مناقشة موجزة حول تطبيق آلات الجر Nidec KDS في مشاريع مترو الأنفاق

خلاصة

مع تسارع عملية التحضر العالمية، تتطور صناعة النقل بالسكك الحديدية بسرعة. باعتبارها بنية تحتية حضرية رئيسية، تواجه مترو الأنفاق اتجاهات زيادة تدفق الركاب ومتطلبات السفر المتنوعة للركاب، مما يجلب تحديات جديدة لآلة الجر - المكون الأساسي لمصاعد مترو الأنفاق. وتشمل هذه التحديات كيفية تحقيق التوازن بين الكفاءة والسلامة في السيناريوهات ذات التدفق الكبير للركاب، وكيفية تلبية احتياجات الركاب المتزايدة من الراحة والملاءمة، وكيفية تحقيق التوازن بين التكاليف وعمر التصميم. ستناقش هذه المقالة بإيجاز كيف توفر شركة Nidec KDS، باعتبارها خبيرة في تصميم وتصنيع آلات الجر، حلولًا احترافية للعملاء.

الكلمات الرئيسية

مصاعد مترو الأنفاق، دورة العمل، الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة، تحليل الموثوقية، سعة التحميل الزائد، تصميم عمر الخدمة

وفقًا لطريقة التصنيف في مراجعة 2021 لإحصاءات وتحليل عمليات النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية في العالم، يمكن تقسيم النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية إلى ثلاث فئات: مترو الأنفاق والسكك الحديدية الخفيفة والترام. بشكل عام، يتمتع النقل بالسكك الحديدية بمزايا مثل قدرة النقل الكبيرة، والسرعة العالية، والمغادرة المتكررة، والسلامة والراحة، وارتفاع معدل الالتزام بالوقت المحدد، والأسعار المنخفضة، والحفاظ على الطاقة وحماية البيئة. ومع ذلك، فهو يتطلب أيضًا معايير فنية عالية وتكاليف صيانة.[1]

باعتبارها جزءًا مهمًا من النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية، تلعب مترو الأنفاق دورًا مهمًا بلا شك في تطوير النقل الحضري. فهي تساعد في تخفيف الضغط المروري في المناطق الحضرية، وتوسيع نصف القطر الحضري ونطاق معيشة السكان من خلال بناء شبكة مواصلات متكاملة، وتحسين نوعية حياة السكان، وتعزيز الصورة العامة للمدينة، وتعزيز التنمية الحضرية والتقدم وكذلك التواصل الاجتماعي والازدهار.

يمكن للركاب دخول المحطات أو النقل أو الخروج منها بكفاءة وسهولة عن طريق استخدام المصاعد العمودية. يلعب المستوى الفني لمحركات المصاعد دورًا رئيسيًا في ضمان تجربة ركوب الركاب. تعمل شركة Nidec KDS بعمق في صناعة السيارات منذ أكثر من 60 عامًا. تدمج منتجاتها تصميم التكنولوجيا المتقدمة دوليًا والإنتاج الممتاز وإدارة الجودة. مع منتجات عالية الجودة ونظام خدمة شامل، فقد زودت بشكل ثابت آلات جر المصاعد للعملاء الهنود الكبار في مشاريع مترو الأنفاق لأكثر من عقد من الزمان.

01 النطاق العالمي وآفاق صناعة النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية

وتشير الإحصاءات إلى أنه بحلول نهاية عام 2022، تم تشغيل النقل بالسكك الحديدية الحضرية في 545 مدينة في 78 دولة ومنطقة حول العالم، مع مسافة تشغيل تتجاوز 41386.12 كم. وبالمقارنة مع عام 2021، ارتفع إجمالي عدد أميال النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية على مستوى العالم بمقدار 4,531.92 كيلومترًا، وهو نمو سنوي قدره 11.0%.[1]

يوضح الشكل 1 النطاق الإجمالي للنقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية عبر القارات الرئيسية في العالم (ملاحظة: يتم تصنيف جميع المدن في روسيا إلى أوروبا للحساب). تشير البيانات إلى أن مترو الأنفاق والترام هي الأنواع الرئيسية للنقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية على مستوى العالم، ويتركز النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية العالمية بشكل رئيسي في أوراسيا، مع توزيع مترو الأنفاق بشكل رئيسي في البلدان الآسيوية.

