Коротке обговорення застосування тягових машин Nidec KDS у проектах метро

Анотація

З прискоренням глобального процесу урбанізації індустрія залізничного транспорту швидко розвивається. Будучи ключовою міською інфраструктурою, метрополітен стикається з тенденціями збільшення пасажиропотоку та диверсифікації потреб пасажирів у подорожах, що ставить нові виклики перед тяговою машиною — основним компонентом ліфтів метро. Ці проблеми включають те, як збалансувати ефективність і безпеку в сценаріях із великим пасажиропотоком, як задовольнити зростаючі потреби пасажирів у комфорті та зручності, а також як збалансувати витрати та проектний термін служби. У цій статті коротко обговорюватиметься, як Nidec KDS, як експерт у проектуванні та виробництві тягових машин, надає професійні рішення для клієнтів.

Ключові слова

Ліфти метро, ​​робочий цикл, енергозбереження та захист навколишнього середовища, аналіз надійності, здатність до перевантаження, проектування терміну служби

Відповідно до методу класифікації в Огляді світової статистики та аналізу роботи міського залізничного транспорту за 2021 рік міський залізничний транспорт можна розділити на три категорії: метро, ​​легкі рейки та трамваї. Загалом залізничний транзит має такі переваги, як велика пропускна спроможність, висока швидкість, часті відправлення, безпека та комфорт, висока вчасність, низькі тарифи, енергозбереження та захист навколишнього середовища. Однак це також вимагає високих технічних стандартів і витрат на обслуговування.[1]

Як важлива частина міського залізничного транспорту метрополітен відіграє, безперечно, важливу роль у розвитку міського транспорту. Вони допомагають зменшити тиск міського транспорту, розширити міський радіус і радіус проживання мешканців шляхом побудови інтегрованої транспортної мережі, покращити якість життя мешканців, покращити загальний імідж міста та сприяти розвитку та прогресу міст, а також соціальному спілкуванню та процвітанню.

Пасажири можуть ефективно та зручно заходити на станції, пересадки та виходити зі станцій вертикальними ліфтами. Технічний рівень двигунів ліфтів відіграє ключову роль у забезпеченні комфорту пасажирів. Компанія Nidec KDS активно працює в автомобільній промисловості вже понад 60 років. Її продукти поєднують міжнародні передові технології, чудове виробництво та управління якістю. Завдяки високоякісній продукції та комплексній системі обслуговування компанія стабільно постачає тягові машини для ліфтів для великих індійських клієнтів у проектах метрополітену протягом більше десяти років.

01 Глобальні масштаби та перспективи розвитку галузі міського залізничного транспорту

Статистика показує, що станом на кінець 2022 року міський залізничний транспорт був введений в експлуатацію в 545 містах у 78 країнах і регіонах світу з робочим пробігом понад 41 386,12 км. Порівняно з 2021 роком загальний глобальний пробіг міського залізничного транспорту збільшився на 4531,92 км, що на 11,0% більше, ніж у минулому році.[1]

На малюнку 1 показано загальний масштаб міського залізничного транзиту на основних континентах світу (Примітка: для розрахунку всі міста Росії класифікуються як Європа). Дані показують, що метро та трамваї є основними видами міського залізничного транспорту в усьому світі, і глобальний міський залізничний транзит зосереджений в основному в Євразії, а метро в основному поширене в країнах Азії.[1]

Малюнок 1 Підсумок робочого пробігу міського залізничного транспорту за континентами світу у 2022 р. (км)

У всьому світі індустрія міського залізничного транспорту перебуває на критичній стадії розвитку. Уряди та підприємства в усьому світі постійно інвестують у нові технології та засоби для підвищення ефективності транспорту, зменшення забруднення навколишнього середовища та надання кращих послуг великій кількості пасажирів. Будівництво та застосування глобального залізничного транзиту постійно розширюється, і деякі країни, що розвиваються, також активно сприяють будівництву залізничного транзиту.

Індія активно розвиває метрополітен з 2014 року. За даними The Times of India, станом на квітень 2022 року мережа індійського метро охоплювала 870 км, обслуговуючи 18 міст. Зараз у 27 містах будується близько 1000 км колій метрополітену, щомісяця вводиться в експлуатацію близько 6 км нових колій. Швидкість і масштаби будівництва метро в Індії за останнє десятиліття були вражаючими.

