Az elektromos földi tápellátás ( APS) a villamosok táplálási módja , amelyek a belváros vagy keskeny utcák bizonyos területein helyettesítik a felsővezetéket . Ezt a technológiát elektromos közlekedésre szánják más közlekedési módokkal megosztott terekben. Fékezhető az energia-visszanyerés, ami a felsővezeték-rendszerekben alig lehetséges . Fejlesztése, különféle technológiái alapján, érvényesül, főleg 2009 óta, a piac egyre több céget vonz.
A XIX . Század végétől a mérnököket érdekelték a talaj által biztosított villamos villamosok. Már abban az időben az önkormányzatok vonakodtak légvezetékeket létesíteni a történelmi kerületekben. Az első kísérletet Jean Claret közmunkavállalkozó végezte, akinek tervezőirodája 1888-ban Clermont-Ferrandban az első villamos villamosvonal mögött állt Franciaországban , majd 1896 -ban a La Bourboule siklóval . A Pont Lafayette - Parc felszereltségű rendszer de la Tete d'Or villamos vonal a Lyon 1894-ben volt egyszerű szegecsekkel telepítve a tengelye a pályán. Ez a módosított rendszer, a Claret-Vuilleumier rendszer 1896-ban a Place de la République vonalat is felszerelte Párizsban - Romainville . Ennek a vonzó rendszernek, amely lehetővé tette a felső vezetékek vagy az akkumulátorok szállítását a gépkocsik fedélzetén, korlátai voltak. Biztonsági okokból a csapokat csak a villamosok áthaladásakor szabad feszültség alá helyezni. Ehhez olyan technikai megoldásokra volt szükség, amelyeket nehéz megvalósítani, és amelyek soha nem voltak kielégítőek.
A Párizsban használt különböző csaprendszerek két kategóriába sorolhatók: elosztórendszerek, amelyeknél a csapokat egymás után feszültség alá helyezi egy forgalmazó, amely egy sor érintkezőt irányít (Claret-Vuilleumier és Vedovelli rendszerek), és független csaprendszerek. Diatto és Dolter rendszerek).
Az összes csaprendszert ugyanazok a visszatérő problémák szenvedték: lehetetlen bekapcsolni és főleg az áramkimaradás a villamos elhaladása után. Ez nagy veszélyt jelentett a gyalogosokra és a lovakra.
Mindezek a rendszerek 1910-ben eltűntek Franciaországban, és ereszcsatornákkal szerelték fel őket, amelyekben az autó egy ekével rögzítette az energiát, amely belépett egy árokba, ahol két kicsi ellátó sín létesült.
A feltaláló, Michael Goulet fejlesztette ki az elektromos áram elektromos járművekhez való juttatásának folyamatát egy szabadalmi bejelentéssel, amelyet 1992 decemberében nyújtottak be az Ipari Tulajdon Nemzeti Intézetének 1994 áprilisában. Ezt a folyamatot az Innorail, az SGTE leányvállalata ( Spie csoport) adaptálta. ), amelyet 1996 novemberében hoztak létre, és székhelye Vitrolles, amely 1997. április 30-án nyújtott be szabadalmat. A 2009-ben feloszlott társaság 2004- ben Alstom leányvállalattá vált .
A rendszer vázlatosan áll:
A villamos sín szakaszokra van felosztva, amelyek csak akkor működnek, amikor a villamos teljesen beborítja őket, elkerülve ezzel az áramütés kockázatát más felhasználók (gyalogosok, kerékpárok, motorkerékpárok) számára. Orléans-ban a tápegység dobozai 750 volt feszültséget szolgáltatnak, amikor a központi sínt táplálják.
A 1998. április 24, partnerségi megállapodást írtak alá a Régie des Transports de Marseille és az SGTE társaság között a szabadalom konkrét megvalósításának folytatása érdekében. A Blancarde-árok megfelelő helyét megtartották. Az összes beállításra és előzetes tesztre éjszaka került sor, hogy nappal a villamos szabad forgalmát el lehessen hagyni (68-as vonal). A kísérlet nehéznek bizonyult. Az első vontató-egyenáramú megszakító berendezés a feszültség-váltakozó áramú termékek sorából származott. Az első tesztre a következő éjszaka került sor1999. április 20, 350 méter hosszúságon. Más tesztekre az Alstom Aytré-i telephelyén (Charente-Maritime) került sor .
A múlt század végén az első gyártók, a Spie-Innorail készülék (APS), az Alstom (ALISS készülék) és az Ansaldo (Stream eszköz) bejelentették kutatási eredményeiket. Speciális folyóiratok részletezik ezeket az új technológiákat.