الشكل 1 ملخص عدد الكيلومترات التشغيلية للنقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية حسب القارة في العالم في عام 2022 (كم)

على الصعيد العالمي، تمر صناعة النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية بمرحلة تطور حرجة. تستثمر الحكومات والشركات في جميع أنحاء العالم بشكل مستمر في التقنيات والمرافق الجديدة لتحسين كفاءة النقل، والحد من التلوث البيئي، وتقديم خدمات أفضل لعدد كبير من الركاب. يتوسع بناء وتطبيق النقل بالسكك الحديدية العالمية باستمرار، كما تعمل بعض البلدان النامية بنشاط على تعزيز بناء النقل بالسكك الحديدية.

شجعت الهند توسعة مترو الأنفاق على نطاق واسع منذ عام 2014. وفقًا لصحيفة تايمز أوف إنديا، بحلول أبريل 2022، كانت شبكة مترو الأنفاق في الهند قد غطت 870 كيلومترًا، وتخدم 18 مدينة. حاليًا، هناك ما يقرب من 1000 كيلومتر من مسارات مترو الأنفاق قيد الإنشاء في 27 مدينة، مع استخدام ما يقرب من 6 كيلومترات من المسارات الجديدة كل شهر. لقد كانت سرعة وحجم بناء مترو الأنفاق في الهند على مدى العقد الماضي مثيرة للإعجاب.

كمزود محترف لحلول المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم للمصاعد، قامت Nidec KDS بتزويد أكثر من 1600 محرك مصعد رأسي لكبار العملاء الهنود في العقد الماضي. يظهر الشكل 2 المشاريع الرئيسية. بفضل القدرات التقنية والتصنيعية القوية، تشارك Nidec KDS بعمق في البناء الحضري وتساهم في بناء الصورة الدولية للمدن المحلية.

الشكل 2: مشاريع مترو الأنفاق الهندية التي فازت بها شركة Nidec Kds

02 سلسلة صناعة مترو الأنفاق والمصاعد

يربط النقل بالسكك الحديدية الصناعات الحضرية، ويعزز توسيع السلسلة الصناعية، ويدفع التطور السريع للصناعات الداعمة مثل تصنيع المعدات والبحث والتطوير التكنولوجي. يظهر الشكل 3 سلسلة صناعة مترو الأنفاق، حيث تكون جميع الروابط مترابطة وتدفع التنمية الاقتصادية للتجمعات الحضرية والمناطق الحضرية.[2]

الشكل 3: سلسلة صناعة مترو الانفاق

باعتبارها صناعة أولية في سلسلة توريد مترو الأنفاق، فإن المصاعد لا توفر راحة وضمانة كبيرة للنقل الحضري فحسب، بل تعكس أيضًا رعاية الدولة واهتمامها بكبار السن والمعاقين والمواطنين الذين يحملون أحمالًا ثقيلة. يرتبط التطور المستقبلي للمدن ارتباطًا وثيقًا ببناء مترو الأنفاق. يعد بناء شبكة النقل بالسكك الحديدية مشروعًا حكوميًا مهمًا، وسيترك مستوى بنائها علامة عميقة على صورة المدينة.

الشكل 4: تطبيق محركات Nidec KDS في مصاعد مترو الأنفاق

03 النقاط الفنية الرئيسية لمحركات مصاعد مترو الأنفاق

باعتبارها المكون الأساسي للمصاعد العمودية لمترو الأنفاق، يجب أن يأخذ تصميم آلة الجر في الاعتبار بيئة الخدمة وسيناريوهات التطبيق لمصاعد مترو الأنفاق. ينبع الأداء الممتاز لآلات الجر Nidec KDS من الفهم الدقيق لبيئة التطبيق والتراكم الفني للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، كما هو مفصل أدناه:

