Une brève discussion sur l'application des machines de traction Nidec KDS dans les projets de métro

Abstrait

Avec le processus d’urbanisation mondial accéléré, l’industrie du transport ferroviaire se développe rapidement. En tant qu'infrastructure urbaine clé, les métros sont confrontés à des tendances d'augmentation du flux de passagers et à des demandes de déplacement diversifiées des passagers, ce qui pose de nouveaux défis à la machine de traction, composant essentiel des ascenseurs de métro. Ces défis incluent la manière d'équilibrer l'efficacité et la sécurité dans des scénarios avec un flux important de passagers, la manière de répondre aux besoins croissants des passagers en matière de confort et de commodité, et la manière d'équilibrer les coûts et la durée de vie de la conception. Cet article expliquera brièvement comment Nidec KDS, en tant qu'expert en conception et fabrication de machines de traction, fournit des solutions professionnelles à ses clients.

Mots-clés

Ascenseurs de métro, cycle de service, conservation de l'énergie et protection de l'environnement, analyse de fiabilité, capacité de surcharge, conception de la durée de vie

Selon la méthode de classification de la Revue 2021 des statistiques et analyses sur l'exploitation du transport ferroviaire urbain mondial, le transport ferroviaire urbain peut être divisé en trois catégories : les métros, les trains légers sur rail et les tramways. De manière générale, le transport ferroviaire présente des avantages tels qu'une grande capacité de transport, une vitesse élevée, des départs fréquents, la sécurité et le confort, un taux de ponctualité élevé, des tarifs bas, des économies d'énergie et une protection de l'environnement. Cependant, cela nécessite également des normes techniques et des coûts de maintenance élevés.[1]

En tant qu’élément crucial du transport ferroviaire urbain, les métros jouent sans aucun doute un rôle important dans le développement des transports urbains. Ils contribuent à alléger la pression du trafic urbain, à élargir le rayon urbain et le rayon de vie des résidents en construisant un réseau de transport intégré, à améliorer la qualité de vie des résidents, à rehausser l'image globale de la ville et à promouvoir le développement et le progrès urbains ainsi que la communication sociale et la prospérité.

Les passagers peuvent entrer de manière efficace et pratique dans les gares, les transferts ou sortir des gares en empruntant les ascenseurs verticaux. Le niveau technique des moteurs d'ascenseur joue un rôle clé pour garantir l'expérience de conduite des passagers. Nidec KDS est profondément engagé dans l'industrie automobile depuis plus de 60 ans. Ses produits intègrent une conception technologique de pointe au niveau international, une excellente production et une gestion de la qualité. Avec des produits de haute qualité et un système de service complet, elle fournit de manière stable des machines de traction d'ascenseurs à de grands clients indiens dans des projets de métro depuis plus d'une décennie.

01 Échelle mondiale et perspectives de l’industrie du transport ferroviaire urbain

Les statistiques montrent qu'à la fin de 2022, le transport ferroviaire urbain avait été mis en service dans 545 villes de 78 pays et régions du monde, avec un kilométrage opérationnel supérieur à 41 386,12 km. Par rapport à 2021, le kilométrage total du transport ferroviaire urbain mondial a augmenté de 4 531,92 km, soit une croissance annuelle de 11,0 %.[1]

La figure 1 montre l'échelle globale du transport ferroviaire urbain sur les principaux continents du monde (Remarque : toutes les villes de Russie sont classées en Europe pour le calcul). Les données indiquent que les métros et les tramways sont les principaux types de transport ferroviaire urbain à l'échelle mondiale, et que le transport ferroviaire urbain mondial est principalement concentré en Eurasie, les métros étant principalement répartis dans les pays asiatiques.[1]

Figure 1 Résumé du kilométrage opérationnel du transport ferroviaire urbain par continent dans le monde en 2022 (km)

À l’échelle mondiale, l’industrie du transport ferroviaire urbain se trouve à une étape critique de son développement. Les gouvernements et les entreprises du monde entier investissent continuellement dans de nouvelles technologies et installations pour améliorer l'efficacité des transports, réduire la pollution environnementale et fournir de meilleurs services à un grand nombre de passagers. La construction et l'application du transit ferroviaire mondial sont en constante expansion, et certains pays en développement promeuvent également activement la construction du transit ferroviaire.

L'Inde a encouragé l'expansion du métro à grande échelle depuis 2014. Selon le Times of India, en avril 2022, le réseau de métro indien couvrait 870 km, desservant 18 villes. Actuellement, environ 1 000 km de voies de métro sont en construction dans 27 villes, et près de 6 km de nouvelles voies sont mises en service chaque mois. La rapidité et l'ampleur de la construction du métro indien au cours de la dernière décennie ont été impressionnantes.

