بحثی مختصر در مورد کاربرد ماشین‌های کششی Nidec KDS در پروژه‌های مترو

چکیده

با روند سریع شهرنشینی جهانی، صنعت حمل و نقل ریلی به سرعت در حال توسعه است. مترو به عنوان یک زیرساخت کلیدی شهری، با روند افزایش جریان مسافر و تقاضای سفرهای متنوع مسافران مواجه است که چالش‌های جدیدی را برای ماشین کششی - جزء اصلی آسانسورهای مترو - به همراه دارد. این چالش‌ها عبارتند از اینکه چگونه می‌توان کارایی و ایمنی را در سناریوهایی با جریان مسافر زیاد متعادل کرد، چگونه نیازهای رو به رشد مسافران برای راحتی و آسایش را برآورده کرد و چگونه هزینه‌ها و عمر طراحی را متعادل کرد. در این مقاله به طور خلاصه بحث خواهیم کرد که چگونه Nidec KDS، به عنوان یک متخصص در طراحی و ساخت ماشین های کششی، راه حل های حرفه ای را برای مشتریان ارائه می دهد.

کلمات کلیدی

آسانسورهای مترو، چرخه وظیفه، حفظ انرژی و حفاظت از محیط زیست، تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان، ظرفیت اضافه بار، طراحی عمر خدمات

بر اساس روش طبقه بندی در بررسی آمار و تحلیل عملیات حمل و نقل ریلی شهری در سال 2021، ترانزیت ریلی شهری را می توان به سه دسته تقسیم کرد: مترو، ریل سبک و تراموا. به طور کلی، حمل و نقل ریلی دارای مزایایی مانند ظرفیت حمل و نقل زیاد، سرعت بالا، خروج مکرر، ایمنی و راحتی، نرخ به موقع بالا، کرایه های پایین، صرفه جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست است. با این حال، به استانداردهای فنی بالا و هزینه های نگهداری نیز نیاز دارد.[1]

مترو به عنوان بخش مهمی از حمل و نقل ریلی شهری، بدون شک نقش مهمی در توسعه حمل و نقل شهری ایفا می کند. آنها با ایجاد یک شبکه حمل و نقل یکپارچه، به کاهش فشار ترافیک شهری، گسترش شعاع شهری و شعاع زندگی ساکنان، بهبود کیفیت زندگی ساکنان، ارتقای تصویر کلی شهر، و ارتقای توسعه و پیشرفت شهری و همچنین ارتباطات اجتماعی و رفاه کمک می کنند.

مسافران می توانند با استفاده از آسانسورهای عمودی به طور موثر و راحت وارد ایستگاه ها، انتقال یا خروج از ایستگاه ها شوند. سطح فنی موتورهای آسانسور نقش کلیدی در تضمین تجربه سواری مسافران دارد. Nidec KDS بیش از 60 سال است که عمیقاً در صنعت موتور مشغول است. محصولات آن طراحی فناوری پیشرفته بین المللی، تولید عالی و مدیریت کیفیت را ادغام می کند. با محصولات باکیفیت و سیستم خدمات جامع، بیش از یک دهه است که ماشین آلات کششی آسانسور را برای مشتریان بزرگ هندی در پروژه های مترو به طور پایدار تامین کرده است.

01 مقیاس جهانی و چشم انداز صنعت حمل و نقل ریلی شهری

آمارها نشان می دهد که تا پایان سال 2022، حمل و نقل ریلی شهری در 545 شهر در 78 کشور و منطقه در سراسر جهان با مسافت پیموده شده بیش از 41386.12 کیلومتر به بهره برداری رسیده است. در مقایسه با سال 2021، کل مسافت پیموده شده ترانزیت ریلی شهری جهانی 4531.92 کیلومتر افزایش یافته است که رشد سالانه 11.0 درصدی را نشان می دهد.[1]

شکل 1 مقیاس کلی ترانزیت ریلی شهری را در قاره های اصلی جهان نشان می دهد (توجه: تمام شهرهای روسیه برای محاسبه در اروپا طبقه بندی می شوند). داده ها نشان می دهد که مترو و تراموا انواع اصلی ترانزیت ریلی شهری در سطح جهان هستند، و حمل و نقل ریلی شهری جهانی عمدتاً در اوراسیا متمرکز است و متروها عمدتاً در کشورهای آسیایی توزیع شده اند.[1]

