stringtranslate.com

Источник питания на уровне земли

Бордоский трамвай с наземным электроснабжением

Источник питания с уровня земли , также известный как сбор поверхностного тока или, по-французски, alimentation par le sol («питание через землю»), представляет собой концепцию и группу технологий, с помощью которых электромобили собирают электроэнергию на уровне земли от источников с индивидуальным питанием. сегменты вместо более распространенных воздушных линий . Наземное электроснабжение было разработано из эстетических соображений, чтобы избежать наличия воздушных линий в центрах городов.

Системы электроснабжения на уровне земли относятся к зарождению электрических трамваев , причем некоторые из самых ранних таких систем использовали сбор тока по кабелепроводу. С начала 21-го века были представлены такие системы, как Alstom APS, Ansaldo Tramwave, CAF ACR и Elways, которые используют современные технологии для устранения некоторых ограничений и опасностей старых систем, а также для обеспечения электропитанием автобусов, грузовиков, и электромобили . Благодаря повышенной эффективности и плотности энергии систем с конденсаторным и аккумуляторным питанием, наземные системы электропитания используются на меньших участках линии для зарядки батарей, например, во время остановок автобусов и поездов на станциях.

Ранние системы

Трубопровод для сбора тока между рельсами трамваев в Вашингтоне, округ Колумбия , 1939 год. Впервые установлен в 1895 году [1] , он оставался в эксплуатации до 1962 года [2]
Оставшийся трамвайный путь на пандусе заброшенного трамвайного метро Kingsway в Лондоне, в канале растут растения.

Системы сбора тока в кабелепроводе были внедрены еще в 1881 году на трамвае Гросс-Лихтерфельде . [3] : Приложение I.  Система в основном состоит из канала или трубопровода, вырытого под проезжей частью; кабелепровод располагается либо между ходовыми рельсами, почти так же, как кабель для канатных дорог [4] , либо под одним из рельсов; Автомобиль подключен к «плугу», который проходит через трубопровод и передает мощность от двух электрических шин по бокам трубопровода к электродвигателю автомобиля. [5] Плуги вручную прикреплялись и отсоединялись от автомобилей, когда они меняли железнодорожные пути. [4]

Кливленд открыл кабелепроводную линию в 1885 году. [1] Трамвайные компании в Будапеште опробовали систему токосъёмника в кабелепроводе в 1887 году. Воздушные линии встретили сопротивление общественности по эстетическим соображениям, поэтому подрядчик Siemens-Halske проложил бетонный трубопровод под одним из троллейбусов. рельсы с узким отверстием, которое позволяло вставить «плуг» и установить электрический контакт с проводами, удерживаемыми изоляторами по обе стороны трубопровода. Система использовалась в нескольких городах Европы и США, где она была известна как «Будапештская система». [5] [6] Вашингтон, округ Колумбия, установил свою первую систему сбора тока по кабелепроводу в 1895 году. К 1899 году все линии в центре города были преобразованы в систему трубопроводов, которая оставалась в эксплуатации до 1962 года. [1] Система в целом была безопасной, но имела тенденцию к засоряться грязью и грязью. Через несколько лет система вышла из моды из-за стоимости прокладки трубопровода, и ее обычно заменяли воздушными линиями. [5]

Контактные системы с шипами применялись с 1899 по 1921 год. Системы изобретателей Долтера и Диатто использовались в Туре, Париже и нескольких городах Англии. Питание осуществлялось от установленных через определенные промежутки в дороге шпилек, которые соединялись с едущими автомобилями контактными башмаками или контактными лыжами . Шпильки представляли собой цилиндры, вершины которых находились на одном уровне с поверхностью дороги. Внизу находился переключательный механизм, который обеспечивал электрическое соединение с верхней частью шпильки, когда над ней проезжал автомобиль с сильным электромагнитом на нижней стороне. Выключатели Diatto содержали ртуть, которая часто просачивалась или прилипала к стенкам цилиндра и оставляла открытую верхнюю часть электрифицированной. В переключателях Dolter использовались поворотные рычаги, которые имели тенденцию застревать в наэлектризованном положении. Подобные системы эксплуатировались компанией Thomson-Houston в Монако с 1898 по 1903 год и Франтишеком Кржижиком в Праге на Карловом мосту с 1903 по 1908 год . [3] : 109–116  Контактные системы со шпильками просуществовали недолго из-за проблем с безопасностью. [7]

