Zasilanie z poziomu gruntu

Tramwaj Bordeaux z zasilaniem z poziomu gruntu
Tramwaj Urbos 3 wyposażony w CAF ACR przejeżdżający przez centrum Sewilli , 2015. Tramwaj jest zasilany przez superkondensatory ładowane z naziemnego zasilacza.

Zasilanie z poziomu gruntu , znane również jako pobór prądu powierzchniowego lub, po francusku, alimentation par le sol („zasilanie przez ziemię”), to koncepcja i grupa technologii, w ramach których pojazdy elektryczne pobierają energię elektryczną na poziomie gruntu z indywidualnie zasilanych segmentów zamiast bardziej powszechnych linii napowietrznych . Zasilanie z poziomu gruntu zostało zastosowane przede wszystkim ze względów estetycznych. Pod koniec 2010 roku stało się bardziej ekonomiczne niż linie napowietrzne.

Systemy zasilania naziemnego sięgają początków tramwajów elektrycznych , przy czym niektóre z najwcześniejszych takich systemów wykorzystywały pobór prądu przewodowego . Od przełomu XXI wieku wprowadzono nowe systemy, takie jak Alstom APS , Ansaldo Tramwave , CAF ACR , Elways i inne, które wykorzystują nowoczesną technologię, aby rozwiązać niektóre ograniczenia i zagrożenia związane ze starszymi systemami oraz zapewnić zasilanie dla autobusy, ciężarówki i samochody elektryczne . Przy zwiększonej sprawności i gęstości energii układów zasilanych z kondensatorów i akumulatorów, na mniejszych odcinkach linii stosuje się układy zasilania z poziomu gruntu do ładowania akumulatorów, np. tylko podczas postojów autobusów i pociągów.

Wczesne systemy

Pozostały tor tramwajowy na rampie prowadzącej do opuszczonego metra Kingsway w Londynie, z roślinami rosnącymi w kanale

odbioru prądu w przewodach zostały wdrożone już w 1881 r. Wraz z Tramwajem Gross-Lichterfelde . System składa się głównie z kanału lub przewodu wykopanego pod jezdnią; kanał jest umieszczony albo między szynami jezdnymi, podobnie jak kabel do kolejek linowych , albo pod jedną z szyn; samochód jest podłączony do „pługa”, który biegnie przez kanał i dostarcza energię z dwóch szyn elektrycznych po bokach kanału do silnika elektrycznego samochodu. Pługi były ręcznie mocowane i odłączane od wagonów, gdy zmieniały tory kolejowe.

Firmy tramwajowe w Budapeszcie wypróbowały system zbierania prądu w przewodach w 1887 r. Linie napowietrzne spotkały się ze sprzeciwem opinii publicznej ze względów estetycznych, więc wykonawca Siemens-Halske zaimplementował betonowy kanał pod jedną z szyn wózka, z wąskim otworem, który umożliwiał włożenie „pługa” i nawiązanie kontaktu elektrycznego z przewodami utrzymywanymi przez izolatory po obu stronach kanału. System był używany w kilku miastach w Europie i Stanach Zjednoczonych, gdzie był znany jako „System Budapeszt”. System był ogólnie bezpieczny, ale miał tendencję do zapychania się błotem i brudem. System wypadł z łask w ciągu kilku lat ze względu na koszt wykopania kanału i został na ogół zastąpiony liniami napowietrznymi.

Systemy styków kołkowych były wdrażane od 1899 do 1921 roku. Systemy wynalazców Doltera i Diatto były używane w Tours, Paryżu i kilku miastach w Anglii. Zasilanie odbywało się z ustawionych w odstępach kołków, które łączyły jadące samochody za pomocą butów kontaktowych lub nart kontaktowych . Kołki były cylindrami, których wierzchołki były równo z powierzchnią drogi. Pod spodem znajdował się mechanizm przełączający, który tworzył połączenie elektryczne z górną częścią kołka, gdy przejeżdżał po nim samochód z silnym elektromagnesem na spodzie. Przełączniki Diatto zawierały rtęć, która często wyciekała lub przylegała do boku cylindra i utrzymywała naelektryzowaną odsłoniętą górę. Przełączniki Doltera wykorzystywały ramiona obrotowe, które miały tendencję do blokowania się w pozycji naelektryzowanej. Podobne systemy były obsługiwane przez Thomson-Houston w Monako od 1898 do 1903 roku oraz przez Františka Křižíka w Pradze na moście Króla Karola od 1903 do 1908. Systemy styków kołkowych były krótkotrwałe ze względu na kwestie bezpieczeństwa.

Systemy zbierania prądu w przewodach były używane w kilku dużych miastach, w tym w Monako, Dreźnie, Pradze, Tours, Waszyngtonie i Londynie, ale stwarzały problemy z konserwacją i bezpieczeństwem na drogach. System kanałów Bordeaux był ostatnim działającym aż do wycofania z eksploatacji w 1958 r. Przez 40 lat systemy te nie były ponownie wprowadzane, ponieważ nie spełniały nowoczesnych standardów bezpieczeństwa.

