Table of Contents

الثورة الهادئة تحت السكك الحديدية

وقد أصبح السكك الحديدية الخفيفة العمود الفقري للتنقل الحضري المستدام في المدن من بورتلاند إلى باريس، ومع ذلك فإن أكثر التطورات تحولاً لا يلاحظها الركاب - وهم يحدثون في خزانات اللافقارات، وفي إطار محركات التراكز، كما أن أجهزة توليد الطاقة الكهربائية، بمجرد أن يكون نظاماً لدعم المواندين، هي المحرك الذي يُستخدم في استخدام السك الحديدية الخفيفة.

تحويل قوة الجيل التالي: ما بعد السيليكون

For decades, the insulated-gate bipolar transistor (IGBT) built on silicon was the workhorse of traction inverters and auxiliary power supplies in light rail. but the physics of silicon reach its limits in terms of shifting speed, thermal tolerance, and voltage blocking. The introduction silicon carbide

Silicon Carbide in Traction Inverters

ويمكن لأجهزة السي سي سي سي سي أن تعمل في درجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية، وأن تتحول إلى الترددات التي تزيد عشر مرات عن مركبات الإيثر الثنائي الفينيل العشاري البروم، وأن تُعالج كميات تصل إلى 3.3 كيلوفولت مع حدوث خسائر في السلوك أقل انخفاضاً في كل من مركبات السكك الحديدية الخفيفة، وهذا يُترجم إلى تحسين كفاءة يتراوح بين 2 و4 نقاط مئوية تصل إلى 98 في المائة أو أعلى، مما يعني انخفاض حرارة النفايات، مما يعني أن تكون عليه هو

GaN for Auxiliary Systems

While SiC dominates high-voltage traction, gallium nitride (GaN) is making inroads in lower-voltage auxiliary power supplies-battery chargeers, HVAC inverters, and LED lighting drivers. GaN’s ability to shift at tens of megahertz allows for extremely compact profile magnetics, reducing the footprint of onboard conversion by up1]

حافلات البلدان النامية ذات الأثر العالي والمجني عليهم المتعدد

ومن الإنجازات الأخرى اعتماد منافذ محايدة متعددة المستويات، بدلا من إنتاج ثانوي بسيط، ينتج هذان النوعان من التصفيق ثلاث خطوات أو أكثر، مما يقلل من التشويه الناجع والتدخل الكهرومغناطيسي، ويقترن بسلسلة عالية الحركة من أجهزة الاتصال التابعة للشركة (حتى 1500 في المائة بدلا من الـ 750 في المائة) التي تتيح للمشغلين خسائر أقل في مجال الاتصالات السلكية.

Regenerative Braking 2.0: Smarter Energy Recovery

وقد ظل المكابح الإبداعي على مدى عقود، ولكن فعاليتها كثيرا ما كانت محدودة بسبب قدرة الخط أو التخزين على متنه لاستيعاب الطاقة المستعادة، وقد حولت الكترونيات الحديثة للطاقة هذا الأمر.

نظم تخزين الطاقة في طريق إلى جانب

وعندما يُعاد مكابح القطار إلى مطبخ العاصمة، وإذا كان هناك قطار آخر يتسارع في استخدام الطاقة مباشرة، ولكن إذا كان الخط محشواً بشكل طفيف، فإن ارتفاع الفولط والزيادة يتم إغراقها كعامل مانع للكسر، ولحل هذه الظروف، فإن المدن توزع نظم تخزين الطاقة باستخدام أجهزة خارقة للطاقة أو بطاريات عالية القدرة.

على متن شركة سوبكابسيتور بانكس

(أ) يسمح تخزينها على متن القطار باستيلاء وإعادة استخدام الطاقة المكابحة حتى عندما لا يكون هناك قطار آخر على الخط، وتستخدم أجهزة التحكم في الانبعاثات ذات القدرة العالية التي تخزن طاقة كافية لدفع مسارات الطاقة الكهربائية من 1 إلى 2 دون أسلاك عامة، ويجب أن تتناول أجهزة توليد الطاقة الكهربائية التي تشحن وتفريغ هذه المركبات التي تعمل بالأشعة فوق البنفسجية أنظمة عالية جداً (حتى عام 2000 ألف).

غضروف فيدباك وزفير

وفي العديد من النظم الحديثة، لا تعاد استخدام الطاقة المتجددة محليا فحسب، بل تغذيها إلى شبكة AC عبر منحرف نشط في البداية، ويتطلب ذلك تزامنا دقيقا مع تردد الشبكة وفولاذها، ويمكن لللافتات التي تستخدمها الهيئة الدولية المعنية بالتنوع البيولوجي والتي لها سيطرة متقدمة على شبكات ناقلات النفط أن تحقق الآن تشوهات متجانسة دون 3 في المائة من الطاقة المتجددة الكاملة، وتلبي معايير السعة الموزعة الصارمة.