شکل 1 خلاصه مسافت پیموده شده عملیاتی حمل و نقل ریلی شهری بر اساس قاره در جهان در سال 2022 (کیلومتر)

در سطح جهانی، صنعت حمل و نقل ریلی شهری در مرحله توسعه بحرانی قرار دارد. دولت‌ها و شرکت‌ها در سرتاسر جهان به طور مستمر بر روی فناوری‌ها و امکانات جدید سرمایه‌گذاری می‌کنند تا کارایی حمل‌ونقل را بهبود بخشند، آلودگی‌های محیطی را کاهش دهند و خدمات بهتری را به تعداد زیادی از مسافران ارائه دهند. ساخت و استفاده از ترانزیت ریلی جهانی به طور مداوم در حال گسترش است و برخی از کشورهای در حال توسعه نیز به طور فعال ساخت ترانزیت ریلی را ترویج می کنند.

هند از سال 2014 توسعه مترو در مقیاس بزرگ را ترویج کرده است. طبق گزارش تایمز هند، تا آوریل 2022، شبکه متروی هند 870 کیلومتر را پوشش داده و به 18 شهر خدمات رسانی می کند. در حال حاضر، حدود 1000 کیلومتر مسیر مترو در 27 شهر در دست ساخت است و هر ماه نزدیک به 6 کیلومتر مسیر جدید به بهره برداری می رسد. سرعت و مقیاس ساخت متروی هند در دهه گذشته چشمگیر بوده است.

Nidec KDS به عنوان یک ارائه دهنده حرفه ای راه حل های موتور سنکرون آهنربای دائم برای آسانسورها، بیش از 1600 موتور آسانسور عمودی را در دهه گذشته به مشتریان بزرگ هندی عرضه کرده است. پروژه‌های کلیدی در شکل 2 نشان داده شده‌اند. با قابلیت‌های فنی و تولیدی قوی، Nidec KDS عمیقاً در ساخت‌وسازهای شهری مشارکت می‌کند و به ایجاد تصویر بین‌المللی شهرهای محلی کمک می‌کند.

شکل 2 پروژه های متروی هند که توسط Nidec Kds برنده شد

02 زنجیره صنعت مترو و آسانسور

ترانزیت ریلی صنایع شهری را به هم متصل می کند، گسترش زنجیره صنعتی را ترویج می کند و توسعه سریع صنایع حمایت کننده مانند تولید تجهیزات و تحقیق و توسعه فناوری را پیش می برد. زنجیره صنعت مترو در شکل 3 نشان داده شده است، که در آن همه پیوندها به یکدیگر وابسته هستند و توسعه اقتصادی تراکم‌های شهری و مناطق شهری را هدایت می‌کنند.[2]

شکل 3 زنجیره صنعت مترو

آسانسورها به عنوان یک صنعت بالادستی در زنجیره تامین مترو، نه تنها راحتی و تضمین زیادی را برای حمل و نقل شهری فراهم می کنند، بلکه نشان دهنده مراقبت و توجه کشور به سالمندان، معلولان و شهروندانی است که بارهای سنگین را حمل می کنند. توسعه آینده شهرها ارتباط تنگاتنگی با ساخت مترو دارد. ساخت شبکه ترانزیت ریلی یک پروژه مهم دولتی است و سطح ساخت آن اثر عمیقی بر تصویر شهر خواهد گذاشت.

شکل 4 کاربرد موتورهای Nidec KDS در آسانسورهای مترو

03 نکات کلیدی فنی موتورهای آسانسور مترو

به عنوان جزء اصلی آسانسورهای عمودی مترو، طراحی ماشین کششی باید محیط خدمات و سناریوهای کاربردی آسانسورهای مترو را در نظر بگیرد. عملکرد عالی ماشین‌های کششی Nidec KDS ناشی از درک دقیق محیط کاربردی و انباشت فنی موتورهای سنکرون آهنربای دائم است که در زیر توضیح داده شده است:

