stringtranslate.com

Источник питания на уровне земли

Трамвай в Бордо с наземным электроснабжением

Наземный источник питания , также известный как поверхностный токосъем или, по-французски, alimentation par le sol («питание через землю»), представляет собой концепцию и группу технологий, посредством которых электромобили собирают электроэнергию на уровне земли от индивидуально питаемых сегментов вместо более распространенных воздушных линий . Наземный источник питания был разработан по эстетическим причинам, чтобы избежать наличия воздушных линий в городских центрах.

Системы электроснабжения на уровне земли относятся к началу электрических трамваев , причем некоторые из самых ранних таких систем использовали токосъем по трубопроводу. С начала 21-го века были введены 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 подачи питания на автобусы, грузовики и электромобили . С повышением эффективности и плотности энергии систем с питанием от конденсаторов и аккумуляторов, системы электроснабжения на уровне земли используются на меньших участках линии для зарядки аккумуляторов, например, во время остановок автобусов и поездов на станциях.

Ранние системы

Токопровод для сбора тока между рельсами трамваев в Вашингтоне, округ Колумбия , 1939 год. Впервые установленный в 1895 году [1] , он оставался в эксплуатации до 1962 года [2]
Оставшийся трамвайный путь на пандусе заброшенной трамвайной линии метро Kingsway в Лондоне, с растениями, растущими в трубопроводе

Системы сбора тока по трубопроводу были реализованы еще в 1881 году с трамваем Гросс-Лихтерфельде . [3] : Приложение I  Система в основном состоит из канала или трубопровода, вырытого под проезжей частью; трубопровод располагается либо между ходовыми рельсами, во многом таким же образом, как кабель для канатных дорог , [4] либо под одним из рельсов; вагон соединен с «плугом», который проходит через трубопровод и подает питание от двух электрических рельсов по бокам трубопровода к электродвигателю вагона. [5] Плуги вручную прикреплялись и отсоединялись от вагонов, когда они переключали рельсовые пути. [4]

Кливленд открыл линию кабелепровода в 1885 году. [1] Трамвайные компании в Будапеште опробовали систему токосъёмников кабелепровода в 1887 году. Воздушные линии были встречены общественным сопротивлением по эстетическим причинам, поэтому подрядчик Siemens-Halske реализовал бетонный канал под одним из рельсов троллейбуса с узким отверстием, которое позволяло вставлять «плуг» и устанавливать электрический контакт с проводами, удерживаемыми изоляторами по обе стороны канала. Система использовалась в нескольких городах Европы и США, где она была известна как «Будапештская система». [5] [6] Вашингтон, округ Колумбия, установил свою первую систему токосъёмника кабелепровода в 1895 году. К 1899 году все линии в центре города были переведены на систему кабелепроводов, которая оставалась в эксплуатации до 1962 года. [1] Система была в целом безопасна, но имела тенденцию засоряться грязью и пылью. Система вышла из употребления через несколько лет из-за стоимости прокладки трубопровода, и ее обычно заменяли воздушными линиями электропередач. [5]

Системы контактов со шпильками применялись с 1899 по 1921 год. Системы изобретателей Долтера и Диатто использовались в Туре, Париже и нескольких городах Англии. Электропитание подавалось от шпилек, установленных на дороге с интервалами, которые соединялись с движущимися автомобилями с помощью контактных башмаков или контактных лыж . Шпильки представляли собой цилиндры, верхние части которых находились заподлицо с поверхностью дороги. Под ними находился механизм переключателя, который создавал электрическое соединение с верхней частью шпильки, когда по ней проезжал автомобиль с сильным электромагнитом на нижней стороне. Переключатели Диатто содержали ртуть, которая часто протекала или прилипала к боковой стороне цилиндра и поддерживала открытую верхнюю часть под напряжением. Переключатели Долтера использовали поворотные рычаги, которые имели тенденцию застревать в электрифицированном положении. Похожие системы эксплуатировались компанией Thomson-Houston в Монако с 1898 по 1903 год, а также Франтишеком Кржижиком в Праге на мосту короля Карла с 1903 по 1908 год. [3] : 109–116  Системы контактов со шпильками просуществовали недолго из-за проблем с безопасностью. [7]