En tant que fournisseur professionnel de solutions de moteurs synchrones à aimants permanents pour ascenseurs, Nidec KDS a fourni plus de 1 600 moteurs d'ascenseurs verticaux à de grands clients indiens au cours de la dernière décennie. Les projets clés sont présentés dans la figure 2. Avec de fortes capacités techniques et de fabrication, Nidec KDS participe profondément à la construction urbaine et contribue à la construction de l'image internationale des villes locales.

Figure 2 Projets de métro indien remportés par Nidec Kds

02 Chaîne industrielle du métro et ascenseurs

Le transport ferroviaire relie les industries urbaines, favorise l’extension de la chaîne industrielle et stimule le développement rapide des industries de soutien telles que la fabrication d’équipements et la R&D technologique. La chaîne industrielle du métro est illustrée à la figure 3, où tous les maillons sont interdépendants et stimulent le développement économique des agglomérations urbaines et des zones métropolitaines.[2]

Figure 3 Chaîne industrielle du métro

En tant qu'industrie en amont de la chaîne d'approvisionnement du métro, les ascenseurs offrent non seulement une grande commodité et une grande garantie pour le transport urbain, mais reflètent également le soin et l'attention du pays envers les personnes âgées, les handicapés et les citoyens transportant de lourdes charges. Le développement futur des villes est étroitement lié à la construction de métros. La construction d'un réseau de transport ferroviaire est un projet gouvernemental important, et son niveau de construction laissera une marque profonde sur l'image de la ville.

Figure 4 Application des moteurs Nidec KDS dans les ascenseurs de métro

03 Points clés techniques des moteurs d'ascenseur de métro

En tant que composant essentiel des ascenseurs verticaux de métro, la conception de la machine de traction doit prendre en compte l'environnement de service et les scénarios d'application des ascenseurs de métro. Les excellentes performances des machines de traction Nidec KDS proviennent de la maîtrise précise de l'environnement d'application et de l'accumulation technique de moteurs synchrones à aimants permanents, comme détaillé ci-dessous :

1. Exigences relatives à un cycle de service élevé et à une efficacité énergétique élevée

Dans le contexte d’un plaidoyer mondial en faveur de voyages écologiques et à faibles émissions de carbone, la construction de transports ferroviaires a mis en avant des exigences plus élevées en matière d’économie d’énergie. Par conséquent, par rapport aux autres ascenseurs, les ascenseurs de métro nécessitent que les machines de traction aient une efficacité plus élevée pour répondre aux scénarios urbains avec un flux important de passagers. Pour les ascenseurs ayant une vitesse d'environ 1 m/s, leur efficacité peut atteindre jusqu'à 90 %. De plus, selon les exigences de l'installation des ascenseurs, le poids et la taille de la machine de traction doivent être contrôlés. Par conséquent, les ingénieurs de conception de machines de traction doivent posséder une riche expérience en matière de conception électromagnétique, optimiser la conception électromagnétique à l'aide d'un logiciel avancé d'analyse de champ électromagnétique (Figure 5) et sélectionner les matériaux électromagnétiques appropriés pour répondre aux exigences.

En raison des exigences de capacité de transport, les machines de traction fonctionnent fréquemment, elles ont donc des exigences élevées en matière de cycle de service, généralement S5-60 % ou plus. Dans le même temps, les exigences en matière d’augmentation de température (figure 6) sont également très élevées.

Cela nécessite que la conception des machines de traction du métro respecte les principes de compacité et d'économie en plus de répondre aux exigences de performance en matière d'économie d'énergie et de faible échauffement.

Figure 5 Analyse du champ électromagnétique

Figure 6 Simulation d’augmentation de la température

2. Exigences de sécurité et de fiabilité élevées

Une sécurité et une fiabilité élevées sont les exigences et les attributs de base des ascenseurs, et les gens ont des exigences encore plus élevées en matière de sécurité et de fiabilité des ascenseurs de métro. Par conséquent, nous effectuons une analyse détaillée de la résistance mécanique (Figure 7) et proposons des exigences particulières et des améliorations en matière de capacité de charge mécanique et de performances de freinage. Les facteurs de sécurité pour la portance des composants mécaniques clés tels que la base de la machine, le moyeu de roue, la poulie de traction et l'arbre ont été augmentés en conséquence.

À l'heure actuelle, la plupart des machines de traction de métro que nous exportons adoptent des freins à tambour, qui ont une grande marge de couple de freinage et des performances de freinage stables. Ils sont associés à des contrôleurs de puissance entièrement vérifiés. La tension et le courant d'entrée des freins ne sont pas affectés par les fluctuations du réseau électrique ou les interférences d'autres équipements électriques, garantissant ainsi le fonctionnement fiable de la machine de traction.

