Источник питания на уровне земли
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 используют 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
[ редактировать ]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 направляющими рельсами, почти так же, как кабель для канатных дорог , [ 4 ] или 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 при переключении железнодорожных путей. [ 4 ]
Кливленд открыл трубопровод в 1885 году. [ 1 ] Трамвайные компании в Будапеште опробовали систему токосъёмника в 1887 году. Воздушные линии были встречены сопротивлением общественности по эстетическим соображениям, поэтому подрядчик Сименс-Гальске проложил бетонный трубопровод под одним из рельсов троллейбуса с узким отверстием, которое позволяло «плугать» ", который необходимо вставить и обеспечить электрический контакт с проводами, удерживаемыми изоляторами по обе стороны кабелепровода. 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 воздуховодов, которая работала до 1962 года. [ 1 ] Система в целом была безопасна, но имела тенденцию 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 вытекала 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 мосту короля Карла с 1903 по 1908 год. [ 3 ] : 109–116 Контактные системы со шпильками просуществовали недолго из-за проблем с безопасностью. [ 7 ]
Системы сбора токопроводящих проводов использовались в нескольких крупных городах, включая Монако, Дрезден, Прагу, Тур, Вашингтон и Лондон. [ 3 ] : 44 но создавал проблемы с обслуживанием и безопасностью дорожного движения. Системы трубопроводов Бордо и Вашингтон оставались последними в эксплуатации, пока не были выведены из эксплуатации в 1958 году. [ 7 ] и 1962 г., [ 2 ] соответственно. На протяжении десятилетий эти системы не вводились вновь, поскольку они не соответствовали современным стандартам безопасности. [ 7 ]
Современные системы
[ редактировать ]В период с 1970-х по 1990-е годы был разработан ряд наземных систем электроснабжения. [ 8 ] но не были достаточно надежными и безопасными для коммерческого использования. [ 9 ]
Первой наземной системой электроснабжения, разработанной в соответствии с современными стандартами безопасности, стала Ansaldo Stream . [ 7 ] хотя конкурирующая система Alstom APS была первой, которая была коммерчески внедрена в 2003 году. Этот успех привел к быстрому распространению коммерческих реализаций систем электропитания наземного 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
[ редактировать ]Швеция
[ редактировать ]
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 испытанная 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 прошли испытания в соленой воде и оказались безопасными для пешеходов. [ 15 ]
Франция
[ редактировать ]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
[ редактировать ]Alstom , Elonroad и другие компании в 2020 году приступили к разработке стандарта для наземных электрических дорог с электроснабжением. [ 18 ] [ 19 ] Европейская комиссия опубликовала в 2021 году запрос на регулирование и стандартизацию электродорожных 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. [ 21 ]
Первый стандарт на электрооборудование на борту транспортного средства, приводимого в движение системой железных дорог (ERS), был опубликован в конце 2022 года. [ 22 ] Стандарт CENELEC Технический стандарт 50717 определяет следующее: напряжение ERS 750 В; 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 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 ] как указано в предлагаемом техническом стандарте прТС 50740 в соответствии с директивой Евросоюза 2023/1804. [ 26 ] [ 27 ]
Современные реализации
[ редактировать ]Ансальдо Стрим
[ редактировать ]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 , который содержит 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. [ 28 ] и испытан на общественной трамвайной линии в 1998 году. [ 7 ] который в конечном итоге был демонтирован в 2012 году. [ 29 ]
Альстом АПС
[ редактировать ]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 наземной системой электроснабжения. С 2011 года технология использовалась в ряде других городов мира. [ 30 ] [ 31 ]
Французское правительство сообщает об отсутствии несчастных случаев на трамваях во Франции с 2003 года. [ 32 ] до 31 декабря 2020 года. [ 32 ] [ 33 ]
Компания Alstom продолжила разработку системы APS для использования с автобусами и другими транспортными средствами. [ 34 ] Система прошла испытания на безопасность при расчистке дороги снегоочистителями , в условиях воздействия снега, льда, соли и насыщенного рассола . [ 35 ] а также для безопасности заноса и сцепления с дорогой транспортных средств, включая мотоциклы. [ 36 ] Alstom опробует 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 обеспечивать 500 кВт электроэнергии для тяжелых грузовиков с электроприводом, а также для дорожных транспортных средств и электромобилей . [ 36 ]
КАФ АКР
[ редактировать ]Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF) опробовала Acumulador de Carga Rápida наземную систему электропитания В 2007 году в Севилье (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. [ 38 ]
Линия 1 Tranvía de Zaragoza также использовала ACR, поскольку ее второй этап строительства был завершен 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 в новую трамвайную систему Люксембурга . [ 41 ] [ 42 ]
Ансальдо Трамвейв
[ редактировать ]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 Чжухай первой очереди трамвайной линии 1 в Китае. Трамвай является первой полностью низкопольной трамвайной системой, использующей технологию электропитания с уровня земли. [ 43 ] Позже в 2017 году была открыта линия Western Suburb Line в Пекине с использованием той же технологии от Ansaldo. [ 44 ] Лицензия на технологию была передана CRRC Dalian , и все технологии были переданы в Китай. [ 45 ] В 2019 году город Чжухай оценил возможность демонтажа трамвайной линии после 3 лет эксплуатации. С 2024 года CRRC Dalian выступает против демонтажа, предлагая возобновить работу. [ 46 ] [ 47 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с 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.