Системы сбора тока по трубопроводам 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 Вашингтона оставались последними в эксплуатации до тех пор, пока их не вывели из эксплуатации в 1958 [7] и 1962 [2] соответственно. В течение десятилетий эти системы не были повторно введены, поскольку они не соответствовали современным стандартам безопасности. [7]

Современные системы

В период с 1970-х по 1990-е годы было разработано несколько систем наземного электроснабжения [8] , но они не были достаточно надежными и безопасными для коммерческого использования. [9]

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

В конце 2010-х годов развитие технологий привело к повышению надежности и экономической целесообразности наземных источников электропитания. [11]

Электрические дорожные системы

Швеция

Электрогрузовик едет по дороге общего пользования с наземным источником питания Elways-Evias недалеко от аэропорта Стокгольм-Арланда , 2019 г.

Электрические дороги питают и заряжают электромобили во время движения. Швеция испытала электрические дорожные системы, которые заряжают аккумуляторы грузовиков и электромобилей , и среди испытанных систем есть две системы электроснабжения на уровне земли, испытанные с 2017 года, внутридорожная железная дорога от Elways-Evias и внутридорожная железная дорога от Elonroad. [12] Позже Elonroad разработала внутридорожную железнодорожную систему для использования на шоссе со скоростью до 130 километров в час (81 миля в час). [13] Системы оказались более экономичными, чем испытанная система воздушной линии и динамическая индуктивная система зарядки . Планируется, что внутридорожная железнодорожная система будет поставлять до 800 кВт на транспортное средство, движущееся по питаемому участку рельса, и система, по оценкам, является самой экономически эффективной среди четырех испытанных систем. Ожидается, что новые системы будут безопасными, при этом участки рельса будут питаться только тогда, когда по ним проезжает транспортное средство. [14] Рельсы были испытаны при погружении в соленую воду и были признаны безопасными для пешеходов. [15]

Франция

Содиректор одной из рабочих групп Министерства экологии Франции по электрическим дорожным системам заявил, что рельсовые ERS являются наиболее выгодными, хотя конкретная железнодорожная технология еще не стандартизирована. Франция планирует инвестировать от 30 до 40 миллиардов евро к 2035 году в электрическую дорожную систему 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 общественную дорогу с электрической дорожной системой планируется открыть в 2024 году с использованием системы наземного электроснабжения, полученной от Alstom APS. [17] Вторая, с технологией, разработанной Elonroad, должна пройти лабораторные испытания на предмет воздействия заноса на мотоциклах, прежде чем будет развернута на двух километрах автострады A10 к югу от Парижа. [13]

Стандартизация

Alstom , Elonroad и другие компании в 2020 году начали разработку стандарта для электрических дорог с наземным электроснабжением. [18] [19] Европейская комиссия опубликовала в 2021 году запрос на регулирование и стандартизацию электрических дорожных систем. [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 странами. [21]

Первый стандарт для электрооборудования на борту транспортного средства, работающего от рельсовой электрической дорожной системы (ERS), был опубликован в конце 2022 года. [22] Стандарт, Технический стандарт CENELEC 50717, определяет следующее: напряжение ERS 750 вольт; контактный башмак, способный выдерживать удары гравия и аналогичного дорожного мусора на максимальной рабочей скорости; слабое звено, которое разрывает токосъемник в точках крепления конструкции, если сила больше максимальной, указанной производителем транспортного средства; автоматический мониторинг наличия инфраструктуры ERS; автоматическое включение и выключение; сигнал присутствия, который может быть аналоговым или цифровым, и дополнительная стандартная двунаправленная связь; простота осмотра и замены изнашиваемых частей скользящего контакта; и стандартные испытания, маркировка, техническое обслуживание и условия эксплуатации. [23] Стандарт 50717 не охватывает, но определяет для нормативных целей три архитектуры для инфраструктуры ERS: архитектура типа A с двумя параллельными проводящими рельсами на уровне поверхности, одним положительным и одним отрицательным; Архитектура типа B с одной поверхностной или приподнятой дорожкой с короткими сегментами, где каждые два сегмента последовательно состоят из одного положительного и одного отрицательного сегмента; и архитектура типа C с тремя параллельными токопроводящими рельсами, один положительный и один отрицательный ниже уровня поверхности в каналах шириной 1,5 см, и одним или несколькими рельсами, заземленными на уровне поверхности. [23]