Системы сбора тока в кабелепроводах использовались в нескольких крупных городах, включая Монако, Дрезден, Прагу, Тур, Вашингтон и Лондон, [3] : 44  , но создавали проблемы с обслуживанием и безопасностью дорожного движения. Системы трубопроводов Бордо и Вашингтон оставались последними в эксплуатации до тех пор, пока не были выведены из эксплуатации в 1958 году [7] и 1962 году [2] соответственно. На протяжении десятилетий эти системы не вводились вновь, поскольку они не соответствовали современным стандартам безопасности. [7]

Современные системы

В период с 1970-х по 1990-е годы был разработан ряд наземных систем электропитания [8] , но они не были достаточно надежными и безопасными для коммерческого использования. [9]

Первой системой наземного электроснабжения, разработанной в соответствии с современными стандартами безопасности, была Ansaldo Stream [7] , хотя конкурирующая система Alstom APS была первой коммерчески внедренной в 2003 году. Этот успех привел к быстрому распространению коммерческих реализаций наземных систем электропитания. системы электроснабжения уровня. [10]

В конце 2010-х годов технологический прогресс привел к тому, что наземные источники питания стали более надежными и экономически выгодными. [11]

Электрические дорожные системы

Швеция

Электрический грузовик едет по дороге общего пользования с наземным источником питания Elways-Evias, недалеко от аэропорта Арланда , 2019 год.

Электрические дороги питают и заряжают электромобили во время движения. В Швеции протестированы электрические дорожные системы, которые заряжают аккумуляторы грузовых автомобилей и электромобилей , и среди протестированных систем есть две наземные системы электропитания, тестируемые с 2017 года: внутридорожная железнодорожная компания Elways-Evias и автомобильная железнодорожная компания Elonroad. [12] Позже компания Elonroad разработала внутридорожную железнодорожную систему для использования на шоссе со скоростью до 130 километров в час (81 миль в час). [13] Системы оказались более экономичными, чем протестированная система воздушной линии и система динамической индуктивной зарядки . Планируется, что внутридорожная железнодорожная система будет обеспечивать до 800 кВт на транспортное средство, движущееся по электрифицированному участку железной дороги, и эта система оценивается как наиболее экономически эффективная среди четырех протестированных систем. Ожидается, что новые системы будут безопасными: сегменты рельсов будут получать питание только тогда, когда по ним проедет транспортное средство. [14] Рельсы были протестированы в соленой воде и оказались безопасными для пешеходов. [15]

Франция

Содиректор одной из рабочих групп Министерства экологии Франции по электрическим дорожным системам заявил, что железнодорожные системы ERS являются наиболее выгодными, хотя конкретная железнодорожная технология еще не стандартизирована. Франция планирует инвестировать от 30 до 40 миллиардов евро к 2035 году в систему электрических дорог протяженностью 8800 километров. Технологии наземного электроснабжения считаются наиболее вероятными кандидатами для электрических дорог. [16] В 2023 году было объявлено о двух проектах по оценке технологий электрических дорог. Первую французскую дорогу общего пользования с системой электрических дорог планируется открыть в 2024 году с использованием наземной системы электроснабжения, созданной на базе Alstom APS. [17] Второй, основанный на технологии, разработанной Elonroad, должен пройти лабораторные испытания на предмет воздействия на мотоциклы , а затем будет развернут на двухкилометровой трассе А10 к югу от Парижа. [13]

Стандартизация

Alstom , Elonroad и другие компании в 2020 году начали разработку стандарта для наземных электрических дорог с электроснабжением. [18] [19] Европейская комиссия опубликовала в 2021 году запрос на регулирование и стандартизацию систем электрических дорог. [20] Вскоре после этого рабочая группа Министерства экологии Франции рекомендовала принять европейский стандарт для электрических дорог, разработанный совместно со Швецией, Германией, Италией, Нидерландами, Испанией, Польшей и другими. [21]

