις.

Λόγω της απαίτησης για ικανότητα μεταφοράς, οι μηχανές έλξης λειτουργούν συχνά, επομένως έχουν υψηλές απαιτήσεις για τον κύκλο λειτουργίας, γενικά S5-60% ή παραπάνω. Ταυτόχρονα, οι απαιτήσεις για αύξηση της θερμοκρασίας (Εικόνα 6) είναι επίσης πολύ υψηλές.

Αυτό προϋποθέτει ότι ο σχεδιασμός των μηχανών έλξης του μετρό πρέπει να συμμορφώνεται με τις αρχές της συμπαγούς και οικονομίας, εκτός από την ικανοποίηση των απαιτήσεων απόδοσης της εξοικονόμησης ενέργειας και της χαμηλής αύξησης της θερμοκρασίας.

Εικόνα 5 Ανάλυση Ηλεκτρομαγνητικού Πεδίου

Εικόνα 6 Προσομοίωση αύξησης θερμοκρασίας

2. Απαιτήσεις για υψηλή ασφάλεια και αξιοπιστία

Η υψηλή ασφάλεια και αξιοπιστία είναι οι βασικές απαιτήσεις και τα χαρακτηριστικά των ανελκυστήρων και οι άνθρωποι έχουν ακόμη υψηλότερες απαιτήσεις για την ασφάλεια και την αξιοπιστία των ανελκυστήρων του μετρό. Επομένως, διεξάγουμε μια λεπτομερή ανάλυση της μηχανικής αντοχής (Εικόνα 7) και προτείνουμε ειδικές απαιτήσεις και αναβαθμίσεις για τη μηχανική φέρουσα ικανότητα και την απόδοση πέδησης. Οι συντελεστές ασφαλείας για τη φέρουσα το φορτίο βασικών μηχανικών εξαρτημάτων όπως η βάση της μηχανής, η πλήμνη του τροχού, η τροχαλία έλξης και ο άξονας έχουν αυξηθεί ανάλογα.

Προς το παρόν, τα περισσότερα από τα μηχανήματα έλξης του μετρό που εξάγουμε υιοθετούν φρένα τυμπάνου, τα οποία έχουν μεγάλο περιθώριο ροπής πέδησης και σταθερή απόδοση πέδησης. Συνδυάζονται με ελεγκτές ισχύος που έχουν επαληθευτεί πλήρως. Η τάση εισόδου και το ρεύμα των φρένων δεν επηρεάζονται από διακυμάνσεις του δικτύου ισχύος ή παρεμβολές από άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό, παρέχοντας εγγύηση για την αξιόπιστη λειτουργία της μηχανής έλξης.

Εικόνα 7 Ανάλυση μηχανικής αντοχής

3. Ισχυρή σταθερότητα υπερφόρτωσης και υψηλές απαιτήσεις για άνεση οδήγησης

Ένας από τους σκοπούς του εξοπλισμού κάθετων ανελκυστήρων του μετρό είναι η παροχή άνεσης στους επιβάτες. Πολίτες που μεταφέρουν βαριά φορτία και ομάδες που χρήζουν ειδικής φροντίδας, όπως ηλικιωμένοι και άτομα με ειδικές ανάγκες, αποτελούν τα κύρια αντικείμενα εξυπηρέτησης των κάθετων ανελκυστήρων. Επομένως, τα μηχανήματα έλξης ανελκυστήρων του μετρό πρέπει να έχουν ισχυρή ικανότητα υπερφόρτωσης. Σύμφωνα με την ανάλυση υπερφόρτωσης, η χωρητικότητα υπερφόρτωσης είναι μεγαλύτερη από 2 φορές και απαιτείται η ροπή να μπορεί να αποδίδεται σταθερά ανεξάρτητα από υψηλή ταχύτητα ή χαμηλή ταχύτητα, ελαφρύ ή βαρύ φορτίο.

Για να παρέχει μια άνετη εμπειρία οδήγησης, ο σχεδιασμός της μηχανής έλξης δίνει επίσης ιδιαίτερη προσοχή στην αρμονική καταστολή, ειδικά στην καταστολή και μείωση των αρμονικών χαμηλής τάξης (που έχουν μεγάλη επίδραση στην άνεση) και στο πλάτος του κύματος δύναμης τους (Εικόνα 8), καθώς και στη μείωση του κυματισμού ροπής χαμηλής ταχύτητας (Εικόνα 9). Αυτό διασφαλίζει ότι ο ανελκυστήρας λειτουργεί ομαλά καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας με χαμηλό θόρυβο και χαμηλούς κραδασμούς, παρέχοντας στους επιβάτες μια καλή εμπειρία οδήγησης.