Следующие стандарты, охватывающие «полную совместимость» и «унифицированное и совместимое решение» для наземного электроснабжения, планируется опубликовать к концу 2024 года, подробно описывая полные «спецификации для связи и электроснабжения через проводящие рельсы, встроенные в дорогу» [24] [25] , как указано в предлагаемом техническом стандарте prTS 50740 в соответствии с директивой Европейского союза 2023/1804. [26] [27]

Современные реализации

Река Ансальдо

Первой современной системой электроснабжения на уровне земли, которая будет разработана, является система Ansaldo Stream. STREAM — это аббревиатура, которая расшифровывается как « S istema di TR asporto E lettrico ad Attrazione Magnetica », что означает «Система электрического транспорта с помощью магнитного притяжения». Система использует канал на дороге, сделанный из изоляционного композитного стекловолоконного материала, который содержит гибкую медную полосу; транспортное средство, проезжающее по каналу со специальным магнитным контактным башмаком, поднимает проводник на поверхность, позволяя энергии течь к транспортному средству. Сегменты полосы получают питание только тогда, когда по ним проезжает транспортное средство. Система была разработана в 1994 году [28] и испытана на общественной трамвайной линии в 1998 году [7] , которая в конечном итоге была демонтирована в 2012 году. [29]

Альстом АПС

Участок пути APS, показывающий нейтральные секции на конце питаемых сегментов, а также одну из изолирующих соединительных коробок, которые механически и электрически соединяют сегменты рельса APS (Бордо)

Alstom APS использует третий рельс, размещенный между ходовыми рельсами, разделенными электрически на 11-метровые сегменты. Эти сегменты автоматически включаются или выключаются по радио в зависимости от того, проезжает ли по ним трамвай, тем самым устраняя любой риск для других участников дорожного движения. Трамвай имеет два токосъемных башмака, и два сегмента рельса активны в любой момент времени, чтобы избежать прерывания питания при прохождении между сегментами. APS была разработана Innorail, дочерней компанией Spie Enertrans, но была продана Alstom, когда Spie была приобретена Amec . Первоначально она была создана для трамвая в Бордо , который строился с 2000 года и открылся в 2003 году, став первой современной коммерческой системой наземного электроснабжения. С 2011 года эта технология используется в ряде других городов по всему миру. [30] [31]

Французское правительство не сообщает ни об одном случае поражения электрическим током или несчастных случаях, связанных с электрификацией, на трамваях во Франции с 2003 года [32] до 31 декабря 2020 года. [32] [33]

Alstom дополнительно разработала систему APS для использования с автобусами и другими транспортными средствами. [34] Система была протестирована на безопасность при очистке дороги снегоочистителями , под воздействием снега, льда, соли и насыщенного рассола , [35] а также на безопасность заноса и сцепления с дорогой для транспортных средств, включая мотоциклы. [36] Alstom испытает свою электрическую дорожную систему (ERS) на дороге общего пользования RN205 [37] в регионе Рона-Альпы в период с 2024 по 2027 год. [17] Ожидается, что система будет поставлять 500 кВт электроэнергии для электрических тяжелых грузовиков, а также электроэнергию для дорожных транспортных средств общего пользования и электромобилей . [36]

КАФ АКР

Трамвай CAF ACR, Люксембург , 2021 г. Питание трамвая между станциями осуществляется с помощью суперконденсаторов, заряжаемых от двух металлических полос между рельсами на остановках.

Компания Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF) провела испытания своей системы Acumulador de Carga Rápida (ACR) в 2007 году в Севилье . Система способна заряжаться от полос на земле или от воздушных проводов. Участки трамвайной линии Seville MetroCentro вокруг Севильского собора были переведены на систему наземного электроснабжения ACR. Первая коммерческая установка ACR была на борту трамваев Urbos, поставленных MetroCentro в 2011 году, что позволило навсегда удалить воздушные линии вокруг собора. [38]

Линия 1 Tranvía de Zaragoza также использовала ACR с момента завершения второго этапа строительства в 2013 году. Использование ACR позволило избежать установки воздушных линий в историческом центре города. [39] [40]

ACR был включен в систему легкорельсового транспорта Ньюкасла в Австралии и новую трамвайную систему Люксембурга . [41] [42]