Bordeaux-ban hajtották végre 2003-ban ennek a technológiának az első kereskedelmi telepítését a világon: a város így légvezetékek használatával meg tudta őrizni történelmi központját anélkül, hogy torzította volna a városi tájat . Az első tesztek 2003 júniusában kezdődtek, és a bordeaux-i városi közösség október 21-én megkapta az első prefektúra rendeletét, amely felhatalmazta az Innorail rendszer tesztelésének megkezdésére közutakon és a gyalogosok hozzáférésének korlátozása nélkül. De az üzembe helyezés után a rendszer nem bizonyította a várható rendelkezésre állást és megbízhatóságot.
A nehéz fejlesztési időszak és számos technikai nehézség megoldása után a rendszer átment a kísérleti szakaszon, hogy visszatérjen a normál működéséhez. 2004 első hónapjaiban, amint a városháza türelmetlenné vált, legfeljebb hét verziót telepítettek. Az Innorail a következő fejlesztéseket hajtotta végre:
A bontási front javulása ellenére mindaddig gyakoriak maradtak 2005. októberés megnyitották az APS eldobásának kérdését. A vonal átalakítása villamos villamossá azonban a költséges munkák szinonimája lett volna, és a villamosforgalom több hónapos megszakadását eredményezte volna. A bordeaux-i városi közösség , mint a közlekedést szervező hatóság, ezért ultimátumot küldött az Innorail gyártónak, hogy 2005 vége előtt 1% alá csökkentse a bontási arányt.
2005 óta jelentős előrelépés történt a rendszer megbízhatóságában, a berendezések rendelkezésre állási aránya meghaladja a CUB által meghatározott normákat , több mint 99% -ot - közel 100% -ot a 2004 áprilisában üzembe helyezett C-vonalhoz vagy a Egy vonal . A bordeaux-i villamos összesen 14 km-t tesz ki APS-ben. Ezeket a jó eredményeket a Környezet / Energia kategóriában elért innovációs trófea koronázta meg a Transports Publics szakkiállításon 2006-ban. Az ezt követõ tesztek lehetõvé tették a Bordeaux-ban mûködõ rendszer elérhetõségének és megbízhatóságának megerõsítését 28 km-es egyvágányú pályán. Ez a megbízhatóság idővel fennmarad.
Az APS Innorail vezetést az Alstom csapata végzi bizonyos szakaszokon vagy az Angers villamospályán , a Reims-en , Orleans egyikén és a Tours-on .2013 szeptember.
Az Alstom földi takarmányának további felhasználói:
Az Alstom szerint 92 kilométernyi egyetlen villamosvágány működik a földről érkező elektromos tápellátással.
Bordeaux-ban a megoldás további költsége 15 millió euró volt az első szakaszra. Az APS megoldás földi ellátásának többletköltsége 2,5 millió euró kilométerenként és 50 000 euró vonatonként, összehasonlítva a felsővezeték-ellátással. Ezt a többletköltséget össze kell hasonlítani a villamos km-építésének költségével, amely 15-30 millió euró / km. A megoldás ezért 10-20% nagyságrendű többletköltséget jelent. A többletköltségek ellenére a rendszer felkelti a villamos felvásárlását kívánó városok érdeklődését.
Az Alstom Svédországban kísérletezik egy padló alatti áramellátási alkalmazással, amely egy futóval felszerelt teherautó elektromos sín szintjén történő vezetéséből áll. 2015-ben az Alstom elindított egy APS-ajánlatot a hibrid teherautók számára, valamint egy statikus földi töltési megoldást, amely egyaránt alkalmas villamosokhoz és szuperkondenzátorokkal felszerelt elektromos buszokhoz . A szuperkondenzátorok gyorsabban töltődnek fel, mint az elemek, és hosszabb energiával több energiát tudnak tárolni. A kísérletek folytatódnak.
2009-ben két vállalat mutatta be földi tápellátási megoldásait.
Ansaldo első tárgyalásaira a múlt század végétől Triesztben kerül sor . A kapcsolási műveleteket két vezető közé beillesztett ferromágneses anyagból álló csík végzi, amelyet a fedélzeti állandó mágnesek vonzanak a jármű áthaladása során. 2001 júliusától a STREAM (Magnetic Attraction Electric Transport System) rendszerrel teljes körű kísérletet hajtottak végre két busszal az első három km-es kísérleti szakaszon, kettős vágányon. A járművek beépített vontató akkumulátorral vannak felszerelve, amely képes a rendszer áramellátásának meghibásodása esetén öt km megtételére, az egyik nikkel-fém-hidrid akkumulátorral, a másik pedig nikkel-fém akkumulátorral. kadmium. Úgy tűnik, hogy a kísérlet nem adott meggyőző eredményeket.
