Lühiarutelu Nidec KDS-i veomasinate kasutamise kohta metrooprojektides

Abstraktne

Kiirenenud globaalse linnastumise protsessiga areneb raudteetransiiditööstus kiiresti. Peamise linnainfrastruktuurina seisavad metrood silmitsi reisijatevoo suurenemise ja reisijate mitmekesisemate reisivajadustega, mis toovad uusi väljakutseid veomasinale – metroo liftide põhikomponendile. Need väljakutsed hõlmavad seda, kuidas tasakaalustada tõhusust ja ohutust suure reisijatevoo korral, kuidas rahuldada reisijate kasvavaid vajadusi mugavuse ja mugavuse järele ning kuidas tasakaalustada kulusid ja disaini eluiga. Selles artiklis käsitletakse lühidalt seda, kuidas Nidec KDS kui veojõumasinate projekteerimise ja valmistamise ekspert pakub klientidele professionaalseid lahendusi.

Märksõnad

Metroo liftid, töötsükkel, energiasääst ja keskkonnakaitse, töökindluse analüüs, ülekoormusvõime, kasutusiga

Vastavalt 2021. aasta ülemaailmse linna raudteetransiidi toimimise statistika ja analüüsi ülevaates toodud klassifitseerimismeetodile võib linna raudteetransiidi jagada kolme kategooriasse: metrood, kergraudtee ja tramm. Üldiselt on raudteetransiidil sellised eelised nagu suur transpordimaht, suur kiirus, sagedased väljumised, ohutus ja mugavus, kõrge õigeaegsus, madalad piletihinnad, energiasääst ja keskkonnakaitse. Kuid see nõuab ka kõrgeid tehnilisi standardeid ja hoolduskulusid.[1]

Linna raudteetransiidi olulise osana mängivad metrood linnatranspordi arendamisel kahtlemata olulist rolli. Need aitavad leevendada linnaliikluse survet, laiendavad linna raadiust ja elanike eluraadiust integreeritud transpordivõrgustiku rajamise kaudu, parandavad elanike elukvaliteeti, tõstavad linna üldist mainet ning edendavad linnaarengut ja edusamme ning sotsiaalset suhtlust ja heaolu.

Reisijad saavad vertikaalsete liftidega tõhusalt ja mugavalt jaamadesse siseneda, ümberistuda või väljuda. Reisijate sõidukogemuse tagamisel mängib võtmerolli liftimootorite tehniline tase. Nidec KDS on mootoritööstusega sügavalt tegelenud rohkem kui 60 aastat. Selle tooted integreerivad rahvusvaheliselt arenenud tehnoloogia disaini, suurepärast tootmist ja kvaliteedijuhtimist. Kvaliteetsete toodete ja laiaulatusliku teenindussüsteemiga on see enam kui kümne aasta jooksul stabiilselt tarninud India suurklientidele metrooprojektides liftide veomasinaid.

01 Linna raudteetransiiditööstuse globaalne ulatus ja väljavaated

Statistika näitab, et 2022. aasta lõpuks oli linna raudteetransiit kasutusele võetud 545 linnas 78 riigis ja piirkonnas üle maailma ning läbisõit ületas 41 386,12 km. Võrreldes 2021. aastaga suurenes ülemaailmne linna raudteetransiidi läbisõit 4531,92 km võrra, mis on 11,0% rohkem kui aasta varem.[1]

Joonis 1 näitab linna raudteetransiidi üldist ulatust maailma suuremate mandrite vahel (Märkus: kõik Venemaa linnad on arvutamiseks klassifitseeritud Euroopasse). Andmed näitavad, et metrood ja trammid on kogu maailmas linnade raudteetransiidi peamised tüübid ning ülemaailmne linnaraudteetransiit on koondunud peamiselt Euraasiasse, kusjuures metrood jaotatakse peamiselt Aasia riikides[1].

Joonis 1 Kokkuvõte linna raudteetransiidi läbisõidust maailmajagude lõikes 2022. aastal (km)

Ülemaailmselt on linna raudteetransiiditööstus kriitilises arengujärgus. Valitsused ja ettevõtted üle maailma investeerivad pidevalt uutesse tehnoloogiatesse ja rajatistesse, et parandada transpordi tõhusust, vähendada keskkonnareostust ja pakkuda suurele hulgale reisijatele paremaid teenuseid. Globaalse raudteetransiidi ehitus ja rakendamine laieneb pidevalt ning ka mõned arengumaad propageerivad aktiivselt raudteetransiidi ehitamist.

India on edendanud metroo ulatuslikku laienemist alates 2014. aastast. The Times of India andmetel oli India metroovõrk 2022. aasta aprilliks katnud 870 km, teenindades 18 linna. Praegu on 27 linnas ehitamisel ligikaudu 1000 km metroorööpaid, kusjuures iga kuu võetakse kasutusele ligi 6 km uusi rööpaid. India metroo ehituse kiirus ja ulatus viimase kümnendi jooksul on olnud muljetavaldavad.