1. متطلبات دورة العمل العالية وكفاءة الطاقة العالية

وعلى خلفية الدعوة العالمية للسفر الأخضر ومنخفض الكربون، طرح بناء النقل بالسكك الحديدية متطلبات أعلى للحفاظ على الطاقة. لذلك، بالمقارنة مع المصاعد الأخرى، تتطلب مصاعد مترو الأنفاق أن تتمتع آلات الجر بكفاءة أعلى لتلبية السيناريوهات الحضرية ذات التدفق الكبير للركاب. بالنسبة للمصاعد التي تبلغ سرعتها حوالي 1 م/ث، يمكن أن تصل كفاءتها إلى 90%. علاوة على ذلك، بموجب متطلبات تركيب المصعد، يجب التحكم في وزن وحجم آلة الجر. لذلك، يحتاج مهندسو تصميم آلات الجر إلى خبرة غنية في التصميم الكهرومغناطيسي، وتحسين التصميم الكهرومغناطيسي باستخدام برنامج تحليل المجال الكهرومغناطيسي المتقدم (الشكل 5)، واختيار المواد الكهرومغناطيسية المناسبة لتلبية المتطلبات.

نظرًا لمتطلبات سعة النقل، تعمل آلات الجر بشكل متكرر، لذلك لديها متطلبات عالية لدورة العمل، بشكل عام S5-60٪ أو أعلى. وفي الوقت نفسه، فإن متطلبات ارتفاع درجة الحرارة (الشكل 6) مرتفعة أيضًا.

وهذا يتطلب أن يتوافق تصميم آلات الجر في مترو الأنفاق مع مبادئ الاكتناز والاقتصاد بالإضافة إلى تلبية متطلبات الأداء المتمثلة في الحفاظ على الطاقة وارتفاع درجات الحرارة المنخفضة.

الشكل 5: تحليل المجال الكهرومغناطيسي

الشكل 6: محاكاة ارتفاع درجة الحرارة

2. متطلبات السلامة والموثوقية العالية

السلامة والموثوقية العالية هي المتطلبات والسمات الأساسية للمصاعد، والناس لديهم متطلبات أعلى لسلامة وموثوقية مصاعد مترو الأنفاق. ولذلك، فإننا نجري تحليلاً مفصلاً للقوة الميكانيكية (الشكل 7)، ونطرح متطلبات خاصة وترقيات للقدرة الميكانيكية على التحمل وأداء الكبح. لقد تم زيادة عوامل الأمان لحامل الأحمال للمكونات الميكانيكية الرئيسية مثل قاعدة الماكينة، ومحور العجلة، وحزام الجر، والعمود وفقًا لذلك.

في الوقت الحاضر، معظم آلات الجر لمترو الأنفاق المصدرة من قبلنا تعتمد فرامل أسطوانية، والتي لديها هامش عزم دوران كبير للفرامل وأداء كبح مستقر. وهي متطابقة مع وحدات تحكم الطاقة التي تم التحقق منها بشكل كامل. لا يتأثر جهد وتيار الفرامل بتقلبات شبكة الطاقة أو التداخل من المعدات الكهربائية الأخرى، مما يوفر ضمانًا للتشغيل الموثوق لآلة الجر.

الشكل 7: تحليل القوة الميكانيكية

3. استقرار قوي للحمل الزائد ومتطلبات عالية لراحة الركوب

أحد أغراض تجهيز المصاعد العمودية لمترو الأنفاق هو توفير الراحة للركاب. المواطنون الذين يحملون أحمالاً ثقيلة والمجموعات التي تحتاج إلى رعاية خاصة، مثل كبار السن والمعاقين، هم عناصر الخدمة الرئيسية للمصاعد العمودية. ولذلك، آلات الجر مصعد مترو الأنفاق تحتاج إلى قدرة التحميل الزائد قوية. وفقًا لتحليل الحمل الزائد، فإن سعة التحميل الزائد أكثر من مرتين، ومن المطلوب أن يتم إخراج عزم الدوران بشكل ثابت بغض النظر عن السرعة العالية أو السرعة المنخفضة، أو الحمل الخفيف أو الحمل الثقيل.

لتوفير تجربة ركوب مريحة، يولي تصميم آلة الجر أيضًا اهتمامًا خاصًا للقمع التوافقي، وخاصة قمع وتقليل التوافقيات ذات الترتيب المنخفض (التي لها تأثير كبير على الراحة) وسعة موجة قوتها (الشكل 8)، بالإضافة إلى تقليل تموج عزم الدوران منخفض السرعة (الشكل 9) وعزم الدوران المسنن. وهذا يضمن أن المصعد يعمل بسلاسة طوال العملية مع انخفاض مستوى الضجيج والاهتزاز المنخفض، مما يوفر للركاب تجربة ركوب جيدة.