Первый стандарт на электрооборудование на борту транспортного средства, приводимого в движение железнодорожной электрической системой дорог (ERS), был опубликован в конце 2022 года. [22] Стандарт, Технический стандарт CENELEC 50717, определяет следующее: напряжение ERS 750 вольт; контактный башмак, способный выдерживать воздействие гравия и подобного дорожного мусора на максимальной рабочей скорости; слабое звено, разрывающее токосъемник в точках крепления конструкции, если усилие превышает максимальное, указанное производителем транспортного средства; автоматический контроль наличия инфраструктуры ДЗЗ; автоматическое включение и выключение; сигнал присутствия, который может быть аналоговым или цифровым, и дополнительная стандартная двусторонняя связь; простота осмотра и замены изнашиваемых частей скользящего контакта; а также стандартные испытания, маркировка, техническое обслуживание и условия эксплуатации. [23] Стандарт 50717 не охватывает, но в нормативных целях определяет три архитектуры для инфраструктуры ERS: архитектура типа A с двумя параллельными проводящими шинами на уровне поверхности, одной положительной и одной отрицательной; Архитектура типа B с одним наземным или приподнятым путем с короткими сегментами, где каждые два последовательных сегмента состоят из одного положительного и одного отрицательного сегмента; и архитектура типа C с тремя параллельными проводящими шинами, одной положительной и одной отрицательной ниже уровня поверхности в каналах шириной 1,5 см, и одной или несколькими шинами, заземленными на уровне поверхности. [23]

К концу 2024 года планируется опубликовать следующие стандарты, включающие «полную совместимость» и «унифицированное и совместимое решение» для наземного электропитания, в которых подробно описываются полные «спецификации связи и электропитания через проводящие рельсы, встроенные в дорогу». . [24] [25]

Современные реализации

Ансальдо Стрим

Первой современной наземной системой электроснабжения, которая будет разработана, является система Ansaldo Stream. STREAM — это аббревиатура, которая расшифровывается как « Sistema di TR asporto Elettrico ad A ttrazione Magnetica », что означает «Система электрического транспорта с помощью магнитного притяжения». В системе используется канал в дороге, изготовленный из изолирующего композитного стекловолокна , содержащего гибкую медную полосу; транспортное средство, проезжающее по каналу со специальным магнитным контактным башмаком , поднимает проводник на поверхность, позволяя энергии поступать к транспортному средству. Сегменты полосы получают питание только тогда, когда над ними проезжает транспортное средство. Система была разработана в 1994 году [26] и опробована на общественной трамвайной линии в 1998 году [7] , которая в конечном итоге была демонтирована в 2012 году. [27]

Альстом АПС

Участок пути APS, показывающий нейтральные участки в конце участков с приводом, а также одну из изолирующих соединительных коробок, которые механически и электрически соединяют сегменты рельса APS (Бордо).

Alstom APS использует третий рельс, расположенный между ходовыми рельсами, электрически разделенный на 11-метровые сегменты. Эти сегменты автоматически включаются или выключаются с помощью радиоуправления в зависимости от того, проезжает ли по ним трамвай, тем самым исключая любой риск для других участников дорожного движения. Трамвай имеет два коллекторных башмака, и в любой момент времени активны два сегмента рельса, чтобы избежать прерывания подачи электроэнергии при переходе между сегментами. APS был разработан Innorail, дочерней компанией Spie Enertrans , но был продан Alstom , когда Spie была приобретена Amec . Первоначально она была создана для трамвая Бордо , который был построен в 2000 году и открыт в 2003 году, став первой современной коммерческой системой электроснабжения на уровне земли. С 2011 года технология использовалась в ряде других городов мира. [28] [29]

Французское правительство не сообщает ни о каких несчастных случаях на трамваях во Франции с 2003 года [30 ] до 31 декабря 2020 года .

Компания Alstom продолжила разработку системы APS для использования с автобусами и другими транспортными средствами. [32] Система была протестирована на совместимость со снегоочистителями и на безопасность при воздействии снега, льда, соли и насыщенного рассола . [33] Alstom проведет испытания своей системы электрических дорог на дороге общего пользования в регионе Рона-Альпы в период с 2024 по 2027 год. [17]

КАФ АКР

Трамвай Urbos 3 , оснащенный CAF ACR, курсирует по центру Севильи , 2015 год. Трамвай приводится в движение суперконденсаторами , заряжаемыми от источника питания, находящегося на уровне земли.

В 2007 году в Севилье компания Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF) опробовала свою систему электропитания наземного уровня Acumulador de Carga Rápida (ACR) . Участки трамвая Seville MetroCentro вокруг Севильского собора были преобразованы в наземную систему электроснабжения ACR. Первая коммерческая установка ACR была установлена ​​на трамваях Urbos, поставленных MetroCentro в 2011 году, что позволило навсегда демонтировать воздушные линии вокруг собора. [34]

Линия 1 Трансвиа-де-Сарагоса также использовала ACR, поскольку ее второй этап строительства был завершен в 2013 году. Использование ACR позволило избежать установки воздушных линий связи в историческом центре города. [35] [36]