Nowoczesne systemy

Szereg naziemnych systemów zasilania zostało opracowanych od lat 70. do 90. XX wieku, ale nie udało się ich skomercjalizować ze względu na problemy z niezawodnością i bezpieczeństwem. Pierwszym naziemnym systemem zasilania opracowanym zgodnie z nowoczesnymi standardami bezpieczeństwa był Ansaldo Stream . Po tym, jak konkurencyjny system, Alstom APS , stał się pierwszym komercyjnie wdrożonym systemem w 2003 r., nastąpił wzrost liczby komercyjnych wdrożeń naziemnych systemów zasilania. Pod koniec 2010 roku naziemne systemy zasilania stały się bardziej opłacalne niż linii napowietrznych .

Elektryczne systemy drogowe

Elektryczna ciężarówka jadąca po drodze publicznej z naziemnym zasilaniem Elways-Evias, w pobliżu lotniska Arlanda , 2019 r.

Elektryczne drogi zasilają i ładują pojazdy elektryczne podczas jazdy. Szwecja przetestowała elektryczne systemy drogowe, które ładują akumulatory ciężarówek i samochodów elektrycznych , a wśród testowanych systemów znajdują się dwa naziemne systemy zasilania testowane od 2017 r. Oba systemy okazały się bardziej ekonomiczne niż testowany system linii napowietrznej oraz dynamicznego ładowania indukcyjnego . Planuje się, że system szyn drogowych będzie dostarczał do 800 kW na pojazd poruszający się po zasilanym odcinku szyny, a szacuje się, że system ten będzie najbardziej opłacalny spośród czterech testowanych systemów. Oczekuje się, że nowe systemy będą bezpieczne, a odcinki szyn będą zasilane tylko wtedy, gdy przejeżdża po nich pojazd. Szyny zostały przetestowane po zanurzeniu w słonej wodzie i okazały się bezpieczne dla pieszych. Współdyrektor jednej z grup roboczych francuskiego Ministerstwa Ekologii ds. elektrycznych systemów drogowych stwierdził, że kolejowe systemy ERS są najkorzystniejsze, chociaż specyficzna technologia kolejowa nie została jeszcze znormalizowana. Francja planuje zainwestować od 30 do 40 miliardów euro do 2035 roku w elektryczny system drogowy o długości 8800 kilometrów. Do 2023 r. mają zostać ogłoszone dwa przetargi na ocenę technologii dróg elektrycznych. Najbardziej prawdopodobnymi kandydatami na drogi elektryczne są technologie zasilania naziemnego.

Normalizacja

Alstom , Elonroad i inne firmy rozpoczęły w 2020 r. prace nad normą dla dróg elektrycznych zasilanych z poziomu gruntu. Komisja Europejska opublikowała w 2021 r. wniosek o regulację i standaryzację elektrycznych systemów drogowych. Wkrótce potem grupa robocza francuskiego Ministerstwa Ekologii zaleciła przyjęcie europejskiego standardu dróg elektrycznych opracowanego wspólnie ze Szwecją, Niemcami, Włochami, Holandią, Hiszpanią, Polską i innymi krajami.

Pod koniec 2022 r. opublikowano pierwszą normę dotyczącą wyposażenia elektrycznego w pojeździe zasilanym przez szynowy elektryczny system drogowy (ERS). Norma, CENELEC Norma techniczna 50717 określa, co następuje: napięcie ERS 750 woltów; ślizgacz odporny na uderzenia żwiru i podobnych zanieczyszczeń drogowych przy maksymalnej prędkości roboczej; słabe ogniwo, które zrywa odbierak prądu w punktach mocowania konstrukcji, jeśli siła jest większa niż maksymalna określona przez producenta pojazdu; automatyczne monitorowanie obecności infrastruktury ERS; automatyczne włączanie i wyłączanie; sygnał obecności, który może być analogowy lub cyfrowy, oraz opcjonalna standardowa komunikacja dwukierunkowa; łatwość kontroli i wymiany zużywających się części styku ślizgowego; oraz standardowe testy, oznaczenia, konserwacja i warunki środowiska pracy. Norma 50717 nie obejmuje, ale określa normatywnych , trzy architektury infrastruktury ERS: architektura typu A z dwiema równoległymi szynami przewodzącymi na poziomie powierzchni, jedną dodatnią i jedną ujemną; Architektura typu B z pojedynczym torem na poziomie powierzchni lub podniesionym z krótkimi segmentami, gdzie każde dwa segmenty w szeregu mają jeden dodatni i jeden ujemny; oraz architektura typu C z trzema równoległymi szynami przewodzącymi, jedną dodatnią i jedną ujemną poniżej poziomu powierzchni w kanałach o szerokości 1,5 cm oraz jedną (lub kilkoma) uziemioną na poziomie powierzchni.