1. الزامات برای چرخه وظیفه بالا و راندمان انرژی بالا

در مقابل پس‌زمینه حمایت جهانی از سفرهای سبز و کم کربن، ساخت و ساز حمل‌ونقل ریلی الزامات بالاتری را برای حفظ انرژی مطرح کرده است. بنابراین، در مقایسه با آسانسورهای دیگر، آسانسورهای مترو به ماشین‌های کششی نیاز دارند تا راندمان بالاتری برای رویارویی با سناریوهای شهری با جریان مسافر زیاد داشته باشند. برای آسانسورهایی با سرعت تقریبی 1 متر بر ثانیه، راندمان آنها می تواند تا 90 درصد برسد. علاوه بر این، تحت الزامات نصب آسانسور، وزن و اندازه دستگاه کشش باید کنترل شود. بنابراین، مهندسان طراحی ماشین‌های کششی باید تجربه غنی در طراحی الکترومغناطیسی داشته باشند، طراحی الکترومغناطیسی را با نرم‌افزار تحلیل میدان الکترومغناطیسی پیشرفته بهینه کنند (شکل 5)، و مواد الکترومغناطیسی مناسب را برای برآورده کردن الزامات انتخاب کنند.

با توجه به نیاز به ظرفیت حمل و نقل، ماشین‌های کششی مکرراً کار می‌کنند، بنابراین نیازهای بالایی برای چرخه وظیفه دارند، معمولاً S5-60٪ یا بالاتر. در عین حال، الزامات برای افزایش دما (شکل 6) نیز بسیار بالا است.

این امر مستلزم آن است که طراحی ماشین‌های کششی مترو علاوه بر برآورده کردن الزامات عملکرد صرفه‌جویی در انرژی و افزایش دمای پایین، باید با اصول فشردگی و اقتصادی مطابقت داشته باشد.

شکل 5 تجزیه و تحلیل میدان الکترومغناطیسی

شکل 6 شبیه سازی افزایش دما

2. الزامات برای ایمنی و قابلیت اطمینان بالا

ایمنی و قابلیت اطمینان بالا از ملزومات و ویژگی های اساسی آسانسور است و افراد حتی برای ایمنی و قابلیت اطمینان آسانسورهای مترو الزامات بالاتری دارند. بنابراین، ما تجزیه و تحلیل دقیقی از استحکام مکانیکی انجام می دهیم (شکل 7)، و الزامات و ارتقاءهای ویژه ای را برای ظرفیت باربری مکانیکی و عملکرد ترمز ارائه می دهیم. فاکتورهای ایمنی برای تحمل بار اجزای کلیدی مکانیکی مانند پایه ماشین، توپی چرخ، نوار کششی و شفت به همین ترتیب افزایش یافته است.

در حال حاضر، بیشتر ماشین‌های کشش مترو صادر شده توسط ما از ترمزهای درام استفاده می‌کنند که دارای حاشیه گشتاور ترمز بزرگ و عملکرد ترمز پایدار هستند. آنها با کنترل کننده های قدرت که کاملاً تأیید شده اند مطابقت دارند. ولتاژ و جریان ورودی ترمزها تحت تأثیر نوسانات شبکه برق یا تداخل سایر تجهیزات الکتریکی قرار نمی گیرد و تضمینی برای عملکرد قابل اعتماد دستگاه کشش است.

شکل 7 تجزیه و تحلیل مقاومت مکانیکی

3. پایداری اضافه بار قوی و نیازهای بالا برای راحتی سواری

یکی از اهداف تجهیز آسانسورهای عمودی مترو، ایجاد راحتی برای مسافران است. شهروندانی که بارهای سنگین را حمل می‌کنند و گروه‌هایی که نیاز به مراقبت ویژه دارند، مانند سالمندان و معلولان، اصلی‌ترین وسایل خدماتی آسانسورهای عمودی هستند. بنابراین ماشین آلات کششی آسانسور مترو باید ظرفیت اضافه بار قوی داشته باشند. طبق تجزیه و تحلیل اضافه بار، ظرفیت اضافه بار بیش از 2 برابر است و لازم است که گشتاور بدون توجه به سرعت بالا یا سرعت کم، بار سبک یا بار سنگین به طور پایدار تولید شود.

برای ارائه یک تجربه سواری راحت، طراحی ماشین کششی نیز به سرکوب هارمونیک، به ویژه سرکوب و کاهش هارمونیک های مرتبه پایین (که تأثیر زیادی بر راحتی دارند) و دامنه موج نیروی آنها (شکل 8) و همچنین کاهش ریپل گشتاور سرعت پایین (شکل 9) توجه ویژه ای دارد. این تضمین می کند که آسانسور در طول فرآیند با سر و صدای کم و لرزش کم کار می کند و تجربه سواری خوبی را برای مسافران فراهم می کند.