ACR был включен в систему легкорельсового транспорта Ньюкасла в Австралии и в новую трамвайную систему Люксембурга . [37] [38]

Ансальдо Трамвейв

Созданная на базе Ansaldo Stream и разработанная итальянской компанией Ansaldo STS (которая позже стала Hitachi Rail STS), наземная система электропитания Ansaldo TramWave успешно вошла в коммерческое применение в 2017 году с открытием первой очереди трамвайной линии Чжухай 1 в Китае. Трамвай является первой полностью низкопольной трамвайной системой, использующей технологию электропитания с уровня земли. [39] Позже в 2017 году была открыта западная пригородная линия в Пекине с использованием той же технологии от Ansaldo. [40] Лицензия на технологию была передана CRRC Dalian , и все технологии были переданы в Китай. [41]

Рекомендации

  1. ^ abc Джон Х. Уайт-младший, «Общественный транспорт в Вашингтоне до Великой консолидации 1902 года», Отчеты Исторического общества Колумбии, Вашингтон, округ Колумбия , 66/68 (46): 216–230
  2. ^ ab Джек В. Бурс (январь 2005 г.), «Прямое и косвенное уменьшение визуального воздействия воздушных контактных систем электрических железных дорог», Transportation Research Record , 1930 (1), doi : 10.1177/0361198105193000107
  3. ^ abc Джерри Колли (27 ноября 2014 г.), Электрификация улиц: споры о контакте с поверхностью в английских городах 1880-1920 гг. (PDF) , doi : 10.21954/ou.ro.0000d65c
  4. ^ аб Дьюи Уильямс (2004), Лондонские трамваи: токосъемники (плуги)
  5. ^ abc Эрик Шацберг (2001), Культура и технологии в городе: противодействие механизированному уличному транспорту в Америке конца девятнадцатого века, MIT Press
  6. ^ Легат, Тибор; Жолт Л. Надь; Габор Жигмонд (2010). «Бевезетё [Введение]». Számos Villamos [Нумерованный трамвай] (на венгерском языке). Будапешт: Йошёвег. стр. 6–12. ISBN 978-615-5009-15-0.
  7. ^ abcde Дж. Бэггс (9 марта 2006 г.), «5.1 Источник питания с уровня земли», Обзор технологии системы беспроводной тяги (PDF) , Эдинбургская трамвайная сеть
  8. ^ Джон Д. Суонсон (2003), «Коммутируемые контактные системы с уровня земли», Легкорельсовый транспорт без проводов - мечта сбылась? (PDF) , Совет транспортных исследований
  9. ^ Майкл П. Хеннесси (январь 1994 г.), Оценка концепции силовой установки транспортного средства E-TRAN (PDF) , Министерство транспорта Миннесоты , стр. 11–12.
  10. ^ Джон Д. Суонсон (7 апреля 2019 г.), «Продолжение достижений в области автономной технологии легкорельсового транспорта / трамвая» (PDF) , Совет по транспортным исследованиям
  11. ^ Геррьери, М. (2019), «Трамвайные системы без контактной сети: функциональный анализ и анализ затрат и выгод для мегаполиса», Urban Rail Transit (5): 289–309, doi : 10.1007/s40864-019-00118- й
  12. ^ Д. Бейтман; и другие. (8 октября 2018 г.), Электрические дорожные системы: решение для будущего (PDF) , TRL , стр. 146–149
  13. ^ аб Лена Коро (30 августа 2023 г.), «Винчи тестирует перезарядку по индукции и по рельсам на автостраде», L'USINENOUVELLE.com
  14. ↑ Analysera förutsättningar och planera for en utbyggnad av elvägar, Транспортное управление Швеции , 2 февраля 2021 г., стр. 21–23, 25–26, 54.
  15. ↑ Дэниел Боффи (12 апреля 2018 г.), «Первая в мире электрифицированная дорога для зарядки транспортных средств открывается в Швеции», The Guardian.
  16. ↑ Лоран Миге (28 апреля 2022 г.), «Sur les Routes de la mobilité électrique», Le Moniteur.
  17. ^ аб Жан-Филипп Пастре (30 июня 2023 г.), «L'APS d'Alstom bientôt testé sur les Routes», TRM24
  18. ^ PIARC (17 февраля 2021 г.), Electric Road Systems - Онлайн-обсуждение PIARC, 34 минуты 34 секунды, 2 часа 36 минут 51 секунда, заархивировано из оригинала 22 декабря 2021 г.