المراقبة الذكية والتفعيل الفعلي

فالإلكترونيات الكهربائية وحدها ليست كافية؛ فهي بحاجة إلى أدمغة ذكية لتنشيط تدفق الطاقة، وقد أدى دمج أجهزة الاستشعار والمجهزين والتعلم الآلاتي إلى خلق طبقة جديدة من نظم التراكب " المعرفية " .

إدارة الطاقة الافتراضية مع منظمة العفو الدولية

وتجهز مركبات السكك الحديدية الخفيفة الحديثة بعشرات أجهزة استشعار للسيارات والفولط ودرجات الحرارة، وتغذي هذه البيانات على جهاز التحكم على متن الطائرة يستخدم توأم رقمي من القطار وطريقاً لاستباق طلبات الطاقة، فمثلاً، يعرف النظام متى يقترب القطار من نقطة توقف ويقلل من سرعة المحرك إلى سرعة التحلل، ويرتدي التصلب التراكمي والضغط الحاد من أجل تحقيق أقصى قدر من الانتعاش.

الرصد الصحي والصيانة الافتراضية

ويمكن أن تكون أجهزة الإلكترونيات من بين أكثر العناصر شدّة على مركبة من السكك الحديدية الخفيفة، والتدوير الحراري، والهزاء، والارتفاعات الفولطية التي تحط من وحدات الإيغا بي بي تي وأجهزة التحكم في الذكاء، وترصد الآن تركيبة التشبع التي تستخدمها أجهزة التليفزيون (Vce(sat)) لكل جهاز من أجهزة الإيغ بي.

الاتصال اللاسلكي والارتقاء بالفلبة

ولم تعد المراقبة تقتصر على قطار واحد، إذ يمكن للأجهزة الالكترونية العاملة على مركبات متعددة الاتصال عبر وصلات لاسلكية من القطار إلى القطار أو القطار إلى الأرض، وينسق نظام إدارة الأسطول القائم على الغيوم التسارع والتفاخر عبر الخط لتقليل الطلب على الطاقة إلى أدنى حد، فعلى سبيل المثال، إذا كان القطاران على وشك الإسراع في نفس الوقت، فإن النظام يسحب درجاتهم لتجنب تجاوز القدرة على التخضليل، وهذا يحول دون حدوث تسارعات الإلكترونية الحساسة.

دمج تخزين الطاقة في العملية الخالية من الكهرمائية

ومن أبرز الابتكارات قدرة مركبات السكك الحديدية الخفيفة على الركض دون أسلاك عامة للمسافات الكبيرة، مما يجعلها البطاريات الكثيفة الطاقة والمكثفات الكبيرة التي تديرها أجهزة توليد الطاقة الكهربائية المتطورة.

كوابيس الليثيوم - الأيون مع الموازنة النشطة

وتحتفظ الترام الحديثة مثل CAF Urbos] و] Siemens Avenio] بمجموعات البطاريات الكبيرة المحولة بالليثيوم (50-200 كيلوواط) التي تسمح بالعملية لـ 5 إلى 20 كيلو متراً دون رسوم محفزة.

نظم الطاقة الهجينة: تجميع البطاريات والمركبات

(ب) استخدام البطاريات في كثافة الطاقة، ولكن المكثفات تستهلك ذروة عالية في الطاقة، ويستخدم نظام هجين محولة من شركة DC/DC لتجميع المصادر، وأثناء التسارع، تستهلك شركة " ultracapacitor " أول انفجار للبطارية (حتى 1500 ألف لمدة 20 ثانية)، ثم تُستحوذ البطارية على السرعة المستمرة.

الشحنات الاسترشادية والمتحولون المستقرون

For catenary-free sections that require frequent recharging, light rail vehicles can use inductive charging plates embedded in the track. The power electronics on the vehicle side include a high-frequency resonant converter that rectifies the induced AC voltage to charge the battage and the system maintains high efficiency (above 90%) across a wide air range of 40-70 mm

الأثر الحقيقي العالمي على النقل العابر الحضري

إن الأثر التراكمي لهذه الابتكارات الإلكترونية للطاقة يتجلى في شبكات السكك الحديدية الخفيفة في العالم، وسنبحث في عدد قليل من الحالات التمثيلية.