Liftide püsimagnetitega sünkroonmootorilahenduste professionaalse pakkujana on Nidec KDS viimase kümnendi jooksul tarninud India suurklientidele enam kui 1600 vertikaalset liftimootorit. Võtmeprojektid on näidatud joonisel 2. Tugevate tehniliste ja tootmisvõimalustega Nidec KDS osaleb sügavalt linnaehituses ja aitab kaasa kohalike linnade rahvusvahelise maine kujundamisele.

Joonis 2 India metrooprojektid, mille võitis Nidec Kds

02 Metrootööstuse kett ja liftid

Raudteetransiit ühendab linnatööstusi, soodustab tööstusahela laienemist ja soodustab selliste toetavate tööstusharude kiiret arengut nagu seadmete tootmine ning tehnoloogiline teadus- ja arendustegevus. Metrootööstuse kett on näidatud joonisel 3, kus kõik lülid on üksteisest sõltuvad ja juhivad linnalinnade ja suurlinnapiirkondade majandusarengut.[2]

Joonis 3 Metrootööstuse kett

Metroo tarneahela ülesvoolutööstusena ei paku liftid mitte ainult linnatranspordi mugavust ja garantiid, vaid peegeldavad ka riigi hoolitsust ja tähelepanu eakatele, puuetega inimestele ja raskeid koormaid kandvatele kodanikele. Linnade edasine areng on tihedalt seotud metroode ehitamisega. Raudteetransiidivõrgu rajamine on oluline valitsuse projekt ja selle ehitustase jätab linna kuvandisse sügava jälje.

Joonis 4 Nidec KDS mootorite kasutamine metrooliftides

03 Metroo liftimootorite tehnilised põhipunktid

Metroo vertikaalsete liftide põhikomponendina peab veomasina projekteerimisel arvestama metrooliftide teeninduskeskkonda ja kasutusstsenaariume. Nidec KDS veomasinate suurepärane jõudlus tuleneb rakenduskeskkonna täpsest mõistmisest ja püsimagnetitega sünkroonmootorite tehnilisest akumulatsioonist, nagu allpool kirjeldatud:

1. Kõrge töötsükli ja kõrge energiatõhususe nõuded

Ülemaailmse keskkonnasäästliku ja vähese CO2-heitega reisimise propageerimise taustal on raudteetransiidiehitus esitanud energiasäästlikkusele kõrgemaid nõudeid. Seetõttu nõuavad metroo liftid võrreldes teiste liftidega suuremat tõhusust, et täita linna stsenaariume suure reisijatevooga. Ligikaudu 1 m/s kiirusega liftidel võib nende kasutegur ulatuda kuni 90%-ni. Lisaks tuleb lifti paigaldamise nõuete kohaselt kontrollida veojõumasina kaalu ja suurust. Seetõttu peavad veojõumasinate projekteerimisinsenerid omama rikkalikku kogemust elektromagnetilise projekteerimise alal, optimeerima elektromagnetilist disaini täiustatud elektromagnetvälja analüüsi tarkvaraga (joonis 5) ja valima nõuetele vastavad elektromagnetilised materjalid.

Transpordivõimsuse nõude tõttu töötavad veomasinad sageli, nii et neil on töötsüklile kõrged nõuded, üldiselt S5-60% või rohkem. Samas on väga kõrged ka nõuded temperatuuri tõusule (joonis 6).

See eeldab, et metroo veomasinate konstruktsioon peab vastama lisaks energiasäästu ja madala temperatuuri tõusu jõudlusnõuetele ka kompaktsuse ja ökonoomsuse põhimõtetele.

Joonis 5 Elektromagnetvälja analüüs

Joonis 6 Temperatuuritõusu simulatsioon

2. Kõrge ohutuse ja töökindluse nõuded

Kõrge ohutus ja töökindlus on liftide põhinõuded ja atribuudid ning inimestel on veelgi kõrgemad nõuded metrooliftide ohutusele ja töökindlusele. Seetõttu viime läbi üksikasjaliku mehaanilise tugevuse analüüsi (joonis 7) ning esitame erinõuded ja täiendused mehaanilise kandevõime ja pidurdustõhususe kohta. Peamiste mehaaniliste komponentide, nagu masinaaluse, rattarummu, veoratta ja võlli, kandevõime ohutustegureid on vastavalt suurendatud.

Praegu kasutavad enamik meie poolt eksporditavaid metroo veomasinad trummelpidureid, millel on suur pidurdusmomendi varu ja stabiilne pidurdustõhusus. Need on sobitatud toitekontrolleritega, mis on täielikult kontrollitud. Pidurite sisendpinget ja voolu ei mõjuta elektrivõrgu kõikumised ega muude elektriseadmete häired, mis tagab veomasina töökindla töö.