  19. ^ Мартин Г.Х. Густавссон, изд. (26 марта 2021 г.), «Ключевые идеи по электрическим дорогам – краткое изложение проекта CollERS» (PDF) , CollERS , стр. 6 , получено 11 февраля 2022 г.
  20. ^ Европейская комиссия (14 июля 2021 г.), Предложение о ПОСТАНОВЛЕНИИ ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕНТА И СОВЕТА о развертывании инфраструктуры альтернативных видов топлива и отмене Директивы 2014/94/ЕС Европейского парламента и Совета.
  21. ^ Патрик Пелата; и другие. (июль 2021 г.), Система электрического маршрута. Groupe de travail n°1 (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 21 октября 2021 г.
  22. ^ «PD CLC/TS 50717 Технические требования к токосъемникам для системы питания с уровня земли на эксплуатируемых дорожных транспортных средствах», Британский институт стандартов , 2022 г., заархивировано из оригинала 2 января 2023 г. , получено 2 января 2023 г.
  23. ^ ab Технический стандарт CENELEC 50717, CLC/TS 50717:2022 (E). Технические требования к токосъемникам наземной системы питания на эксплуатируемых автотранспортных средствах
  24. ^ Окончательный проект: Запрос на стандартизацию в CEN-CENELEC по «Инфраструктуре альтернативного топлива» (AFI II) (PDF) , Европейская комиссия , 2 февраля 2022 г.
  25. ^ Мэттс Андерссон (4 июля 2022 г.), Регулирование систем электрических дорог в Европе - Как можно облегчить развертывание ERS? (PDF) , CollERS2 - Шведско-немецкое исследовательское сотрудничество в области электрических дорожных систем.
  26. ^ Deutsch, Volker (2003), Einsatzbereiche neuartiger Transportsysteme zwischen Bus und Bahn (PDF) , Bergischen Universität Wuppertal, стр. 209–214
  27. ^ "Partono i Lavori per la Rimozione delle Rotaie di Stream in via Mazzini", TriestePrima , 16 февраля 2012 г.
  28. ^ "Третий железнодорожный трамвай через Гаронну" . Железнодорожный вестник Интернэшнл . 1 февраля 2004 года . Проверено 2 мая 2008 г.
  29. ^ «APS: проверенные временем трамваи без контактной сети» . Альстом. Архивировано из оригинала 29 ноября 2020 г. Проверено 29 ноября 2020 г.
  30. ^ ab Service Technique des Remontées Mécaniques et des Transports Guides - Division TramWays (ноябрь 2011 г.), ACCIDENTOLOGIE DES TRAMWAYS - Анализ объявленных событий за 2010 г. - эволюция 2003-2010 гг. (PDF)
  31. ^ Service Technique des Remontées Mécaniques et des Transports Guides - Division TramWays (19 октября 2021 г.), Accidentologie «трамваи» - Données 2020 (PDF)
  32. ^ «Alstom переносит технологию энергоснабжения трамвая на автобусы» . Железнодорожный инсайдер . 26 сентября 2019 г. Архивировано из оригинала 29 ноября 2020 г. Проверено 29 ноября 2020 г. .
  33. ^ Патрик Дюпар (11 февраля 2022 г.), Совместимость внутридорожной электрической дорожной системы с зимними эксплуатациями (PDF) , Alstom, PIARC
  34. ^ Аменейро, AS (5 апреля 2011 г.). «Прощайте, а лас катенариас ан ла Катедраль». Diario de Sevilla (на испанском языке). Севилья . Проверено 16 июля 2018 г.
  35. ^ «Трамвайная линия 1 Сарагосы вводится в эксплуатацию» . Железнодорожный вестник Интернэшнл . Лондон. 26 апреля 2011 г. Проверено 16 июля 2018 г.
  36. ^ Креспо Роиг, Мария (20 января 2011 г.). «CAF apuesta por que Zaragoza tenga un Metro Sin Catenarias que funcione con la Energía que recargue en las paradas». aragondigital.es (на испанском языке). Сарагоса . Проверено 16 июля 2018 г.
  37. ^ «Легкорельсовый транспорт Ньюкасла станет первой в Австралии беспроводной системой» . 19 апреля 2017 г.
  38. ^ "Трамвай Ньюкасла, Австралия | Aurecon" .
  39. ^ 历经磨难 全球首个地面供电的100%低地板现代有轨电车项目终成正果
  40. ^ 去颐和园、香山更方便啦！西郊线年底运营,还能和地铁换乘
  41. ^ 中国首次引进现代有轨电车技术(图)

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, посвященные наземному источнику питания .