Новости


 
Троллейно-электромобильный транспорт = Trolley-electromobile transport

Принципиальная схема энергообеспечения троллейно-электромобильного транспорта (см. выше). Секционный контактный провод 1 получает питание от стационарного источника электрического тока. Смежные секции a и в контактного провода разнополярны и отделены друг от друга изоляторами с. Длина секций a и в равна l. Секции a и в и изоляторы с расположены вдоль одной линии. Механизм подъема и опускания токосъемников 3, блок электровыпрямителей 4, бортовой накопитель энергии 5, электропреобразователь 6, тяговые электрические двигатели 7. На каждом транспортном средстве расположены два токосъемника и широкого (как в трамвае) типа, установленные один позади другого на расстоянии L= l+ m, где m длина изолятора с.

------------

Наше предложение лежит в русле мировых исследований и может реально помочь решить транспортные проблемы среднестатистического города. Данное предложение является развитием одновременно двух идей: троллейного транспорта и электромобиля. В части троллейного транспорта оно сосредоточено на устранении главного его недостатка – плохой маневренности. В части электромобиля – на отказе от чрезмерно емких, тяжелых и дорогих зарядных устройств и избавлении от необходимости терять время и ресурсы на их подзарядку.

Плохая маневренность троллейного транспорта обусловлена его короткой привязью сразу к двум параллельным контактным проводам. Это делает невозможным без остановки отключиться и подключиться к контактным проводам, кого-либо объехать или обогнать, отъехать от контактного провода. Кроме того, необходимо существенно уменьшать скорость при проезде стрелок. Все это, при современной интенсивности дорожного движения, создает заторы и пробки, заставляет массу людей терять уйму времени, нарушает ритм жизни, приводит к большим экономическим потерям. Люди отказываются от общественного транспорта, пытаются решить свои транспортные потребности личным транспортом и тем еще более усугубляют положение на дорогах.

Из-за плохой маневренности существующего троллейного транспорта, он все еще остается  недоиспользованным. А иногда его ликвидируют. Такие важнейшие качества троллейного транспорта как экологичность, малошумность, энергетическая экономичность, простота, надежность, низкая стоимость, возможность использования ночной недогрузки электростанций для энергообеспечения грузовых перевозок и зарядки электромобилей, практически игнорируются.

Существующие соотношения между требуемой емкостью зарядных устройств, их весом, объемом, стоимостью, временем подорожной подзарядки, количеством требуемых подзаряжающих станций и т.п. все еще не дают возможности широко внедрить электромобили, заменить ими транспортные средства, использующие двигатели внутреннего сгорания.

Предложенная нами “система энергообеспечения электрических транспортных средств(U.S. Provisional Patent Application №60/799.024) – не просто еще одно из усовершенствований электрического транспорта, а, на наш взгляд, уникальная возможность полностью и навсегда отказаться от использования двигателей внутреннего сгорания на наземном транспорте, заменив его мобильным троллейно-электромобильным транспортом.

Требуемую мобильность обеспечивает однолинейный (но не однопроводный) секционный контактный провод. Именно однолинейность позволяет простым подъемом и опусканием токосъемников включаться и отключаться от контактной сети, и делать это, не останавливаясь, и даже не снижая скорости движения.

В комбинации с известными системами накопителей энергии, например, аккумуляторами, подзаряжаемыми во время езды под контактными проводами, это позволит троллейно-электромобильному транспорту мгновенно менять свое “обличье”. При необходимости “подзарядиться” ему нужно въехать под контактный провод, автоматически поднять токосъемники, превратиться в троллейвоз и одновременно подзарядить свои накопители энергии. А при необходимости сменить полосу движения, объехать препятствия, обогнать другое транспортное средство, выехать на неэлектрифицированную дорогу – опять автоматически опустить токосъемники и продолжать движение уже в качестве электромобиля. При этом такое транспортное средство может и рекуперировать энергию торможения, и не расходовать энергию во время остановок.

Не станет причин отдавать предпочтение автобусам, грузовикам, легковым машинам, даже гибридному (с ДВС) транспорту. К тому же бесшумный, свободно перемещающийся, достигающий любых ворот и дверей грузовой троллейно-электромобильный транспорт можно будет использовать ночью. Это разгрузит дневной поток машин, уменьшит пробки.

!

Сущность собственно технической идеи проста. Образно ее можно выразить так: вместо обычного параллельного расположения “троллейбусных рогов”, несущих “точечные” токосъемники, последовательно расположить, один позади другого, широкие бугеля (трамвайного типа). Соответственно два параллельно висящих контактных провода “вытянуть” с тем чтобы они превратились в однолинейный секционный. Смежные, разнополюсные секции разделить изоляторами. Длину секций и расстояние между токосъемниками взаимно согласовать. Конструкция такого контактного провода проработана. Выполнена модель.

Стрелки на контактном проводе не устанавливаются. Там, где дороги пересекаются или меняют направление, и в других местах, где контактные провода могут создать проблемы, контактные провода не устанавливаются.

Электрическая схема разработана таким образом, что система энергообеспечения может работать и когда в контактный провод подается постоянный электрический ток, и когда в него подается переменный (в том числе и промышленной частоты) электрический ток. При этом практически исключается дугообразование на контактном проводе. Возможность использования тока промышленной частоты дает возможность упростить и удешевить питающие подстанции и устранить коррозионные процессы в контактах.