Następujące standardy, obejmujące „pełną interoperacyjność” oraz „ujednolicone i interoperacyjne rozwiązanie” dla zasilania z poziomu gruntu, mają zostać opublikowane do końca 2024 r., wyszczególniając kompletne „specyfikacje dotyczące komunikacji i zasilania przez szyny przewodzące osadzone w drodze” .

Nowoczesne wdrożenia

Strumień Ansaldo

Pierwszym opracowanym nowoczesnym naziemnym systemem zasilania jest system Ansaldo Stream . STREAM to akronim oznaczający „ S istema di TR asporto E lettrico ad A ttrazione M agnetica”, co oznacza „System transportu elektrycznego za pomocą przyciągania magnetycznego”. System wykorzystuje kanał w drodze wykonany z izolującego materiału kompozytowego z włókna szklanego , który zawiera elastyczną taśmę miedzianą; pojazd przejeżdżający przez kanał ze specjalną magnetyczną stopką kontaktową unosi przewód do powierzchni, umożliwiając przepływ prądu do pojazdu. Segmenty pasa są zasilane tylko wtedy, gdy przejeżdża po nich pojazd. System został opracowany w 1994 roku i przetestowany na publicznej linii tramwajowej w 1998 roku, którą ostatecznie zdemontowano w 2012 roku.

APS firmy Alstom

Odcinek toru APS przedstawiający odcinki neutralne na końcu napędzanych segmentów oraz jedną z izolacyjnych skrzynek połączeniowych, które mechanicznie i elektrycznie łączą segmenty szyn APS

Alstom APS wykorzystuje trzecią szynę umieszczoną pomiędzy szynami jezdnymi, podzieloną elektrycznie na 11-metrowe segmenty. Segmenty te automatycznie włączają się lub wyłączają za pomocą sterowania radiowego w zależności od tego, czy przejeżdża przez nie tramwaj, eliminując w ten sposób jakiekolwiek zagrożenie dla innych użytkowników drogi. Tramwaj ma dwa kolektory, a dwa segmenty szyny są aktywne w dowolnym momencie, aby uniknąć przerw w zasilaniu podczas przejazdu między segmentami. APS został opracowany przez Innorail, spółkę zależną Spie Enertrans , ale został sprzedany Alstomowi , kiedy Spie został przejęty przez Amec . Pierwotnie został stworzony dla tramwaju w Bordeaux , który był budowany od 2000 roku i otwarty w 2003 roku, stając się pierwszym nowoczesnym komercyjnym naziemnym systemem zasilania. Od 2011 roku technologia jest wykorzystywana w wielu innych miastach na całym świecie. Alstom dalej rozwijał system do użytku w autobusach i innych pojazdach, który nazwał Alstom SRS. Alstom SRS został przetestowany pod kątem kompatybilności z pługami śnieżnymi oraz pod kątem bezpieczeństwa w przypadku narażenia na śnieg, lód, zasolenie i nasyconą solankę .

CAF ACR

Firma Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF) przetestowała swój naziemny system zasilania Acumulador de Carga Rápida (ACR) w 2007 roku w Sewilli . Odcinki tramwaju Seville MetroCentro wokół katedry w Sewilli zostały przystosowane do naziemnego systemu zasilania ACR. Pierwsza komercyjna instalacja ACR miała miejsce na pokładzie tramwajów Urbos dostarczonych do MetroCentro w 2011 roku, umożliwiając trwałe usunięcie linii napowietrznych wokół katedry.

Linia 1 Tranvía de Zaragoza również korzystała z ACR od czasu zakończenia jej drugiego etapu budowy w 2013 r. Zastosowanie ACR pozwoliło uniknąć instalacji linii napowietrznych w historycznym centrum miasta.

ACR została włączona do Newcastle Light Rail w Australii i nowego systemu tramwajowego w Luksemburgu .

Ansaldo Tramwave

Pochodzący z Ansaldo Stream i opracowany przez włoską firmę Ansaldo STS (która później przekształciła się w Hitachi Rail STS), naziemny system zasilania Ansaldo TramWave z powodzeniem wszedł do użytku komercyjnego w 2017 r. wraz z otwarciem pierwszej fazy linii tramwajowej Zhuhai 1 w Chinach. Tramwaj jest pierwszym w pełni niskopodłogowym systemem tramwajowym wykorzystującym technologię zasilania z poziomu gruntu. Później w 2017 roku otwarto Western Suburb Line w Pekinie z tą samą technologią firmy Ansaldo. Licencję na technologię posiada firma CRRC Dalian a wszystkie technologie zostały przeniesione do Chin.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ground-level_power_supply&oldid=1143038507 ”