Joonis 7 Mehaanilise tugevuse analüüs

3. Tugev ülekoormuse stabiilsus ja kõrged nõuded sõidumugavusele

Metroo vertikaalsete liftide varustamise üks eesmärke on pakkuda reisijatele mugavust. Vertikaalsete liftide peamised teenindusobjektid on raskeid veoseid vedavad kodanikud ja erihooldust vajavad rühmad, nagu eakad ja invaliidid. Seetõttu peavad metroo liftide veomasinad olema tugeva ülekoormusvõimega. Ülekoormusanalüüsi kohaselt on ülekoormusvõime rohkem kui 2 korda ja pöördemomenti saab stabiilselt väljastada, sõltumata suurest või väikesest kiirusest, väikesest või suurest koormusest.

Mugava sõidukogemuse pakkumiseks pööratakse veomasina konstruktsioonis erilist tähelepanu ka harmooniliste summutamisele, eriti madala astme harmooniliste summutamisele ja vähendamisele (millel on suur mõju mugavusele) ja nende jõulainete amplituudile (joonis 8), samuti madalatel kiirustel pöördemomendi pulsatsiooni (joonis 9) ja pöördemomendi vähendamisele. See tagab, et lift töötab kogu protsessi vältel sujuvalt madala müra ja madala vibratsiooniga, pakkudes reisijatele hea sõidukogemuse.

Joonis 8 Jõulainete analüüs

Joonis 9 Pöördemomendi analüüs

4. Pika disainiea ja humaniseeritud hoolduse nõuded

Metroo veomasinate projekteerimisel tuleb keskenduda ka tööeale, mis ei piirdu ülalnimetatud aspektidega, nagu madal temperatuuri tõus ja suur mehaaniline tugevus, et pikendada veomasina kasutusiga, vaid hõlmab ka muid aspekte, nagu mootori isolatsioon, laagrid, määrdemääre ja püsimagnetid. Näiteks isolatsiooni mõttes valitakse pilu isolatsiooniks kõrgete mehaaniliste omaduste ja dielektrilise tugevusega isoleerpaber ning kasutatakse tugevama impulsspinge takistusega elektromagnetilisi juhtmeid. Protsessi käigus võetakse kasutusele VPI (Vacuum Pressure Impregnation) lakkimismeetod, mis parandab oluliselt veojõumasina staatori võimet pingele vastu seista ja pikendab veomasina kasutusiga.

Enamikku metroo lifte kasutatakse masinaruumita rakendustes. Peamised metrooprojektides kasutatavate Nidec KDS mootorite mudelid on näidatud joonisel 10. Projekteerimisel püüame oma parima järgida integreeritud disaini, hooldusvaba disaini ja haavatavate osade visuaalset kujundust. Näiteks pistikjuhtmestik, pöörlevate osade hooldusvaba disain, elektrikomponentide kõrge kaitsega disain ja piduri hõõrdklotside kulumise visuaalne kuvamine. Need konstruktsioonid pikendavad veomasina komponentide kasutusiga ja vahetuste vahelist intervalli, vähendavad hoolduse raskusi ning muudavad veomasina sujuvamaks, vaiksemaks ja vastupidavamaks. Mitme tehnoloogia integreerimine loob kvaliteetseid tooteid ja säästab klientide hoolduskulusid.

Joonis 10 Nidec KDS mootorite peamised mudelid, mida kasutatakse metrooprojektides

04 Tuleviku väljavaade

Maailma linnade raudteetransiit areneb jätkuvalt ülespoole. Eeldatavasti ületab 2024. aastaks maailma linna raudteetransiidi töökilometraaž 44 500 km ning raudteetransiiditööstuse edasine arenguperspektiiv on väga lai. Kiire tehnoloogilise arengu ajastul tõusevad liftimootoritele esitatavad tehnilised ja kvaliteedinõuded üha kõrgemale, mis nõuab kohanemist erinevate piirkondlike kultuuriliste ja geograafiliste erinevustega kogu maailmas.

Kvaliteetsete toodete, professionaalsete lahenduste ja suurepärase teenindusmeeskonnaga Nidec KDS on juba üle kümne aasta olnud sügavalt seotud oluliste linnataristu projektidega, nagu metrood. See on aidanud globaalsetel klientidel võita palju suuri valitsusprojekte, pakkunud reisijatele mugavat ja ohutut sõidukogemust ning aidanud klientidel luua usaldusväärse ja hea maine.

Tulevikus järgib Nidec KDS ärifilosoofiat "Kvaliteet ennekõike, kliendi edu", keskendub klientidele ning tugeva disaini- ja tootmisvõimekuse ning klientide ootusi ületavate kvaliteetsete teenustega teeb koostööd klientidega, et luua rohkem ja paremaid liftilahendusi.