Предлагаемая троллейная сеть не должна будет быть ни повсеместной, ни непрерывной. Важно лишь, чтобы в маршрут следования транспортного средства, для возможности его подзарядки, были включены достаточные участки с действующим троллейным проводом. Число требуемых троллейных линий над многополосными дорогами и соотношение длин электрифицированных и неэлектрифицированных участков полос зависит от их загруженности, а также от уровня совершенства накопителей. Так, если, вслед японцам, предположить, что для зарядки накопителей на транспортном средстве достаточно 30 секунд (японская корпорация NEC сообщила о создании аккумулятора, который может полностью заряжаться всего за 30 секунд, и этого, по ее утверждению, будет достаточно, чтобы проехать 40 км), то, при скорости 90 км/час соотношение длин электрифицированных и неэлектрифицированных участков может быть менее 1/50:

(90 км/час : 3600сек) х 30 сек = 0,75 км       0,75км : 40км = 0,01875 < 1/50

Это, во всяком случае, реже, чем даже современное размещение топливных “заправок” вдоль автотрасс. И притом никакой потери времени на подзарядку. Оплата может идти, например, по пломбированному электросчетчику на транспортном средстве. Особо должны быть выделены лишь “зарядные” участки для “низкого” транспорта.

Общие дизайнерские решения не приводятся. Изящество машинам придадут фирмы-изготовители, накопившие богатейший опыт в автомобилестроении. Особо могут быть выделены предприятия, желающие модернизировать имеющийся парк троллейбусов и автобусов, грузовых машин и электромобилей.

Кроме чисто экологических результатов, укажем и на экономическую составляющую предложения. Как показывают расчеты (сошлемся на данные фирмы Tesla Motors), каждый мегаджоуль исходной (в скважине) химической энергии у автомобилей с одним ДВС (дизелем или бензиновым) превращается в 0,48-0,52 км пробега. У автомобилей-гибридов (ДВС плюс электромотор) – 0,56 км. А у электромобиля Tesla Roadster – в 1,14 км пробега. У троллейного транспорта – еще выше. Машины на водороде и топливных элементах (при получении водорода из природного газа), а также машины с ДВС, работающие на сжатом природном газе, по суммарной эффективности пока проигрывают всем упомянутым выше типам автомобилей: у них только 0,32-0,35 км на исходном мегаджоуле. Затраты на поездку в электромобиле Tesla Roadster компания оценивает примерно в один цент на милю. То есть 1609-километровая дистанция, по их оценке, будет стоить владельцу такого авто всего $10. Срок службы (даже современного троллейбуса) вдвое больше, чем автобуса.

Затраты, необходимые для перехода на троллейно-электромобильный транспорт, должны быстро окупиться. А экологическая и экономическая эффективность его внедрения будет отнюдь не меньше, чем от замены ламп накаливания на флуоресцентные лампы. Есть основания надеяться, что на всеохватывающее внедрение троллейно-электромобильного транспорта потребуется меньше времени, чем то, которое ушло (с 1983 года) на внедрение флуоресцентных ламп, за которые Сюдзи Накамура получил Приз тысячелетия.

Такой транспорт, во многих случаях, поможет ослабить опасность дорожных пробок, а также дорожно-транспортных происшествий. Известно, что наиболее эффективным средством здесь может послужить уменьшение плотности дорожного движения. А для этого нужно сделать общественный транспорт наиболее быстрым и комфортабельным средством передвижения людей, едущих на работу, и перенести грузовые потоки по возможности на ночное время. Троллейно-электромобильный транспорт дает для этого достаточно благоприятные возможности. Он не шумит, не “портит воздух”. Допускает создание вместительных комфортабельных поездов, следующих друг за другом с минимальными интервалами и пересадками. Может обслуживать все (новые и старые) районы города. Этот транспорт также вполне вписывается в современные концепции “умных” городов (smart cities).

Нельзя не коснуться сегодняшнего резонанса мирового сообщества на глобальное потепление. Эксперты Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) и Бангкокская конференция ООН по изменению климата признали, что борьба с глобальным потеплением возможна с технической и финансовой точек зрения. Последнему и обращена наша работа.

ПОСЛЕСЛОВИЕ

Описанная в статье идея с секционным контактным проводом пока не нашла реализации. Видимо, отпугивает необходимость освоения производства таких проводов.

Однако в последние годы произошел ряд изменений, способствующих реализации изложенного подхода. 

В частности, в Новосибирске появился мощный завод литиево-ионных аккумуляторов.

Прошли испытания троллейбуса СТ-6217 с аккумуляторной батареей, позволяющей осуществлять автономный пробег в десятки километров и устройством для отключения троллейбуса (везде) и подключения его (в специально оборудованных местах) к контактным проводам командой из кабины водителя. Но пока это устройство недостаточно надежно и эффективно.

Мною разработано другое устройство. Изготовлен и проверен в действии его макет. Без изменения контактной сети и при минимальной модернизации
существующих троллейбусов, оно обеспечивает надежное и быстрое (секунды)
отключение и подключение к  контактному проводу.

 Для практического воплощения требуются люди и организации, обладающие соответствующими оргнизациоными, техническими и финансовыми возможностями.

 Рад буду сотрудничеству.

Для контактов: Иосиф Штейнберг, yosefsht@netvision.net.il

Опубликованы часть 2часть 3 и часть4 настоящей статьи.

The concept of the hybrid transport for a city is offered. This concept will also facilitate the global warming abatement. It can be embedded in the smart cities lines and is based, technically, on the U.S. Provisional Patent Application No. 60/799.024.

For more information: http://www.ntpo.com/techno/techno2_1/7_en.shtml (in brief), Joseph Shteinberg, yosefsht@netvision.net.il 

See also Part TwoPart Three and Part Four.