Eztabaida laburra Nidec KDS trakzio-makinen aplikazioa metroko proiektuetan

Abstraktua

Mundu mailako urbanizazio prozesu bizkortuarekin, trenbide garraioaren industria azkar garatzen ari da. Hiri-azpiegitura giltzarri gisa, metroak bidaiarien fluxua areagotzeko joerari eta bidaiarien bidaien eskari dibertsifikatuari aurre egiten ari dira, eta horrek erronka berriak ekartzen dizkio trakzio-makinari —metroko igogailuen oinarrizko osagaia—. Erronka horien artean daude bidaiarien fluxu handia duten agertokietan eraginkortasuna eta segurtasuna nola orekatu, bidaiarien erosotasun eta erosotasunerako gero eta behar gehiago nola bete eta kostuak eta diseinuaren bizitza nola orekatu. Artikulu honek labur-labur aztertuko du nola Nidec KDS, trakzio-makinen diseinuan eta fabrikazioan aditua den aldetik, bezeroei irtenbide profesionalak eskaintzen dizkien.

Gako-hitzak

Metroko igogailuak, betebehar-zikloa, energia-kontserbazioa eta ingurumena babestea, fidagarritasun-analisia, gainkarga-gaitasuna, zerbitzu-bizitzaren diseinua

2021eko World Urban Rail Transit Operation Statistics and Analysis-en sailkapen-metodoaren arabera, hiriko trenbide-garraioa hiru kategoriatan bana daiteke: metroak, trenbide arinak eta tranbiak. Oro har, trenbide-garraioak abantailak ditu, hala nola garraio-gaitasun handia, abiadura handia, maiz irteerak, segurtasuna eta erosotasuna, puntualtasun-tasa altua, tarifa baxuak, energiaren kontserbazioa eta ingurumena babestea. Hala ere, estandar tekniko handiak eta mantentze-kostuak ere eskatzen ditu.[1]

Trenbide hiriko garraioaren zati erabakigarria den aldetik, metroak, zalantzarik gabe, garrantzi handia du hiri garraioaren garapenean. Hiriko trafikoaren presioa arintzen laguntzen dute, hiri-erradioa eta bizilagunen bizi-erradioa zabaltzen laguntzen dute garraio-sare integratua eraikiz, bizilagunen bizi-kalitatea hobetzen, hiriaren irudi orokorra hobetzen eta hiri-garapena eta aurrerapena, baita gizarte-komunikazioa eta oparotasuna sustatzen ere.

Bidaiariak modu eraginkorrean eta erosoan sartu daitezke geltokietara, transferitu edo irten daitezke igogailu bertikalak hartuta. Igogailuen motorren maila teknikoak funtsezko eginkizuna du bidaiarien ibilaldiaren esperientzia bermatzeko. Nidec KDS-k 60 urte baino gehiago daramatza motorren industrian oso arduratuta. Bere produktuek nazioartean aurreratutako teknologiaren diseinua, ekoizpen bikaina eta kalitatearen kudeaketa integratzen dituzte. Kalitate handiko produktuekin eta zerbitzu sistema integralarekin, igogailuen trakzio-makinak egonkor hornitu ditu Indiako bezero handientzat metroko proiektuetan hamarkada bat baino gehiagoz.

01 Hiriko Trenbide Garraioaren Industriaren Eskala Globala eta Aurreikuspenak

Estatistikek erakusten dutenez, 2022. urtearen amaieran, mundu osoko 78 herrialde eta eskualdetako 545 hiritan jarri zen martxan hiri-trenbideko garraioa, 41.386,12 km-tik gorako kilometrajea. 2021arekin alderatuta, mundu osoko hiri-trenbideko garraio-kilometrajea 4.531,92 km hazi da, urte arteko % 11,0ko hazkundea[1]

1. irudiak munduko kontinente nagusietan zehar hiriko trenbide-garraioaren eskala orokorra erakusten du (Oharra: Errusiako hiri guztiak Europan sailkatuta daude kalkulatzeko). Datuek adierazten dutenez, metroak eta tranbiak mundu mailan hiri-trenbide-garraio mota nagusiak dira, eta mundu-mailako hiri-garraioa Eurasian kontzentratzen dela batez ere, metroak Asiako herrialdeetan banatuta daude batez ere.[1]

1. irudia Hiriko Trenbide Garraioaren Kilometrajearen Laburpena Munduan Kontinentearen arabera 2022an (km)

Mundu mailan, hiriko trenbide garraioaren industria garapen fase kritikoan dago. Mundu osoko gobernuek eta enpresek etengabe inbertitzen dute teknologia eta instalazio berrietan garraioaren eraginkortasuna hobetzeko, ingurumenaren kutsadura murrizteko eta bidaiari ugariri zerbitzu hobeak eskaintzeko. Trenbide-garraio globalaren eraikuntza eta aplikazioa etengabe hedatzen ari dira, eta garapen-bidean dauden herrialde batzuk ere aktiboki sustatzen ari dira trenbide-garraioaren eraikuntza.

Indiak 2014az geroztik eskala handiko metroaren hedapena bultzatu du. The Times of India-ren arabera, 2022ko apirilerako, Indiako metro sareak 870 km zituen, eta 18 hiri zerbitzatzen zituen. Gaur egun, metroko 1.000 km inguru eraikitzen ari dira 27 hiritan, eta hilero ia 6 km bide berri jartzen dituzte martxan. Azken hamarkadan Indiako metroaren eraikuntzaren abiadura eta eskala ikusgarriak izan dira.

Igogailuetarako iman iraunkorreko motor sinkronoen soluzioen hornitzaile profesional gisa, Nidec KDS-k 1.600 igogailu bertikaleko motor baino gehiago hornitu ditu Indiako bezero handiei azken hamarkadan. 2. Irudian funtsezko proiektuak ageri dira. Tekniko eta fabrikazio gaitasun sendoak dituenez, Nidec KDS-k sakonki parte hartzen du hiri-eraikuntzan eta tokiko hirien nazioarteko irudia eraikitzen laguntzen du.

Nidec Kds-ek irabazitako Indian Subway Projects 2. irudia

02 Metroaren Industria Katea eta Igogailuak

Trenbide-garraioak hiri-industriak lotzen ditu, industria-katearen hedapena sustatzen du eta laguntza-industrien garapen azkarra bultzatzen du, hala nola ekipamenduen fabrikazioa eta I+G teknologikoa. Metroaren industria-katea 3. irudian ageri da, non lotura guztiak elkarren menpekoak diren eta hiri-agglomerazioen eta metropoli-eremuen garapen ekonomikoa bultzatzen dutenak.[2]

3. irudia Metroaren Industria-katea

Metroaren hornikuntza-katean gorako industria gisa, igogailuek hiri-garraiorako erosotasun eta berme handia eskaintzen ez ezik, herrialdeak adinekoei, ezinduei eta zama handiak daramatzaten herritarrei ematen dien arreta eta arreta islatzen dute. Hirien etorkizuneko garapena oso lotuta dago metroen eraikuntzarekin. Trenbideko garraio sarea eraikitzea gobernuaren proiektu garrantzitsua da, eta bere eraikuntza mailak arrasto sakona utziko du hiriaren irudian.

4. irudia Nidec KDS motorren aplikazioa metroko igogailuetan

03 Metroko Igogailuen Motorren funtsezko puntu teknikoak

Metroko igogailu bertikalen oinarrizko osagai gisa, trakzio-makinaren diseinuak metroko igogailuen zerbitzu-ingurunea eta aplikazio-eszenatokiak kontuan izan behar ditu. Nidec KDS trakzio-makinen errendimendu bikaina aplikazio-ingurunearen jabetze zehatzetik eta iman iraunkorreko motor sinkronoen metaketa teknikotik dator, behean zehazten den moduan:

1. Lan-Ziklo Handiko eta Energia Eraginkortasun Handiko baldintzak

Bidaia berdeen eta karbono gutxikoen aldeko mundu mailako aldarrikapenaren aurrean, trenbideen garraioaren eraikuntzak energia aurrezteko baldintza handiagoak jarri ditu. Hori dela eta, beste igogailu batzuekin alderatuta, metroko igogailuek trakzio-makinek eraginkortasun handiagoa izatea eskatzen dute bidaiarien fluxu handia duten hiri-eszenatokiak betetzeko. Gutxi gorabehera 1 m/s-ko abiadura duten igogailuetarako, haien eraginkortasuna %90era irits daiteke. Gainera, igogailuaren instalazioaren eskakizunen arabera, trakzio-makinaren pisua eta tamaina kontrolatu behar dira. Hori dela eta, trakzio-makinen diseinuko ingeniariek esperientzia aberatsa izan behar dute diseinu elektromagnetikoan, diseinu elektromagnetikoa optimizatu eremu elektromagnetikoen analisirako software aurreratuarekin (5. irudia) eta material elektromagnetiko egokiak hautatu behar dituzte baldintzak betetzeko.

Garraio-ahalmenaren eskakizuna dela eta, trakzio-makinek maiz funtzionatzen dute, beraz, lan-ziklorako baldintza handiak dituzte, oro har, S5-60% edo gehiago. Aldi berean, tenperatura igotzeko baldintzak ere oso handiak dira (6. irudia).

Horrek eskatzen du metroko trakzio-makinen diseinuak trinkotasun- eta ekonomia-printzipioak bete behar dituela, energia-kontserbazioaren eta tenperatura baxuaren igoeraren errendimendu-baldintzak betetzeaz gain.

5. irudia Eremu elektromagnetikoen analisia

6. irudia Tenperatura igoeraren simulazioa

2. Segurtasun eta fidagarritasun handiko baldintzak

Segurtasun eta fidagarritasun handia dira igogailuen oinarrizko eskakizunak eta atributuak, eta jendeak are baldintza handiagoak ditu metroko igogailuen segurtasun eta fidagarritasunerako. Hori dela eta, erresistentzia mekanikoaren azterketa zehatza egiten dugu (7. irudia), eta eskakizun bereziak eta hobekuntzak planteatzen ditugu karga mekanikorako ahalmenerako eta balaztatzeko errendimendurako. Horren arabera handitu dira funtsezko osagai mekanikoen karga-jasateko segurtasun-faktoreak, hala nola makinaren oinarria, gurpil-husuna, trakzio-erdabea eta ardatza.

Gaur egun, guk esportatutako metroko trakzio-makina gehienek danbor balaztak hartzen dituzte, balazta-momentu-marjina handia eta balazta-errendimendu egonkorra dutenak. Guztiz egiaztatu diren potentzia kontrolagailuekin bat egiten dute. Balazten sarrerako tentsioa eta korrontea ez dute eraginik sare elektrikoaren gorabeherak edo beste ekipo elektrikoen interferentziak, trakzio-makinaren funtzionamendu fidagarriaren bermea emanez.

7. irudia Erresistentzia mekanikoaren analisia

3. Gainkargaren egonkortasun sendoa eta ibiltzeko erosotasunerako eskakizun handiak

Metroko igogailu bertikalak hornitzearen helburuetako bat bidaiariei erosotasuna eskaintzea da. Zama astunak garraiatzen dituzten herritarrak eta arreta berezia behar duten taldeak, adinekoak eta ezinduak, esaterako, dira igogailu bertikalen zerbitzu-objektu nagusiak. Hori dela eta, metroko igogailuen trakzio-makinek gainkarga-gaitasun handia izan behar dute. Gainkargaren analisiaren arabera, gainkarga-gaitasuna 2 aldiz baino gehiago da, eta beharrezkoa da momentua modu egonkorrean atera daitekeela abiadura handia edo abiadura baxua, karga arina edo karga astuna kontuan hartu gabe.

Gidatzeko esperientzia erosoa eskaintzeko, trakzio-makinaren diseinuak arreta berezia jartzen du harmoniko kenketari, batez ere orden baxuko harmonikoen (erosotasunean eragin handia duten) eta haien indar-uhinen anplitudea (8. irudia) murrizteari eta abiadura baxuko momentuaren uhindura (9. irudia) eta kogging-momentua murrizteari. Honek, igogailua prozesu osoan zehar leun ibiltzen dela ziurtatzen du zarata gutxirekin eta bibrazio baxuarekin, bidaiariei gidatzeko esperientzia ona eskainiz.

8. irudia Indar-uhinen analisia

9. irudia Momentuaren analisia

4. Diseinu-bizitza luzerako eta Mantentze Humanizaturako Baldintzak

Metroko trakzio-makinen diseinuak zerbitzu-bizitzan ere arreta jarri behar du, eta hori ez da aipatutako alderdietara mugatzen, hala nola tenperatura igoera baxua eta erresistentzia mekaniko handia trakzio-makinaren bizitza luzatzeko, baina beste alderdi batzuk ere barne hartzen ditu, hala nola motorren isolamendua, errodamenduak, koipe lubrifikatzailea eta iman iraunkorrak. Esaterako, isolamenduari dagokionez, propietate mekaniko eta indar dielektriko handiko paper isolatzaileak aukeratzen dira zirrikitu-isolamendu gisa, eta bulkada-tentsio erresistentzia handiagoa duten hari elektromagnetikoak erabiltzen dira. Prozesuan, VPI (Vacuum Pressure Inpregnation) bernizatze metodoa hartzen da, eta horrek asko hobetzen du trakzio-makinaren estatoreak tentsio-inpaktuari aurre egiteko duen gaitasuna eta trakzio-makinaren bizitza luzatzen du.

Metroko igogailu gehienak makina-gelarik gabeko aplikazioetan erabiltzen dira. Metro-proiektuetan aplikatutako Nidec KDS motorren modelo nagusiak 10. Irudian ageri dira. Diseinuan, ahalik eta hoberen egiten saiatzen gara diseinu integratua, mantentzerik gabeko diseinua eta zati zaurgarrien diseinu bisuala hartzen. Esate baterako, entxufatzeko kableatuak, birakarien piezen mantentzerik gabeko diseinua, osagai elektrikoen babes handiko diseinua eta balazta-marruskadura-pastaren higadura bisuala. Diseinu hauek trakzio-makinen osagaien zerbitzu-bizitza eta ordezkapenen arteko tartea luzatzen dute, mantentze-zailtasuna murrizten dute eta trakzio-makina leunago, isilago eta iraunkorrago funtzionatzen dute. Hainbat teknologiaren integrazioak kalitate handiko produktuak sortzen ditu eta bezeroen mantentze-kostuak aurrezten ditu.

10. irudia Metroko proiektuetan aplikatutako Nidec KDS motorren eredu nagusiak

04 Etorkizuneko aurreikuspenak

Munduko hiri-tren garraioak gora egiten jarraitzen du. 2024rako, munduko hiri-trenbidearen kilometrajea 44.500 km-tik gorakoa izango dela espero da, eta trenbide-garraioaren industriaren etorkizuneko garapen-aukera oso zabala da. Aurrerapen teknologiko bizkorraren garaian, igogailuen motorren eskakizun teknikoak eta kalitatezkoak gero eta handiagoak izango dira, eta mundu osoko eskualdeko desberdintasun kultural eta geografiko desberdinetara egokitzea eskatuko dute.

Kalitate handiko produktuekin, irtenbide profesionalekin eta zerbitzu talde bikain batekin, Nidec KDS hamarkada bat baino gehiago daramatza hiri azpiegitura proiektu garrantzitsuetan, hala nola metroak. Mundu mailako bezeroei gobernu-proiektu garrantzitsu asko irabazten lagundu die, bidaiariei gidatzeko esperientzia eroso eta segurua eskaini die eta bezeroei konfiantzazko eta ospe ona ezartzen lagundu die.

Etorkizunean, Nidec KDS-k "Kalitatea lehenik, bezeroaren arrakasta" negozio-filosofiari atxikiko dio, bezeroei arreta jarriz, eta diseinu eta fabrikazio gaitasun sendoekin eta bezeroen itxaropenak gainditzen dituzten kalitate handiko zerbitzuekin, bezeroekin lan egingo du igogailu-soluzio gehiago eta hobeak sortzeko.