Як професійний постачальник рішень для синхронних двигунів з постійними магнітами для ліфтів, за останнє десятиліття компанія Nidec KDS поставила більш ніж 1600 двигунів для вертикальних ліфтів великим клієнтам в Індії. Ключові проекти показано на малюнку 2. Маючи потужні технічні та виробничі можливості, Nidec KDS бере активну участь у міському будівництві та робить внесок у формування міжнародного іміджу місцевих міст.

Малюнок 2 Індійські проекти метрополітену, виграні Nidec Kds

02 Метро та ліфти

Залізничний транспорт з’єднує міські промислові підприємства, сприяє розширенню промислового ланцюжка та сприяє швидкому розвитку допоміжних галузей, таких як виробництво обладнання та технологічні дослідження та розробки. Ланцюжок метрополітену показано на малюнку 3, де всі ланки взаємозалежні та стимулюють економічний розвиток міських агломерацій і столичних районів.[2]

Рисунок 3 Ланцюжок метрополітену

Будучи передовою галуззю в ланцюзі поставок метрополітену, ліфти не тільки забезпечують велику зручність і гарантують міський транспорт, але також відображають турботу та увагу країни до людей похилого віку, інвалідів і громадян, які перевозять важкі вантажі. Майбутній розвиток міст тісно пов'язаний з будівництвом метро. Будівництво залізничної транзитної мережі є важливим державним проектом, і рівень її будівництва залишить глибокий слід на іміджі міста.

Рисунок 4 Застосування двигунів Nidec KDS у ліфтах метро

03 Ключові технічні моменти двигунів ліфтів метро

Будучи основним компонентом вертикальних ліфтів метрополітену, конструкція тягової машини повинна враховувати робоче середовище та сценарії застосування ліфтів метро. Чудова продуктивність тягових машин Nidec KDS є результатом точного розуміння умов застосування та технічного накопичення синхронних двигунів з постійними магнітами, як описано нижче:

1. Вимоги до тривалого робочого циклу та високої енергоефективності

На тлі глобальної пропаганди екологічних і низьковуглецевих подорожей будівництво залізничного транспорту висунуло більш високі вимоги до енергозбереження. Таким чином, порівняно з іншими ліфтами, ліфти метро вимагають тягових машин, щоб мати вищу ефективність, щоб відповідати міським сценаріям із великим потоком пасажирів. Для ліфтів зі швидкістю приблизно 1 м/с їх ККД може досягати 90%. Крім того, відповідно до вимог монтажу ліфта необхідно контролювати вагу та розмір тягової машини. Таким чином, інженери-конструктори тягових машин повинні мати багатий досвід у електромагнітному проектуванні, оптимізувати електромагнітний дизайн за допомогою вдосконаленого програмного забезпечення для аналізу електромагнітного поля (рис. 5) і вибрати відповідні електромагнітні матеріали відповідно до вимог.

Через вимогу до транспортної потужності тягові машини працюють часто, тому вони мають високі вимоги до робочого циклу, як правило, S5-60% або вище. Водночас вимоги до підвищення температури (рис. 6) також дуже високі.

Це вимагає, щоб конструкція тягових машин метрополітену відповідала принципам компактності та економічності на додаток до виконання вимог щодо енергозбереження та низького підвищення температури.

Рисунок 5 Аналіз електромагнітного поля

Рисунок 6 Моделювання підвищення температури

2. Вимоги до високої безпеки та надійності

Висока безпека та надійність є основними вимогами та атрибутами ліфтів, і люди пред'являють ще вищі вимоги до безпеки та надійності ліфтів метро. Тому ми проводимо детальний аналіз механічної міцності (рис. 7) і висуваємо особливі вимоги та вдосконалюємо механічну несучу здатність і ефективність гальмування. Коефіцієнти безпеки для несіння навантаження ключових механічних компонентів, таких як основа машини, маточина колеса, тяговий шків і вал, були відповідно збільшені.

Наразі більшість тягових машин метро, ​​які ми експортуємо, використовують барабанні гальма, які мають великий запас гальмівного моменту та стабільну ефективність гальмування. Вони узгоджені з контролерами живлення, які були повністю перевірені. На вхідну напругу та струм гальм не впливають коливання електромережі чи перешкоди від іншого електрообладнання, що забезпечує гарантію надійної роботи тягової машини.