شکل 8 تجزیه و تحلیل موج نیرو

شکل 9 تجزیه و تحلیل گشتاور

4. الزامات برای عمر طولانی طراحی و نگهداری انسانی

طراحی ماشین‌های کششی مترو نیز باید بر عمر مفید تمرکز داشته باشد، که به جنبه‌های فوق‌الذکر مانند افزایش دمای پایین و استحکام مکانیکی بالا محدود نمی‌شود، بلکه جنبه‌های دیگری مانند عایق موتور، یاتاقان‌ها، گریس روان‌کننده و آهنرباهای دائمی را نیز شامل می‌شود. به عنوان مثال، از نظر عایق، کاغذ عایق با خواص مکانیکی و استحکام دی الکتریک بالا به عنوان عایق شکاف انتخاب می شود و از سیم های الکترومغناطیسی با مقاومت ولتاژ ضربه ای قوی تر استفاده می شود. در این فرآیند، روش لاک‌زنی VPI (آغشته‌سازی فشار خلاء) به کار گرفته می‌شود که توانایی استاتور ماشین کششی را در مقاومت در برابر ضربه ولتاژ بسیار بهبود می‌بخشد و طول عمر دستگاه کشش را افزایش می‌دهد.

اکثر آسانسورهای مترو در کاربردهای بدون ماشین استفاده می شوند. مدل های اصلی موتورهای Nidec KDS به کار رفته در پروژه های مترو در شکل 10 نشان داده شده است. در طراحی، ما تمام تلاش خود را می کنیم تا طراحی یکپارچه، طراحی بدون تعمیر و نگهداری و طراحی بصری قطعات آسیب پذیر را اتخاذ کنیم. به عنوان مثال، سیم کشی پلاگین، طراحی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری قطعات دوار، طراحی با حفاظت بالا از قطعات الکتریکی، و نمایش بصری سایش لنت اصطکاک ترمز. این طرح‌ها عمر مفید اجزای ماشین کششی و فاصله بین تعویض‌ها را افزایش می‌دهند، دشواری تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهند و باعث می‌شوند ماشین کششی نرم، بی‌صدا و بادوام‌تر کار کند. ادغام چندین فناوری باعث ایجاد محصولات با کیفیت بالا و صرفه جویی در هزینه های نگهداری مشتریان می شود.

شکل 10 مدل های اصلی موتورهای Nidec KDS مورد استفاده در پروژه های مترو

04 چشم انداز آینده

ترانزیت ریلی شهری جهان به رشد خود ادامه می دهد. پیش بینی می شود که تا سال 2024، مسافت پیموده شده عملیاتی حمل و نقل ریلی شهری جهان از 44500 کیلومتر فراتر رود و چشم انداز توسعه آینده صنعت حمل و نقل ریلی بسیار گسترده است. در عصر پیشرفت سریع فناوری، الزامات فنی و کیفی برای موتورهای آسانسور به طور فزاینده‌ای بالاتر خواهد بود و نیاز به سازگاری با تفاوت‌های فرهنگی و جغرافیایی منطقه‌ای متنوع در سراسر جهان دارد.

Nidec KDS با محصولات با کیفیت بالا، راه حل های حرفه ای و تیم خدمات عالی، بیش از یک دهه است که عمیقاً در پروژه های زیرساختی مهم شهری مانند مترو مشغول بوده است. این امر به مشتریان جهانی کمک کرده است که در بسیاری از پروژه‌های بزرگ دولتی برنده شوند، تجربه سواری راحت و ایمن را برای مسافران فراهم کرده است، و به مشتریان کمک کرده تا شهرت قابل اعتماد و خوبی داشته باشند.

در آینده، Nidec KDS به فلسفه تجاری "اول کیفیت، موفقیت مشتری" پایبند است، بر مشتریان تمرکز خواهد کرد، و با طراحی و قابلیت های تولید و خدمات با کیفیت بالا که فراتر از انتظارات مشتری است، با مشتریان برای ایجاد راه حل های آسانسور بیشتر و بهتر همکاری خواهد کرد.