Ansaldo Трамвайная волна

Созданная на основе Ansaldo Stream и разработанная итальянской компанией Ansaldo STS (которая позже стала Hitachi Rail STS), система наземного электроснабжения Ansaldo TramWave успешно вошла в коммерческое применение в 2017 году с открытием первой фазы трамвайной линии Чжухай 1 в Китае. Трамвай является первой полностью низкопольной трамвайной системой, использующей технологию наземного электроснабжения. [43] Позже в 2017 году была открыта линия Western Suburb Line в Пекине с той же технологией от Ansaldo. [44] Технология была лицензирована CRRC Dalian , и все технологии были переданы Китаю. [45] В 2019 году город Чжухай оценил, следует ли демонтировать трамвайную линию после 3 лет эксплуатации. С 2024 года CRRC Dalian выступает против демонтажа, предлагая возобновить эксплуатацию. [46] [47]

Ссылки

  1. ^ abc Джон Х. Уайт, младший, «Общественный транспорт в Вашингтоне до Великой консолидации 1902 года», Записи Колумбийского исторического общества, Вашингтон, округ Колумбия , 66/68 (46): 216–230
  2. ^ ab Джек В. Бурс (январь 2005 г.), «Прямое и косвенное снижение визуального воздействия контактных систем электрических железных дорог», Transportation Research Record , 1930 (1), doi : 10.1177/0361198105193000107
  3. ^ abc Gerry Colley (27 ноября 2014 г.), Электрификация улиц: спор о поверхностном контакте в английских городах 1880-1920 гг. (PDF) , doi : 10.21954/ou.ro.0000d65c
  4. ^ ab Dewi Williams (2004), London Trams: токосъемники (плуги)
  5. ^ abc Эрик Шатцберг (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: Йошовег. стр. 6–12. ISBN 978-615-5009-15-0.
  7. ^ abcde J Baggs (9 марта 2006 г.), "5.1 Источник питания на уровне земли", Обзор технологии системы тяги без проводов (PDF) , Edinburgh Tram Network
  8. ^ Джон Д. Суонсон (2003), «Контактные системы с коммутацией на уровне земли», Легкорельсовый транспорт без проводов — мечта сбылась? (PDF) , Исследовательский совет по транспорту
  9. ^ Майкл П. Хеннесси (январь 1994 г.), Оценка концепции движения транспортного средства E-TRAN (PDF) , Департамент транспорта Миннесоты , стр. 11–12
  10. ^ Джон Д. Свенсон (7 апреля 2019 г.), «Продолжение развития технологий безпроводного легкорельсового транспорта» (PDF) , Совет по транспортным исследованиям
  11. ^ Guerrieri, M. (2019), «Системы трамвайных путей без контактной сети: функциональный анализ и анализ затрат и выгод для столичного региона», Urban Rail Transit (5): 289–309, doi : 10.1007/s40864-019-00118-y , hdl : 11572/246245
  12. ^ D Bateman; et al. (8 октября 2018 г.), Электрические дорожные системы: решение для будущего (PDF) , TRL , стр. 146–149, архивировано из оригинала (PDF) 3 августа 2020 г. , извлечено 30 июня 2021 г.
  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.), Электрические дорожные системы — 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, ред. (26 марта 2021 г.), «Ключевые сообщения об электрических дорогах — Краткое изложение проекта CollERS» (PDF) , CollERS , стр. 6 , получено 11 февраля 2022 г.
  20. ^ Европейская комиссия (14 июля 2021 г.), Предложение о РЕГЛАМЕНТЕ ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕНТА И СОВЕТА о развертывании инфраструктуры альтернативных видов топлива и отмене Директивы 2014/94/ЕС Европейского парламента и Совета
  21. ^ Патрик Пелата; и др. (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 систем питания на уровне земли на дорожных транспортных средствах в эксплуатации", Британский институт стандартов , 2022, архивировано из оригинала 2 января 2023 г. , извлечено 2 января 2023 г.
  23. ^ ab Технический стандарт CENELEC 50717, CLC/TS 50717:2022 (E). Технические требования к токосъемникам для систем питания на уровне земли на дорожных транспортных средствах в эксплуатации
