Электробус на городском маршруте

Электробус на городском маршруте

   Описывается принципиально новая городская транспортная система, где электробусы, оснащены суперконденсаторами, подключаются к контактной сети на остановках для подзарядки. Математическая модель, построенная с использованием реальных параметров базовой модели ЛИАЗ и суперконденсаторов ЭЛТОН, доказала возможность такой транспортной сети. Преимущество такого электробуса заключается с одной стороны в его экологичности, а с другой - в универсальности, то есть в отсутствие постоянной привязки к контактной сети.
  


   В конце 20 в., когда тема электромобилей становилась все более актуальной , инженеры , наряду с разработками реальных образцов , оценивали перспективность альтернативных видов энергии для транспорта и работали над общей концепцией развития этой индустрии. Интересна одна из идей американских ученых, предложивших проектировать будущие города с учетом эксплуатации только электромобилей. Улицы города должны располагаться паралельно и перпендикулярно друг другу через строго определенный интервал. По сути североамериканские города уже построены по такому принципу,  поэтому их можно быстро приспособить для задуманного. Идея состоит в возможности заряда электромобиля, пусть и кратковременного, но на каждом светофоре. Передвигаясь таким образом по городу, электромобили обеспечиваются электроэнергией, достаточной скажем для 5-10 км пробега. И хотя запас хода небольшой, но раз на каком-либо светофоре электромобилю суждено остановиться, он подзарядится для дальнейшего движения.
    Несомненно, идея интересная, но сложно реализуемая. Во первых, сразу бросается в глаза проблема ограниченной эксплуатации электромобиля только в черте города. Во вторых, не совсем понятен механизм заряда аккумуляторов. Если это некая бесконтактная система, работающая по принципу электромагнитной индукции, то электромобиль должен останавливаться точно над или под системой энергообеспечения, а в хаотичном городском движение сделать это не просто. Кроме этого, расстояние между источником и приемником бесконтактной системы будет достаточно большим, что увеличит потери при передаче электроэнергии.
   Несмотря на сложности, идея может быть перспективной, если несколько сузить задачу. Прежде всего, можно ограничиться городским транспортом. Это позволит разместить пункты заряда в определенных местах, равномерно распределенных на маршруте, а именно на автобусных остановках. Батареи проще заряжать подключением к контактной сети, как это реализовано на троллейбусе
                                                (рис-1).
 
 Задача водителя заключается в точной остановке электробуса под проводами контактной сети и поднятии токоприемников.
   Преимуществом электробуса перед троллейбусом является отсутствие постоянной связи с электросетью, то есть электробус будет более универсальным и мобильным транспортным средством. 
 Кроме этого, очевидна экономия за счет отказа от линии контактных проводов на всем протяжении маршрута.
   С появлением электроемких суперконденсаторов идея создания такого вида транспорта лежит на поверхности. В 2010 году появилась информация об испытаниях электробусов Ultracar в Шанхае, разработанных компаниями Sinautec и Shanghai Aowei Technology (КИТАЙ) а также Sinautec Automobile Technologies и Foton Fmtrica Bus (США).
   Создание такой транспортной системы необходимо подкрепить расчетом и записать матиматическую модель движения электробуса по городскому маршруту. В качестве прототипа транспортного средства автором был выбран автобус ЛИАЗ 5292 полной массой 18 т. Для сравнения: шанхайский автобус имеет ЛИАЗ массу 11,4 т. Выбор данной модели автобуса непринципиален, она может быть определена в соответствии с потребностями перевозчика. При выборе энергетических параметров электробуса ориентирами являлись данные гибридной версии  ЛИАЗ 5292.
(таблица).
   Энергоемкость батареи суперконденсаторов ( две параллельные ветви из 19 последовательный соедененных модулей) было выбрано в соответствие с необходимостью реализовать пробег электробуса между остановками. Выбор в пользу суперконденсаторов вместо аккумуляторной батареи
обусловлен высокими мощностями заряда, то есть их способностью зарядиться в течение короткой остановки. 
   Моделирование момента сопротивления движению электробуса основывалось на известных зависимостях с учетом сил аэродинамического сопротивления, сопротивления качению и закона преодоления сил инерции при разгоне.
    Для имитации движения электробуса в городе был выбран один из московских маршрутов
                                                       (рис-2).
 
Было принято, что ускорение и замедление электробуса всегда одинаковы - 0,75 м/с, а максимальная скорость на маршруте не превышает 60 км/ч. Время каждой остановки определено экспериментально  и принято равным 20 с. 
   Так как время остановки на светофорах не влияло на баланс энергии в конденсаторах, оно принято равным нулю. Сформированный таким образом цикл движения подтвердил адекватность рассчитанных показателей ( скорость движения, ускорение, время остановки) данным маршрута. Общий пробег по маршруту составил 8 км, а время в пути - 22 мин. 
   Таким образом, график движения автобуса состоял из последовательных циклов, включающих разгон, равномерное движение, торможение и остановку. При моделирование движения электробуса по маршруту фиксировалось напряжение батареи конденсаторов, ток  батареи и асинхронного двигателя, его мощность и другие показатели. Изменение напряжения батареи конденсаторов в диапазоне под максимально допустимых 900в и не ниже 400в, определенных производителем, подтвердила верность выбранного типа конденсаторов, напряжения и емкости батареи
                                       (рис3).
 
 
   Попробуем оценить перспективность предложенного вида транспорта с экономической точки зрения. Если инфраструктура для зарядки батареи, то есть стоимость контактной сети на остановках, не должна превышать стоимость существующей для троллейбусов, то цена электробуса может оказаться достаточно высокой, что определяется затратами на закупку  суперконденсаторов. При массовом производстве цена любой продукции снижается, но, к сожалению, на данный момент оценить стоимость батареи суперконденсаторов достаточно сложно. 
   Несмотря на дополнительные затраты при создание подобной транспортной системы, можно надеяться, что необходимость в переходе на экологически чистые источники энергии на транспорте перевесит чашу весов в пользу электробусов.

Л.А. Скрипко,инженер-электротехник МАДИ (ГТУ), к.т.н. 

*Вперед*

-----------------------------------------------------
Если у вас есть, что добавить, или вы хотите поделиться своим опытом или мыслями, обязательно оставьте свой комментарий.
рассказать друзьям и получить подарок
Запись опубликована в рубрике АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА с метками , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *