Nidec KDS Cer Makinalarının Metro Projelerinde Uygulanmasına İlişkin Kısa Bir Tartışma

Soyut

Hızlanan küresel kentleşme süreciyle birlikte demiryolu taşımacılığı sektörü de hızla gelişiyor. Önemli bir kentsel altyapı olarak metrolar, artan yolcu akışı ve yolcuların çeşitlenen seyahat talepleri trendleriyle karşı karşıyadır ve bu durum, metro asansörlerinin temel bileşeni olan çekiş makinesine yeni zorluklar getirmektedir. Bu zorluklar arasında, büyük yolcu akışının olduğu senaryolarda verimlilik ve güvenliğin nasıl dengeleneceği, yolcuların artan konfor ve rahatlık ihtiyaçlarının nasıl karşılanacağı ve maliyetler ile tasarım ömrünün nasıl dengeleneceği yer alıyor. Bu makalede, cer makinesi tasarımı ve üretiminde uzman olan Nidec KDS'nin müşterilere nasıl profesyonel çözümler sunduğu kısaca tartışılacaktır.

Anahtar Kelimeler

Metro Asansörleri, Görev Döngüsü, Enerji Tasarrufu ve Çevre Koruma, Güvenilirlik Analizi, Aşırı Yük Kapasitesi, Hizmet Ömrü Tasarımı

2021 Dünya Kentsel Raylı Toplu Taşıma Operasyon İstatistikleri ve Analizi İncelemesi'ndeki sınıflandırma yöntemine göre, kentsel demiryolu ulaşımı üç kategoriye ayrılabilir: metrolar, hafif raylı sistemler ve tramvaylar. Genel olarak demiryolu taşımacılığının büyük taşıma kapasitesi, yüksek hız, sık seferler, güvenlik ve konfor, yüksek zamanında kalma oranı, düşük ücretler, enerji tasarrufu ve çevre koruma gibi avantajları vardır. Ancak aynı zamanda yüksek teknik standartlar ve bakım maliyetleri de gerektirir.[1]

Kent içi raylı ulaşımın önemli bir parçası olan metrolar, kent içi ulaşımın gelişmesinde şüphesiz önemli bir rol oynamaktadır. Kentsel trafik baskısını hafifletmeye, entegre bir ulaşım ağı kurarak kent yarıçapını ve kent sakinlerinin yaşam alanını genişletmeye, kent sakinlerinin yaşam kalitesini iyileştirmeye, kentin genel imajını iyileştirmeye ve kentsel gelişme ve ilerlemenin yanı sıra sosyal iletişim ve refahı da teşvik etmeye yardımcı oluyorlar.

Yolcular dikey asansörleri kullanarak istasyonlara, transferlere veya istasyonlardan verimli ve rahat bir şekilde girebilirler. Asansör motorlarının teknik seviyesi, yolcuların sürüş deneyiminin sağlanmasında önemli bir rol oynamaktadır. Nidec KDS, 60 yılı aşkın bir süredir motor endüstrisiyle derinden ilgileniyor. Ürünleri uluslararası düzeyde ileri teknoloji tasarımını, mükemmel üretimi ve kalite yönetimini bütünleştirir. Yüksek kaliteli ürünleri ve kapsamlı hizmet sistemiyle, on yılı aşkın bir süredir metro projelerindeki büyük Hintli müşterilere asansör çekiş makineleri tedarik etmektedir.

01 Kentsel Demiryolu Taşımacılığı Sektörünün Küresel Ölçeği ve Beklentileri

İstatistikler, 2022 yılı sonu itibarıyla dünya çapında 78 ülke ve bölgede 545 şehirde kentsel demiryolu ulaşımının 41.386,12 km'yi aşan çalışma kilometresiyle faaliyete geçtiğini gösteriyor. 2021 ile karşılaştırıldığında, toplam küresel kentsel demiryolu toplu taşıma kilometresi 4.531,92 km artarak yıllık %11,0 artış gösterdi.[1]

Şekil 1 dünyadaki büyük kıtalar arasındaki kentsel demiryolu taşımacılığının genel ölçeğini göstermektedir (Not: Hesaplama için Rusya'daki tüm şehirler Avrupa olarak sınıflandırılmıştır). Veriler, metro ve tramvayların dünya genelinde kentsel demiryolu taşımacılığının ana türü olduğunu ve küresel kentsel demiryolu taşımacılığının esas olarak Avrasya'da yoğunlaştığını, metroların ise çoğunlukla Asya ülkelerinde dağıtıldığını göstermektedir.[1]

Şekil 1 2022 Yılında Dünyada Kıta Bazında Şehir İçi Raylı Transit Çalışma Kilometresinin Özeti (km)

Küresel olarak kentsel demiryolu taşımacılığı sektörü kritik bir gelişme aşamasındadır. Dünyanın dört bir yanındaki hükümetler ve şirketler, ulaşım verimliliğini artırmak, çevre kirliliğini azaltmak ve çok sayıda yolcuya daha iyi hizmet sunmak için sürekli olarak yeni teknolojilere ve tesislere yatırım yapıyor. Küresel demiryolu taşımacılığının inşaatı ve uygulaması sürekli genişlemektedir ve bazı gelişmekte olan ülkeler de demiryolu taşımacılığının inşasını aktif olarak teşvik etmektedir.

Hindistan, 2014'ten bu yana büyük ölçekli metro genişletmeyi destekliyor. The Times of India'ya göre, Nisan 2022 itibarıyla Hindistan'ın metro ağı, 18 şehre hizmet vererek 870 km yol kat etmişti. Şu anda 27 ilde yaklaşık 1.000 km'lik metro hattı inşa ediliyor ve her ay yaklaşık 6 km'lik yeni hat devreye giriyor. Hindistan'ın son on yıldaki metro inşaatının hızı ve ölçeği etkileyiciydi.

Asansörler için kalıcı mıknatıslı senkron motor çözümlerinin profesyonel bir sağlayıcısı olan Nidec KDS, geçtiğimiz on yılda büyük Hintli müşterilere 1.600'den fazla dikey asansör motoru tedarik etti. Temel projeler Şekil 2'de gösterilmektedir. Güçlü teknik ve üretim yetenekleriyle Nidec KDS, kentsel inşaata derinlemesine katılmakta ve yerel şehirlerin uluslararası imajının inşasına katkıda bulunmaktadır.

Şekil 2 Nidec Kds'in kazandığı Hindistan Metro Projeleri

02 Metro Sanayi Zinciri ve Asansörleri

Demiryolu taşımacılığı kentsel endüstrileri birbirine bağlar, endüstriyel zincirin genişletilmesini teşvik eder ve ekipman üretimi ve teknolojik Ar-Ge gibi destekleyici endüstrilerin hızlı gelişimini sağlar. Tüm bağlantıların birbirine bağımlı olduğu ve kentsel yığılmaların ve metropol alanların ekonomik gelişimini yönlendirdiği metro endüstrisi zinciri Şekil 3'te gösterilmektedir.[2]

Şekil 3 Metro Sanayi Zinciri

Metro tedarik zincirinde bir üst sektör olan asansörler, şehir içi ulaşımda büyük kolaylık ve garanti sağlamanın yanı sıra ülkenin yaşlılara, engellilere, ağır yük taşıyan vatandaşlarına gösterdiği özen ve ilgiyi de yansıtıyor. Şehirlerin gelecekteki gelişimi metro inşaatlarıyla yakından bağlantılıdır. Demiryolu toplu taşıma ağı inşa etmek önemli bir hükümet projesidir ve inşaat seviyesi şehrin imajında ​​derin bir iz bırakacaktır.

Şekil 4 Nidec KDS Motorlarının Metro Asansörlerinde Uygulanması

03 Metro Asansör Motorlarının Teknik Püf Noktaları

Metro dikey asansörlerinin temel bileşeni olan cer makinesinin tasarımında, metro asansörlerinin hizmet ortamı ve uygulama senaryoları dikkate alınmalıdır. Nidec KDS cer makinelerinin mükemmel performansı, uygulama ortamının doğru şekilde kavranmasından ve aşağıda ayrıntıları verilen sabit mıknatıslı senkron motorların teknik birikiminden kaynaklanmaktadır:

1. Yüksek Hizmet Döngüsü ve Yüksek Enerji Verimliliğine İlişkin Gereksinimler

Yeşil ve düşük karbonlu seyahate yönelik küresel savunuculuğun arka planına karşı, demiryolu toplu taşıma inşaatları enerji tasarrufu için daha yüksek gereksinimler ortaya koydu. Bu nedenle diğer asansörlerle karşılaştırıldığında metro asansörleri, büyük yolcu akışına sahip kentsel senaryoları karşılamak için çekiş makinelerinin daha yüksek verimliliğe sahip olmasını gerektirir. Hızı yaklaşık 1 m/s olan asansörlerde verim %90'a kadar çıkabilmektedir. Ayrıca asansör kurulumunun gereklilikleri kapsamında çekiş makinesinin ağırlığı ve boyutu kontrol edilmelidir. Bu nedenle cer makinesi tasarım mühendislerinin elektromanyetik tasarım konusunda zengin deneyime sahip olmaları, elektromanyetik tasarımı gelişmiş elektromanyetik alan analiz yazılımıyla optimize etmeleri (Şekil 5) ve gereksinimleri karşılamak için uygun elektromanyetik malzemeleri seçmeleri gerekir.

Taşıma kapasitesi gereksinimi nedeniyle, çekiş makineleri sık sık çalışır, bu nedenle görev döngüsü için genellikle %S5-60 veya daha yüksek gereksinimlere sahiptirler. Aynı zamanda sıcaklık artışı gereksinimleri de (Şekil 6) oldukça yüksektir.

Bu, metro çekiş makinelerinin tasarımının, enerji tasarrufu ve düşük sıcaklık artışına ilişkin performans gereksinimlerini karşılamanın yanı sıra kompaktlık ve ekonomi ilkelerine uygun olmasını gerektirir.

Şekil 5 Elektromanyetik Alan Analizi

Şekil 6 Sıcaklık Artışı Simülasyonu

2. Yüksek Güvenlik ve Güvenilirlik Gereksinimleri

Yüksek güvenlik ve güvenilirlik, asansörlerin temel gereksinimleri ve nitelikleridir ve insanların metro asansörlerinin güvenliği ve güvenilirliği konusunda daha da yüksek gereksinimleri vardır. Bu nedenle, mekanik mukavemetin ayrıntılı bir analizini yapıyoruz (Şekil 7) ve mekanik yük taşıma kapasitesi ve frenleme performansı için özel gereksinimler ve iyileştirmeler ortaya koyuyoruz. Makine tabanı, tekerlek göbeği, çekiş kasnağı ve şaft gibi temel mekanik bileşenlerin yük taşımasına ilişkin güvenlik faktörleri de buna göre artırıldı.

Şu anda, tarafımızca ihraç edilen metro çekiş makinelerinin çoğunda, geniş fren tork marjına ve istikrarlı fren performansına sahip kampanalı frenler kullanılmaktadır. Tamamen doğrulanmış güç kontrol cihazlarıyla eşleştirilirler. Frenlerin giriş voltajı ve akımı, elektrik şebekesindeki dalgalanmalardan veya diğer elektrikli ekipmanların neden olduğu parazitlerden etkilenmez, bu da çekiş makinesinin güvenilir şekilde çalışmasını garanti eder.

Şekil 7 Mekanik Mukavemet Analizi

3. Güçlü Aşırı Yük Dengesi ve Sürüş Konforu İçin Yüksek Gereksinimler

Metro dikey asansörlerinin donatılma amaçlarından biri de yolculara kolaylık sağlamaktır. Ağır yük taşıyan vatandaşlar ve yaşlı, engelli gibi özel bakıma ihtiyaç duyan gruplar dikey asansörlerin ana hizmet nesneleridir. Bu nedenle metro asansörü çekiş makinelerinin güçlü aşırı yük kapasitesine sahip olması gerekir. Aşırı yük analizine göre, aşırı yük kapasitesi 2 kattan fazladır ve yüksek hız veya düşük hız, hafif yük veya ağır yükten bağımsız olarak torkun kararlı bir şekilde çıkabilmesi gerekir.

Konforlu bir sürüş deneyimi sağlamak için çekiş makinesinin tasarımı aynı zamanda harmonik bastırmaya, özellikle düşük dereceli harmoniklerin (konfor üzerinde büyük etkisi olan) ve bunların kuvvet dalgası genliğinin (Şekil 8) bastırılması ve azaltılmasının yanı sıra düşük hızlı tork dalgalanmasının (Şekil 9) ve vuruntu torkunun azaltılmasına da özel önem verir. Bu, asansörün süreç boyunca düşük gürültü ve düşük titreşimle sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlayarak yolculara iyi bir sürüş deneyimi sağlar.

Şekil 8 Kuvvet Dalgası Analizi

Şekil 9 Tork Analizi

4. Uzun Tasarım Ömrü ve İnsancıl Bakım Gereksinimleri

Metro cer makinelerinin tasarımı ayrıca, cer makinesinin servis ömrünü uzatmak için düşük sıcaklık artışı ve yüksek mekanik dayanım gibi yukarıda belirtilen hususlarla sınırlı olmayan, aynı zamanda motor yalıtımı, yataklar, yağlama gresi ve kalıcı mıknatıslar gibi diğer hususları da içeren hizmet ömrüne de odaklanmalıdır. Örneğin izolasyon açısından slot izolasyonu olarak mekanik özellikleri ve dielektrik dayanımı yüksek izolasyon kağıdı seçilir ve darbe gerilim direnci daha güçlü olan elektromanyetik teller kullanılır. Bu süreçte, çekiş makinesi statörünün voltaj etkisine direnme yeteneğini büyük ölçüde artıran ve çekiş makinesinin servis ömrünü uzatan VPI (Vakum Basıncı Emdirme) vernikleme yöntemi benimsenir.

Çoğu metro asansörü makine dairesiz uygulamalarda kullanılır. Metro projelerinde uygulanan Nidec KDS motorların ana modelleri Şekil 10'da gösterilmektedir. Tasarımda entegre tasarım, bakım gerektirmeyen tasarım ve hassas parçaların görsel tasarımını benimsemeye çalışıyoruz. Örneğin, fişli kablolama, dönen parçaların bakım gerektirmeyen tasarımı, elektrikli bileşenlerin yüksek korumalı tasarımı ve fren sürtünme balatası aşınmasının görsel gösterimi. Bu tasarımlar, cer makinesi bileşenlerinin servis ömrünü ve değiştirmeler arasındaki süreyi uzatır, bakım zorluğunu azaltır ve cer makinesinin daha sorunsuz, sessiz ve dayanıklı çalışmasını sağlar. Çoklu teknolojilerin entegrasyonu yüksek kaliteli ürünler yaratır ve müşterilerin bakım maliyetlerinden tasarruf sağlar.

Şekil 10 Metro Projelerinde Uygulanan Nidec KDS Motorlarının Ana Modelleri

04 Geleceğe Bakış

Dünyanın kentsel demiryolu taşımacılığı yukarı doğru gelişmeye devam ediyor. 2024 yılına kadar dünyadaki kentsel demiryolu taşımacılığının işletme kilometresinin 44.500 km'yi aşması bekleniyor ve demiryolu taşımacılığı sektörünün gelecekteki gelişme beklentisi çok geniş. Hızlı teknolojik ilerleme çağında, asansör motorlarına yönelik teknik ve kalite gereksinimleri giderek artacak ve dünya çapındaki çeşitli bölgesel, kültürel ve coğrafi farklılıklara uyum sağlamayı gerektirecektir.

Yüksek kaliteli ürünleri, profesyonel çözümleri ve mükemmel hizmet ekibiyle Nidec KDS, on yılı aşkın bir süredir metrolar gibi önemli kentsel altyapı projeleriyle yakından ilgilenmektedir. Küresel müşterilerin birçok büyük hükümet projesini kazanmasına yardımcı oldu, yolculara konforlu ve emniyetli bir sürüş deneyimi sağladı ve müşterilerin güvenilir ve iyi bir itibar kazanmasına yardımcı oldu.

Gelecekte Nidec KDS, "Önce Kalite, Müşteri Başarısı" iş felsefesine bağlı kalacak, müşterilere odaklanacak ve sağlam tasarım ve üretim yetenekleri ve müşteri beklentilerini aşan yüksek kaliteli hizmetlerle, daha fazla ve daha iyi asansör çözümleri oluşturmak için müşterilerle birlikte çalışacaktır.