الشكل 8: تحليل موجة القوة

الشكل 9: تحليل عزم الدوران

4. متطلبات عمر التصميم الطويل والصيانة الإنسانية

يجب أن يركز تصميم آلات الجر لمترو الأنفاق أيضًا على عمر الخدمة، والذي لا يقتصر على الجوانب المذكورة أعلاه مثل ارتفاع درجة الحرارة المنخفضة والقوة الميكانيكية العالية لإطالة عمر خدمة آلة الجر، ولكنه يشمل أيضًا جوانب أخرى مثل عزل المحرك، والمحامل، وشحوم التشحيم، والمغناطيس الدائم. على سبيل المثال، فيما يتعلق بالعزل، يتم اختيار الورق العازل ذو الخواص الميكانيكية العالية وقوة العزل الكهربائي كعزل للفتحات، ويتم استخدام الأسلاك الكهرومغناطيسية ذات المقاومة الأقوى للجهد النبضي. في هذه العملية، تم اعتماد طريقة التلميع VPI (التشريب بالضغط الفراغي)، مما يحسن بشكل كبير قدرة الجزء الثابت لآلة الجر على مقاومة تأثير الجهد الكهربائي ويطيل عمر خدمة آلة الجر.

تُستخدم معظم مصاعد مترو الأنفاق في التطبيقات التي لا تحتوي على غرفة آلة. النماذج الرئيسية لمحركات Nidec KDS المطبقة في مشاريع مترو الأنفاق موضحة في الشكل 10. في التصميم، نبذل قصارى جهدنا لاعتماد التصميم المتكامل، والتصميم الخالي من الصيانة، والتصميم المرئي للأجزاء الضعيفة. على سبيل المثال، توصيل الأسلاك، والتصميم الخالي من الصيانة للأجزاء الدوارة، والتصميم عالي الحماية للمكونات الكهربائية، والعرض المرئي لتآكل وسادة احتكاك الفرامل. تعمل هذه التصميمات على إطالة عمر خدمة مكونات ماكينة الجر والفاصل الزمني بين عمليات الاستبدال، وتقليل صعوبة الصيانة، وتجعل ماكينة الجر تعمل بشكل أكثر سلاسة وهدوءًا ومتانة. يؤدي دمج التقنيات المتعددة إلى إنشاء منتجات عالية الجودة وتوفير تكاليف الصيانة للعملاء.

الشكل 10: النماذج الرئيسية لمحركات Nidec KDS المستخدمة في مشاريع مترو الأنفاق

04 النظرة المستقبلية

يستمر النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية في العالم في التطور التصاعدي. ومن المتوقع أنه بحلول عام 2024، سيتجاوز عدد الأميال التشغيلية للنقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية في العالم 44500 كيلومتر، كما أن آفاق التطوير المستقبلي لصناعة النقل بالسكك الحديدية واسعة جدًا. في عصر التقدم التكنولوجي السريع، ستكون المتطلبات الفنية ومتطلبات الجودة لمحركات المصاعد أعلى بشكل متزايد، مما يتطلب التكيف مع الاختلافات الثقافية والجغرافية الإقليمية المتنوعة حول العالم.

بفضل المنتجات عالية الجودة والحلول الاحترافية وفريق الخدمة الممتاز، انخرطت شركة Nidec KDS بعمق في مشاريع البنية التحتية الحضرية المهمة مثل مترو الأنفاق لأكثر من عقد من الزمان. لقد ساعدت العملاء العالميين على الفوز بالعديد من المشاريع الحكومية الكبرى، وزودت الركاب بتجربة ركوب مريحة وآمنة، وساعدت العملاء على بناء سمعة طيبة وجديرة بالثقة.

في المستقبل، سوف تلتزم Nidec KDS بفلسفة العمل المتمثلة في "الجودة أولاً، نجاح العميل"، والتركيز على العملاء، ومع التصميم القوي وقدرات التصنيع والخدمات عالية الجودة التي تتجاوز توقعات العملاء، والعمل مع العملاء لإنشاء حلول مصاعد أكثر وأفضل.