Az elektromos vontatás ugyanolyan típusú motorozást jelöl, mint az elektromos mozdony , de minden olyan járműre alkalmazzák, amely nem rendelkezik energiatartalommal, és amely statikus hálózaton keresztül éri el őket. Ez a motorizálás és a közlekedési eszközök családja szorosan kapcsolódik a tömegközlekedés fejlődéséhez .
Ezt a nevet azonban gyakran használják az összes elektromos jármű megjelölésére, még az akkumulátorral is (az energiatartalék kiszorításával). A téma tanulmányozásának és a párhuzamos technológiai családok megkülönböztetésének megkönnyítése érdekében:
A fő paraméterek a következők: jó teljesítmény és a légkört szennyező kibocsátások hiánya. Az útvonal lehet külön és exkluzív, vagy dedikált és megosztott (vegyes a városi vagy az egymás melletti forgalommal). Ami a beruházásokat illeti, a költségek jóval magasabbak, mint a szokásos járművek, és erőteljes versenyhez kell fordulniuk a " saját helyszínen történő tömegközlekedés " családjától .
Meg kell jegyezni, hogy a dízel-villamos mozdonyok (vagy akár a dízel-elektromos vasúti kocsik ) esetében, bár vontató motorjaik valóban elektromosak, nem beszélünk elektromos vontatásról; jobb, ha olyan kifejezéseket használunk, mint a hővontatás vagy az elektromos hajtású dízel . Ugyanez vonatkozik arra az esetre is, amikor egy jármű saját elektromos energiát termel.
Az első elektromos mozdony nem volt statikus hálózathoz csatlakoztatva. 1837- től kelt és a fedélzeti elektromos akkumulátorok energiáját fogyasztotta. Egy skót vegyész, Robert Davidson építette Aberdeenben .
A vasút első napjaiban többféle vontatást láttunk egymás mellett:
Az első elektromos vontató-villamos mozdony (VeeR) 1879 - ből származik Berlinben. Werner von Siemens kísérleti személyvonatot vezetett (300 m körút ). A kis elektromos mozdonyot 13 km / h sebességgel 2,2 kW-os sorozatmotor hajtotta 150 V DC-vel, 3 e sínen, gyűjtőhengerrel (hátul rögzítő sínekkel).
Ez a típusú vasút sokat fejlődött.
A hajtóerőt továbbító tengelyek nagyon gyakran oszlanak meg a szerelvényeken, néha a forgóvázakon , néha pedig több tengelyen. Ezért több villanymotor van egyidejűleg, és nincsenek mechanikusan összekapcsolva. Beszélünk elektromos önjáró szerelvényekről is , mint például a villamosok esetében , amelyek szigorúan nem vontatottak, hanem önjáróak (a vonatokon elosztott motorok).
Az elektromos vasúti tapadás a leggyakoribb. Végül a francia TGV projektben választották, amelynek kezdetben vagy dízel-vontatásának, vagy ( gázturbinának ) kellett lennie az 1973-as olajsokk előtt . Néhány kivételtől eltekintve, mint például a Párizs-Belfort vonal , a francia vasúti hálózat összes fő vonala felsővezetékekkel van felszerelve. A Svájcban , minden vasúti jól felszerelt, és sok város van a villamosok és trolibuszok a városi és városkörnyéki közlekedési hálózatokkal.
Az áramot készített különböző típusú rendszerek:
LevegőAz áram típusa változó. Eredetileg az egyenáram dominált; még mindig széles körben használják, gyakran 1,5 kV-on , legfeljebb 5 kV-on . Az egyfázisú elterjedés nagyobb teljesítmény esetén legfeljebb 50 kV feszültségig terjed . Többféle frekvenciát használnak, de a három fázist tesztelték és elvetették, mert ez nagymértékben bonyolította a gyűjtést, még akkor is, ha csökkentette az áramot és javítaná a hatékonyságot.
Az állandó áramellátás mellett (felsővezeték, 3 e sín stb. ) A gördülőállomány motorja különféle formában ( kinetikus , kémiai stb. ) Tárolhat energiát a hajtáslánc feltöltése és a kiegészítő szolgáltatások (világítás, fűtés stb. ). Ez a forrás megfordítható: az elektromos fékezés lehetővé teszi a tartály újratöltését. Ez a fedélzeti rendszer kiegészítheti vagy ideiglenesen helyettesítheti a külső energiaforrás befogására szolgáló rendszert.
Az alacsony fedélzeti autonómia jelenleg ezt az alkalmazást olyan könnyű rendszerekre korlátozza, mint a villamos, busz, trolibusz.