- ^ Jump up to: а б Джек В. Бурс (январь 2005 г.), «Прямое и косвенное снижение визуального воздействия верхних контактных систем электрических железных дорог» , Transportation Research Record , 1930 (1), doi : 10.1177/0361198105193000107
- ^ Jump up to: а б с 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
- ^ Jump up to: а б Дьюи Уильямс (2004), Лондонские трамваи: токосъемники (плуги)
- ^ Jump up to: а б с Эрик Шацберг (2001), Культура и технологии в городе: противодействие механизированному уличному транспорту в Америке конца девятнадцатого века , MIT Press
- ^ Легат, Тибор; Жолт Л. Надь; Жигмонд Габор (2010). «Введение [Введение]». Многочисленные трамваи [Нумерованный трамвай] (на венгерском языке). Будапешт: Евангелие. стр. 6–12. ISBN 978-615-5009-15-0 .
- ^ Jump up to: а б с д и Дж. Бэггс (9 марта 2006 г.), «5.1 Электропитание с уровня земли», Обзор технологии системы беспроводной тяги (PDF) , Эдинбургская трамвайная сеть
- ^ Джон Д. Суонсон (2003), «Коммутируемые контактные системы с уровня земли», Легкорельсовый транспорт без проводов - мечта сбылась? (PDF) , Совет транспортных исследований
- ^ Майкл П. Хеннесси (январь 1994 г.), Оценка концепции силовой установки транспортного средства E-TRAN (PDF) , Министерство транспорта Миннесоты , стр. 11–12.
- ^ Джон Д. Суонсон (7 апреля 2019 г.), «Продолжение достижений в области автономной технологии легкорельсового транспорта / трамвая» (PDF) , Совет по транспортным исследованиям
- ^ 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-y , HDL : 11572/246245
- ^ Д. Бэйтман; и др. (8 октября 2018 г.), Электрические дорожные системы: решение для будущего (PDF) , TRL , стр. 146–149, заархивировано из оригинала (PDF) 3 августа 2020 г. , получено 30 июня 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Лена Коро (30 августа 2023 г.), «Vinci тестирует индукционную и железнодорожную зарядку на автомагистралях» , L'USINENOUVELLE.com
- ^ Анализ условий и план расширения электрических дорог , Транспортное управление Швеции , 2 февраля 2021 г., стр. 21–23, 25–26, 54
- ^ Дэниел Боффи (12 апреля 2018 г.), «Первая в мире электрифицированная дорога для зарядки транспортных средств открывается в Швеции» , The Guardian
- ^ Лоран Миге (28 апреля 2022 г.), «По дорогам электромобильности» , Le Moniteur
- ^ Jump up to: а б Жан-Филипп Пастре (30 июня 2023 г.), «APS Alstom скоро будет испытан на дорогах» , TRM24
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Патрик Пелата; и др. (июль 2021 г.), Электрическая дорожная система. Рабочая группа № 1 (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 21 октября 2021 г.
- ^ «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.
- ^ Jump up to: а б Технический стандарт CENELEC 50717, CLC/TS 50717:2022 (E). Технические требования к токосъемникам наземной системы питания на эксплуатируемых автотранспортных средствах
- ^ Окончательный проект: Запрос на стандартизацию в CEN-CENELEC по «Инфраструктуре альтернативного топлива» (AFI II) (PDF) , Европейская комиссия , 2 февраля 2022 г., заархивировано из оригинала (PDF) 8 апреля 2022 г.
- ^ Мэттс Андерссон (4 июля 2022 г.), Регулирование систем электрических дорог в Европе. Как можно облегчить внедрение ERS? (PDF) , CollERS2 - Шведско-немецкое исследовательское сотрудничество в области электрических дорожных систем.