Σχήμα 8 Ανάλυση κυμάτων δύναμης

Σχήμα 9 Ανάλυση ροπής

4. Απαιτήσεις για μεγάλη διάρκεια ζωής σχεδιασμού και ανθρωποποιημένη συντήρηση

Ο σχεδιασμός των μηχανών έλξης του μετρό πρέπει επίσης να εστιάζεται στη διάρκεια ζωής, η οποία δεν περιορίζεται στις προαναφερθείσες πτυχές, όπως η χαμηλή άνοδος θερμοκρασίας και η υψηλή μηχανική αντοχή για την παράταση της διάρκειας ζωής της μηχανής έλξης, αλλά περιλαμβάνει επίσης άλλες πτυχές όπως μόνωση κινητήρα, ρουλεμάν, λιπαντικό γράσο και μόνιμους μαγνήτες. Για παράδειγμα, όσον αφορά τη μόνωση, επιλέγεται μονωτικό χαρτί με υψηλές μηχανικές ιδιότητες και διηλεκτρική αντοχή ως μόνωση σχισμής και χρησιμοποιούνται ηλεκτρομαγνητικά σύρματα με ισχυρότερη αντίσταση παλμικής τάσης. Στη διαδικασία, υιοθετείται η μέθοδος βερνικιού VPI (Vacuum Pressure Impregnation), η οποία βελτιώνει σημαντικά την ικανότητα του στάτορα της μηχανής έλξης να αντιστέκεται στην κρούση τάσης και παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μηχανής έλξης.

Οι περισσότεροι ανελκυστήρες του μετρό χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές χωρίς μηχανοστάσιο. Τα κύρια μοντέλα κινητήρων Nidec KDS που εφαρμόζονται σε έργα μετρό φαίνονται στο Σχήμα 10. Κατά τη σχεδίαση, προσπαθούμε να υιοθετήσουμε ολοκληρωμένη σχεδίαση, σχεδιασμό χωρίς συντήρηση και οπτική σχεδίαση ευάλωτων εξαρτημάτων. Για παράδειγμα, καλωδίωση βύσματος, σχεδιασμός περιστρεφόμενων εξαρτημάτων χωρίς συντήρηση, σχεδιασμός ηλεκτρικών εξαρτημάτων υψηλής προστασίας και οπτική απεικόνιση της φθοράς των τακακιών τριβής των φρένων. Αυτά τα σχέδια επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων της μηχανής έλξης και το διάστημα μεταξύ των αντικαταστάσεων, μειώνουν τη δυσκολία συντήρησης και κάνουν τη μηχανή έλξης να λειτουργεί πιο ομαλά, αθόρυβα και ανθεκτικά. Η ενσωμάτωση πολλαπλών τεχνολογιών δημιουργεί προϊόντα υψηλής ποιότητας και εξοικονομεί κόστος συντήρησης των πελατών.

Εικόνα 10 Κύρια μοντέλα Nidec KDS Motors που εφαρμόζονται σε έργα μετρό

04 Μελλοντικές προοπτικές

Η αστική σιδηροδρομική διαμετακόμιση στον κόσμο συνεχίζει να αναπτύσσεται ανοδικά. Αναμένεται ότι έως το 2024, τα λειτουργικά χιλιόμετρα της παγκόσμιας αστικής σιδηροδρομικής διαμετακόμισης θα ξεπεράσουν τα 44.500 km και η μελλοντική προοπτική ανάπτυξης της βιομηχανίας σιδηροδρομικών μεταφορών είναι πολύ ευρεία. Στην εποχή της ταχείας τεχνολογικής προόδου, οι τεχνικές και ποιοτικές απαιτήσεις για τους κινητήρες ανελκυστήρων θα είναι ολοένα και υψηλότερες, απαιτώντας προσαρμογή σε διάφορες περιφερειακές πολιτιστικές και γεωγραφικές διαφορές σε όλο τον κόσμο.

Με προϊόντα υψηλής ποιότητας, επαγγελματικές λύσεις και μια εξαιρετική ομάδα εξυπηρέτησης, η Nidec KDS έχει εμπλακεί βαθιά σε σημαντικά έργα αστικών υποδομών, όπως το μετρό για περισσότερο από μια δεκαετία. Έχει βοηθήσει τους παγκόσμιους πελάτες να κερδίσουν πολλά μεγάλα κυβερνητικά έργα, παρείχε στους επιβάτες μια άνετη και ασφαλή εμπειρία οδήγησης και βοήθησε τους πελάτες να αποκτήσουν μια αξιόπιστη και καλή φήμη.

Στο μέλλον, η Nidec KDS θα τηρεί την επιχειρηματική φιλοσοφία της «Πρώτα στην Ποιότητα, Επιτυχία Πελατών», θα επικεντρώνεται στους πελάτες και με ισχυρές δυνατότητες σχεδιασμού και κατασκευής και υψηλής ποιότητας υπηρεσίες που υπερβαίνουν τις προσδοκίες των πελατών, θα συνεργάζεται με τους πελάτες για να δημιουργήσει περισσότερες και καλύτερες λύσεις ανελκυστήρων.