Akkumulátoros elemek: A kezdetektől fogva akkumulátorokat is használtak, amelyek lehetővé teszik, hogy rövid ideig megszabaduljanak a hálózattal való elektromos csatlakozástól (lassú állomás manőverek). Másrészt felesleges hosszú autonóm utakat elképzelni, mivel az elemek mennyisége és súlya aránytalanná válik. Valójában az energiahozam nagyon gyorsan csökken az elektromos tároló túlterhelésével (túlsúly, autonómia, korlátozott teljesítmény, különösen csúcson). Különösen vannak fedélzeti elemekkel rendelkező villamosok a nizzai villamos 1-es vonalán .
Szuperkapacitások: Az akkumulátorokhoz gyakran kapcsolódó szuperkapacitású állványok jelentős elektromos cserét tesznek lehetővé, amely kompatibilis az elektromos vonóerővel. Hátránya, mint az akkumulátorok esetében, ezen alkatrészek kémiai kockázata, különösen az alagutakban, és hőmérséklet-érzékenysége. Egyre több villamoshálózat használja ezt a technológiát, hogy például megszüntesse a felsővezetéket a történelmi városközpontokban. A Zaragozából , Sevillából , Luxemburgból , Nizzából (2. és 3. vonal), Birminghamből érkező villamosvonatokat szuperkapacitású / akkumulátoros rendszerrel szerelik fel vagy fogják felszerelni, minden állomáson feltöltéssel (etetés).
Lendkerék ( gyrobus ): a nagy sebességgel forgó hatalmas lendkerék lehetővé teszi a kinetikus energia elektromos formában történő tárolását és újrafelhasználását. Ennek a rendszernek a hátránya a nagy tömeg, a mechanikai kockázat, a giroszkópos hatás a jármű mozgására, a komplex perifériás berendezések és a karbantartás. Más rendszereket alkalmaztak: pneumatikus ( sűrített levegő ) és mechanikus (rugók) energia a villamosokon, viszonylag alacsony autonómiával.
Ne feledje, hogy ezeket a rendszereket a földre is fel lehet szerelni, hogy helyben megerősítsék vagy újrahasznosítsák az áramellátást (például: a vezeték végén, vagy ha nincs alállomás).
Analógia szerint a trolibuszok esetében az elektromos tapadásról is beszélünk , szemben a dízel buszokkal . A trolibusz abroncsokkal felszerelve és az úttesten, és nem a síneken gördül, ami természetesen szigetelõ elrendezés, kettõs érintkezõ vezetéket igényel az áram talajához való visszatéréshez. A trolibusz a XX . Század eleje óta létezik . A csúcsot Franciaországban érték el, amikor a villamoshálózatok eltűntek (1930-1960). Néhány városközi vonalt még villamosítottak is (Aix-Marseille), vagy csak megtervezték (Lyon-St-Étienne). Az Ukrajna területén a Krím leghosszabb trolibusz vonal a világon üzembe helyezett 1961 , a trolibusz Krímben összekötő Szimferopol a jaltai (86 km).
Franciaországban ezek a trolik, amelyek szinte eltűntek az 1970-es években , bizonyos városokban megmaradnak, különösen Lyonban , a trolibusz francia fővárosában (350 trolibusz forgalomban 1957-ben), amely ma két új erős vonalat, a C1-et villamosítja fel. és a C2 (2011-ben kapott megbízást) az új csuklós Cristalis (lyoni tervezésű) működtetésére. Másrészről más országok, különösen Svájc , soha nem hagyták abba nagy számban, és szinte az összes városban a villamosok elhagyása nélkül.
Megfontolható-e valamilyen villamossal történő áruszállítás? Fontos lenne-e az interoperabilitás a decentralizált multimodális üzemekkel rendelkező szállítóeszközök között ? A közepes és kis kapacitásokra (és hasznos terhelésekre) ezután szabványosításra és előzetes tanulmányokra lenne szükség. Szükség lenne a tengeri konténerek , a cserélhető karosszéria vagy például az LD3 antennák modelljeiből kiindulni az extrapolálás és az eszközök kompatibilitása érdekében.
Akkumulátoros járművek, akár szemétszállító teherautók , buszok vagy más járművek, a XX . Század folyamán még mindig kifejlesztettek, és még mindig léteznek, anélkül, hogy megfelelnének a trolibuszok sugárzási és hálózati megbízhatóságának . Az utóbbi években azonban megjelentek a releváns utazási szegmensek (nagyon rövid utazások stb.). A környezeti problémák kényszerében az építők kutatási erőfeszítéseket tettek az elektromos járművek hatékonyságának javítása érdekében, hogy a kombinált villamos energiát használó bármilyen méretű járműveket felajánlják az akkumulátorokban tárolt elektromos energiának , ami szintén javulni szokott. A kereslet és a kínálat továbbra is alacsony szinten van, de a piac növekszik.