  24. ^ Окончательный проект: Запрос на стандартизацию в CEN-CENELEC по «Инфраструктуре альтернативных видов топлива» (AFI II) (PDF) , Европейская комиссия , 2 февраля 2022 г., архивировано из оригинала (PDF) 8 апреля 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 по системам электрических дорог
  26. ^ Технические условия на наземные системы питания для динамической электрической дорожной инфраструктуры зарядки на эксплуатируемых дорожных транспортных средствах CLC/prTS 50740, 25 октября 2023 г.
  27. ^ Регламент (ЕС) 2023/1804 Европейского парламента и Совета от 13 сентября 2023 г. о развертывании инфраструктуры альтернативных видов топлива и отмене Директивы 2014/94/ЕС, 9 сентября 2023 г.
  28. ^ Deutsch, Volker (2003), Einsatzbereiche neuartiger Transportsysteme zwischen Bus und Bahn (PDF) , Bergischen Universität Wuppertal, стр. 209–214
  29. ^ "Partono i Lavori per la Rimozione delle Rotaie di Stream in via Mazzini", TriestePrima , 16 февраля 2012 г.
  30. ^ "Трамваи третьего рельса через Гаронну". Railway Gazette International . 1 февраля 2004 г. Архивировано из оригинала 26 апреля 2010 г. Получено 2 мая 2008 г.
  31. ^ "APS: Service-proven contenary-free tramway operations". Alstom. Архивировано из оригинала 29.11.2020 . Получено 29.11.2020 .
  32. ^ 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)
  33. ^ Service Technique des Remontées Mécaniques et des Transports Guides - Division TramWays (19 октября 2021 г.), Accidentologie «трамваи» - Données 2020 (PDF)
  34. ^ "Alstom передает технологию электроснабжения трамваев автобусам". Rail Insider . 26 сентября 2019 г. Архивировано из оригинала 29 ноября 2020 г. Получено 29 ноября 2020 г.
  35. ^ Патрик Дюпра (11 февраля 2022 г.), Совместимость внутридорожной электрической дорожной системы с зимними эксплуатационными операциями (PDF) , Alstom, PIARC
  36. ^ ab Патрик Дюпра (16 января 2024 г.), «Презентация проекта eRoadMontBlanc» (PDF) , Cercle des Transports
  37. ^ «Les aides proposées par ATMB à ses parts légers et lourds pour la decarbonation des Transports», ATMB , 30 июня 2023 г.
  38. ^ 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.
  39. ^ "В Сарагосе трамвайная линия 1 вступает в эксплуатацию". Railway Gazette International . Лондон. 2011-04-26 . Получено 2018-07-16 .
  40. ^ 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.
  41. ^ "Легкорельсовая дорога Ньюкасла станет первой в Австралии системой без проводов". 19 апреля 2017 г.
  42. ^ "Ньюкаслский легкорельсовый транспорт, Австралия | Aurecon".
  43. ^ "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" [После многих трудностей, первый в мире проект современного низкопольного трамвая 100% питание от наземного электричества наконец-то осуществилось] (на китайском языке). Соху . 22 июня 2017 года. Архивировано из оригинала 17 декабря 2023 года . Проверено 18 июля 2024 г.
  44. ^ "去颐和园、香山更方便啦！西郊线年底运营，还能和地铁换乘" [Удобнее ехать в Летний дворец и Сяншань! Линия Xijiao будет введена в эксплуатацию в конце года, а также может быть переведена в метро] (на китайском языке). Соху . 22 мая 2017 г. Архивировано из оригинала 9 сентября 2023 г. . Проверено 18 июля 2024 г.
  45. ^ "中国首次引进现代有轨电车技术" [Китай впервые представляет современную трамвайную технологию]. www.zrjc.com (на китайском языке). Архивировано из оригинала 8 ноября 2017 года . Проверено 18 июля 2024 г.
  46. ^ "珠海有轨电车:一道揭不掉的城市"伤疤"" [Чжухайский трамвай: неизгладимый городской шрам] (на китайском языке). Корпорация Сина . 13 января 2024 года. Архивировано из оригинала 18 июля 2024 года . Проверено 18 июля 2024 г.
  47. ^ "停运三年！中车大连欲重启运营珠海有轨电车" [После трех лет приостановки CRRC Dalian планирует возобновить работу трамвая в Чжухай]. www.sohu.com (на китайском языке). 11 января 2024 года. Архивировано из оригинала 18 июля 2024 года . Проверено 18 июля 2024 г.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме « Наземное электроснабжение» .