خفض التكاليف ووفورات الطاقة

A study by the German Association of Transport Companies (VDV)] found that modern SiC-based inverters combined with advanced regenerative capture can reduce total traction energy consumption by 25 -30% compared to a 2010 baseline. For a typical 15 km light rail with 20 trains, this equates to annual savings of approximately 1.5 million kWh -2]

تحسين الموثوقية والتوافر

وقد أدى الصيانة الافتراضية للأجهزة الإلكترونية لتوليد الطاقة إلى خفض كبير في حالات الفشل غير المتوقعة.() وقد أبلغ أسطول السكك الحديدية الخفيف عن انخفاض بنسبة 40 في المائة في حالات انقطاع الخدمات المتصلة بالارتطام بعد تنفيذ نظام رصد المركبات في كيسي شاريو، كما أن عمر العنصر الموسع يعني أيضا انخفاض تكاليف قطع الغيار؛ وقطع غيار متعددة البرومة كانت قد فشلت في السابق بـ 000 1 كيلومتر.

راكب الجوازات ونوعية الخدمة

وقد أزالت المحاورون المتعددو المستويات والتحكم الدقيق في السيارات الرعشة والرطوبة القاسية التي تميزت بها مركبات السكك الحديدية الخفيفة القديمة، وتتسارع القطارات الحديثة وتتفاخر بسرعة بحيث نادرا ما يحتاج الركاب الدائمون إلى حمل سلالة، كما أن عدم وجود شبكات مقاومة للكابح يقلل أيضاً من الضجيج في المناطق السكنية - وهو منفعة رئيسية للطرق التي تمر عبر الأحياء.

وفي حين أن الابتكارات الحالية مثيرة للإعجاب، فإن العديد من التكنولوجيات الناشئة تعد بزيادة المظروف.

متوسط الحجم

ومن شأن الانتقال من 750 V أو 1500 V DC إلى 3 كيلوفولط أو حتى 6 كيلوفولط أن يقلل بدرجة كبيرة من الخسائر الحالية وبالتالي الخسائر الناجمة عن الـ I2R، وهذا يتطلب تقنيات جديدة للعزلة وتحويل الفولط في الأجهزة الإلكترونية لتوليد الطاقة، ويجري تطوير محولات تابعة للدولة الصلبة باستخدام وحدات سي سي سي سي سي سي سي كي لمعالجة هذه الفولط في بصمة مدمجة.

التوابع الرقمية والتألق الكامل

ويسمح التوأم الرقمي من نظام التراكب بأكمله - بما في ذلك أجهزة توليد الطاقة الكهربائية، والسيارات، والبطاريات، والمساعدات - بالسماح للمشغلين بتحفيز الأداء على مدى عمر المركبة، وبالجمع مع القيادة الآلية، يمكن استخدام أجهزة توليد الطاقة الإلكترونية على النحو الأمثل لكل ثانية من الرحلات.

شركة (باندغب) للكيمياء

ومع ارتفاع حجم إنتاج سي سي سي سي سي سي سي سي سي وهبوط التكاليف، يتوقع أن تستخدم جميع المركبات الجديدة للسكك الحديدية التي أطلقت بعد عام 2025 مناشف مخروطة، ومن المرجح أن تحل الشبكة محل السيليكون في جميع المحولات الإضافية التي تقل عن 100 كيلوواط، مما سيزيد من تحسين الكفاءة بنسبة 5 إلى 7 في المائة ويقلل وزن الإلكترونيات على متنها بنسبة الثلث.

خدمات الفولطية والغشائية المتكاملة

وتدمج بعض المشاريع التي تتجه إلى الأمام الألواح الشمسية في أجهزة التنظيف الثابتة وطاقات التغذية مباشرة في شبكة السكك الحديدية الخفيفة، وستتيح المحاولات الإلكترونية للطاقة التي يمكن أن تُدير تدفقاً ثنائي الاتجاه للقطارات بيع قدرة التخزين على الشبكة، وقد أظهرت المحاكمات في ] Grenoble] أن هناك صخرة واحدة يمكن أن تشارك في أسواق تنظيم الإيرادات الإضافية،

خاتمة

وقد تجاوزت أجهزة توليد الطاقة الكهربائية الخفيفة بكثير أجهزة الاستصلاح البسيطة والمروحيات في الماضي، حيث إن كربونات النسيليكون وشبه الموصلات النتية للشبكة، والضغط المتجدد المتطور لتخزين الطاقة، وإدارة الطاقة التي تحركها الوكالة الدولية للطاقة، والرصد الصحي المتوقع يحقق مكاسب قابلة للقياس في الكفاءة والموثوقية والاستدامة، فالمدن التي تستثمر في هذه التكنولوجيات لا تخفض تكاليف التشغيل والانبعاثات فحسب، بل توفر أيضاً خدمة أكثر سلاسة.