Jelenleg nincs összekapcsolt elektromos autó (VeeR) (a vásárokon lévő lökhárító autók nem igazán járművek). A mai elektromos autók akkumulátort hordoznak .
Indokolt lehet- e olyan autók etetése, mint a villamos vagy a trolibusz bizonyos szakaszokon, amelyek könnyen felszerelhetők?
A fedélzeti elemek tömege Továbbra is magas (VeeA), és a tömeg az első fék a jármű teljes teljesítményén. A közönséges üzemanyagok energiasűrűsége megközelítőleg 80-szorosa a lítium-ion akkumulátorokénak . Ez az akkumulátortömeg kétszer korlátozza az autonómiát. A VeeA-k nagyon erős járműveket igényelnek, hogy ellenálljanak az ütközési tesztnek. A tömegarány (PV + átlagos utas-tömeg) / PTAC) nagyon közel 1 (PTAC = teljes engedélyezett-terhelt tömeg; PV = üres tömeg). Ezért kevés hely van a terhelés növelésére hosszú utak esetén. Kevés olyan tanulmány van, amely összehasonlítja a hasznos teher hasznos energiáját a jármű által felhasznált primer energiával, amelyekből általános közlekedési hatékonyságot lehetne levezetni. R gtu = E vágás / E prim . Ez az összehasonlítás nagyon rossz minősítést adna az akkumulátoros járműnek . A probléma hasonló a repüléshez, ahol a szállított tömeget pontosan meg kell becsülni. Ez a fő oka annak, hogy az áruk és az utasok szállítására használt VeeA alacsony volt . Alkalmazásuk továbbra is korlátozott: rövid utazások, alacsony sebességgel, alacsony frekvencián, a jelenlegi technológiával nem feltétlenül szükséges a légszennyezés. A járműre továbbítandó teljesítmény tekintettel a középkategóriás járművek mai teljesítményére, azt mondhatjuk, hogy aránytalan az elektromos vontatással kompatibilis teljesítményekhez képest . A jelenlegi szedán kombi átlagos teljesítménye körülbelül 95 LE (70 kW). Ezt a szükséges teljesítményt el lehet osztani körülbelül öt-hat-val ugyanarra a hasznos teherre a jármű tömegének figyelembevételével. A lehetséges gyorsulások kettővel történő csökkentésével a szükséges teljesítmény nagymértékben csökkenthető. Járműveink erejének nagy része a duplázó manőverekhez kapcsolódik, amelyek erőszakos mozgósítást igényelnek. Ez a kérdés tehát az utazás jövőképét rajzolja fel, amely egészen más, mint a mai: járművek minden azonos, szabályos sebességgel, előzés nélkül. A csatlakoztatott alkatrészek kezelőszerveinek vezetői akkor már nem szükségesek. Áramellátás a mobilhoz Az autóhoz igazítandó műszaki elem az, hogy lehetővé teszi a mobil áramellátását. Számos technológiacsaládot használnak: teherhordó és erőátviteli sín, vagy nem tehermentes betemetett sín ( föld előtolás ) (APS), felső vagy oldalsó súrlódási sávok. Sokkal jobb összteljesítmény a VeeA-hoz képest Valóban fontos a veszteségek hozzáadása a VeeA rendszerben (töltés, kisütés, tömegmozgáskor elveszett fajlagos energia (elemek + nehezebb alváz)). (a rendszer töltés közbeni szükséges mozgásképtelensége is figyelembe vehető). Az elvesztett energiát meg lehet szorozni 5-ös szorzóval . A szükséges energia előállítása Összehasonlításképpen, a villamos vontatású (VeeR) esetében nagyon kicsi, ennek nagy mennyiségben történő előállítása nem okoz ugyanazokat a problémákat. Akik máshol találkoznak a fejlesztési előrejelzésben (VeeA), nagyon összetettek (az újratöltést el lehet halasztani csúcsidőn kívül , éjszaka vagy az intelligens hálózatok általánosításával ). Kapcsolódó szennyezés A VeeA-k nagyon nehézek (dekonstrukció, sok drága és ritka anyag).Röviden, a felszerelt, többé-kevésbé sűrű útszakaszok korlátoznák az energiatartalékok kimerülését. A járműnek ezért van egy kicsi autonóm mozgási eszköze a csomópontok keresztmetszetein. Míg ez a VeeR megoldás hatalmas beruházásokat és nagyon kiterjedt szabványosítást igényel, ennek a vontatási módszernek jelentős előnyei vannak.