Рисунок 7 Аналіз механічної міцності

3. Сильна стійкість до перевантажень і високі вимоги до комфорту їзди

Однією з цілей обладнання метрополітену вертикальними ліфтами є забезпечення зручності для пасажирів. Основними об'єктами обслуговування вертикальних ліфтів є громадяни, які перевозять важкі вантажі, а також групи людей, які потребують особливого догляду, наприклад люди похилого віку та інваліди. Тому тягові машини ліфтів метрополітену повинні мати сильну здатність перевантажуватись. Згідно з аналізом перевантаження, здатність до перевантаження перевищує 2 рази, і необхідно, щоб крутний момент міг виводитися стабільно незалежно від високої чи низької швидкості, легкого чи великого навантаження.

Щоб забезпечити комфортну поїздку, конструкція тягової машини також приділяє особливу увагу придушенню гармонік, особливо придушенню та зменшенню низьких гармонік (які мають великий вплив на комфорт) та амплітуди їх силової хвилі (Малюнок 8), а також зменшенню пульсацій крутного моменту на низькій швидкості (Малюнок 9) і крутного моменту. Це гарантує безперебійну роботу ліфта протягом усього процесу з низьким рівнем шуму та низькою вібрацією, забезпечуючи пасажирам хороші враження від їзди.

Рисунок 8 Аналіз силової хвилі

Рисунок 9 Аналіз крутного моменту

4. Вимоги до тривалого терміну експлуатації та гуманного технічного обслуговування

Проектування тягових машин метрополітену має також зосереджуватися на терміні служби, який не обмежується вищезазначеними аспектами, такими як низьке підвищення температури та висока механічна міцність для продовження терміну служби тягової машини, але також включає інші аспекти, такі як ізоляція двигуна, підшипники, мастило та постійні магніти. Наприклад, з точки зору ізоляції в якості щілинної ізоляції вибирають ізоляційний папір з високими механічними властивостями і діелектричною міцністю, а також використовують електромагнітні дроти з більшою стійкістю до імпульсної напруги. У процесі використовується метод лакування VPI (Vacuum Pressure Impregnation), який значно покращує здатність статора тягової машини протистояти впливу напруги та продовжує термін служби тягової машини.

Більшість ліфтів метро використовуються в приміщеннях без машинного відділення. Основні моделі двигунів Nidec KDS, що застосовуються в проектах метрополітену, показані на малюнку 10. У проекті ми намагаємося застосувати інтегровану конструкцію, конструкцію, що не потребує обслуговування, і візуальний дизайн вразливих частин. Наприклад, електропроводка, що не вимагає технічного обслуговування, конструкція обертових частин, конструкція з високим рівнем захисту електричних компонентів і візуальне відображення зносу фрикційних колодок гальма. Ці конструкції подовжують термін служби компонентів тягової машини та інтервал між замінами, зменшують труднощі технічного обслуговування та роблять роботу тягової машини більш плавною, тихою та довговічною. Інтеграція багатьох технологій створює високоякісні продукти та заощаджує клієнтам витрати на обслуговування.

Малюнок 10 Основні моделі двигунів Nidec KDS, які використовуються в проектах метро

04 Перспективи майбутнього

Міський залізничний транспорт у світі продовжує розвиватися. Очікується, що до 2024 року робочий пробіг світового міського залізничного транспорту перевищить 44 500 км, а майбутні перспективи розвитку галузі залізничного транспорту дуже широкі. В епоху швидкого технологічного прогресу технічні вимоги та вимоги до якості двигунів ліфтів будуть дедалі вищими, вимагаючи адаптації до різноманітних регіональних культурних і географічних відмінностей у всьому світі.

Завдяки високоякісним продуктам, професійним рішенням і чудовій команді обслуговування компанія Nidec KDS вже більше десяти років активно бере участь у важливих проектах міської інфраструктури, таких як метро. Це допомогло глобальним клієнтам виграти багато великих державних проектів, забезпечило пасажирам комфортну та безпечну поїздку, а також допомогло клієнтам створити надійну та добру репутацію.

У майбутньому Nidec KDS дотримуватиметься бізнес-філософії «Перш за все якість, успіх клієнта», зосереджуватиметься на клієнтах, а завдяки надійним можливостям проектування та виробництва та високоякісним послугам, які перевершують очікування клієнтів, працюватиме з клієнтами над створенням нових та кращих рішень для ліфтів.