VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Повышение качества троллейбусных пассажирских перевозок на основе беспроводной технологии

Еще недавно троллейбус являлся неотъемлемым атрибутом любого крупного города. В середине ХХ-го века нехватка пассажирского транспорта (в том числе обычных автобусов), равно как и автомобильного топлива, способствовала развитию троллейбусных перевозок по всему миру. Кроме этого, троллейбус является одним из самых экологически чистых городских видов транспорта. В настоящее время проблемы с отсутствием автобусов и топлива утратили свою актуальность, в результате чего дальнейшее развитие и эксплуатация троллейбусов стала невыгодной, а троллейбусные сети – начали закрываться.

Ко всему прочему, это также связано с рядом недостатков троллейбусной системы [1, с. 16]:

- троллейбусное хозяйство требует более высоких первоначальных капиталовложений в связи с необходимостью сооружения подстанций и контактной сети;

- кузов троллейбуса не заземлён, поэтому требуется принятие дополнительных мер обеспечения электробезопасности: контроль тока утечки, обеспечение двойной изоляции электроцепей, регулярные проверки состояния изоляции;

- троллейбус связан с контактной сетью, что значительно снижает его маневренность и фактически исключает обгон одного троллейбуса другим, что, в свою очередь, приводит к затруднениям при объезде дорожных заторов и повреждениям контактной сети;

- троллейбус чувствителен к обледенению контактных проводов. Плохой контакт приводит к быстрому износу контактных вставок, которые в этом случае приходится менять несколько раз за рабочую смену;

- контактная сеть троллейбуса загромождает улицы и площади городов; путаница проводов и подвесных тросов выглядит неэстетично и портит исторический облик города.

Указанные недостатки можно устранить использованием усовершенствованных троллейбусов – троллейбус с блоком аккумуляторов. Такая модификация троллейбуса позволяет отклоняться от контактной сети, но время движения сильно ограничено зарядом блока аккумуляторов. Итогом такой модификации является повышение рентабельности на 2–5 % и эффективности на 1–2 %. Один из таких троллейбусов используется в Братском троллейбусном депо, пришедший в январе 2014 года из Новосибирска [2]. По утверждениям инженеров, Новосибирский модифицированный троллейбус способен пройти 60 км без подзарядки.

Так или иначе, троллейбусу требуется контактная сеть. Через определенный промежуток времени заряд аккумуляторных батарей иссякнет и троллейбус остановится. Если такая ситуация произойдет в месте отсутствия контактной сети, троллейбус потребуется транспортировать до ближайшей точки подзарядки, либо контактной сети. В итоге, даже блок аккумуляторных батарей не способен достаточно высоко поднять качество пассажирских перевозок на троллейбусе.

Предлагаемая авторами система беспроводного снабжения транспорта на электрической тяге позволит исключить все недостатки современных систем и, одновременно, сохранить все преимущества такого транспорта, как бесшумность, экологичность, безопасность и т.д. [3].

Принцип работы системы беспроводного снабжения электроэнергией (СБСЭ) заключается в трансляции радиосигнала в пределах fm-диапазона, его прием и последующее преобразование в электрическую энергию.

Таким образом, СБСЭ состоит всего из двух основных элементов: радиопередатчика и приемника.

С технической точки зрения, радиопередатчиком может выступать любая городская вышка, ретранслятор и т.д. Передача сигнала с радиопередатчика начинается с создания требуемой электромагнитной волны с заданными параметрами. После ее создания, в блоке преобразования сигнал обрабатывается и отправляется в блок трансляции. В общем случае процесс создания требуемой частоты с заданными характеристиками можно представить, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Процесс создания электромагнитной волны с заданными

характеристиками.

Теперь, когда в эфире есть электромагнитная волна с заданными параметрами, требуется ее детектировать и преобразовать для питания троллейбуса. Для этого служит приемник электрической энергии, как раз и предназначенный для преобразования транслируемого сигнала в аналоговый. Для преобразования сигнала используется детекторный приемник. Схема рассчитана таким образом, что для детектирования транслируемого сигнала не требуется дополнительная энергия. После детектирования сигнал проходит стадию обработки с помощью разработанных авторами радиоэлектронных систем. Выходной сигнал преобразователя представляет собой стабилизированное напряжение 12 вольт. Это напряжение заряжает аккумуляторы, используемые в качестве стабилизаторов напряжения питающей сети. Процесс преобразования представлен на рисунке 2.

На данном этапе научных изысканий в области СБСЭ важно учитывать, что разработанный авторами детекторный приемник пока не способен напрямую передавать энергию электродвигателю без использования аккумулятора. Приемник способен в пиковом состоянии отдать не более 5 кВт, в то время как тяговый электродвигатель, например, электромобиля на базе ЗАЗ-1102 «Таврия» потребляет 12 кВт, а троллейбус ЗиУ-682В не менее 110 кВт. Однако уже такая организация системы питания позволит поддерживать работоспособность троллейбуса в течение длительного времени.

Рисунок 2 – Процесс преобразования сигнала.

Так или иначе, полностью отказаться от аккумуляторных батарей пока нельзя, поскольку они необходимы для бесперебойного обеспечения двигателя электроэнергией. При отключении, сбое или диагностических работах, связанных с системой передачи энергии без проводов, троллейбус продолжит движение благодаря заряду аккумуляторных батарей.

Список использованной литературы:

1. Ефремов И. С. Троллейбусы (теория, конструкция и расчет): учебник для вузов по специальности «Городской электрический транспорт» /И. С. Ефремов. – 3-е изд., испр. и доп . – М.: «Высш. школа», 1969. – 488 с.

2. http://trk-bratsk.tv/news/5758/ - Телерадиокомпания Братск © 2014 - [открытый доступ].

3. http://elibrary.ru/item.asp?id=22556775 – ООО Научная электронная библиотека © 2000-2014.

4. Сукиасян А.А. НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ XXI ВЕКА: сборник статей

Международной научно-практической конференции (15 ноября 2014 г., г. Уфа)/ Сукиасян А.А. – в 2 ч. Ч.1./ - Уфа: Аэтерна, 2014. – 266 с.

© А.Л. Воробьев,

А.А. Рузанов, 2014