Figure 7 Analyse de la résistance mécanique

3. Forte stabilité en cas de surcharge et exigences élevées en matière de confort de conduite

L’un des objectifs de l’équipement des ascenseurs verticaux du métro est d’offrir un confort aux passagers. Les citoyens transportant de lourdes charges et les groupes nécessitant des soins particuliers, comme les personnes âgées et les personnes handicapées, sont les principaux objets de service des ascenseurs verticaux. Par conséquent, les machines de traction des ascenseurs de métro doivent avoir une forte capacité de surcharge. Selon l'analyse des surcharges, la capacité de surcharge est plus de 2 fois et il est nécessaire que le couple puisse être produit de manière stable, quelle que soit la vitesse élevée ou faible, la charge légère ou la charge lourde.

Pour offrir une expérience de conduite confortable, la conception de la machine de traction accorde également une attention particulière à la suppression des harmoniques, en particulier à la suppression et à la réduction des harmoniques de rang inférieur (qui ont un grand impact sur le confort) et à l'amplitude de leurs ondes de force (Figure 8), ainsi qu'à la réduction de l'ondulation du couple à basse vitesse (Figure 9) et du couple d'encoche. Cela garantit que l'ascenseur fonctionne sans problème tout au long du processus, avec un faible bruit et de faibles vibrations, offrant ainsi aux passagers une bonne expérience de conduite.

Figure 8 Analyse des ondes de force

Figure 9 Analyse du couple

4. Exigences pour une longue durée de vie et une maintenance humanisée

La conception des machines de traction du métro doit également se concentrer sur la durée de vie, qui ne se limite pas aux aspects mentionnés ci-dessus tels qu'une faible échauffement et une résistance mécanique élevée pour prolonger la durée de vie de la machine de traction, mais inclut également d'autres aspects tels que l'isolation du moteur, les roulements, la graisse lubrifiante et les aimants permanents. Par exemple, en termes d'isolation, du papier isolant avec des propriétés mécaniques et une rigidité diélectrique élevées est sélectionné comme isolation des fentes, et des fils électromagnétiques avec une plus forte résistance aux tensions de choc sont utilisés. Dans le processus, la méthode de vernissage VPI (Vacuum Pressure Impregnation) est adoptée, ce qui améliore considérablement la capacité du stator de la machine de traction à résister aux chocs de tension et prolonge la durée de vie de la machine de traction.

La plupart des ascenseurs de métro sont utilisés dans des applications sans salle des machines. Les principaux modèles de moteurs Nidec KDS utilisés dans les projets de métro sont présentés dans la figure 10. Lors de la conception, nous faisons de notre mieux pour adopter une conception intégrée, une conception sans entretien et une conception visuelle des pièces vulnérables. Par exemple, le câblage enfichable, la conception sans entretien des pièces rotatives, la conception à haute protection des composants électriques et l'affichage visuel de l'usure des plaquettes de friction de frein. Ces conceptions prolongent la durée de vie des composants de la machine de traction et l'intervalle entre les remplacements, réduisent la difficulté de maintenance et rendent la machine de traction plus fluide, plus silencieuse et plus durable. L'intégration de plusieurs technologies crée des produits de haute qualité et réduit les coûts de maintenance des clients.

Figure 10 Principaux modèles de moteurs Nidec KDS appliqués aux projets de métro

04 Perspectives d'avenir

Le transport ferroviaire urbain mondial continue de se développer. On s'attend à ce que d'ici 2024, le kilométrage opérationnel du transport ferroviaire urbain mondial dépasse 44 500 km, et les perspectives de développement futur de l'industrie du transport ferroviaire sont très larges. À l'ère des progrès technologiques rapides, les exigences techniques et de qualité des moteurs d'ascenseur seront de plus en plus élevées, nécessitant une adaptation aux diverses différences culturelles et géographiques régionales à travers le monde.

Avec des produits de haute qualité, des solutions professionnelles et une excellente équipe de service, Nidec KDS est profondément engagé dans d'importants projets d'infrastructures urbaines tels que les métros depuis plus d'une décennie. Il a aidé des clients mondiaux à remporter de nombreux projets gouvernementaux majeurs, a fourni aux passagers une expérience de conduite confortable et sûre et a aidé les clients à établir une bonne et digne de confiance.

À l'avenir, Nidec KDS adhérera à la philosophie commerciale « La qualité d'abord, la réussite du client », se concentrera sur les clients, et avec de solides capacités de conception et de fabrication et des services de haute qualité qui dépassent les attentes des clients, travaillera avec les clients pour créer des solutions d'ascenseurs plus nombreuses et de meilleure qualité.