A TramWave rendszer, az elvAnsaldo csak 2009-ben jelentette be, hogy felsővezeték nélküli villamos technológiát kínál. Ez a megoldás azt jelenti, hogy a talajba, a futó sínek közé kis szakaszokat helyeznek el, 3–5 m hosszú dobozok formájában, amelyeket acél érintkezőlapok sorozata koronáz meg. A gördülőállomány betáplálását visszahúzható ablaktörlők biztosítják. Ansaldo 600 méteres kísérleti vonalat épített Nápolyban .
AlkalmazásokAnsaldo első rendszerét erre a rendszerre 2013 novemberében írják alá egy 8,7 km-es, kétvágányú villamos vonal felépítéséről felsővezeték nélkül Zhuhaiban . Ezt a vonalat 2015-ben állították üzembe, egy pekingi villamosvonal 4 km-es szakaszával együtt.
A 2009 januárjában Bombardier bemutatta a PRIMOVE rendszer a InnoTrans kereskedelmi vásár a berlini amely lehetővé teszi érintés táplálása a villamos, ha mozgásban van. A földi felszereltség alacsonyabb, mint az Innorail harmadik sínmegoldása, ez a technológia a busz akkumulátorainak újratöltésére is alkalmazható. A fedélzeti akkumulátorok lehetővé teszik a Bombardier villamosok számára, hogy légvezetékek nélkül több mint 40 km-t haladjanak. A manheimi telephelyen 2003 óta végeznek kísérleteket .
Az elv, az induktív rögzítésAz energiaátadás elve az induktív megfogás, [1] . A földbe temetett kibocsátási rendszer képezi az elsődleges szerepet. Nagy áramkörökből áll, amelyek nincsenek összekapcsolva egymással. A villamos alatt rögzített fogadó rendszer képezi a másodlagos rendszert. Tekercselésből és mágneses áramkörből áll. A hagyományos transzformátorokhoz hasonlóan az energiaátadás a primer és a szekunder között kicserélt mágneses fluxusokon keresztül történik. Ennek a közúton működő rendszernek meg kell felelnie az elektromágneses összeférhetőségi előírásoknak. Következésképpen, ami az APS-t illeti, az elsődleges áramkörök csak azokat kapják, amelyeket a villamos teljesen lefed. Az APS-hez hasonlóan ebben a megoldásban a talajba telepített berendezések is jó vízelvezető rendszert igényelnek.
Szuperkondenzátorok a tetőnA rendszert a jármű tetejére szerelt kondenzátorokkal rakják össze, amelyek tárolják a jármű fékezési energiáját, majd gyorsulás vagy gyaloglás során újra felhasználják. Ez a megoldás akár 30% -kal csökkenti az energiafogyasztást. Ez a technológia gyorsulás alatt is növelheti a jármű teljesítményét. Kétrétegű kondenzátor-technológián alapul (más néven „ultrakondenzátorok”), egy tárolóeszköz, amely rögzíti a fékek használatakor felszabaduló elektromos energiát. A kondenzátorok akkumulátorait a fékezés során átalakuló energia segítségével töltik fel.
Technológiai alkalmazásokA Bombardier technológia első alkalmazását 2010-ben hajtották végre az augsburgi villamospályán. Ennek ellenére a kísérlet 800 méteres szakaszon folytatódott, és ha a teszteket 2012-ben meggyőzőnek nyilvánították, az üzemeltető bejelentette, hogy nem akarja feladni a felsővezetékeket.
A CAF által kínált felsővezeték nélküli megoldáshoz már nincs szükség semmilyen felszerelésre a földön vagy a földön. Az energiát ultrakondenzátorokon és lítium-ion akkumulátorokon alapuló, a vonaton elhelyezett berendezések segítségével tárolják . Ezután az a kérdés, hogy ezeket a tároló berendezéseket feltöltik-e az állomás leállása alatt. A kinetikus fékezési energia szintén visszanyerhető és átalakul elektromos energiává. A rendszer 750 V DC feszültségen működik .
Technológiai alkalmazásokA CAF technológia első alkalmazását a sevillai villamos kis vonalának öt járművén hajtották végre 2010-ben. A többi felhasználó:
A vállalat egyedül az ultrakapacitású berendezésrendszert és a lítium-ion akkumulátorokat is kínálja , a felsővezetékeken kívül, amelyek a tallinni és a cuiaba villamoson működnek .
A Sitras Hybrid Energy Storage Siemens rendszere hasonló a CAF-hez: az energiát a tetőre telepített tárolóberendezések ágyazzák. A berendezés villamosmegállók alatt töltődik fel. A rendszer első kísérlete 2008 vége óta működik Lisszabonban. A 2018-ban megszerzett szerződéssel a Siemens telepíti a rendszert a katari Education City villamos Avenio járműveire , amely az első kulcsrakész alkalmazás az egész útvonalon.
- Energy Traction Systems DCStreetcar fájl, 218 oldal, 2014