- ^ Технические условия на наземные системы питания для динамической инфраструктуры дорожной зарядки электромобилей на эксплуатируемых автотранспортных средствах CLC/prTS 50740 , 25 октября 2023 г.
- ^ 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.
- ^ Дойч, Волкер (2003), Области применения новых транспортных систем между автобусами и поездами (PDF) , Bergische Universität Wuppertal, стр. 209–214.
- ^ «Начинаются работы по демонтажу рельсов Stream на виа Мадзини» , ТриестПрима , 16 февраля 2012 г.
- ^ «Третий железнодорожный трамвай через Гаронну» . Железнодорожный вестник Интернэшнл . 1 февраля 2004 года. Архивировано из оригинала 26 апреля 2010 года . Проверено 2 мая 2008 г.
- ^ «APS: Проверенная эксплуатация трамвая без контактной сети» . Альстом. Архивировано из оригинала 29 ноября 2020 г. Проверено 29 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Техническая служба подъемников и управляемого транспорта - Отдел трамвайных путей (ноябрь 2011 г.), ТРАМВАЙНЫЕ АВАРИИ - Анализ событий, объявленных в 2010 г. - развитие 2003-2010 гг. (PDF)
- ^ Техническая служба подъемников и управляемого транспорта - Отдел трамвайных путей (19 октября 2021 г.), Аварии «Трамвайные пути» - данные за 2020 г. (PDF)
- ^ «Alstom переносит технологию электропитания трамвая на автобусы» . Железнодорожный инсайдер . 26 сентября 2019 г. Архивировано из оригинала 29 ноября 2020 г. Проверено 29 ноября 2020 г. .
- ^ Патрик Дюпра (11 февраля 2022 г.), Совместимость внутридорожной электрической дорожной системы с зимними эксплуатациями (PDF) , Alstom, PIARC
- ^ Jump up to: а б Патрик Дюпра (16 января 2024 г.), «Презентация проекта eRoadMontBlanc» (PDF) , Cercle des Transports
- ^ «Помощь, предлагаемая ATMB своим клиентам легкого и тяжелого транспорта для декарбонизации транспорта» , ATMB , 30 июня 2023 г.
- ^ Аменейро, AS (5 апреля 2011 г.). «Прощание с контактными сетями в соборе» . Diario de Sevilla (на испанском языке). Севилья . Проверено 16 июля 2018 г.
- ^ «Трамвайная линия Сарагосы 1 вводится в эксплуатацию» . Железнодорожный вестник Интернэшнл . Лондон. 26 апреля 2011 г. Проверено 16 июля 2018 г.
- ^ Креспо Роиг, Мария (20 января 2011 г.). «CAF стремится к тому, чтобы в Сарагосе было метро без контактных сетей, которое работало бы за счет энергии, которую оно заряжает на остановках» . aragondigital.es (на испанском языке). Сарагоса . Проверено 16 июля 2018 г.
- ^ «Легкорельсовый транспорт Ньюкасла станет первой в Австралии «беспроводной» системой» . 19 апреля 2017 г.
- ^ «Трамвай Ньюкасла, Австралия | Aurecon» .
- ^ «После многих трудностей, первый в мире проект современного низкопольного трамвая, полностью работающего от наземного электричества, наконец-то был реализован] (на китайском языке). Соху . 22 июня 2017 г. Архивировано из оригинала 17 декабря 2023 г. Проверено 18 июля 2024 г. .
- ^ «Удобнее ехать в Летний дворец и Сяншань! Линия Сицзяо заработает в конце года, а также можно будет пересесть на метро» [Удобнее ехать в Летний дворец и Сяншань! метро] (на китайском языке, Sohu , 22 мая 2017 г. ). Архивировано из оригинала 9 сентября 2023 г. Проверено 18 июля 2024 г. .
- ^ «Китай впервые представляет современную трамвайную технологию» [Китай впервые представляет современную трамвайную технологию] www.zrjc.com (на китайском языке). Архивировано из оригинала 8 ноября 2017 года. Проверено 18 июля 2024 года .
- ^ «Чжухайский трамвай: неизгладимый городской шрам » : неизгладимый городской шрам] (на китайском языке Sina Corporation ) , архивировано из оригинала 18 июля . 2024 года [Чжухайский трамвай
- ^ «После трех лет приостановки CRRC Dalian планирует возобновить работу трамвая в Чжухае] . www.sohu.com (на китайском языке). 11 января 2024 г. Архивировано из оригинала 18 июля 2024 г. Проверено 18 июля 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Технический комитет 69 – Системы передачи электрической энергии/энергии для дорожных транспортных средств с электрическим приводом и промышленных грузовиков , Международная электротехническая комиссия