Az önálló eszközöket és a VeeR-hez kapcsolódó utazások szakaszait ötvöző multimódusú járművek új és folyamatos fejlesztéseknek vannak elkötelezve a szén-dioxid-mentes energia-átmenet kapcsán. Kombinációk más autonóm meghajtási módokkal, amelyek lehetővé teszik a "kirándulásokat" (távolság a meghatározott földi elektromos hálózati rendszertől), de a "csomópontokat is" (útvonalak egy másik vonal eléréséhez).
A VeeR vontató elektromos sokkal kevésbé kommunikál és reklámozódik, mint a VeeA (akkumulátoros) elektromos autók, mert egyáltalán nem érinti az egyedi közlekedési eszközök beszerzését. Ez a vontatóelektromos VeeR nagyon folyamatosan növekszik. A villamosítás jó ütemben folytatódik sok országban. Franciaország nagyon rendszeresen vezetői pozíciót tölt be ezen a területen az innovációk révén (TGV, utolsó villamos Bordeaux-ban 2011 - SPIE ENERTRANS). Franciaországban valóban elterjedtek a projektek és a szabadalmak ebben a témában. Ennek az élvonalbeli technológiai ágazatnak saját iskolái vannak. Hasonló dinamizmussal rendelkezik, mint a francia vezetékes szállítási ágazat . Ez a technológiai elevenség elképesztő, de törékeny a jelenlegi globális kontextusban! Az alábbi autóipari fejezetben megnézzük, hogy léteznek-e fizikai és technikai paraméterek ahhoz, hogy a VeeR (villamos vonóerő) új szegmense egyedibb utazások felé fejlődjön.
A közlekedés ugyanolyan fontos, mint a kommunikáció! Ez a társadalom és a gazdaság általános egészségének (a termékek folyadékkeringése) vektora! A jelenlegi gazdasági modellünkben ez létfontosságú belső szükséglet. Minél technikásabbá válik világunk, annál nagyobb szerepet játszik az utazás: orvosi eszközök, képzési egyetemek, adminisztrációk.
A hagyományos VeeA elektromos mobilitás szinte áthidalhatatlan technológiai gáttal néz szembe, amely specifikus energiához kapcsolódik . A gazdaságilag és fizikailag nagyon nagy beruházások az akkumulátorok újratöltésére nagyon átlagos eredményeket hoznak. A beruházásokért az a kevés előd felelős, akik támogatják ezt a kis gazdasági szegmenst. A VeeA elektromos autó technológiája az elmúlt évszázad során sokszor előtérbe került. Ezek a VeeA-k jelenleg nagyon nagy kommunikációs erőfeszítéseknek vannak kitéve, hogy nyereségessé tegyék a kifejlesztett innovációkat. Ezeket a jövő egyik fő útjaként mutatják be, míg a jelenlegi állapotban a teljesen elektromos autó fedezi az utazási igények talán 3% -át. Ezért a kombinációk lesznek a jövő útjai. Az e technikák továbbfejlesztését támogató releváns technológiai szegmens főként az "elektromos vontatássegítésből", a más hibrid meghajtásokkal való szinergiákból és a kinetikus energia visszanyerésében kölcsönhatásba lépő tranziens rendszerekből származik .
Ezzel szemben a vontatóelektromossággal összekapcsolt VeeR területe talán széles nyilvánossággá válhat, gazdaságossá válik a végfelhasználó számára és pozitív egyensúlyt mutat a közösség számára (egyszerű könnyűjárművek, csökkentett karbantartás, magas élettartam, egyszerű és újrafelhasználható anyagok ). De ez a megoldás jelentős beruházásokat igényel a közösség számára (például a TGV, a villamos stb.). Ezeket a beruházásokat a globális gazdasági modellben nyújtott szolgáltatások perspektívájába kell helyezni, ahol a mobilitás fő szerepet játszik.
A PV / CU (terhelés nélküli terhelés) csökkentése érdekében számos multimodális újítás elképzelhető relevánsnak és kifejlesztettnek. Például a traktorrendszer és az utastér fizikai szétválasztása: traktorkölcsönzés megosztása. Nyaraláshoz az utastéret platós teherautóval, hajóval vagy vonattal szállítják. Érkezéskor a traktorok választéka változtatható és a terephez igazítható.
A hagyományos üzemanyagok árának növekedése változásokat von maga után a vontatóelektromos csatlakozással rendelkező VeeR-ben, hacsak nem késleltetjük, vagy ha vak és individualista politikák dominálnak, elfelejtve a lakosságot néhány oligarcha miatt.